JP2625189B2 - 放射線偏向アセンブリ - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は放射線偏向器及び放射線偏向アセンブリに関
し、特に、本出願人の名前で1986年10月16日付で出願さ
れた継続中の特許出願、PCT GB86/00630に記載された
タイプの放射線偏向器及びアセンブリに関する。
し、特に、本出願人の名前で1986年10月16日付で出願さ
れた継続中の特許出願、PCT GB86/00630に記載された
タイプの放射線偏向器及びアセンブリに関する。
PCT GB 86/00630に記載された放射線偏向アセンブ
リは、少なくとも3つの放射線導波路と、第1位置にあ
るときには放射線が前記導波路の中の、組をなす2つの
導波路間を通過するように、また第2位置にあるときに
は、放射線が前記導波路の中の、別の組をなす2つの導
波路間を通過するように配置される制御可能な偏向器
と、制御信号に応答して前記偏向器の位置を制御する制
御手段とをもつ。PCT GB 86/00630に記載された特定
の実施例においては、該偏向器は前記導波路と共通の基
板に取り付けられ、ヒンジ止めされたカンチレバービー
ムを含む。以下において、「既述のタイプの」として説
明されるところの、この放射線偏向アセンブリの構成
は、前記導波路とこの偏向器とを正確に位置合わせする
という問題を軽減する。
リは、少なくとも3つの放射線導波路と、第1位置にあ
るときには放射線が前記導波路の中の、組をなす2つの
導波路間を通過するように、また第2位置にあるときに
は、放射線が前記導波路の中の、別の組をなす2つの導
波路間を通過するように配置される制御可能な偏向器
と、制御信号に応答して前記偏向器の位置を制御する制
御手段とをもつ。PCT GB 86/00630に記載された特定
の実施例においては、該偏向器は前記導波路と共通の基
板に取り付けられ、ヒンジ止めされたカンチレバービー
ムを含む。以下において、「既述のタイプの」として説
明されるところの、この放射線偏向アセンブリの構成
は、前記導波路とこの偏向器とを正確に位置合わせする
という問題を軽減する。
既述のタイプの放射線偏向アセンブリは、例えば、光
学伝送システムの光学スイッチのような放射スイッチと
しての用途がある。
学伝送システムの光学スイッチのような放射スイッチと
しての用途がある。
既述のタイプの放射線偏向アセンブリの構造上の1つ
の問題は、スイッチング時に過度の共振振動を起こすこ
となくできるだけ迅速に放射線偏向器を平衡状態にする
ことが必要とされるということである。この偏向器は、
それぞれの導波路対の各導波路間の間隔に少なくとも等
しい距離だけ放射線を偏向させるのに十分な最小偏位を
持つことが必要とされる。
の問題は、スイッチング時に過度の共振振動を起こすこ
となくできるだけ迅速に放射線偏向器を平衡状態にする
ことが必要とされるということである。この偏向器は、
それぞれの導波路対の各導波路間の間隔に少なくとも等
しい距離だけ放射線を偏向させるのに十分な最小偏位を
持つことが必要とされる。
更に、前記制御手段がこの偏向器の偏向を制御するた
めに駆動電位を必要とする場合に、この駆動電位を小さ
く抑えることが望まれる。
めに駆動電位を必要とする場合に、この駆動電位を小さ
く抑えることが望まれる。
本発明の目的は、上述した1以上の問題を少なくとも
部分的に軽減したり、解消したりするところの、既述の
タイプの放射線偏向アセンブリ及び放射線偏向器を提供
することにある。
部分的に軽減したり、解消したりするところの、既述の
タイプの放射線偏向アセンブリ及び放射線偏向器を提供
することにある。
本発明によれば、放射線偏向器は、一端が自由で、他
端が支持基板にヒンジ止めされている偏向可能なカンチ
レバービームを有し、このカンチレバービームはその質
量中心位置がこのビームのヒンジ止めされた端部よりも
自由端部の近くにある。
端が支持基板にヒンジ止めされている偏向可能なカンチ
レバービームを有し、このカンチレバービームはその質
量中心位置がこのビームのヒンジ止めされた端部よりも
自由端部の近くにある。
また、本発明によれば、一端が自由で、他端が支持基
板にヒンジ止めされている偏向可能なカンチレバービー
ムを有した既述のタイプの放射線偏向アセンブリは、こ
のカンチレバービームの質量中心位置がこのビームのヒ
ンジ止めされた端部よりも自由端の近くにあることを特
徴とする。
板にヒンジ止めされている偏向可能なカンチレバービー
ムを有した既述のタイプの放射線偏向アセンブリは、こ
のカンチレバービームの質量中心位置がこのビームのヒ
ンジ止めされた端部よりも自由端の近くにあることを特
徴とする。
都合のいいことに、前記カンチレバービームは、前記
基板にヒンジ止めされたビーム部と、このビーム部の自
由端における負荷部とを有している。好ましくは、この
負荷部はカンチレバービームの全体の総質量の大部分を
与えるものであって、この負荷部の質量中心が、前記ビ
ーム部の自由端に、またはその近くに位置するように配
置されている。
基板にヒンジ止めされたビーム部と、このビーム部の自
由端における負荷部とを有している。好ましくは、この
負荷部はカンチレバービームの全体の総質量の大部分を
与えるものであって、この負荷部の質量中心が、前記ビ
ーム部の自由端に、またはその近くに位置するように配
置されている。
本発明によるカンチレバービーム放射線偏向器は、ス
イッチング時における、より早い平衡状態の達成を容易
にしていることが判った。
イッチング時における、より早い平衡状態の達成を容易
にしていることが判った。
好ましくは、ビーム部の長さ及び負荷部の質量は、カ
ンチレバービームの第1固有共振周波数が、偏向器が複
数位置間で切換えられるときの最大周波数よりもはるか
に高くなるように選択されている。
ンチレバービームの第1固有共振周波数が、偏向器が複
数位置間で切換えられるときの最大周波数よりもはるか
に高くなるように選択されている。
本発明の放射線偏向アセンブリにおいて、都合のいい
ように、制御手段は、カンチレバービーム偏向器を偏位
させるために静電電位を印加する手段を備えている。こ
の制御手段は、印加された静電電位により発生された偏
位力が負荷部の質量中心に効果的に作用するように配置
された電極を備えていてもよい。
ように、制御手段は、カンチレバービーム偏向器を偏位
させるために静電電位を印加する手段を備えている。こ
の制御手段は、印加された静電電位により発生された偏
位力が負荷部の質量中心に効果的に作用するように配置
された電極を備えていてもよい。
静電電位を、都合のよいように、偏位しないビーム部
の長手方向軸に実質的に平行な負荷部の表面であるとこ
ろの、側面に印加するようにしてもよい。好ましくは、
この側面の面積は、必要とされる偏位力を発生させるの
に要求される静電電位を減少させるためにかなり大きく
設定される。
の長手方向軸に実質的に平行な負荷部の表面であるとこ
ろの、側面に印加するようにしてもよい。好ましくは、
この側面の面積は、必要とされる偏位力を発生させるの
に要求される静電電位を減少させるためにかなり大きく
設定される。
以下に、添付図面を参照して、本発明の実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
第1図は、本発明によるカンチレバービーム放射線偏
向器の概略説明、 第2図は、本発明によるカンチレバービーム放射線偏
向器を持つ基板の切欠斜視図、 第3図は、本発明による放射線偏向アセンブリの一動
作モードを説明する図、 第4図は、別の動作モードを示し、 第5図は、所望の動作基準に適合したビーム形状寸法
の範囲を示すグラフ、 第6図は、ビーム部が2本のアームにより構成された
カンチレバーに対する、カンチレバースティフネス対ア
ーム間隔及び厚さのグラフ、及び 第7図は、シリコン基板に本発明によるカンチレバー
ビーム放射線偏向器の製造方法の一例における工程を示
す図である。
向器の概略説明、 第2図は、本発明によるカンチレバービーム放射線偏
向器を持つ基板の切欠斜視図、 第3図は、本発明による放射線偏向アセンブリの一動
作モードを説明する図、 第4図は、別の動作モードを示し、 第5図は、所望の動作基準に適合したビーム形状寸法
の範囲を示すグラフ、 第6図は、ビーム部が2本のアームにより構成された
カンチレバーに対する、カンチレバースティフネス対ア
ーム間隔及び厚さのグラフ、及び 第7図は、シリコン基板に本発明によるカンチレバー
ビーム放射線偏向器の製造方法の一例における工程を示
す図である。
第1図において、カンチレバービーム放射線偏向器1
は、支持基板4の本体から延出し、この基板に取り付け
られていない方の端部において負荷部、即ち、質量端部
3を持つビーム部2を有している。この実施例において
は、ビーム部2は2本の平行なアーム5、6からなる。
質量端部3と隣接する支持基板の一面9は、質量端部3
の側面8に平行かつ対向して設けられた電極7を持起つ
ように設けられている。面8も電極を持つように示され
ている。
は、支持基板4の本体から延出し、この基板に取り付け
られていない方の端部において負荷部、即ち、質量端部
3を持つビーム部2を有している。この実施例において
は、ビーム部2は2本の平行なアーム5、6からなる。
質量端部3と隣接する支持基板の一面9は、質量端部3
の側面8に平行かつ対向して設けられた電極7を持起つ
ように設けられている。面8も電極を持つように示され
ている。
動作時には、カンチレバーは電極間に静電電位を印加
することにより偏向される。平行アーム5、6は基板4
の本体との接合部及び質量端部3との接合部において曲
がるようになっている。この構成による、電極面はビー
ム部が偏位された時でも平行状態に保たれる。
することにより偏向される。平行アーム5、6は基板4
の本体との接合部及び質量端部3との接合部において曲
がるようになっている。この構成による、電極面はビー
ム部が偏位された時でも平行状態に保たれる。
第2図は別のカンチレバービーム放射線偏向器20の切
欠斜視図である。ここでも、カンチレバービーム放射線
偏向器20は、重い負荷部、即ち、質量端部23と共に、支
持基板24から延出する2本の平行なアーム25、26からな
るビーム部22を持つ。この例においては、負荷部23はH
字形状になっており、その質量中心がこの負荷部を2本
の平行アーム25、26に取り付けた面内にくるように設定
されている。
欠斜視図である。ここでも、カンチレバービーム放射線
偏向器20は、重い負荷部、即ち、質量端部23と共に、支
持基板24から延出する2本の平行なアーム25、26からな
るビーム部22を持つ。この例においては、負荷部23はH
字形状になっており、その質量中心がこの負荷部を2本
の平行アーム25、26に取り付けた面内にくるように設定
されている。
この構成において、負荷部23の側面28、30は、静電電
極用に、容易に使用されるようになっている。この側面
の比較的大きな面積により、偏向器を偏位させるのに必
要とされる静電駆動電位の大きさを小さくできる。
極用に、容易に使用されるようになっている。この側面
の比較的大きな面積により、偏向器を偏位させるのに必
要とされる静電駆動電位の大きさを小さくできる。
既述のタイプの放射線偏向アセンブリの一動作モード
が第3図に概略平面図により示されている。第2図の場
合のように、図示の偏向器は2本の平行アーム35、36に
より支持基板34に取り付けられたH字形状の負荷部33を
含む。3本の導波路300、301、302が基板34に設けら
れ、かつこれらの導波路を通過した放射線が負荷部33の
一側面38から偏向されるように配置されている。この側
面38には動作波長において適当に高い反射率を示すコー
ティングが形成されている。
が第3図に概略平面図により示されている。第2図の場
合のように、図示の偏向器は2本の平行アーム35、36に
より支持基板34に取り付けられたH字形状の負荷部33を
含む。3本の導波路300、301、302が基板34に設けら
れ、かつこれらの導波路を通過した放射線が負荷部33の
一側面38から偏向されるように配置されている。この側
面38には動作波長において適当に高い反射率を示すコー
ティングが形成されている。
第3(a)図において、放射線偏向器は平衡状態から
偏位されておらず、放射線は点線により示されるように
2つの導波路300と301との間に指向される。第3(b)
図においては、放射線偏向器は負荷部33及び支持基板34
の対向面38、39上の電極間における静電引力により導波
路方向に偏位される。この位置においては、放射線はこ
こでも点線で示されるように導波路300と302との間に指
向される。
偏位されておらず、放射線は点線により示されるように
2つの導波路300と301との間に指向される。第3(b)
図においては、放射線偏向器は負荷部33及び支持基板34
の対向面38、39上の電極間における静電引力により導波
路方向に偏位される。この位置においては、放射線はこ
こでも点線で示されるように導波路300と302との間に指
向される。
請求の範囲に記載した発明は図1ないし4に例示して
ある。図3の(a)と(b)とはビームの2つの位置を
示し、この発明の位置がどのように動作するかを示して
いる。図3では切替えが部材38からの反射によって達成
されている。反射を使用しているので可動部材上には導
波路が存在しないのが特徴である。
ある。図3の(a)と(b)とはビームの2つの位置を
示し、この発明の位置がどのように動作するかを示して
いる。図3では切替えが部材38からの反射によって達成
されている。反射を使用しているので可動部材上には導
波路が存在しないのが特徴である。
別の実施例及び動作モードが第4図に示される。この
実施例においては、導波路400が偏向器のビーム部に沿
って長手方向に、かつアーム45、46に平行に設けられて
いる。この導波路400は負荷部43の端部41で終結してい
る。更に3個の導波路401、402、403が基板44に設けら
れ、負荷部43の端部41に対向する基板面42で終結してい
る。静電電位が偏向器を偏位させるために負荷部43及び
基板44のそれぞれの対向側面48及び49上の電極間に印加
される。
実施例においては、導波路400が偏向器のビーム部に沿
って長手方向に、かつアーム45、46に平行に設けられて
いる。この導波路400は負荷部43の端部41で終結してい
る。更に3個の導波路401、402、403が基板44に設けら
れ、負荷部43の端部41に対向する基板面42で終結してい
る。静電電位が偏向器を偏位させるために負荷部43及び
基板44のそれぞれの対向側面48及び49上の電極間に印加
される。
第4(a)図の無偏位な平衡位置において、放射線は
カンチレバー偏向器上の導波路400と支持基板上の中央
導波路401との間において結合される。第4(b)図に
おいて、カンチレバーはカンチレバー偏向器上の導波路
400と基板の本体上の導波路402との間において放射線を
結合するように偏位される。カンチレバーが反対方向に
偏位された場合には、放射線は確実にカンチレバー導波
路400と第3導波路403との間に結合されることになる。
カンチレバー偏向器上の導波路400と支持基板上の中央
導波路401との間において結合される。第4(b)図に
おいて、カンチレバーはカンチレバー偏向器上の導波路
400と基板の本体上の導波路402との間において放射線を
結合するように偏位される。カンチレバーが反対方向に
偏位された場合には、放射線は確実にカンチレバー導波
路400と第3導波路403との間に結合されることになる。
図4の実施例でも(a)と(b)とが2つの位置を示
しており、この例では導波路400が負荷位置43と関係し
ている(請求項5の実施例)。
しており、この例では導波路400が負荷位置43と関係し
ている(請求項5の実施例)。
図1ないし4を見ると、いずれもがビーム部分が2つ
の平行なアームとして示されていて、2つの平行なアー
ムが移動時に負荷を平行に保つようにしている(請求項
7の発明)。
の平行なアームとして示されていて、2つの平行なアー
ムが移動時に負荷を平行に保つようにしている(請求項
7の発明)。
この関係は図1では平行なアーム5と6とに、 図2では平行なアーム25と26とに、 図3では平行なアーム35と36とに、 図4では平行なアーム45と46とによってそれぞれ示さ
れている。
れている。
光学的放射線のために、カンチレバー上に設けられた
導波路400は通常のクラッド部を除去し、中央コアのみ
を持つ光学ファイバにより構成されていてもよい。この
種の導波路はカンチレバービーム部と共に移動するよう
に十分にフレキシブルであり、適当な寸法を持つように
なっている。移動距離は小さく、このようなクラッドの
ないファイバにより生ずる過度のロスは無視し得る。
導波路400は通常のクラッド部を除去し、中央コアのみ
を持つ光学ファイバにより構成されていてもよい。この
種の導波路はカンチレバービーム部と共に移動するよう
に十分にフレキシブルであり、適当な寸法を持つように
なっている。移動距離は小さく、このようなクラッドの
ないファイバにより生ずる過度のロスは無視し得る。
放射線は、上述の実施例及び本発明の技術範囲内の他
の実施例において、カンチレバーの偏位方向及び偏向度
を適当に調整することにより付加導波路内に偏向され得
る。
の実施例において、カンチレバーの偏位方向及び偏向度
を適当に調整することにより付加導波路内に偏向され得
る。
本発明の実施例の利点を評価するために、第1図に示
した符号を使用して、カンチレバービームの機械的特性
を解析するのが有効である。
した符号を使用して、カンチレバービームの機械的特性
を解析するのが有効である。
カンチレバーに作用する唯一の力が自由端に集中され
た作用力Pであるとすると、最大偏位量y0は次のように
なる。
た作用力Pであるとすると、最大偏位量y0は次のように
なる。
y0=−PL3/3EI (1) ここで、Lはビームの長さ、EIはビームの弾性スティ
フネスである。Eは弾性係数であり、Iは次式で表され
る面積の第2モーメントである。
フネスである。Eは弾性係数であり、Iは次式で表され
る面積の第2モーメントである。
I=BG(S+2G)/6 (2) ここで、Bはビームの奥行きであり、Gはアーム厚さ
であり、Sはアーム間距離である。
であり、Sはアーム間距離である。
面積Aにかかる静電電位Vにより力Pが作用した場
合、この力の大きさは次式で与えられる。
合、この力の大きさは次式で与えられる。
P=V2Aε0/d2 (3) ここで、ε0は自由空間の誘電率であり、dは基板電
極からカンチレバーまでの距離である。
極からカンチレバーまでの距離である。
この装置の第1共振周波数fは次式により与えられ
る。
る。
f=2πω =(1/2π)]3EI/L3(M+0.23m)]0.5 (4) ここで、mおよびMはそれぞれカンチレバービーム部
及び質量端部の質量であり、ωはカンチレバーの固有周
波数である。
及び質量端部の質量であり、ωはカンチレバーの固有周
波数である。
スイッチングに応用した場合、スイッチングの終了後
に可能な限り素早く過渡振動を減衰させることが重要で
ある。この種の装置に対する臨界制動Cは次式で与えら
れ、 C=2mω (5) また、振幅が減少する割合は指数的であり、次式で与え
られる。
に可能な限り素早く過渡振動を減衰させることが重要で
ある。この種の装置に対する臨界制動Cは次式で与えら
れ、 C=2mω (5) また、振幅が減少する割合は指数的であり、次式で与え
られる。
y=y0exp[−ωt] (6) 上述の理論的処理から、カンチレバービームの幾何学
的パラメータが、固有共振及び偏向の振幅からみて、い
かに偏向器の機械的感度に影響するかを観察することが
可能である。
的パラメータが、固有共振及び偏向の振幅からみて、い
かに偏向器の機械的感度に影響するかを観察することが
可能である。
任意のセットの寸法上の制約に対して、最大スイッチ
ング偏位は電極間隔dにより決定される。dは増加する
と、式(3)に従って、偏向器を偏位させるのに必要と
される電位Vが同様にして増加する。この増加は、電位
が印加される面積Aを例えば第2図の実施例に示される
ように実用上の制限範囲内において可能な限り大きくす
ることによりオフセットできる。
ング偏位は電極間隔dにより決定される。dは増加する
と、式(3)に従って、偏向器を偏位させるのに必要と
される電位Vが同様にして増加する。この増加は、電位
が印加される面積Aを例えば第2図の実施例に示される
ように実用上の制限範囲内において可能な限り大きくす
ることによりオフセットできる。
式(4)及び(5)から、負荷部の質量は顕著な効果
を持つことが明白である。大きな質量はカンチレバーが
平衡状態を達成する速度を増加させるが、同時に、第1
共振周波数を減少させる。大きな質量により生ずる共振
周波数の減少は面のモーメントIを増加させるか、ビー
ム部の長さLを減少させることによりある程度補償され
る。しかしながら、これらのパラメータの変化は両方と
も最大偏位y0の犠牲の下に共振周波数を増加させる。こ
の結果、制限内において、任意の印加静電電位に対して
y0=dとなるようにIを増加させるか、またはLを減少
させることが好ましいことになる。
を持つことが明白である。大きな質量はカンチレバーが
平衡状態を達成する速度を増加させるが、同時に、第1
共振周波数を減少させる。大きな質量により生ずる共振
周波数の減少は面のモーメントIを増加させるか、ビー
ム部の長さLを減少させることによりある程度補償され
る。しかしながら、これらのパラメータの変化は両方と
も最大偏位y0の犠牲の下に共振周波数を増加させる。こ
の結果、制限内において、任意の印加静電電位に対して
y0=dとなるようにIを増加させるか、またはLを減少
させることが好ましいことになる。
実証のために、第2図に示すようなカンチレバー偏向
器のいくつかの特性がある選択された動作基準に対して
モデル化されている。この選択された基準は、 (i)共振周波数は5KHzより高いこと、 (ii)偏向用最大静電電位が100V未満であること、及び (iii)最大電極間距離は10μmであることである。
器のいくつかの特性がある選択された動作基準に対して
モデル化されている。この選択された基準は、 (i)共振周波数は5KHzより高いこと、 (ii)偏向用最大静電電位が100V未満であること、及び (iii)最大電極間距離は10μmであることである。
これらの数値は一例として選択されたに過ぎず、特定
の理想値としてではなく代表例である。同様に、計算に
使用した幾何学的パラメータの範囲は代表例として選択
されたものであり、特定の制限値を意味するものとして
扱われるべきではない。特定の実用的なケースにおける
基準及び幾何学的パラメータの選択は個々のケースに適
切な条件に応じて決定されなければならない。ここにあ
げた例は一般的なガイダンスのためのみのものである。
の理想値としてではなく代表例である。同様に、計算に
使用した幾何学的パラメータの範囲は代表例として選択
されたものであり、特定の制限値を意味するものとして
扱われるべきではない。特定の実用的なケースにおける
基準及び幾何学的パラメータの選択は個々のケースに適
切な条件に応じて決定されなければならない。ここにあ
げた例は一般的なガイダンスのためのみのものである。
第5図において、実曲線は10ないし50μgの端部質量
Mに対するビームの長さに応じたビームスティフネスの
変化を示す。これらの曲線は、任意の端部質量に対し
て、5KHzの共振周波数を持つビームの形状寸法(即ち、
長さ及び断面)の制限範囲を表す。破線の曲線は、100V
の最大印加電位により、最大電極間距離(d=10,15,18
μm)まで偏位され得るような形状寸法を示す。一対の
曲線(1本の実線及び1本の破線)間には、3種の動作
基準が満足されるウィンドーが存在する。
Mに対するビームの長さに応じたビームスティフネスの
変化を示す。これらの曲線は、任意の端部質量に対し
て、5KHzの共振周波数を持つビームの形状寸法(即ち、
長さ及び断面)の制限範囲を表す。破線の曲線は、100V
の最大印加電位により、最大電極間距離(d=10,15,18
μm)まで偏位され得るような形状寸法を示す。一対の
曲線(1本の実線及び1本の破線)間には、3種の動作
基準が満足されるウィンドーが存在する。
第6図においては、カンチレバーのスティフネスEI
が、種種のアーム厚さGに対するアーム間隔Sの関数と
してプロットされている。
が、種種のアーム厚さGに対するアーム間隔Sの関数と
してプロットされている。
ツインアームビーム構造により、特定の状況に応じた
ビームスティフネスをアーム厚さを変化させることによ
り広い範囲から容易に選択できることが分かる。このよ
うに、このビーム部のツインアーム構造は、前述したよ
うにこのビーム部が偏向されてもされなくてもこのビー
ム部の面を同一方向に向けたままにすると共に、設計上
の融通性を与える。更に、この構造は製造にも便利であ
る。
ビームスティフネスをアーム厚さを変化させることによ
り広い範囲から容易に選択できることが分かる。このよ
うに、このビーム部のツインアーム構造は、前述したよ
うにこのビーム部が偏向されてもされなくてもこのビー
ム部の面を同一方向に向けたままにすると共に、設計上
の融通性を与える。更に、この構造は製造にも便利であ
る。
(110)シリコン基板を使用して、本発明による偏向
器の一製造方法が第7図に図式的に示されている。ミラ
ー指数の表記法を使用すると、この(110)シリコンは
<112>面方向に沿う表面に垂直な4つの{111}平面の
中の2つを持つことになる。上述の2枚の垂直な{11
1}平面は70.53゜の角度で相互に交差している。残りの
2枚の{111}平面は前記表面に対して35.26゜の角度を
なしているがこの構成においては使用されていない。
器の一製造方法が第7図に図式的に示されている。ミラ
ー指数の表記法を使用すると、この(110)シリコンは
<112>面方向に沿う表面に垂直な4つの{111}平面の
中の2つを持つことになる。上述の2枚の垂直な{11
1}平面は70.53゜の角度で相互に交差している。残りの
2枚の{111}平面は前記表面に対して35.26゜の角度を
なしているがこの構成においては使用されていない。
第7図に示した装置製造の典型的な方法は、共にシリ
コンウェーハ全厚にわたって実行される、4つのマスキ
ングレベルと2つの異方性エッチング工程と含む。垂直
ビームの製造は偏向器の形状寸法を決定し、これらのビ
ームを正確に<112>方向に合わせるようにマイクロマ
シーニング及びシリコンプレーナ技術の組合せを含む。
この構造は電気化学的に制御可能なエチレンジアミンを
異方性エッチング剤として使用することによりエッチン
グされる。主工程は下記の通りである。
コンウェーハ全厚にわたって実行される、4つのマスキ
ングレベルと2つの異方性エッチング工程と含む。垂直
ビームの製造は偏向器の形状寸法を決定し、これらのビ
ームを正確に<112>方向に合わせるようにマイクロマ
シーニング及びシリコンプレーナ技術の組合せを含む。
この構造は電気化学的に制御可能なエチレンジアミンを
異方性エッチング剤として使用することによりエッチン
グされる。主工程は下記の通りである。
(a)ビーム長のフォトリソグラフィ的決定に続く熱酸
化及びツインアーム間の間隔に相当するシリコン内のウ
ィンドーの露出。
化及びツインアーム間の間隔に相当するシリコン内のウ
ィンドーの露出。
(b)露出されたシリコンを介してのスロットのエッチ
ング及びこれに続き、最終的に隣接する電極表面を形成
する支持基板の領域及び質量端部のフォトリソグラフィ
的決定。
ング及びこれに続き、最終的に隣接する電極表面を形成
する支持基板の領域及び質量端部のフォトリソグラフィ
的決定。
(c)アーム厚さを決定するための、スロットの露出さ
れた{111}面への拡散。これにより、カンチレバーア
ームの厚さの正確かつ再現性のある方法が得られる。次
の異方性エッチングの濃度依存性がアーム厚さの微調整
のために使用される。更に、前の工程でリソグラフィ的
に決定された領域内に拡散が行われる。
れた{111}面への拡散。これにより、カンチレバーア
ームの厚さの正確かつ再現性のある方法が得られる。次
の異方性エッチングの濃度依存性がアーム厚さの微調整
のために使用される。更に、前の工程でリソグラフィ的
に決定された領域内に拡散が行われる。
(d)自由ビームを確定するマスキング及び質量端部及
び適当な電極間間隔を与えるために露出シリコンをエッ
チングすること。
び適当な電極間間隔を与えるために露出シリコンをエッ
チングすること。
(e)(100)シリコンにシャドウマスクを使用しこの
マスクを介してアルミニウムをスパッタリングしてコン
タクト領域を確定すると共に、質量端部及び基板のバル
ク間に電極を形成する最終メタライゼーション工程。シ
リコンウェーハの両側からのスパッタリング及びアニー
リングにより、ウェーハの厚さ方向に均一なメタライゼ
ーションが得られる。
マスクを介してアルミニウムをスパッタリングしてコン
タクト領域を確定すると共に、質量端部及び基板のバル
ク間に電極を形成する最終メタライゼーション工程。シ
リコンウェーハの両側からのスパッタリング及びアニー
リングにより、ウェーハの厚さ方向に均一なメタライゼ
ーションが得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シエフエード,ジヨン・ニコラス イギリス国 ビー 30,1 ピー・エ ル,バーミングハム,ボーンビレ,マリ ベイル・ロード 343 (56)参考文献 特開 昭54−161951(JP,A) 特開 昭58−199304(JP,A) 実開 昭56−22503(JP,U)
Claims (7)
- 【請求項1】少なくとも3つの放射線導波路と、第1位
置にあるときには2つの導波路の一の組の間を放射線が
通過するように、また第2位置にあるときには2つの導
波路の別の組の間を放射線が通過するように配置された
制御可能な放射線偏向器と、制御信号に応答して前記偏
向器の位置を制御する制御手段とを有し、前記偏向器は
カンチレバービームを有し、該カンチレバービームは基
板にヒンジ止めされたビーム部と、このビーム部の自由
端にある負荷部とを有し、この負荷部は該カンチレバー
ビームの全質量の大部分が与えられて、カンチレバービ
ームの質量中心位置がこのビームのヒンジ止めされた端
部よりも自由端の近くにあるようにしたことを特徴とす
る放射線偏向アセンブリ。 - 【請求項2】前記ビーム部の長さ及び前記負荷部の質量
は、前記カンチレバービームの固有共振周波数が実質的
に前記偏向器が位置切り替えされる最大周波数よりも高
くなるように選択されている特許請求の範囲第1項記載
の放射線偏向アセンブリ。 - 【請求項3】前記制御手段は静電電位を与えて前記カン
チレバービームを偏位させる手段を含む特許請求の範囲
第1項記載の放射線偏向アセンブリ。 - 【請求項4】前記制御手段は、与えられた静電電位によ
り生じた偏位力が前記負荷部の質量中心に効果的に作用
するように配置された電極を含む特許請求の範囲第3項
記載の放射線偏向アセンブリ。 - 【請求項5】前記導波路の中の少なくとも1つが前記カ
ンチレバービーム上に設けられている特許請求の範囲第
1項記載の放射線偏向アセンブリ。 - 【請求項6】前記導波路の中の少なくとも1つが前記カ
ンチレバービームの長手方向に沿って延びている特許請
求の範囲第5項記載の放射線偏向アセンブリ。 - 【請求項7】前記カンチレバービームが2つの平行なア
ームで形成されている特許請求の範囲第1項記載の放射
線偏向アセンブリ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB878707854A GB8707854D0 (en) | 1987-04-02 | 1987-04-02 | Radiation deflector assembly |
GB8707854 | 1987-04-02 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01502782A JPH01502782A (ja) | 1989-09-21 |
JP2625189B2 true JP2625189B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=10615092
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63502927A Expired - Fee Related JP2625189B2 (ja) | 1987-04-02 | 1988-03-31 | 放射線偏向アセンブリ |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5024500A (ja) |
EP (1) | EP0286337B1 (ja) |
JP (1) | JP2625189B2 (ja) |
AT (1) | ATE86394T1 (ja) |
AU (1) | AU602078B2 (ja) |
CA (1) | CA1315379C (ja) |
DE (1) | DE3878710T2 (ja) |
GB (1) | GB8707854D0 (ja) |
WO (1) | WO1988007697A1 (ja) |
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