JP2775581B2 - Optical scanner and manufacturing method thereof - Google Patents
Optical scanner and manufacturing method thereofInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光スキャナとその作製
方法に関するもので、特にファクシミリやプリンタの書
き込み用や、光ピックアップのトラッキング調整用、ま
た、将来の光コンピューティングに代表される光情報処
理分野において重要なデバイスとして利用されるであろ
う光スキャナに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical scanner and a method of manufacturing the same, and more particularly to writing of a facsimile or a printer, adjustment of tracking of an optical pickup, and optical information represented by future optical computing. The present invention relates to an optical scanner that will be used as an important device in the processing field.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、AVやOA機器などで小型高集積
化や、低価格化を図る流れがあり、これらのニーズに対
して半導体プロセス技術を用いた微小機械への期待が高
まっている。これらの微小機械では3次元的な構造を形
成するために、接着や接合、また犠牲層膜を用いた形成
方法がしばしば用いられる。2. Description of the Related Art In recent years, there has been a trend toward miniaturization, high integration, and low price in AV and OA equipment, and expectations for micromachines using semiconductor process technology have been increasing to meet these needs. In these micromachines, in order to form a three-dimensional structure, bonding, bonding, or a forming method using a sacrificial layer film is often used.
【0003】以下、従来の1軸走査方式の光スキャナに
ついて説明する。図13は、従来の光スキャナの一例を
示す断面斜視図である。この図において、31は光源か
らの光を反射させて走査するミラー部、32はミラー部
31を支持するとともにねじれによってミラー角度を変
化させる走査用の梁、33はミラー部31の支持基盤と
なるミラー外周部、34はミラー部31に静電作用を与
えて変位させる駆動電極、35は駆動電極34を被覆す
る絶縁膜、36はミラー部31と駆動電極34との間に
形成されたギャップ形成部、37はこの光スキャナのベ
ースとなるガラス基板、38は駆動電極外周リード接続
部である。Hereinafter, a conventional one-axis scanning type optical scanner will be described. FIG. 13 is a sectional perspective view showing an example of a conventional optical scanner. In this figure, reference numeral 31 denotes a mirror unit for reflecting and scanning light from a light source, 32 denotes a scanning beam that supports the mirror unit 31 and changes the mirror angle by twisting, and 33 denotes a support base of the mirror unit 31. An outer peripheral portion of the mirror, 34 is a drive electrode for displacing the mirror portion 31 by applying an electrostatic action, 35 is an insulating film covering the drive electrode 34, and 36 is a gap formed between the mirror portion 31 and the drive electrode 34. Reference numeral 37 denotes a glass substrate serving as a base of the optical scanner, and reference numeral 38 denotes a drive electrode outer peripheral lead connection portion.
【0004】図13に示す従来の光スキャナを作製する
に当たっては、ミラー部31およびムラー外周部33を
梁33の部分で接続させて一体的に形成し、また駆動電
極34、およびガラス基板37を所定の構成にそれぞれ
形成した後、最後に各部を陽極接合し、組み立てる構成
になっている。In manufacturing the conventional optical scanner shown in FIG. 13, the mirror portion 31 and the outer peripheral portion 33 of the Muller are connected to each other at a beam 33 to be integrally formed, and a driving electrode 34 and a glass substrate 37 are formed. After each of the components is formed into a predetermined configuration, the components are finally anodically bonded and assembled.
【0005】ミラー部側の作製としては、材料としてシ
リコン基板で形成し、ミラー部31は、梁32とミラー
外周部33と一体で形成されている。梁32は、ミラー
部31を両側から支持しており、電圧印加時にねじれを
生じミラーを変位させる。ミラー外周部33は最後の組
み立て工程でガラス基板37と陽極接合を行う。また、
ミラー部31の裏面には、金コーティングを行う。電極
側の作製は、まずガラス基板37上に、駆動電極34の
パターンを金属膜で形成し、その上に絶縁膜35を形成
する。また、ミラー部31と駆動電極34のギャップを
形成するために絶縁膜35上にギャップ形成部36をパ
イレックスガラスなどの陽極接合が可能な材料で形成す
る。[0005] The mirror portion is manufactured by using a silicon substrate as a material, and the mirror portion 31 is formed integrally with the beam 32 and the outer peripheral portion 33 of the mirror. The beam 32 supports the mirror portion 31 from both sides, and causes distortion when the voltage is applied to displace the mirror. The mirror outer peripheral portion 33 performs anodic bonding with the glass substrate 37 in the final assembling step. Also,
The back surface of the mirror section 31 is coated with gold. To manufacture the electrode side, first, a pattern of the drive electrode 34 is formed of a metal film on a glass substrate 37, and an insulating film 35 is formed thereon. In addition, in order to form a gap between the mirror section 31 and the drive electrode 34, the gap forming section 36 is formed on the insulating film 35 using a material such as Pyrex glass that can be anodically bonded.
【0006】最後に、陽極接合により、ミラー部と電極
部を組み立てる。この際、ギャップ形成部36とミラー
外周部33は接合されるが、ギャップ形成部36とミラ
ー部31は接合されない。これは、ミラー部31の裏面
に金をコーティングしているためで、金はパイレックス
ガラスとは陽極接合されないことを利用している。Finally, the mirror section and the electrode section are assembled by anodic bonding. At this time, the gap forming part 36 and the mirror outer peripheral part 33 are joined, but the gap forming part 36 and the mirror part 31 are not joined. This is because the back surface of the mirror portion 31 is coated with gold, and the fact that gold is not anodically bonded to Pyrex glass is used.
【0007】以上のように構成された光スキャナについ
て、次にその動作について説明する。ミラー部31は、
駆動電極34に交互に電圧を印加することによって静電
力を受け、梁32にねじれを生じ、ミラー部31の中央
の下部にあるギャップ形成部36を支点として1方向に
走査する動作をする。また、走査角度はギャップ形成部
36により制限される走査範囲において、印加電圧によ
り制御することができる。Next, the operation of the optical scanner configured as described above will be described. The mirror unit 31
By receiving an electrostatic force by alternately applying a voltage to the drive electrode 34, the beam 32 is twisted, and an operation of scanning in one direction is performed with the gap forming portion 36 at the center lower portion of the mirror portion 31 as a fulcrum. Further, the scanning angle can be controlled by an applied voltage in a scanning range limited by the gap forming section 36.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、光スキャナの作製において、最後に組み
立てが必要で、接合や接着を行わなければならない。接
着は、光スキャナのような微小機械の作製においては塗
布方法にも限界があり、また、接着剤といった弾性体が
介在することで特性にも影響を与える。接合は、接合で
きる組合せ材料がパイレックスガラスとシリコンといっ
た数種類の材料に限定され、また、微小な機械では接合
位置を合わせるのが困難であるという欠点を有してい
た。However, in the above-mentioned conventional configuration, in the manufacture of the optical scanner, assembly is finally required, and bonding and bonding must be performed. Adhesion is limited in the method of application in the production of micromachines such as optical scanners, and the properties are affected by the presence of an elastic body such as an adhesive. Joining has the disadvantage that the combined materials that can be joined are limited to several types of materials, such as Pyrex glass and silicon, and that it is difficult to align the joining positions with a small machine.
【0009】また、従来微小機械の作製においては、3
次元的な構造を得るためにしばしば犠牲層膜を用いるこ
とがある。犠牲層膜としては、酸化珪素膜が用いられる
ことが多いが、酸化珪素膜の除去にはフッ酸系の溶液を
必要で他の構造材料を侵す心配があった。[0009] Further, in the conventional fabrication of micromachines, 3
A sacrificial layer film is often used to obtain a three-dimensional structure. Although a silicon oxide film is often used as the sacrificial layer film, a hydrofluoric acid-based solution is required to remove the silicon oxide film, and there is a concern that it may attack other structural materials.
【0010】本発明は前記従来の問題点に鑑みてなされ
たもので、その目的は、製作が簡単で、しかも高性能な
光スキャナを実現することができる光スキャナおよびそ
の作製方法を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has as its object to provide an optical scanner which can be easily manufactured and which can realize a high-performance optical scanner, and a method of manufacturing the same. It is.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、表面に電極を形成しこれを絶縁層で被覆した
基板と、前記絶縁膜を介在させて電極と一定のギャップ
をあけて対向配置され、一端部において前記基板に変位
可能に連結支持されたミラー部とから光スキャナを構成
し、前記ミラー部は、基板への連結部分においてくび
れ、且つこの連結部分から先方へかけて拡開した平面形
状を有するセルが複数個、前後互い違いに横方向に一定
の隙間をおいて並べられてアレイ構造に配列されてお
り、前記電極とミラー部間に電圧を印加することで、ミ
ラー部が、基板支持部を支点に電極方向に変位するよう
にしたことを要旨とする。According to the present invention, in order to achieve the above object, an electrode is formed on the surface and the substrate is covered with an insulating layer, and a certain gap is provided between the substrate and the electrode with the insulating film interposed therebetween. An optical scanner comprising a mirror portion which is disposed to face and is displaceably connected to and supported by the substrate at one end portion, wherein the mirror portion has a wedge at a portion connected to the substrate.
And a flat shape that expands from this connection to the front
Cells with multiple shapes, constant laterally alternately
Are arranged in an array structure with a gap between
In other words, the gist is that the mirror portion is displaced in the electrode direction with the substrate supporting portion as a fulcrum by applying a voltage between the electrode and the mirror portion.
【0012】本発明はまた、絶縁性材料からなる基板の
上に電極形状の反転パターンを部分的除去可能な膜で形
成する工程と、前記部分的除去可能な膜をマスクに前記
基板をエッチングする工程と、前記基板と前記部分的除
去可能な膜が混在する上に金属膜を形成する工程と、前
記部分的除去可能な膜を除去し、電極部位だけに金属膜
を残す工程とにより、電極形成後も基板全体を平坦化さ
せ、さらに、前記電極と基板が混在する上に絶縁膜を形
成する工程と、前記絶縁膜上に犠牲層膜としてポリイミ
ド樹脂を、後に電極とミラー部間の静電ギャップとなる
形状に形成する工程と、前記ポリイミド樹脂を熱硬化に
より膜形成する工程と、前記絶縁膜が混在する上にミラ
ー部となる薄膜を形成する工程と、前記薄膜をミラー部
形状に形成する工程と、前記犠牲層膜を除去し電極とミ
ラー部間に絶縁膜を介して静電ギャップを形成する工程
を有する光スキャナの作製方法を要旨とする。[0012] The present invention also relates to a method for manufacturing a substrate comprising an insulating material.
The electrode inversion pattern is formed with a film that can be partially removed.
Forming, and using the partially removable film as a mask,
Etching a substrate; and removing the substrate and the partial
Forming a metal film on a mixture of removable films
Remove the partially removable film and leave the metal film only on the electrode part.
Process to flatten the entire substrate even after electrode formation.
In addition, an insulating film is formed on the mixture of the electrodes and the substrate.
Forming a polyimide film as a sacrificial layer film on the insulating film.
Resin will later form an electrostatic gap between the electrode and the mirror
Forming the shape and heat curing the polyimide resin
A film forming step, and a
Forming a thin film serving as a mirror portion;
Forming a shape, and removing the sacrificial layer film to form an electrode
Forming an electrostatic gap between insulating parts via an insulating film
The gist is a method for manufacturing an optical scanner having:
【0013】[0013]
【作用】本発明の光スキャナは、電極上に絶縁層を被覆
した後、この絶縁層の上に一旦犠牲層膜を形成してから
その上に金属薄膜を形成し、その後前記犠牲層膜を除去
し電極とミラー部間に絶縁膜を介在させてギャップを形
成する手順により、表面に電極を形成しこれを絶縁層で
被覆した基板と、前記絶縁膜を介在させて電極と一定の
ギャップをあけて対向配置され、一端部において前記基
板に変位可能に連結支持されたミラー部とから光スキャ
ナを構成し、前記ミラー部は、基板への連結部分におい
てくびれ、且つこの連結部分から先方へかけて拡開した
平面形状を有するセルが複数個、前後互い違いに横方向
に一定の隙間をおいて並べられてアレイ構造に配列され
ており、前記電極とミラー部間に電圧を印加すること
で、ミラー部が、基板支持部を支点に電極方向に変位し
得る光スキャナを作製したため、高性能の光スキャナを
簡単に作製することができるようになる。また、特に犠
牲層膜としてポリイミド樹脂を用いその膜形成温度をポ
リイミド樹脂の沸点以下にすることで、犠牲層膜の選択
的除去や形成が容易で、しかも接着や接合などの組み立
て技術を必要とせず光スキャナの作製時間の短縮に役立
つ。また、ポリイミド樹脂の溶媒は、フッ酸系の溶液に
比べると他の構造材料への悪影響はほとんどない。According to the optical scanner of the present invention , an insulating layer is coated on an electrode.
After forming a sacrificial layer film on this insulating layer,
A metal thin film is formed thereon, and then the sacrificial layer film is removed.
The gap is formed by interposing an insulating film between the electrode and the mirror.
In the following procedure, an electrode is formed on the surface and this is
The coated substrate and the electrode are fixed with the insulating film interposed therebetween.
They are arranged facing each other with a gap, and at one end,
Optical scan from the mirror section, which is connected to and supported by the plate
The mirror portion is provided at a portion connected to the substrate.
Constricted and expanded from this connection to the front
Multiple cells with a planar shape, alternating laterally
Are arranged in an array structure with a certain gap
And applying a voltage between the electrode and the mirror section.
Then, the mirror is displaced in the electrode direction with the substrate support as a fulcrum.
High-performance optical scanner
It can be easily manufactured. Also especially sacrificed
Polyimide resin is used as the sacrificial layer
Selection of the sacrificial layer film by setting the boiling point of the polyimide resin or lower
Easy to remove and form easily, and assembling such as bonding and joining
Technology to reduce the production time of optical scanners without the need for technology
One. Further, the solvent of the polyimide resin has almost no adverse effect on other structural materials as compared with the hydrofluoric acid-based solution.
【0014】[0014]
(実施例1)図1乃至図11は本発明の第1の実施例を
示す図である。図1は、本発明による光スキャナの外観
図を示しており、(a)はアレイ構造の光スキャナの部
分平面図、(b)は(a)をA−A面で切断した場合の
斜視図を示している。図2乃至図10は本発明の光スキ
ャナの製造方法を示している。(Embodiment 1) FIGS. 1 to 11 are views showing a first embodiment of the present invention. 1A and 1B are external views of an optical scanner according to the present invention, in which FIG. 1A is a partial plan view of an optical scanner having an array structure, and FIG. 1B is a perspective view when FIG. Is shown. 2 to 10 show a method of manufacturing the optical scanner according to the present invention.
【0015】図1は、複数個の微小な光スキャナが多数
配された中の3列を拡大して示している。この図におい
て、符号14はガラスなどの絶縁性の物質からなる絶縁
基板11上に配置された電極、20は電極14に対向し
て配置され光源からの光を反射させて走査するミラー
部、21電極14とミラー部20との間に形成されたギ
ャップである。FIG. 1 is an enlarged view of three rows in which a plurality of minute optical scanners are arranged. In this figure, reference numeral 14 denotes an electrode disposed on an insulating substrate 11 made of an insulating material such as glass, 20 denotes a mirror disposed opposite to the electrode 14 and scans by reflecting light from a light source, 21 This is a gap formed between the electrode 14 and the mirror section 20.
【0016】この実施例において、光スキャナの各ミラ
ー部20は、絶縁基板11に根元が一体的に接続されて
電極14の上方へ張り出す、いわゆる片持梁構造に形成
されている。また、このミラー部20は、絶縁基板11
への連結部分においてくびれ、且つこの連結部分から先
方へかけて拡開した平面形状を有するセルが複数個、前
後互い違いに組み合わされるとともに、横方向に一定の
隙間をおいて並べられ、アレイ構造に配列されている。
このミラー部20は基板上に形成された電極14と一定
のギャップ21を介して形成されているから、ミラー部
20下方の電極14に電圧を印加することにより、静電
気力でミラー部20を下方に変位させることができる。In this embodiment, each mirror section 20 of the optical scanner has a so-called cantilever structure in which the base is integrally connected to the insulating substrate 11 and projects above the electrode 14. The mirror section 20 is provided on the insulating substrate 11.
A plurality of cells having a planar shape that is constricted at the connecting portion to and expanded from the connecting portion toward the front are combined alternately in front and rear, and are arranged with a constant gap in the lateral direction, forming an array structure. Are arranged.
Since the mirror section 20 is formed with a certain gap 21 from the electrode 14 formed on the substrate, a voltage is applied to the electrode 14 below the mirror section 20 to lower the mirror section 20 by electrostatic force. Can be displaced.
【0017】このような光スキャナを作製するに際して
の工程を図2乃至図10を使って順次説明する。これら
の図において、符号11は絶縁基板、12はフォトレジ
スト層、13は金属膜、14は電極、15は絶縁膜、1
6は犠牲層膜、17はフォトレジスト層、18はミラー
部となる金属膜、19はフォトレジスト層、20はミラ
ー部、21はギャップを示している。Steps for fabricating such an optical scanner will be sequentially described with reference to FIGS. In these figures, reference numeral 11 denotes an insulating substrate, 12 denotes a photoresist layer, 13 denotes a metal film, 14 denotes an electrode, 15 denotes an insulating film,
Reference numeral 6 denotes a sacrificial layer film, 17 denotes a photoresist layer, 18 denotes a metal film serving as a mirror portion, 19 denotes a photoresist layer, 20 denotes a mirror portion, and 21 denotes a gap.
【0018】まず第1の工程として、図2に示すよう
に、絶縁基板11たとえばパイレックスガラスにフォト
レジスト層12で電極の反転パターンを形成し、これを
マスクとしてパイレックスガラスをフッ酸でエッチング
する。絶縁基板11は最初、図2(a)および(b)に
示すように横向きT字状の切り込み部を有している。第
2の工程として、図3(a)および(b)に示すよう
に、電極14になる材料としてアルミの金属膜13を、
パイレックスガラスの加工深さ分の厚みだけPVD(フ
ィジカル・ベイパー・デポジション)処理により全面に
積層する。As a first step, as shown in FIG. 2, an inverted pattern of electrodes is formed on an insulating substrate 11, for example, Pyrex glass with a photoresist layer 12, and the Pyrex glass is etched with hydrofluoric acid using this as a mask. The insulating substrate 11 initially has a laterally T-shaped notch as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). As a second step, as shown in FIGS. 3A and 3B, an aluminum metal film 13 is
A layer corresponding to the processing depth of Pyrex glass is laminated on the entire surface by PVD (physical vapor deposition) processing.
【0019】第3の工程として、図4(a)および
(b)に示すように、リフトオフを行いレジストを除去
し、電極形状部にのみ金属膜13を残し、電極14を形
成する。電極14を含めた絶縁基板11全体が平坦にな
るようにする。As a third step, as shown in FIGS. 4A and 4B, lift-off is performed to remove the resist, and an electrode 14 is formed while leaving the metal film 13 only on the electrode shape portion. The entire insulating substrate 11 including the electrodes 14 is made flat.
【0020】第4の工程として、図5(a)および
(b)に示すように、電極14の上に絶縁膜15として
酸化珪素膜をPVDで全面に積層する。その上に、犠牲
層膜26としてポリイミド樹脂を回転塗布により形成す
る。この実施例では、日産化学工業(株)製ポリイミド
樹脂RN812を用いて回転塗布し、80℃の温度下で
5分間予備乾燥後、180℃で30分間半硬化する。As a fourth step, as shown in FIGS. 5A and 5B, a silicon oxide film as an insulating film 15 is laminated on the entire surface of the electrode 14 by PVD. A polyimide resin is formed thereon by spin coating as a sacrificial layer film 26. In this embodiment, the resin is spin-coated using a polyimide resin RN812 manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., preliminarily dried at a temperature of 80 ° C. for 5 minutes, and then cured at 180 ° C. for 30 minutes and a half.
【0021】第5の工程として、図6(a)および
(b)に示すように、犠牲層膜16の上にポジ型のフォ
トレジスト層17を回転塗布で形成し、後にミラー部2
0と電極14間の静電ギャップ21となる形状にパター
ニングを行う。パターニングはポジ型フォトレジストの
現像液で行い、フォトレジスト層17とポリイミド樹脂
の犠牲層膜16は同時に現像される。 第6の工程とし
て、図7(a)および(b)に示すように、フォトレジ
スト層17をイソプロピルアルコールで剥離した後、熱
処理を行う。本実施例で用いたポリイミド樹脂RN81
2の溶媒がN−メチルピロリドンで沸点が202℃であ
るため、熱処理は200℃のオーブンで1時間行う。As a fifth step, as shown in FIGS. 6A and 6B, a positive type photoresist layer 17 is formed on the sacrificial layer film 16 by spin coating, and then the mirror portion 2 is formed.
Patterning is performed so as to form an electrostatic gap 21 between 0 and the electrode 14. The patterning is performed with a developer of a positive photoresist, and the photoresist layer 17 and the sacrifice layer film 16 of the polyimide resin are simultaneously developed. As a sixth step, as shown in FIGS. 7A and 7B, a heat treatment is performed after the photoresist layer 17 is stripped with isopropyl alcohol. Polyimide resin RN81 used in this example
Since the solvent of No. 2 is N-methylpyrrolidone and the boiling point is 202 ° C., the heat treatment is performed in an oven at 200 ° C. for 1 hour.
【0022】第7の工程として,図8(a)および
(b)に示すように、ミラー部20となる金属膜18と
してアルミをPVDで全面に形成する。As a seventh step, as shown in FIGS. 8A and 8B, aluminum is formed on the entire surface of the metal film 18 serving as the mirror portion 20 by PVD.
【0023】第8の工程として、図9(a)および
(b)に示すように、金属膜18の上にフォトレジスト
層19を塗布し、ミラー部20の反転パターンを形成す
る。As an eighth step, as shown in FIGS. 9A and 9B, a photoresist layer 19 is applied on the metal film 18 to form an inverted pattern of the mirror section 20.
【0024】第9の工程として、図10(a)および
(b)に示すように、フォトレジスト層19をマスクに
金属膜18を50%燐酸でエッチングし、ミラー部20
の形状を得る。As a ninth step, as shown in FIGS. 10A and 10B, the metal film 18 is etched with 50% phosphoric acid using the photoresist layer 19 as a mask, and the mirror portion 20 is etched.
To get the shape.
【0025】第10の工程として、ポリイミドの犠牲層
膜16をその溶媒であるN−メチルピロリドンで溶解除
去し、ミラー部20と電極14との間のギャップ21を
形成する。As a tenth step, the sacrificial layer film 16 of polyimide is dissolved and removed with N-methylpyrrolidone as a solvent to form a gap 21 between the mirror section 20 and the electrode 14.
【0026】この実施例の特徴は、犠牲層膜16として
用いたポリイミド樹脂の膜形成温度にの設定にある。通
常、上記ポリイミド樹脂RN812は完全硬化を300
℃で30分行い、完全硬化後は強アルカリ溶液を用いな
いと除去できないが、本実施例の膜形成温度を用いるこ
とでポリイミド樹脂の溶媒により容易に除去できるよう
になる。RN812の溶媒はN−メチルピロリドンで沸
点が202℃であるので、膜形成温度はこの沸点以下で
あればよい。The feature of this embodiment lies in the setting of the film forming temperature of the polyimide resin used as the sacrificial layer film 16. Normally, the above polyimide resin RN812 is completely cured by 300 times.
Performing at 30 ° C. for 30 minutes, and after complete curing, it cannot be removed unless a strong alkaline solution is used. However, by using the film forming temperature of this embodiment, it can be easily removed by using a polyimide resin solvent. Since the solvent of RN812 is N-methylpyrrolidone and its boiling point is 202 ° C., the film formation temperature may be lower than this boiling point.
【0027】ここでこのRN812の熱重量分析の結果
を図11に示す。熱重量分析は、加熱による物質の重量
変化を測定するもので、揮発成分などが分離する温度を
決めるのに用いられる。図11では150℃付近と21
0℃付近に大きな変化が見られる。この150℃付近ま
での変化はポリイミドのイミド化による脱水によるもの
で、210℃付近の変化は溶媒の蒸発によるものであ
る。熱重量分析の結果からも溶媒の蒸発が実際にその沸
点近傍で生じていることが確認できた。また、溶媒に対
する溶解の実験を行ったところ、溶媒の沸点以下で熱処
理したものは溶媒に可溶であるが、沸点以上で熱処理を
行ったものは、溶媒に不溶となることが確認できた。FIG. 11 shows the result of thermogravimetric analysis of RN812. Thermogravimetric analysis measures the change in weight of a substance due to heating, and is used to determine the temperature at which volatile components and the like separate. In FIG. 11, around 150 ° C. and 21
A large change is observed around 0 ° C. The change up to around 150 ° C. is due to dehydration by imidization of the polyimide, and the change around 210 ° C. is due to evaporation of the solvent. From the results of the thermogravimetric analysis, it was confirmed that the evaporation of the solvent actually occurred near the boiling point. In addition, an experiment of dissolution in a solvent was performed, and it was confirmed that those heat-treated at a temperature lower than the boiling point of the solvent were soluble in the solvent, but those heat-treated at a temperature higher than the boiling point became insoluble in the solvent.
【0028】このポリイミド樹脂の溶媒は、酸やアルカ
リ溶液に比較して害の少ない有機溶剤であり、最終工程
で犠牲層膜16を除去する際に、他の構造材料を侵す心
配がない。また、この溶媒によるポリイミドの除去速度
は速く、40℃のN−メチルピロリドンで3μm/mi
nであった。微小機械の作製における犠牲層膜16とし
ては、従来から酸化珪素がよく用いられるが、酸化珪素
膜の除去の例としては、25℃、Pエッチ(70%硝
酸:49%フッ酸:水=2:3:60)で4〜12オン
グストローム/sec(WERNER KERN AN
D CHERYLA.DECKERTの「THIN F
ILM PROCESSES」)である。The solvent for the polyimide resin is an organic solvent that is less harmful than an acid or alkali solution, and there is no concern that other structural materials will be attacked when the sacrificial layer film 16 is removed in the final step. The removal rate of polyimide by this solvent is high, and 3 μm / mi with N-methylpyrrolidone at 40 ° C.
n. Conventionally, silicon oxide is often used as the sacrificial layer film 16 in the fabrication of micromachines. However, as an example of removing the silicon oxide film, 25 ° C., P etch (70% nitric acid: 49% hydrofluoric acid: water = 2) : 3: 60) and 4 to 12 angstroms / sec (WERNER KERN AN)
D CHERLA. DECKERT “THIN F
ILM PROCESSES ").
【0029】なお、本実施例では犠牲層膜16の形成を
回転塗布で行ったが、スプレーで塗布することも可能で
ある。In the present embodiment, the formation of the sacrificial layer film 16 is performed by spin coating, but it is also possible to apply by spraying.
【0030】また、本実施例で用いたポリイミド樹脂の
溶媒はN−メチルピロリドンであったが、この溶媒に限
定するものではない。他にはブチロラクトンやN、N−
ジメチルホルムアミド、N、N−ジメチルアセトアミ
ド、N−ビニルピロリドン、ジメチルスルホオキシド、
m−クレゾールなどが使用される。Further, the solvent of the polyimide resin used in this example was N-methylpyrrolidone, but it is not limited to this solvent. Others include butyrolactone, N, N-
Dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-vinylpyrrolidone, dimethylsulfoxide,
m-cresol or the like is used.
【0031】以上のように本実施例によれば、犠牲層膜
16としてポリイミド樹脂を用い、硬化温度を溶媒の沸
点以下とすることで、他の構造材料を侵すことなく犠牲
層膜16の選択的除去ができ、また、形成方法も容易で
あるだけでなく、さらには、接着や接合といった組み立
て技術を用いずに光スキャナのような微小な機械を作製
することができる。As described above, according to this embodiment, a polyimide resin is used for the sacrificial layer film 16 and the curing temperature is set to be equal to or lower than the boiling point of the solvent. Not only can it be easily removed and the forming method is easy, but also a minute machine such as an optical scanner can be manufactured without using an assembling technique such as bonding or joining.
【0032】(実施例2)本発明の第2の実施例とし
て、犠牲層膜16にポジ型感光性ポリイミド樹脂を用い
た光スキャナの作製方法について説明する。(Embodiment 2) As a second embodiment of the present invention, a method for manufacturing an optical scanner using a positive photosensitive polyimide resin for the sacrificial layer film 16 will be described.
【0033】ポジ型感光性ポリイミド樹脂としては、日
産化学工業(株)製ポジ型感光性ポリイミドRN901
を用いた。As the positive photosensitive polyimide resin, there is a positive photosensitive polyimide RN901 manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.
Was used.
【0034】光スキャナを作製する工程としては、実施
例1とほぼ同様であるが、ポリイミド樹脂自体が感光性
を有しているため、図6(a)および(b)でポリイミ
ド樹脂上にフォトレジスト膜17を形成する工程が省略
できる。本実施例のポリイミド樹脂の溶媒はブチロラク
トンで、沸点は204℃であるため、図7(a)および
(b)での膜形成はこの実施例2でも200℃で行っ
た。The steps for fabricating the optical scanner are almost the same as those in the first embodiment. However, since the polyimide resin itself has photosensitivity, the photo-resist is formed on the polyimide resin in FIGS. 6A and 6B. The step of forming the resist film 17 can be omitted. Since the solvent of the polyimide resin of this example is butyrolactone and the boiling point is 204 ° C., the film formation in FIGS. 7A and 7B was also performed at 200 ° C. in Example 2.
【0035】ポリイミド樹脂の溶媒がその沸点で蒸発し
ていることを確認するために、本実施例で用いた日産化
学工業(株)製ポリイミド樹脂RN901を熱分析した
結果を図12に示す。図12においては、150℃付近
と、200℃付近に重量変化が見られる。150℃付近
の変化は、RN901内部の脱水によるものであり、2
00℃付近の変化は溶媒の蒸発によるものである。ま
た、このRN901をその溶媒の沸点以下で膜形成のた
めの熱処理を行った場合には、ふたたび溶媒に可溶であ
ったが、沸点以上で膜形成した場合には、溶媒には不溶
となることが確認できた。FIG. 12 shows the result of thermal analysis of the polyimide resin RN901 manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. used in this example to confirm that the solvent of the polyimide resin was evaporated at its boiling point. In FIG. 12, weight changes are observed around 150 ° C. and around 200 ° C. The change around 150 ° C. is due to dehydration inside RN901,
The change around 00 ° C. is due to evaporation of the solvent. When the RN901 was subjected to a heat treatment for forming a film at a temperature lower than the boiling point of the solvent, it was again soluble in the solvent. However, when a film was formed at a temperature higher than the boiling point, it became insoluble in the solvent. That was confirmed.
【0036】このポリイミド樹脂の溶媒ブチロラクトン
は、酸やアルカリ溶液に比較して害の少ない有機溶剤で
あり、最終工程で犠牲層膜を除去する際に、他の構造材
料を侵す心配がない。しかも、この溶媒によるポリイミ
ドの除去速度は速く、40℃のブチロラクトンで5μm
/minであった。The butyrolactone solvent for the polyimide resin is an organic solvent that is less harmful than an acid or alkali solution, and does not have a risk of attacking other structural materials when removing the sacrificial layer film in the final step. In addition, the removal rate of polyimide by this solvent is high, and butyrolactone at 40 ° C. is 5 μm.
/ Min.
【0037】また、本実施例で用いたポリイミド樹脂の
溶媒はブチロラクトンであったが、この溶媒に限定する
ものではない。他にはN−メチルピロリドンやN、N−
ジメチルホルムアミド、N、N−ジメチルアセトアミ
ド、N−ビニルピロリドン、ジメチルスルホオキシド、
m−クレゾールなどが使用される。The solvent for the polyimide resin used in this example was butyrolactone, but the solvent is not limited to this. Others include N-methylpyrrolidone, N, N-
Dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-vinylpyrrolidone, dimethylsulfoxide,
m-cresol or the like is used.
【0038】以上のように本実施例によれば、犠牲層膜
16としてポジ型感光性ポリイミド樹脂を用いること
で、光スキャナの作製工程中で、ポリイミド樹脂のパタ
ーニングでフォトレジスト膜形成工程を減らすことがで
き、また、ポリイミド樹脂の硬化温度を溶媒の沸点以下
とすることで、他の構造材料を侵すことなく犠牲層膜1
6の選択的除去ができ、また、形成方法も容易であるだ
けでなく、さらには、接着や接合といった組み立て技術
を用いずに光スキャナのような微小な機械を作製するこ
とができる。As described above, according to this embodiment, the positive photosensitive polyimide resin is used as the sacrificial layer film 16, so that the photoresist film forming step is reduced by patterning the polyimide resin during the manufacturing process of the optical scanner. In addition, by setting the curing temperature of the polyimide resin to be equal to or lower than the boiling point of the solvent, the sacrificial layer film 1 can be formed without invading other structural materials.
6 can be selectively removed and the forming method is not only easy, but also a minute machine such as an optical scanner can be manufactured without using an assembling technique such as adhesion or bonding.
【0039】[0039]
【発明の効果】以上のように本発明は、電極上に絶縁層
を被覆した後、この絶縁層の上に一旦犠牲層膜を形成し
てからその上に金属薄膜を形成し、その後前記犠牲層膜
を除去し電極とミラー部間に絶縁膜を介在させてギャッ
プを形成する手順により、表面に電極を形成しこれを絶
縁層で被覆した基板と、前記絶縁膜を介在させて電極と
一定のギャップをあけて対向配置され、一端部において
前記基板に変位可能に連結支持されたミラー部とから光
スキャナを構成し、前記ミラー部は、基板への連結部分
においてくびれ、且つこの連結部分から先方へかけて拡
開した平面形状を有するセルが複数個、前後互い違いに
横方向に一定の隙間をおいて並べられてアレイ構造に配
列されており、前記電極とミラー部間に電圧を印加する
ことで、ミラー部が、基板支持部を支点に電極方向に変
位し得る光スキャナを作製したため、高性能の光スキャ
ナを簡単に作製することができるようになる。また、特
に犠牲層膜としてポリイミド樹脂を用いその膜形成温度
をポリイミド樹脂の沸点以下にすることで、犠牲層膜の
選択的除去や形成が容易で、しかも接着や接合などの組
み立て技術を必要とせず光スキャナの作製時間の短縮に
役立つ。As described above, according to the present invention, after covering an electrode with an insulating layer, a sacrificial layer film is formed on the insulating layer, and then a metal thin film is formed thereon. By removing the layer film and forming a gap by interposing an insulating film between the electrode and the mirror, a substrate is formed on the surface and covered with an insulating layer, and the electrode is fixed with the insulating film interposed. An optical scanner is constituted by a mirror portion which is disposed to face the gap with a gap, and which is connected and supported at one end thereof so as to be displaceable to the substrate , wherein the mirror portion is a portion connected to the substrate.
At the neck and expand from the connection to the front.
Multiple cells with open planar shapes, alternately front and back
Arranged in an array structure with a certain gap in the horizontal direction
Are columns, by applying a voltage between the electrodes and the mirror unit, the mirror unit is, because of manufacturing a light scanner can be displaced in the electrode direction fulcrum substrate support, easily fabricated performance optical scanner Will be able to In particular, by using a polyimide resin as the sacrificial layer film and setting the film forming temperature to be equal to or lower than the boiling point of the polyimide resin, it is easy to selectively remove and form the sacrificial layer film, and requires an assembling technique such as adhesion and bonding. It is useful for shortening the manufacturing time of the optical scanner.
【図1】(a)本発明による光スキャナの一実施例を示
す部分平面図 (b)本発明による光スキャナの一実施例を示す部分断
面斜視図FIG. 1A is a partial plan view showing an embodiment of an optical scanner according to the present invention. FIG. 1B is a partial sectional perspective view showing an embodiment of an optical scanner according to the present invention.
【図2】(a)本発明による光スキャナの第1の実施例
に係る作製方法の第1の工程を示す断面図 (b)本発明による光スキャナの第1の実施例に係る作
製方法の第1の工程を示す平面図FIG. 2A is a cross-sectional view illustrating a first step of a manufacturing method according to a first embodiment of the optical scanner according to the present invention. FIG. 2B is a sectional view illustrating a manufacturing method according to the first embodiment of the optical scanner according to the present invention. Plan view showing first step
【図3】(a)本発明による光スキャナの第1の実施例
に係る作製方法の第2の工程を示す断面図 (b)本発明による光スキャナの第1の実施例に係る作
製方法の第2の工程を示す平面図FIG. 3A is a cross-sectional view showing a second step of the manufacturing method according to the first embodiment of the optical scanner according to the present invention. FIG. 3B is a sectional view showing the manufacturing method according to the first embodiment of the optical scanner according to the present invention. Plan view showing second step
【図4】(a)本発明による光スキャナの第1の実施例
に係る作製方法の第3の工程を示す断面図 (b)本発明による光スキャナの第1の実施例に係る作
製方法の第3の工程を示す平面図FIG. 4A is a cross-sectional view illustrating a third step of the manufacturing method according to the first embodiment of the optical scanner according to the present invention. FIG. 4B is a sectional view illustrating the manufacturing method according to the first embodiment of the optical scanner according to the present invention. Plan view showing third step
【図5】(a)本発明による光スキャナの第1の実施例
に係る作製方法の第4の工程を示す断面図 (b)本発明による光スキャナの第1の実施例に係る作
製方法の第4の工程を示す平面図FIG. 5A is a cross-sectional view showing a fourth step of the manufacturing method according to the first embodiment of the optical scanner according to the present invention. FIG. 5B is a sectional view showing the manufacturing method according to the first embodiment of the optical scanner according to the present invention. Plan view showing fourth step
【図6】(a)本発明による光スキャナの第1の実施例
に係る作製方法の第5の工程を示す断面図 (b)本発明による光スキャナの第1の実施例に係る作
製方法の第5の工程を示す平面図FIG. 6A is a sectional view showing a fifth step of the manufacturing method of the optical scanner according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6B is a sectional view showing the manufacturing method of the optical scanner according to the first embodiment of the present invention. Plan view showing fifth step
【図7】(a)本発明による光スキャナの第1の実施例
に係る作製方法の第6の工程を示す断面図 (b)本発明による光スキャナの第1の実施例に係る作
製方法の第6の工程を示す平面図FIG. 7A is a cross-sectional view showing a sixth step of the manufacturing method of the optical scanner according to the first embodiment of the present invention. FIG. 7B is a sectional view showing the manufacturing method of the optical scanner according to the first embodiment of the present invention. Plan view showing a sixth step
【図8】(a)本発明による光スキャナの第1の実施例
に係る作製方法の第7の工程を示す断面図 (b)本発明による光スキャナの第1の実施例に係る作
製方法の第7の工程を示す平面図FIG. 8A is a sectional view showing a seventh step of the manufacturing method according to the first embodiment of the optical scanner according to the present invention. FIG. 8B is a sectional view showing the manufacturing method according to the first embodiment of the optical scanner according to the present invention. Plan view showing a seventh step
【図9】(a)本発明による光スキャナの第1の実施例
に係る作製方法の第8の工程を示す断面図 (b)本発明による光スキャナの第1の実施例に係る作
製方法の第8の工程を示す平面図FIG. 9A is a sectional view showing an eighth step of the manufacturing method according to the first embodiment of the optical scanner according to the present invention. FIG. 9B is a sectional view showing the manufacturing method according to the first embodiment of the optical scanner according to the present invention. Plan view showing an eighth step
【図10】(a)本発明による光スキャナの第1の実施
例に係る作製方法の第9の工程を示す断面図 (b)本発明による光スキャナの第1の実施例に係る作
製方法の第9の工程を示す平面図FIG. 10A is a sectional view showing a ninth step of the manufacturing method according to the first embodiment of the optical scanner according to the present invention. FIG. 10B is a sectional view illustrating the manufacturing method according to the first embodiment of the optical scanner according to the present invention. Plan view showing ninth step
【図11】本発明の第1の実施例における光スキャナの
作製方法において、犠牲層膜として用いられるポリイミ
ド樹脂の熱重量分析の結果を示すグラフ図FIG. 11 is a graph showing the results of thermogravimetric analysis of a polyimide resin used as a sacrificial layer film in the method for manufacturing an optical scanner according to the first embodiment of the present invention.
【図12】本発明の第2の実施例における光スキャナの
作製方法において、犠牲層膜として用いられるポリイミ
ド樹脂の熱重量分析の結果を示すグラフ図FIG. 12 is a graph showing the results of thermogravimetric analysis of a polyimide resin used as a sacrificial layer film in the method for manufacturing an optical scanner according to the second embodiment of the present invention.
【図13】従来の光スキャナの構造の一例を示す斜視図FIG. 13 is a perspective view showing an example of the structure of a conventional optical scanner.
11 絶縁基板 12 フォトレジスト層 13 金属膜 14 電極 15 絶縁膜 16 犠牲層膜 17 フォトレジスト層 18 金属膜 19 フォトレジスト膜 20 ミラー部 21 ギャップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Insulating substrate 12 Photoresist layer 13 Metal film 14 Electrode 15 Insulating film 16 Sacrificial layer film 17 Photoresist layer 18 Metal film 19 Photoresist film 20 Mirror part 21 Gap
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 26/10 G02B 26/08──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G02B 26/10 G02B 26/08
Claims (6)
の上に積層された絶縁膜と、前記絶縁膜を介在させて電
極と一定のギャップをあけて対向配置され、一端部にお
いて前記基板に変位可能に連結支持されたミラー部とか
ら構成され、前記ミラー部は、基板への連結部分におい
てくびれ、且つこの連結部分から先方へかけて拡開した
平面形状を有するセルが複数個、前後互い違いに横方向
に一定の隙間をおいて並べられてアレイ構造に配列され
ており、前記電極とミラー部間に電圧を印加すること
で、ミラー部が、基板に支持されている部分を支点に電
極方向に変位することを特徴とする光スキャナ。A substrate having an electrode formed on a surface thereof; an insulating film laminated on the electrode; and an opposing electrode disposed at a certain gap from the electrode with the insulating film interposed therebetween. And a mirror portion connected and supported so as to be displaceable to the substrate.
Constricted and expanded from this connection to the front
Multiple cells with a planar shape, alternating laterally
Are arranged in an array structure with a certain gap
And which, by applying a voltage between the electrodes and the mirror unit, optical scanner, wherein a mirror section is displaced in the electrode direction the portion supported by the substrate as a fulcrum.
の反転パターンを部分的除去可能な膜で形成する工程
と、前記部分的除去可能な膜をマスクに前記基板をエッ
チングする工程と、前記基板と前記部分的除去可能な膜
が混在する上に金属膜を形成する工程と、前記部分的除
去可能な膜を除去し、電極部位だけに金属膜を残す工程
とにより、電極形成後も基板全体を平坦化させ、さら
に、前記電極と基板が混在する上に絶縁膜を形成する工
程と、前記絶縁膜上に犠牲層膜としてポリイミド樹脂
を、後に電極とミラー部間の静電ギャップとなる形状に
形成する工程と、前記ポリイミド樹脂を熱硬化により膜
形成する工程と、前記絶縁膜が混在する上にミラー部と
なる薄膜を形成する工程と、前記薄膜をミラー部形状に
形成する工程と、前記犠牲層膜を除去し電極とミラー部
間に絶縁膜を介して静電ギャップを形成する工程を有す
ることを特徴とする光スキャナの作製方法。2. A step of forming an inversion pattern of an electrode with a partially removable film on a substrate made of an insulating material; and a step of etching the substrate using the partially removable film as a mask. The step of forming a metal film on the substrate and the partially removable film are mixed, and the step of removing the partially removable film and leaving the metal film only at the electrode portion, even after the electrode formation Flattening the entire substrate, further forming an insulating film on the electrode and the substrate are mixed, and a polyimide resin as a sacrificial layer film on the insulating film, and later an electrostatic gap between the electrode and the mirror portion. Forming the polyimide resin by thermosetting, forming a thin film to be a mirror part on which the insulating film is mixed, and forming the thin film into a mirror part shape And the sacrifice A method for manufacturing an optical scanner, comprising a step of removing a layer film and forming an electrostatic gap between an electrode and a mirror portion via an insulating film.
形成温度をポリイミド樹脂の溶媒の沸点以下とすること
を特徴とする請求項2記載の光スキャナの作製方法。3. The method for manufacturing an optical scanner according to claim 2, wherein the sacrificial layer film is formed of a polyimide resin, and a film forming temperature is set to be equal to or lower than a boiling point of a solvent of the polyimide resin.
で形成し、膜形成温度を130℃以上ポリイミド樹脂の
溶媒の沸点以下とすることを特徴とする請求項2記載の
光スキャナの作製方法。4. The method of manufacturing an optical scanner according to claim 2, wherein the sacrificial layer film is formed of a positive photosensitive polyimide resin, and the film formation temperature is set to 130 ° C. or higher and the boiling point of the polyimide resin solvent or lower. .
うことを特徴とする請求項3または4記載の光スキャナ
の作製方法。5. A method according to claim 3 or 4 manufacturing method of the optical scanner according to the removal of the sacrificial layer film and performing a solvent of the polyimide.
特徴とする請求項3または4記載の光スキャナの作製方
法。6. The method of claim 3 or 4 manufacturing method of the optical scanner according to, characterized in that the effect formation of the sacrificial layer film spin coating.
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JPH07199102A JPH07199102A (en) | 1995-08-04 |
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1993
- 1993-12-28 JP JP5338270A patent/JP2775581B2/en not_active Expired - Fee Related
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