JP4544823B2 - 熱ｍｅｍｓアクチュエータの面外作動方法及び熱ｍｅｍｓアクチュエータ - Google Patents
熱ｍｅｍｓアクチュエータの面外作動方法及び熱ｍｅｍｓアクチュエータ Download PDFInfo
- Publication number
- JP4544823B2 JP4544823B2 JP2003010266A JP2003010266A JP4544823B2 JP 4544823 B2 JP4544823 B2 JP 4544823B2 JP 2003010266 A JP2003010266 A JP 2003010266A JP 2003010266 A JP2003010266 A JP 2003010266A JP 4544823 B2 JP4544823 B2 JP 4544823B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- actuator
- thermal
- frequency
- planar substrate
- periodic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
- B81B3/0018—Structures acting upon the moving or flexible element for transforming energy into mechanical movement or vice versa, i.e. actuators, sensors, generators
- B81B3/0024—Transducers for transforming thermal into mechanical energy or vice versa, e.g. thermal or bimorph actuators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
- B81B2201/04—Optical MEMS
- B81B2201/042—Micromirrors, not used as optical switches
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
- B81B2203/05—Type of movement
- B81B2203/053—Translation according to an axis perpendicular to the substrate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
- B81B2203/05—Type of movement
- B81B2203/055—Translation in a plane parallel to the substrate, i.e. enabling movement along any direction in the plane
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
- B81B2203/05—Type of movement
- B81B2203/058—Rotation out of a plane parallel to the substrate
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱マイクロエレクトロメカニカルシステム(ＭＥＭＳ)アクチュエータの面外作動方法及び熱ＭＥＭＳアクチュエータに関し、より詳細には、ジュール加熱によって駆動される熱ＭＥＭＳアクチュエータの面外作動方法及び熱ＭＥＭＳアクチュエータ並びに熱ＭＥＭＳアクチュエータの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロエレクトロメカニカルシステム(ＭＥＭＳ)アクチュエータは、従来の半導体(例えばCMOS)製造工程によって半導体基板上に形成される超小型の構成要素の制御を実現する。ＭＥＭＳシステムおよびＭＥＭＳアクチュエータは、マイクロマシンドシステムオンチップ(micromachined systems-on-a-chip)と呼ばれることもある。
【０００３】
従来のＭＥＭＳアクチュエータの１つは、静電アクチュエータまたは櫛形ドライブである。一般にこのようなアクチュエータは２つの櫛形構造を含み、この２つの櫛形構造は、基板に平行な面内に整列した複数の櫛歯（comb finger）をそれぞれ有する。２つの櫛形構造の歯は互いにかみ合う。櫛形構造に印加される電位差により、２つの櫛形構造間の静電相互作用が確立され、それによって櫛形構造は、互いに近づく方向や、離れる方向に移動する。
【０００４】
静電アクチュエータの利点は、必要な電流が少なく、それによって作動エネルギーが低くなり、比較的高い周波数応答を有することである。静電アクチュエータの欠点は、高い駆動電圧(例えば数十または数百ボルト)と大面積を必要とし、出力される力が小さいことである。微細構造の配置に使用する櫛形ドライブ(静電)アクチュエータは一般に、配置されるデバイスの何倍もの面積を占有する。さらに、静電アクチュエータを操作するのに必要な高電圧(例えば数十または数百ボルト)は、従来のロジック系および低電圧系の電子機器とは両立せず、統合を妨げる可能性がある。
【０００５】
擬似バイモルフ熱アクチュエータは、静電アクチュエータの代替実施形態である。このアクチュエータは、２つの異なる大きさのポリシリコンアームの差分熱膨張を利用して、基板に対して平行に円弧状に変形する擬似バイモルフを生成する。このような熱アクチュエータは、単位体積当たりに生成する力が櫛形ドライブアクチュエータよりもずっと大きく(１００-４００倍)、超低電圧で動作することができる。このようなアクチュエータは、掃引運動または円弧運動がアクチュエータの平面内に限定される。
いくつかの文献に上述のような従来の技術に関連した技術内容が開示されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】
欧州特許第１２０１６０２号明細書
【特許文献２】
国際公開第００／６７２６８号パンフレット
【特許文献３】
欧州特許第１１４３４６７号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＭＥＭＳアクチュエータには上述したような種々の問題があり、さらなる改善が望まれている。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、面外運動が可能なジュール加熱によって駆動される熱ＭＥＭＳアクチュエータの面外作動方法及び熱ＭＥＭＳアクチュエータを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体材料(例えばシリコン)の平面基板上に形成された面外熱バックルビームマイクロエレクトロメカニカルアクチュエータを含む。このアクチュエータは、基板に固定された第１のアンカおよび第２のアンカと、アンカ間に固定された複数の細長い熱バックルビームとを含む。このバックルビームは、ポリシリコンなどの半導体材料で形成される。一実装では、各バックリングビームは、各バックルビームに固定されたフレームベースと、一端がフレームベースに結合され、アクチュエータが駆動されたときに面外に旋回する自由端を含む少なくとも１つのピボットアームとを含むピボットフレームによって結合される。
【０００９】
周期電流源は、アンカを介して熱バックルビーム中に周期電流を送り、バックルビームの熱膨張をもたらし、したがって基板の平面外への(すなわち基板から離れる方向への)バックルビームの周期的湾曲運動をもたらす。一実装では、このアクチュエータは固有共振たわみ周波数範囲を有し、周期電流の周波数は、その共振たわみ周波数範囲内の第１の周波数である。
【００１０】
本発明によるアクチュエータは、従来の熱アクチュエータと同程度の力で面外運動を実現する。シリコンの抵抗率により、アクチュエータが、標準的な集積回路(例えばCMOS)に適合する電圧および電流で動作することが可能となる。加えて、本発明によるアクチュエータの面積は非常に小さく、比較的大きい力を有する。この電気的誘発運動は、マイクロモータ、光学走査装置、ＭＥＭＳ光学配置機構、およびマイクロスケールの機械的運動を必要とする他の領域で使用することができる。例えば、本発明のアクチュエータ構造は、対のアクチュエータまたは互いに横切るアクチュエータと、協働してビデオラスタスキャナを形成する面外平面フォールドミラー（fold mirror）とを含む。
【００１１】
本発明のさらなる目的および利点は、添付の図面を参照しながら進められる、発明の実施の形態から明らかとなろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
本発明を理解する助けとなるよう、図１〜１５を参照しながら、MUMP工程（MUMPｓ process）を用いてマイクロメカニカルデバイスを製造する一般的手順を説明する。
【００１４】
MUMP工程は３層のコンフォーマルポリシリコンを提供し、この３層のコンフォーマルポリシリコンをエッチングして所望の物理的構造を作成する。POLY０と呼ぶ第１の層は支持ウェハに結合され、それぞれPOLY１およびPOLY２と呼ぶ第２の層と第３層はメカニカル層である。このメカニカル層は、層を分離し工程中に除去される犠牲層を使用することによって、下にある構造と分離することができる。
【００１５】
添付の図に、ＭＥＭＳ Technology Applications Center、３０２１ Cornwallis Road、Research Triangle Park、North Carolinaによって提供されるマイクロモータを構築するための一般的工程を示す。
【００１６】
MUMP工程は、１００mmのn型シリコンウェハ１０から始まる。ウェハ表面は、POCI ３をドーパント源として使用して、標準的な拡散炉でリンを用いて高濃度にドープされる。これにより、その後でウェハ上に取り付けられる静電デバイスからシリコンへの電荷の貫通が減少する。次に、６００nm LPCVD（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）窒化シリコン層１２を電気的分離層としてシリコン上に付着させる。シリコンウェハおよび窒化シリコン層は基板を形成する。
【００１７】
次に、５００nm LPCVDポリシリコン被膜POLY０ １４を基板上に付着させる。次いでPOLY０層１４をフォトリソグラフィでパターン形成する。この工程は、後でPOLY０層にパターンを転写する目的で、POLY０層をフォトレジスト１６で被覆し、マスク(図示せず)でフォトレジストを露光し、露光したフォトレジストを現像して、所望のエッチングマスクを生成することを含む(図２)。フォトレジストをパターン形成した後、POLY０層１４を反応性イオンエッチング(RIE)システムでエッチングする(図３)。
【００１８】
図４を参照すると、LPCVDにより、２.０μmホスホシリケイト(phosphosilicate)ガラス(PSG)犠牲層１８が、POLY０層１４上と窒化物層１２の露出部分上に付着する。本明細書中で第１の酸化物(First Oxide)と呼ぶこのPSG層は、工程の終わりに除去され、ポリシリコンPOLY１の第１のメカニカル層(以下で説明する)が、その下にある構造、すなわちPOLY０および窒化シリコン層から剥離される。DIMPLESマスクを用いてこの犠牲層をリソグラフィでパターン形成し、RIEにより第１の酸化物層中に深さ７５０nmのくぼみ２０を形成する(図５)。次いでウェハを第３マスク層ANCHOR１でパターン形成し、エッチングして(図６)、第１の酸化物層からPOLY０層に延びるアンカ穴２２が得られる。ANCHOR１の穴は、次のステップでPOLY１層２４によって充填されることになる。
【００１９】
ANCHOR１のエッチングの後、ポリシリコンの第１の構造層(POLY１)２４を厚さ２.０μm付着させる。次いで薄い２００nmPSG層２６をPOLY１層２４の上に付着させ、ウェハをアニールして(図７)、PSG層からのリンでPOLY１層をドープする。アニールにより、POLY１層中の応力も減少する。POLY１層およびPSGマスキング層２４、２６をリソグラフィでパターン形成し、POLY１層の構造を形成する。POLY１層のエッチングの後(図８)、フォトレジストをはがし、残りの酸化物マスクをRIEで除去する。
【００２０】
POLY１層２４をエッチングした後、第２のPSG層(以下「第２の酸化物(Second Oxide)」と呼ぶ)２８を付着させる(図９)。異なる目的を有する２つの異なるエッチングマスクを使用して、第２の酸化物をパターン形成する。
【００２１】
第１のに、POLY１_POLY２_VIAエッチング(３０で示す)により、第２の酸化物中にPOLY１層２４に至るエッチング穴を設ける。このエッチングにより、POLY１層と後続のPOLY２層との間の機械接続および電気接続が得られる。POLY１_POLY２_VIA層をリソグラフィでパターン形成し、RIEでエッチングする(図１０)。
【００２２】
第２のに、ANCHOR２エッチング(３２で示す)を提供して、第１の酸化物層１８および第２の酸化物層２８と、POLY１層２４の両方を１ステップでエッチングする(図１１)。ANCHOR２エッチングでは、POLY１_POLY２_VIAエッチングと同様に、第２の酸化物層をリソグラフィでパターン形成し、RIEでエッチングする。図１１に、POLY１_POLY２_VIAエッチングとANCHOR２エッチングがどちらも完了した後のウェハ断面図を示す。
【００２３】
次いで第２の構造層POLY２ ３４を厚さ１.５μm付着させ、その後にPSGを２００nm付着させる。次いでウェハをアニールし、POLY２層をドープして、その残留被膜応力を軽減する。次に、POLY２層を第７のマスクを用いてリソグラフィでパターン形成して、PSGおよびPOLY２層をRIEでエッチングする。次いで、フォトレジストをはがすことができ、マスキング酸化物を除去する(図１３)。
【００２４】
MUMP工程での最終的な付着層は、プロービング、ボンディング、および電気的経路指定を実現し、高反射率ミラー面を提供する０.５μm金属層３６である。第８のマスクを用いてウェハをリソグラフィでパターン形成し、リフトオフ技法を用いて金属を付着させ、パターン形成する。最終的な未剥離の例示的構造を図１４に示す。
【００２５】
最後に、周知の方法を用いてウェハに犠牲層の剥離および試験を施す。図１５に、犠牲酸化物を剥離した後のデバイスを示す。
【００２６】
好適実施形態では、本発明のデバイスは、MUMP工程により上述のステップに従って製造される。しかし、本発明のデバイスは、図１〜１５の一般的工程で図示する特定のマスクパターンを利用するのではなく、本発明の構造に特有のマスクパターンを使用する。さらに、MUMP工程についての上記のステップは、ＭＥＭＳ Technology Applications Centerによって指示されるように変更される可能性がある。製造工程は本発明の一部ではなく、本発明を作成するのに使用することができるいくつかのプロセスのうちの１つに過ぎない。
【００２７】
図１６は、本発明によるマイクロエレクトロメカニカル面外熱バックル（座屈；buckle）ビームアクチュエータ５０の平面図である。アクチュエータ５０は、基板(例えば、図示していないが基板１０、窒化物層１２)に固定された１対の構造アンカ５２および５４と、ベースエンド６０および６２でそれぞれアンカ５２および５４に固定された、１つまたは複数の熱バックルビーム５６(複数の熱バックルビームを図示)とを含む。各バックルビーム５６はほぼ同一であり、基板とほぼ平行に延び、基板から間隔を置いて配置され、アンカ５２および５４以外は基板から剥離される。
【００２８】
ピボットフレーム６４は、結合点６８でバックルビーム５６に固定されたフレームベース６６を含む。一実装では、結合点６８は、バックルビーム中点(破線７０で示す)と、アンカ５２と５４の一方(例えばアンカ５４)との間に位置する。ピボットフレーム６４は、少なくとも１つのピボットアーム７２(２つのピボットアームを図示)をさらに含む。ピボットアーム７２は、一端でフレームベース６６に結合され、アクチュエータ５０が駆動されるときに面外に旋回する自由端７４まで延びる。ピボットフレーム６４は、フレームベース６６が結合点６８に固定される所以外は剥離され、自由に移動できる。図１７は、ピボットフレーム６４がバックルビーム５６と概して平行であり、または同一平面にあるものとして示す弛緩状態のアクチュエータ５０の側面図である。
【００２９】
構造アンカ５２および５４と、バックルビーム５６は半導電性を有し、正の熱膨張係数特性を有する。例えば、バックルビーム５６はシリコンで形成される。
アクチュエータ５０は、電流源８０から、導電性結合８２および８４と、構造アンカ５２および５４とをそれぞれ介して電流がバックルビーム５６を通過するときに駆動される。印加電流は、バックルビーム５６のオーム加熱またはジュール加熱を誘発し、それによって、シリコンの温度膨張係数が正であるためにバックルビーム５６が長手方向に膨張する。バックルビーム５６のベースエンド６０および６２を拘束するアンカ５２および５４により、最終的にはバックルビーム５６が基板から離れる方向に湾曲する。一実装では、バックルビーム５６は、幅(基板に平行)が厚さ(基板に垂直)よりも大きい幅広のアスペクト比を有し、基板に平行に湾曲しないような偏りまたは傾向が得られるように形成される。例えば、バックルビーム５６は幅３μm、厚さ２μm、および長さ１９４μmを有し、幅広の断面アスペクト比３:２を有する。図１８は、バックルビーム５６の面外湾曲を示す駆動状態のアクチュエータ５０の側面図である。
【００３０】
アクチュエータ５０の活動状態で、基板から離れるバックルビーム５６の湾曲により、ピボットフレーム６４の自由端７４が基板から離れる方向に旋回する。ピボットフレーム６４はフレームベース６６の周りに回転し、フレームベース６６もまたバックルビーム５６によって基板から持ち上げられる。その結果、自由端７４は移動し、基板の外方向に向かう旋回力または回転力を働かせる。駆動電流が停止するとき、バックルビーム５６は冷えて収縮し、それによってピボットフレーム６４の自由端７４はその初期位置に戻る。このようなピボットフレーム６４の回転たわみは、マイクロ光デバイスで使用されるような他のマイクロメカニカル構造の面外配置の実現を含む、様々な応用例で使用することができる。図１６-１８に示す実装では、例えばミラー８６が自由端７４に固定され、ピボットフレーム６４と共に旋回して、アクチュエータ５０がその弛緩状態にあるか、それとも駆動状態にあるかに従って光が選択的に偏向される。
【００３１】
バックルビーム５６の幅広のアスペクト比により、一般に、バックルビーム５６が基板に平行に湾曲することが防止される。偏りまたは傾向がない場合、バックルビーム５６の基板に垂直な湾曲(例えば図１８)は、基板から離れる方向、または基板に向かう方向に任意に生じる可能性がある。アクチュエータ５０の動作には、基板から離れる方向の湾曲が必要である。したがって、図１９および２０に、バックルビーム５６が基板に向かう方向にではなく、基板から離れる方向に湾曲するための偏りまたは傾向を実現する偏り構造を示す。
【００３２】
図１９は、バックルビーム５６の中央の近くに、基板１０に固定され、基板１０(例えば窒化物層１２)から延びる、スペーシングパッド９０の上に延びる弛緩状態の例示的バックルビーム５６を示す拡大側面図である。図が見やすいように、ピボットフレームは図示していない。図２０は、駆動状態の例示的バックルビーム５６を示す拡大側面図である。例えば、スペーシングパッド９０は、厚さ０.５μmのP０層で形成することができ、バックルビーム５６は、異なる(剥離)層で形成することができる。スペーシングパッド９０は、製作の等角の性質（conformal nature）により、各バックルビーム５６内の小さい(例えば０.５μm)こぶまたはたわみ９４を押し出す。さらに、くぼみ９２がバックルビーム５６の各端部付近に形成される。図示するように、くぼみ９２は、バックルビーム５６の底面から延びる突起またはくぼみとして、またはバックルビーム５６の上面内のへこみとして、あるいはその両方として形成することができる。MUMPの実装では、例えば２umのPOLY１層内の０.５umのくぼみとして、基板に触れないようにくぼみ９２を形成することができる。
【００３３】
スペーシングパッド９０およびくぼみ９２により、バックルビーム５６が基板から離れる方向に湾曲し、バックルビーム５６と基板(例えば窒化物層１２)の間のスティクション(stiction)が低下する。典型的なアクチュエータ５０内の複数のバックルビーム５６では、バックルビーム５６ごとに別々のスペーシングパッド９０を形成することができ、またはスペーシングパッド９０を、すべてのバックルビーム５６の下に延びる単一の連続的パッドとして形成できることを理解されよう。スペーシングパッド９０およびくぼみ９２を個々にまたは一緒に使用し、これらだけで、またはバックルビーム５６についての幅広のアスペクト比と共に使用して、バックルビーム５６が基板から離れる方向に湾曲するような偏りまたは傾向を実現することができる。
【００３４】
初期実験では、アクチュエータ５０が、基板に対して少なくとも約１５度のピボットフレーム６４の旋回またはたわみを実現できることが実証された。一実装では、バックルビーム中点と、アンカ５２と５４の一方との中間の結合点６８にフレームベース６６を固定することにより、ピボットフレーム６４の最大の旋回またはたわみが得られる。このような結合点６８は、ビーム５６が湾曲するときのビーム５６中の反曲点に対応し、したがってピボットフレーム６４の最大のたわみをもたらす。
【００３５】
一般に、本発明は、正の温度膨張係数を有し、かつオーム加熱用の電流を搬送することができる少なくとも１つの剥離可能な層を含むどんな製造工程にも適合可能である。さらに、アクチュエータとその関連する導体が電流と熱に対処することができ、ビームが熱を迅速に失うことができる限り、バックルビーム５６の数に関して理論上の制限がない。一実装では、元に戻せない損傷を引き起こす可能性がある自己アニーリングを防止するため、加熱温度を８００℃未満に保った。
【００３６】
バックルビーム５６、ならびにアンカ５２および５４の一方または両方は、剥離可能なMUMPポリシリコン層から製作することができるが、アンカ５２および５４は剥離しない。このようなMUMP実装では、アクチュエータ５０は、可能な厚さ１.５、２.０、または３.５μmを有することができる。ポリシリコンの抵抗率により、標準的な集積回路(例えばCMOS)に適合する電圧および電流で、アクチュエータが動作することが可能となる。加えて、本発明によるアクチュエータの面積は非常に小さく、比較的大きい力を有する。
【００３７】
ある動作モードでは、ミラー８６およびピボットフレーム６４が、フレームベース６６の周りに振動する振り子を形成することができ、これにより、アクチュエータ５０が共振発振器として動作することが可能となる。一実装では、このような共振モードは１４kHzで生じ、弛緩状態に対するミラー８６のピークたわみ約２５度が得られる。このモードでは、バックルビーム５６は、近定常状態のたわみ位置を呈するように見え、ミラー８６およびピボットフレーム６４の静的たわみをもたらす。一方、この実装の非共振モードでは、アクチュエータ５０は、半振幅応答約２kHzおよびたわみ約５度を有する。
【００３８】
図２１は、本発明のアクチュエータ５０の共振動作を示すために、角度たわみ（angular deflection）の上限および下限を周波数の関数として示すグラフ１５０である。この図では、アクチュエータ５０は４ボルト方形波で励起される。グラフ１５０は、約１kHzで半振幅帯域幅(データ点１５２)を示し、約８kHz(データ点１５４)で共振アクチュエータたわみを示す。この実装では、共振アクチュエータたわみ(例えばミラー８６)は、光学的度数(optical degree)(すなわち面外)について最大合計変位１８を有する。
【００３９】
共振アクチュエータたわみは、減少角度たわみの周波数範囲に続く共振たわみ周波数範囲１５６内で生じる。共振たわみ周波数範囲１５６はさらに、傾きがより大きい、角度たわみの増加(または減少)によって特徴付けることができる。
【００４０】
共振周波数(すなわち約８kHz)を超える周波数では、周期的なアクチュエータのたわみは、静的たわみ値(データ点１５８)を呈するまで急速に減少することに留意されたい。この状態では、アクチュエータ５０は、バックルビーム５６の急熱および急冷に機械的に応答することができないと考えられる。静的たわみ値は、静止残留応力オフセット４.５度(データ点１６０)に、印加する方形波についてのRMS加熱値２ボルトによるたわみを加えたものに等しく、データ点１５８で合計１０度のオフセットが得られる。残留応力と、駆動信号の平均加熱値とによる偏りは、ミラー８６を上方に持ち上げ、基板との衝突を回避することに寄与する。
【００４１】
図２２は、矩形(例えば正方形)のミラー１２０の隣接する辺に位置合せされ、互いに直交するように配置される複数(例えば２つ)のアクチュエータ１０２Ａ、１０２Ｂを備えるマイクロエレクトロメカニカル面外バックルビームアクチュエータアセンブリ１００の例示的実装の平面図である。アクチュエータ１０２Ａ、１０２Ｂはそれぞれ、ピボットフレーム６４とは異なるピボットフレーム１１０Ａ、１１０Ｂを含むことを除き、上述のアクチュエータ５０と類似している。同様に、ミラー１２０はミラー８６と類似しているが、ピボットフレーム１１０Ａ、１１０Ｂへの取付けおよび結合が異なっている。以下の説明はアクチュエータ１０２Ａを対象とするが、アクチュエータ１０２Ｂにも同様に適用可能である。アクチュエータ１０２Ａとアクチュエータ１０２Ｂの同様の構成要素は同じ参照符号で示してある。
【００４２】
アクチュエータ１０２Ａは、基板(例えば、図示していないが基板１０または窒化物層１２)に固定された１対の構造アンカ５２Ａおよび５４Ａと、ベースエンドでアンカ５２Ａおよび５４Ａに固定された複数の熱バックルビーム５６Ａとを含む。ピボットフレーム１１０Ａは、バックルビーム５６Ａに固定されたフレームベース１１２Ａと、一端がフレームベース１１２Ａに結合され、かつアクチュエータ１０２Ａが駆動されたときに面外に旋回する自由端１１６Ａまで延びる１つのピボットアーム１１４Ａとを含む。自由端１１６Ａは、ミラー１２０の１つの隅に取り付けられ、ミラー１２０は、腱１２２によってミラーアンカ１２４に連係し、あるいは基板から剥離する。
【００４３】
アクチュエータ１０２Ａは、電流源１２４Ａから導電結合１２６Ａおよび１２８Ａと構造アンカ５２Ａおよび５４Ａをそれぞれ介してバックルビーム５６Ａを電流が通過するときに駆動される。前述と同様に、印加電流は、バックルビーム５６Ａのオーム加熱またはジュール加熱を誘発し、それによって、シリコンの温度膨張係数が正であるためにバックルビーム５６Ａが長手方向に膨張する。
【００４４】
アクチュエータ１０２Ａおよび１０２Ｂは、それぞれ傾斜軸１３０Aおよび１３０Bの周りにミラー１２０を傾斜させる働きをする。それぞれに電流源１２４Ａおよび１２４Ｂを有するアクチュエータ１０２Ａおよび１０２Ｂは、傾斜軸１３０Aおよび１３０Bの周りにミラー１２０を任意に傾斜させるように別々に操作することができる。操作を調整することにより、アクチュエータアセンブリ１００およびミラー１２０をバーコードスキャナまたはベクトルイメージスキャナでスキャン制御ミラーとして利用することができ、またはイメージ形成のためにラスタスキャンパターンを提供するのに利用することができる。
【００４５】
図２３は、共にビデオラスタスキャナ２００(図２４および２７)の一部として機能するように構成された、１対のマイクロエレクトロメカニカル面外熱バックルビームアクチュエータ５０Ｈおよび５０Ｖの平面図である。アクチュエータ５０Ｈおよび５０Ｖは、図１６のアクチュエータ５０とほぼ同じ構成であり、したがって対応する同様の構成要素は同じ参照符号を有する。例えば、アクチュエータ５０Ｈおよび５０Ｖは、それぞれミラー８６Ｈおよび８６Ｖを含む。
【００４６】
以下でより詳細に説明するように、ミラー８６Ｈおよび８６Ｖを備えるアクチュエータ５０Ｈおよび５０Ｖは、それぞれディスプレイ光源２０４からのイメージディスプレイ光ビーム２０２(図２４)の水平走査および垂直走査を実現するように機能する。アクチュエータ５０Ｈによって高周波数水平走査が実現され、アクチュエータ５０Ｖによって低周波数垂直走査が実現される。例えばNTSC規格のディスプレイフォーマットでは、アクチュエータ５０Ｈによって周波数約１５kHzの水平走査が実現され、アクチュエータ５０Ｖによって周波数約６０Hzでの走査が実現される。したがって、アクチュエータ５０Ｈは、公称１５kHzの動作周波数を含む共振たわみ周波数範囲１５６で構成することができる。ディスプレイ光源２０４は、ピクセルごとに変調される任意の単色または多色の集束光源または平行光源でよい。
【００４７】
図２４は、光源２０４と、概して静止したフォールドミラー２０６とを伴うアクチュエータ５０Ｈおよび５０Ｖの動作を示す側面図である。アクチュエータ５０Ｈおよび５０Ｖは、フォールドミラー２０６と共に、(図示する)共通基板２０８上に形成され、あるいは概して同一平面上の別々の基板上に形成される。図２４では、アクチュエータ５０Ｈおよび５０Ｖは、それぞれ横軸(例えば、図示する垂直軸)２１０および２１２の周りに、基板２０８の平面外に振動する。光源２０４からの光ビーム２０２は、ミラー８６Ｈからフォールドミラー２０６に光ビームセグメント２０２Ａとして反射し、次いでフォールドミラー２０６からミラー８６Ｖに光ビームセグメント２０２Ｂとして反射する。
【００４８】
図２５および２６は、それぞれフォールドミラー２０６の平面図および側面図である。図が見やすいように、それぞれを単独で図示している。フォールドミラー２０６は、基板２０８に対して傾斜または湾曲するボディ２２０上に形成される。(図２４に略図で示される)アパーチャ２２２はボディ２２０を貫いて延び、光源２０４からの光がボディ２２０を貫いてアクチュエータ５０Ｈのミラー８６Ｈまで通過することを可能にする。
【００４９】
ボディ２２０は、アクチュエータ５０Ｈおよび５０Ｖを製造するのに用いる半導体製造工程に従って、１つまたは複数の半導体層として形成される。したがってフォールドミラー２０６は、単に半導体材料の表面でよい。加えて、ボディ２２０は主表面領域２２４を含み、その主表面領域２２４上では、材料層(例えば金)が、ボディ２２０の半導体材料の膨張係数とは異なる膨張係数を有する。
【００５０】
ボディ２２０の膨張係数と領域２２４内の層の膨張係数との差により、製造時の残留応力が誘発され、その残留応力により、ボディ２２０が基板２０８の平面外に傾き、または湾曲する。一実装では、ボディ２２０は、補強多層構造として形成された端部領域２２６を含み、それによって端部領域２２６で残留応力の問題が形成されることが防止される。端部領域２２６をミラー２０６と位置合せすることで、端部領域２２６により、ボディ２２０およびフォールドミラー２０６が概して平坦なままとすることが可能となる。その結果、ミラー２０６は、より正確に、アクチュエータ５０Ｈのミラー８６Ｈからの光をアクチュエータ５０Ｖのミラー８６Ｖに反射することができる。
【００５１】
図２７は、アクチュエータ５０Ｈの上に配置されるフォールドミラー２０６を支持するボディ２２０を示す、ビデオラスタスキャナ２００の平面図である。光源２０４(図２４)は、光ビーム２０２を、アパーチャ２２２を通じてアクチュエータ５０Ｈのミラー８６Ｈに向ける。
【００５２】
図２８Ａ〜２８Ｄに、ビデオラスタスキャナ２００を製造および操作する際の連続するステップの１つの実施の略図を示す。図２８Ａに、フォールディングミラーボディ２２０に対するアクチュエータ５０Ｈおよび５０Ｖの初期製造レイアウト２５０を示す。初期製造では、アクチュエータ５０Ｈおよび５０Ｖ、ならびにフォールディングミラーボディ２２０は、基板２０８の面内に形成されることを理解されたい。
【００５３】
図２８Ｂおよび２８Ｃに、それぞれ初期製造レイアウト２５０の後の製造レイアウト２５２および２５４を示す。製造レイアウト２５２および２５４は、フォールディングミラーボディ２２０が少なくとも１対のガイド２５６に沿ってそれぞれ中間製造位置および最終製造位置に移動することを示す。ガイド２５６は基板２０８に固定され、基板２０８から延び、ボディ２２０のサイドマージンの上に延びる。ボディ２２０は、基板２０８およびガイド２５６に対して摺動可能である。
【００５４】
一実装では、ガイド２５６は、初期製造レイアウト２５０でボディ２２０の長手方向に形成される。ボディ２２０が初期製造位置(レイアウト２５０)から中間製造位置および最終製造位置(レイアウト２５２および２５４)に移動するとき、次々とより多くの領域２２４がガイド２５６を超えて延び、領域２２４内の残留応力により、ボディ２２０は、基板２０８から離れる方向に傾斜または湾曲する。当技術分野で周知の自動(すなわちアクチュエータ)制御または手動オペレータ操作により、ボディ２２０をその初期製造位置からその最終製造位置まで移動できることを理解されよう。図２８Ｄは、ビデオラスタスキャナ２００の動作を示す平面図である。
【００５５】
ミラー８６Ｈ、８６Ｖ、および２０６は、個々の移動ミラーに対する光ビーム２０２の移動範囲と、光ビームセグメント２０２Ａおよび２０２Ｂの運動に対処するように十分大きく作成する必要があることに留意されたい。
【００５６】
好適実施形態の説明の一部で、前述のMUMP製造工程のステップを参照している。しかし前述のように、MUMPは、広範なＭＥＭＳデバイス設計に対処する一般的な製造工程である。したがって、本発明のために具体的に設計される製造工程は、異なるステップ、追加のステップ、異なる寸法および厚さ、ならびに異なる材料を含むことがあり得る。このような特定の製造工程は、フォトリソグラフィ工程の技術分野の技術者の知識の範囲内にあり、本発明の一部ではない。
【００５７】
本発明の原理を適用することができる多くの可能な実施形態に鑑みて、詳細な実施形態は単なる例に過ぎず、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきでないことを理解されたい。むしろ、頭記の特許請求の範囲およびその均等物の、範囲および趣旨内に包含される可能性のあるすべての実施形態を発明として主張する。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、面外運動が可能なジュール加熱によって駆動される熱ＭＥＭＳアクチュエータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図２】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図３】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図４】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図５】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図６】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図７】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図８】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図９】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図１０】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図１１】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図１２】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図１３】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図１４】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図１５】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図１６】本発明によるマイクロエレクトロメカニカル面外熱バックルビームアクチュエータの平面図である。
【図１７】図１６のアクチュエータの弛緩状態の側面図である。
【図１８】図１６のアクチュエータの駆動状態の側面図である。
【図１９】バックルビームが基板から離れる方向に湾曲するような偏りまたは傾向を実現する偏り構造を有する、弛緩状態のバックルビームを示す拡大側面図である。
【図２０】バックルビームが基板から離れる方向に湾曲するような偏りまたは傾向を実現する偏り構造を有する、作動状態のバックルビームを示す拡大側面図である。
【図２１】本発明のアクチュエータの共振動作を示すために、角度たわみの上限および下限を周波数の関数として示すグラフである。
【図２２】複数のアクチュエータを備えるマイクロエレクトロメカニカル面外バックルビームアクチュエータアセンブリの例示的実装の平面図である。
【図２３】共にビデオラスタスキャナの一部として機能するように構成された、１対のマイクロエレクトロメカニカル面外熱バックルビームアクチュエータの平面図である。
【図２４】図２３のアクチュエータの、ビデオラスタスキャナとしての動作を示す側面図である。
【図２５】図２４のビデオラスタスキャナで使用されるフォールドミラーの平面図である。
【図２６】図２４のビデオラスタスキャナで使用されるフォールドミラーの側面図である。
【図２７】図２４のビデオラスタスキャナの平面図である。
【図２８Ａ】図２４および２７のビデオラスタスキャナを製造および操作する際の連続するステップの１つの実施の略図である。
【図２８Ｂ】図２４および２７のビデオラスタスキャナを製造および操作する際の連続するステップの１つの実施の略図である。
【図２８Ｃ】図２４および２７のビデオラスタスキャナを製造および操作する際の連続するステップの１つの実施の略図である。
【図２８Ｄ】図２４および２７のビデオラスタスキャナを製造および操作する際の連続するステップの１つの実施の略図である。
【符号の説明】
１０ シリコンウェハ
１２ 窒化シリコン層、窒化物層
１４ LPCVDポリシリコン被膜POLY０、POLY０層
１６ フォトレジスト
１８ 犠牲層、第１の酸化物層
２０ くぼみ
２２ アンカ穴
２４ POLY１層、ポリシリコンの第１の構造層、PSGマスキング層
２６ PSGマスキング層、PSG層
２８ 第２のPSG層、第２の酸化物層
３０ POLY１_POLY２_VIAエッチング
３２ ANCHOR２エッチング
３４ 第２の構造層POLY２
３６ 金属層
５０、５０Ｈ、５０Ｖ マイクロエレクトロメカニカル面外熱バックルビームアクチュエータ
５２、５２Ａ、５４、５４Ａ 構造アンカ
５６、５６Ａ 熱バックルビーム
６０、６２ ベースエンド
６４ ピボットフレーム
６６ フレームベース
６８ 結合点
７０ ピボットアーム
７４ 自由端
８０ 電流源
８２ 導電性結合
８４ 導電性結合
８６、８６Ｈ、８６Ｖ ミラー
９０ スペーシングパッド
９２ くぼみ
９４ こぶまたはたわみ
１０２Ａ、１０２Ｂ アクチュエータ
１１０Ａ、１１０Ｂ ピボットフレーム
１１２Ａ フレームベース
１１４Ａ ピボットアーム
１１６Ａ 自由端
１２０ ミラー
１２２ 腱
１２４ ミラーアンカ
１２４Ａ、１２４Ｂ 電流源
１２６Ａ、１２８Ａ 導電結合
２００ ビデオラスタスキャナ
２０２ イメージディスプレイ光ビーム
２０２Ａ、２０２Ｂ 光ビームセグメント
２０４ ディスプレイ光源
２０６ フォールドミラー
２０８ 共通基板
２２０ ボディ
２２２ アパーチャ
２２４ 主表面領域
２２６ 端部領域
２５６ ガイド
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱マイクロエレクトロメカニカルシステム(ＭＥＭＳ)アクチュエータの面外作動方法及び熱ＭＥＭＳアクチュエータに関し、より詳細には、ジュール加熱によって駆動される熱ＭＥＭＳアクチュエータの面外作動方法及び熱ＭＥＭＳアクチュエータ並びに熱ＭＥＭＳアクチュエータの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロエレクトロメカニカルシステム(ＭＥＭＳ)アクチュエータは、従来の半導体(例えばCMOS)製造工程によって半導体基板上に形成される超小型の構成要素の制御を実現する。ＭＥＭＳシステムおよびＭＥＭＳアクチュエータは、マイクロマシンドシステムオンチップ(micromachined systems-on-a-chip)と呼ばれることもある。
【０００３】
従来のＭＥＭＳアクチュエータの１つは、静電アクチュエータまたは櫛形ドライブである。一般にこのようなアクチュエータは２つの櫛形構造を含み、この２つの櫛形構造は、基板に平行な面内に整列した複数の櫛歯（comb finger）をそれぞれ有する。２つの櫛形構造の歯は互いにかみ合う。櫛形構造に印加される電位差により、２つの櫛形構造間の静電相互作用が確立され、それによって櫛形構造は、互いに近づく方向や、離れる方向に移動する。
【０００４】
静電アクチュエータの利点は、必要な電流が少なく、それによって作動エネルギーが低くなり、比較的高い周波数応答を有することである。静電アクチュエータの欠点は、高い駆動電圧(例えば数十または数百ボルト)と大面積を必要とし、出力される力が小さいことである。微細構造の配置に使用する櫛形ドライブ(静電)アクチュエータは一般に、配置されるデバイスの何倍もの面積を占有する。さらに、静電アクチュエータを操作するのに必要な高電圧(例えば数十または数百ボルト)は、従来のロジック系および低電圧系の電子機器とは両立せず、統合を妨げる可能性がある。
【０００５】
擬似バイモルフ熱アクチュエータは、静電アクチュエータの代替実施形態である。このアクチュエータは、２つの異なる大きさのポリシリコンアームの差分熱膨張を利用して、基板に対して平行に円弧状に変形する擬似バイモルフを生成する。このような熱アクチュエータは、単位体積当たりに生成する力が櫛形ドライブアクチュエータよりもずっと大きく(１００-４００倍)、超低電圧で動作することができる。このようなアクチュエータは、掃引運動または円弧運動がアクチュエータの平面内に限定される。
いくつかの文献に上述のような従来の技術に関連した技術内容が開示されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】
欧州特許第１２０１６０２号明細書
【特許文献２】
国際公開第００／６７２６８号パンフレット
【特許文献３】
欧州特許第１１４３４６７号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＭＥＭＳアクチュエータには上述したような種々の問題があり、さらなる改善が望まれている。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、面外運動が可能なジュール加熱によって駆動される熱ＭＥＭＳアクチュエータの面外作動方法及び熱ＭＥＭＳアクチュエータを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体材料(例えばシリコン)の平面基板上に形成された面外熱バックルビームマイクロエレクトロメカニカルアクチュエータを含む。このアクチュエータは、基板に固定された第１のアンカおよび第２のアンカと、アンカ間に固定された複数の細長い熱バックルビームとを含む。このバックルビームは、ポリシリコンなどの半導体材料で形成される。一実装では、各バックリングビームは、各バックルビームに固定されたフレームベースと、一端がフレームベースに結合され、アクチュエータが駆動されたときに面外に旋回する自由端を含む少なくとも１つのピボットアームとを含むピボットフレームによって結合される。
【０００９】
周期電流源は、アンカを介して熱バックルビーム中に周期電流を送り、バックルビームの熱膨張をもたらし、したがって基板の平面外への(すなわち基板から離れる方向への)バックルビームの周期的湾曲運動をもたらす。一実装では、このアクチュエータは固有共振たわみ周波数範囲を有し、周期電流の周波数は、その共振たわみ周波数範囲内の第１の周波数である。
【００１０】
本発明によるアクチュエータは、従来の熱アクチュエータと同程度の力で面外運動を実現する。シリコンの抵抗率により、アクチュエータが、標準的な集積回路(例えばCMOS)に適合する電圧および電流で動作することが可能となる。加えて、本発明によるアクチュエータの面積は非常に小さく、比較的大きい力を有する。この電気的誘発運動は、マイクロモータ、光学走査装置、ＭＥＭＳ光学配置機構、およびマイクロスケールの機械的運動を必要とする他の領域で使用することができる。例えば、本発明のアクチュエータ構造は、対のアクチュエータまたは互いに横切るアクチュエータと、協働してビデオラスタスキャナを形成する面外平面フォールドミラー（fold mirror）とを含む。
【００１１】
本発明のさらなる目的および利点は、添付の図面を参照しながら進められる、発明の実施の形態から明らかとなろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
本発明を理解する助けとなるよう、図１〜１５を参照しながら、MUMP工程（MUMPｓ process）を用いてマイクロメカニカルデバイスを製造する一般的手順を説明する。
【００１４】
MUMP工程は３層のコンフォーマルポリシリコンを提供し、この３層のコンフォーマルポリシリコンをエッチングして所望の物理的構造を作成する。POLY０と呼ぶ第１の層は支持ウェハに結合され、それぞれPOLY１およびPOLY２と呼ぶ第２の層と第３層はメカニカル層である。このメカニカル層は、層を分離し工程中に除去される犠牲層を使用することによって、下にある構造と分離することができる。
【００１５】
添付の図に、ＭＥＭＳ Technology Applications Center、３０２１ Cornwallis Road、Research Triangle Park、North Carolinaによって提供されるマイクロモータを構築するための一般的工程を示す。
【００１６】
MUMP工程は、１００mmのn型シリコンウェハ１０から始まる。ウェハ表面は、POCI ３をドーパント源として使用して、標準的な拡散炉でリンを用いて高濃度にドープされる。これにより、その後でウェハ上に取り付けられる静電デバイスからシリコンへの電荷の貫通が減少する。次に、６００nm LPCVD（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）窒化シリコン層１２を電気的分離層としてシリコン上に付着させる。シリコンウェハおよび窒化シリコン層は基板を形成する。
【００１７】
次に、５００nm LPCVDポリシリコン被膜POLY０ １４を基板上に付着させる。次いでPOLY０層１４をフォトリソグラフィでパターン形成する。この工程は、後でPOLY０層にパターンを転写する目的で、POLY０層をフォトレジスト１６で被覆し、マスク(図示せず)でフォトレジストを露光し、露光したフォトレジストを現像して、所望のエッチングマスクを生成することを含む(図２)。フォトレジストをパターン形成した後、POLY０層１４を反応性イオンエッチング(RIE)システムでエッチングする(図３)。
【００１８】
図４を参照すると、LPCVDにより、２.０μmホスホシリケイト(phosphosilicate)ガラス(PSG)犠牲層１８が、POLY０層１４上と窒化物層１２の露出部分上に付着する。本明細書中で第１の酸化物(First Oxide)と呼ぶこのPSG層は、工程の終わりに除去され、ポリシリコンPOLY１の第１のメカニカル層(以下で説明する)が、その下にある構造、すなわちPOLY０および窒化シリコン層から剥離される。DIMPLESマスクを用いてこの犠牲層をリソグラフィでパターン形成し、RIEにより第１の酸化物層中に深さ７５０nmのくぼみ２０を形成する(図５)。次いでウェハを第３マスク層ANCHOR１でパターン形成し、エッチングして(図６)、第１の酸化物層からPOLY０層に延びるアンカ穴２２が得られる。ANCHOR１の穴は、次のステップでPOLY１層２４によって充填されることになる。
【００１９】
ANCHOR１のエッチングの後、ポリシリコンの第１の構造層(POLY１)２４を厚さ２.０μm付着させる。次いで薄い２００nmPSG層２６をPOLY１層２４の上に付着させ、ウェハをアニールして(図７)、PSG層からのリンでPOLY１層をドープする。アニールにより、POLY１層中の応力も減少する。POLY１層およびPSGマスキング層２４、２６をリソグラフィでパターン形成し、POLY１層の構造を形成する。POLY１層のエッチングの後(図８)、フォトレジストをはがし、残りの酸化物マスクをRIEで除去する。
【００２０】
POLY１層２４をエッチングした後、第２のPSG層(以下「第２の酸化物(Second Oxide)」と呼ぶ)２８を付着させる(図９)。異なる目的を有する２つの異なるエッチングマスクを使用して、第２の酸化物をパターン形成する。
【００２１】
第１のに、POLY１_POLY２_VIAエッチング(３０で示す)により、第２の酸化物中にPOLY１層２４に至るエッチング穴を設ける。このエッチングにより、POLY１層と後続のPOLY２層との間の機械接続および電気接続が得られる。POLY１_POLY２_VIA層をリソグラフィでパターン形成し、RIEでエッチングする(図１０)。
【００２２】
第２のに、ANCHOR２エッチング(３２で示す)を提供して、第１の酸化物層１８および第２の酸化物層２８と、POLY１層２４の両方を１ステップでエッチングする(図１１)。ANCHOR２エッチングでは、POLY１_POLY２_VIAエッチングと同様に、第２の酸化物層をリソグラフィでパターン形成し、RIEでエッチングする。図１１に、POLY１_POLY２_VIAエッチングとANCHOR２エッチングがどちらも完了した後のウェハ断面図を示す。
【００２３】
次いで第２の構造層POLY２ ３４を厚さ１.５μm付着させ、その後にPSGを２００nm付着させる。次いでウェハをアニールし、POLY２層をドープして、その残留被膜応力を軽減する。次に、POLY２層を第７のマスクを用いてリソグラフィでパターン形成して、PSGおよびPOLY２層をRIEでエッチングする。次いで、フォトレジストをはがすことができ、マスキング酸化物を除去する(図１３)。
【００２４】
MUMP工程での最終的な付着層は、プロービング、ボンディング、および電気的経路指定を実現し、高反射率ミラー面を提供する０.５μm金属層３６である。第８のマスクを用いてウェハをリソグラフィでパターン形成し、リフトオフ技法を用いて金属を付着させ、パターン形成する。最終的な未剥離の例示的構造を図１４に示す。
【００２５】
最後に、周知の方法を用いてウェハに犠牲層の剥離および試験を施す。図１５に、犠牲酸化物を剥離した後のデバイスを示す。
【００２６】
好適実施形態では、本発明のデバイスは、MUMP工程により上述のステップに従って製造される。しかし、本発明のデバイスは、図１〜１５の一般的工程で図示する特定のマスクパターンを利用するのではなく、本発明の構造に特有のマスクパターンを使用する。さらに、MUMP工程についての上記のステップは、ＭＥＭＳ Technology Applications Centerによって指示されるように変更される可能性がある。製造工程は本発明の一部ではなく、本発明を作成するのに使用することができるいくつかのプロセスのうちの１つに過ぎない。
【００２７】
図１６は、本発明によるマイクロエレクトロメカニカル面外熱バックル（座屈；buckle）ビームアクチュエータ５０の平面図である。アクチュエータ５０は、基板(例えば、図示していないが基板１０、窒化物層１２)に固定された１対の構造アンカ５２および５４と、ベースエンド６０および６２でそれぞれアンカ５２および５４に固定された、１つまたは複数の熱バックルビーム５６(複数の熱バックルビームを図示)とを含む。各バックルビーム５６はほぼ同一であり、基板とほぼ平行に延び、基板から間隔を置いて配置され、アンカ５２および５４以外は基板から剥離される。
【００２８】
ピボットフレーム６４は、結合点６８でバックルビーム５６に固定されたフレームベース６６を含む。一実装では、結合点６８は、バックルビーム中点(破線７０で示す)と、アンカ５２と５４の一方(例えばアンカ５４)との間に位置する。ピボットフレーム６４は、少なくとも１つのピボットアーム７２(２つのピボットアームを図示)をさらに含む。ピボットアーム７２は、一端でフレームベース６６に結合され、アクチュエータ５０が駆動されるときに面外に旋回する自由端７４まで延びる。ピボットフレーム６４は、フレームベース６６が結合点６８に固定される所以外は剥離され、自由に移動できる。図１７は、ピボットフレーム６４がバックルビーム５６と概して平行であり、または同一平面にあるものとして示す弛緩状態のアクチュエータ５０の側面図である。
【００２９】
構造アンカ５２および５４と、バックルビーム５６は半導電性を有し、正の熱膨張係数特性を有する。例えば、バックルビーム５６はシリコンで形成される。
アクチュエータ５０は、電流源８０から、導電性結合８２および８４と、構造アンカ５２および５４とをそれぞれ介して電流がバックルビーム５６を通過するときに駆動される。印加電流は、バックルビーム５６のオーム加熱またはジュール加熱を誘発し、それによって、シリコンの温度膨張係数が正であるためにバックルビーム５６が長手方向に膨張する。バックルビーム５６のベースエンド６０および６２を拘束するアンカ５２および５４により、最終的にはバックルビーム５６が基板から離れる方向に湾曲する。一実装では、バックルビーム５６は、幅(基板に平行)が厚さ(基板に垂直)よりも大きい幅広のアスペクト比を有し、基板に平行に湾曲しないような偏りまたは傾向が得られるように形成される。例えば、バックルビーム５６は幅３μm、厚さ２μm、および長さ１９４μmを有し、幅広の断面アスペクト比３:２を有する。図１８は、バックルビーム５６の面外湾曲を示す駆動状態のアクチュエータ５０の側面図である。
【００３０】
アクチュエータ５０の活動状態で、基板から離れるバックルビーム５６の湾曲により、ピボットフレーム６４の自由端７４が基板から離れる方向に旋回する。ピボットフレーム６４はフレームベース６６の周りに回転し、フレームベース６６もまたバックルビーム５６によって基板から持ち上げられる。その結果、自由端７４は移動し、基板の外方向に向かう旋回力または回転力を働かせる。駆動電流が停止するとき、バックルビーム５６は冷えて収縮し、それによってピボットフレーム６４の自由端７４はその初期位置に戻る。このようなピボットフレーム６４の回転たわみは、マイクロ光デバイスで使用されるような他のマイクロメカニカル構造の面外配置の実現を含む、様々な応用例で使用することができる。図１６-１８に示す実装では、例えばミラー８６が自由端７４に固定され、ピボットフレーム６４と共に旋回して、アクチュエータ５０がその弛緩状態にあるか、それとも駆動状態にあるかに従って光が選択的に偏向される。
【００３１】
バックルビーム５６の幅広のアスペクト比により、一般に、バックルビーム５６が基板に平行に湾曲することが防止される。偏りまたは傾向がない場合、バックルビーム５６の基板に垂直な湾曲(例えば図１８)は、基板から離れる方向、または基板に向かう方向に任意に生じる可能性がある。アクチュエータ５０の動作には、基板から離れる方向の湾曲が必要である。したがって、図１９および２０に、バックルビーム５６が基板に向かう方向にではなく、基板から離れる方向に湾曲するための偏りまたは傾向を実現する偏り構造を示す。
【００３２】
図１９は、バックルビーム５６の中央の近くに、基板１０に固定され、基板１０(例えば窒化物層１２)から延びる、スペーシングパッド９０の上に延びる弛緩状態の例示的バックルビーム５６を示す拡大側面図である。図が見やすいように、ピボットフレームは図示していない。図２０は、駆動状態の例示的バックルビーム５６を示す拡大側面図である。例えば、スペーシングパッド９０は、厚さ０.５μmのP０層で形成することができ、バックルビーム５６は、異なる(剥離)層で形成することができる。スペーシングパッド９０は、製作の等角の性質（conformal nature）により、各バックルビーム５６内の小さい(例えば０.５μm)こぶまたはたわみ９４を押し出す。さらに、くぼみ９２がバックルビーム５６の各端部付近に形成される。図示するように、くぼみ９２は、バックルビーム５６の底面から延びる突起またはくぼみとして、またはバックルビーム５６の上面内のへこみとして、あるいはその両方として形成することができる。MUMPの実装では、例えば２umのPOLY１層内の０.５umのくぼみとして、基板に触れないようにくぼみ９２を形成することができる。
【００３３】
スペーシングパッド９０およびくぼみ９２により、バックルビーム５６が基板から離れる方向に湾曲し、バックルビーム５６と基板(例えば窒化物層１２)の間のスティクション(stiction)が低下する。典型的なアクチュエータ５０内の複数のバックルビーム５６では、バックルビーム５６ごとに別々のスペーシングパッド９０を形成することができ、またはスペーシングパッド９０を、すべてのバックルビーム５６の下に延びる単一の連続的パッドとして形成できることを理解されよう。スペーシングパッド９０およびくぼみ９２を個々にまたは一緒に使用し、これらだけで、またはバックルビーム５６についての幅広のアスペクト比と共に使用して、バックルビーム５６が基板から離れる方向に湾曲するような偏りまたは傾向を実現することができる。
【００３４】
初期実験では、アクチュエータ５０が、基板に対して少なくとも約１５度のピボットフレーム６４の旋回またはたわみを実現できることが実証された。一実装では、バックルビーム中点と、アンカ５２と５４の一方との中間の結合点６８にフレームベース６６を固定することにより、ピボットフレーム６４の最大の旋回またはたわみが得られる。このような結合点６８は、ビーム５６が湾曲するときのビーム５６中の反曲点に対応し、したがってピボットフレーム６４の最大のたわみをもたらす。
【００３５】
一般に、本発明は、正の温度膨張係数を有し、かつオーム加熱用の電流を搬送することができる少なくとも１つの剥離可能な層を含むどんな製造工程にも適合可能である。さらに、アクチュエータとその関連する導体が電流と熱に対処することができ、ビームが熱を迅速に失うことができる限り、バックルビーム５６の数に関して理論上の制限がない。一実装では、元に戻せない損傷を引き起こす可能性がある自己アニーリングを防止するため、加熱温度を８００℃未満に保った。
【００３６】
バックルビーム５６、ならびにアンカ５２および５４の一方または両方は、剥離可能なMUMPポリシリコン層から製作することができるが、アンカ５２および５４は剥離しない。このようなMUMP実装では、アクチュエータ５０は、可能な厚さ１.５、２.０、または３.５μmを有することができる。ポリシリコンの抵抗率により、標準的な集積回路(例えばCMOS)に適合する電圧および電流で、アクチュエータが動作することが可能となる。加えて、本発明によるアクチュエータの面積は非常に小さく、比較的大きい力を有する。
【００３７】
ある動作モードでは、ミラー８６およびピボットフレーム６４が、フレームベース６６の周りに振動する振り子を形成することができ、これにより、アクチュエータ５０が共振発振器として動作することが可能となる。一実装では、このような共振モードは１４kHzで生じ、弛緩状態に対するミラー８６のピークたわみ約２５度が得られる。このモードでは、バックルビーム５６は、近定常状態のたわみ位置を呈するように見え、ミラー８６およびピボットフレーム６４の静的たわみをもたらす。一方、この実装の非共振モードでは、アクチュエータ５０は、半振幅応答約２kHzおよびたわみ約５度を有する。
【００３８】
図２１は、本発明のアクチュエータ５０の共振動作を示すために、角度たわみ（angular deflection）の上限および下限を周波数の関数として示すグラフ１５０である。この図では、アクチュエータ５０は４ボルト方形波で励起される。グラフ１５０は、約１kHzで半振幅帯域幅(データ点１５２)を示し、約８kHz(データ点１５４)で共振アクチュエータたわみを示す。この実装では、共振アクチュエータたわみ(例えばミラー８６)は、光学的度数(optical degree)(すなわち面外)について最大合計変位１８を有する。
【００３９】
共振アクチュエータたわみは、減少角度たわみの周波数範囲に続く共振たわみ周波数範囲１５６内で生じる。共振たわみ周波数範囲１５６はさらに、傾きがより大きい、角度たわみの増加(または減少)によって特徴付けることができる。
【００４０】
共振周波数(すなわち約８kHz)を超える周波数では、周期的なアクチュエータのたわみは、静的たわみ値(データ点１５８)を呈するまで急速に減少することに留意されたい。この状態では、アクチュエータ５０は、バックルビーム５６の急熱および急冷に機械的に応答することができないと考えられる。静的たわみ値は、静止残留応力オフセット４.５度(データ点１６０)に、印加する方形波についてのRMS加熱値２ボルトによるたわみを加えたものに等しく、データ点１５８で合計１０度のオフセットが得られる。残留応力と、駆動信号の平均加熱値とによる偏りは、ミラー８６を上方に持ち上げ、基板との衝突を回避することに寄与する。
【００４１】
図２２は、矩形(例えば正方形)のミラー１２０の隣接する辺に位置合せされ、互いに直交するように配置される複数(例えば２つ)のアクチュエータ１０２Ａ、１０２Ｂを備えるマイクロエレクトロメカニカル面外バックルビームアクチュエータアセンブリ１００の例示的実装の平面図である。アクチュエータ１０２Ａ、１０２Ｂはそれぞれ、ピボットフレーム６４とは異なるピボットフレーム１１０Ａ、１１０Ｂを含むことを除き、上述のアクチュエータ５０と類似している。同様に、ミラー１２０はミラー８６と類似しているが、ピボットフレーム１１０Ａ、１１０Ｂへの取付けおよび結合が異なっている。以下の説明はアクチュエータ１０２Ａを対象とするが、アクチュエータ１０２Ｂにも同様に適用可能である。アクチュエータ１０２Ａとアクチュエータ１０２Ｂの同様の構成要素は同じ参照符号で示してある。
【００４２】
アクチュエータ１０２Ａは、基板(例えば、図示していないが基板１０または窒化物層１２)に固定された１対の構造アンカ５２Ａおよび５４Ａと、ベースエンドでアンカ５２Ａおよび５４Ａに固定された複数の熱バックルビーム５６Ａとを含む。ピボットフレーム１１０Ａは、バックルビーム５６Ａに固定されたフレームベース１１２Ａと、一端がフレームベース１１２Ａに結合され、かつアクチュエータ１０２Ａが駆動されたときに面外に旋回する自由端１１６Ａまで延びる１つのピボットアーム１１４Ａとを含む。自由端１１６Ａは、ミラー１２０の１つの隅に取り付けられ、ミラー１２０は、腱１２２によってミラーアンカ１２４に連係し、あるいは基板から剥離する。
【００４３】
アクチュエータ１０２Ａは、電流源１２４Ａから導電結合１２６Ａおよび１２８Ａと構造アンカ５２Ａおよび５４Ａをそれぞれ介してバックルビーム５６Ａを電流が通過するときに駆動される。前述と同様に、印加電流は、バックルビーム５６Ａのオーム加熱またはジュール加熱を誘発し、それによって、シリコンの温度膨張係数が正であるためにバックルビーム５６Ａが長手方向に膨張する。
【００４４】
アクチュエータ１０２Ａおよび１０２Ｂは、それぞれ傾斜軸１３０Aおよび１３０Bの周りにミラー１２０を傾斜させる働きをする。それぞれに電流源１２４Ａおよび１２４Ｂを有するアクチュエータ１０２Ａおよび１０２Ｂは、傾斜軸１３０Aおよび１３０Bの周りにミラー１２０を任意に傾斜させるように別々に操作することができる。操作を調整することにより、アクチュエータアセンブリ１００およびミラー１２０をバーコードスキャナまたはベクトルイメージスキャナでスキャン制御ミラーとして利用することができ、またはイメージ形成のためにラスタスキャンパターンを提供するのに利用することができる。
【００４５】
図２３は、共にビデオラスタスキャナ２００(図２４および２７)の一部として機能するように構成された、１対のマイクロエレクトロメカニカル面外熱バックルビームアクチュエータ５０Ｈおよび５０Ｖの平面図である。アクチュエータ５０Ｈおよび５０Ｖは、図１６のアクチュエータ５０とほぼ同じ構成であり、したがって対応する同様の構成要素は同じ参照符号を有する。例えば、アクチュエータ５０Ｈおよび５０Ｖは、それぞれミラー８６Ｈおよび８６Ｖを含む。
【００４６】
以下でより詳細に説明するように、ミラー８６Ｈおよび８６Ｖを備えるアクチュエータ５０Ｈおよび５０Ｖは、それぞれディスプレイ光源２０４からのイメージディスプレイ光ビーム２０２(図２４)の水平走査および垂直走査を実現するように機能する。アクチュエータ５０Ｈによって高周波数水平走査が実現され、アクチュエータ５０Ｖによって低周波数垂直走査が実現される。例えばNTSC規格のディスプレイフォーマットでは、アクチュエータ５０Ｈによって周波数約１５kHzの水平走査が実現され、アクチュエータ５０Ｖによって周波数約６０Hzでの走査が実現される。したがって、アクチュエータ５０Ｈは、公称１５kHzの動作周波数を含む共振たわみ周波数範囲１５６で構成することができる。ディスプレイ光源２０４は、ピクセルごとに変調される任意の単色または多色の集束光源または平行光源でよい。
【００４７】
図２４は、光源２０４と、概して静止したフォールドミラー２０６とを伴うアクチュエータ５０Ｈおよび５０Ｖの動作を示す側面図である。アクチュエータ５０Ｈおよび５０Ｖは、フォールドミラー２０６と共に、(図示する)共通基板２０８上に形成され、あるいは概して同一平面上の別々の基板上に形成される。図２４では、アクチュエータ５０Ｈおよび５０Ｖは、それぞれ横軸(例えば、図示する垂直軸)２１０および２１２の周りに、基板２０８の平面外に振動する。光源２０４からの光ビーム２０２は、ミラー８６Ｈからフォールドミラー２０６に光ビームセグメント２０２Ａとして反射し、次いでフォールドミラー２０６からミラー８６Ｖに光ビームセグメント２０２Ｂとして反射する。
【００４８】
図２５および２６は、それぞれフォールドミラー２０６の平面図および側面図である。図が見やすいように、それぞれを単独で図示している。フォールドミラー２０６は、基板２０８に対して傾斜または湾曲するボディ２２０上に形成される。(図２４に略図で示される)アパーチャ２２２はボディ２２０を貫いて延び、光源２０４からの光がボディ２２０を貫いてアクチュエータ５０Ｈのミラー８６Ｈまで通過することを可能にする。
【００４９】
ボディ２２０は、アクチュエータ５０Ｈおよび５０Ｖを製造するのに用いる半導体製造工程に従って、１つまたは複数の半導体層として形成される。したがってフォールドミラー２０６は、単に半導体材料の表面でよい。加えて、ボディ２２０は主表面領域２２４を含み、その主表面領域２２４上では、材料層(例えば金)が、ボディ２２０の半導体材料の膨張係数とは異なる膨張係数を有する。
【００５０】
ボディ２２０の膨張係数と領域２２４内の層の膨張係数との差により、製造時の残留応力が誘発され、その残留応力により、ボディ２２０が基板２０８の平面外に傾き、または湾曲する。一実装では、ボディ２２０は、補強多層構造として形成された端部領域２２６を含み、それによって端部領域２２６で残留応力の問題が形成されることが防止される。端部領域２２６をミラー２０６と位置合せすることで、端部領域２２６により、ボディ２２０およびフォールドミラー２０６が概して平坦なままとすることが可能となる。その結果、ミラー２０６は、より正確に、アクチュエータ５０Ｈのミラー８６Ｈからの光をアクチュエータ５０Ｖのミラー８６Ｖに反射することができる。
【００５１】
図２７は、アクチュエータ５０Ｈの上に配置されるフォールドミラー２０６を支持するボディ２２０を示す、ビデオラスタスキャナ２００の平面図である。光源２０４(図２４)は、光ビーム２０２を、アパーチャ２２２を通じてアクチュエータ５０Ｈのミラー８６Ｈに向ける。
【００５２】
図２８Ａ〜２８Ｄに、ビデオラスタスキャナ２００を製造および操作する際の連続するステップの１つの実施の略図を示す。図２８Ａに、フォールディングミラーボディ２２０に対するアクチュエータ５０Ｈおよび５０Ｖの初期製造レイアウト２５０を示す。初期製造では、アクチュエータ５０Ｈおよび５０Ｖ、ならびにフォールディングミラーボディ２２０は、基板２０８の面内に形成されることを理解されたい。
【００５３】
図２８Ｂおよび２８Ｃに、それぞれ初期製造レイアウト２５０の後の製造レイアウト２５２および２５４を示す。製造レイアウト２５２および２５４は、フォールディングミラーボディ２２０が少なくとも１対のガイド２５６に沿ってそれぞれ中間製造位置および最終製造位置に移動することを示す。ガイド２５６は基板２０８に固定され、基板２０８から延び、ボディ２２０のサイドマージンの上に延びる。ボディ２２０は、基板２０８およびガイド２５６に対して摺動可能である。
【００５４】
一実装では、ガイド２５６は、初期製造レイアウト２５０でボディ２２０の長手方向に形成される。ボディ２２０が初期製造位置(レイアウト２５０)から中間製造位置および最終製造位置(レイアウト２５２および２５４)に移動するとき、次々とより多くの領域２２４がガイド２５６を超えて延び、領域２２４内の残留応力により、ボディ２２０は、基板２０８から離れる方向に傾斜または湾曲する。当技術分野で周知の自動(すなわちアクチュエータ)制御または手動オペレータ操作により、ボディ２２０をその初期製造位置からその最終製造位置まで移動できることを理解されよう。図２８Ｄは、ビデオラスタスキャナ２００の動作を示す平面図である。
【００５５】
ミラー８６Ｈ、８６Ｖ、および２０６は、個々の移動ミラーに対する光ビーム２０２の移動範囲と、光ビームセグメント２０２Ａおよび２０２Ｂの運動に対処するように十分大きく作成する必要があることに留意されたい。
【００５６】
好適実施形態の説明の一部で、前述のMUMP製造工程のステップを参照している。しかし前述のように、MUMPは、広範なＭＥＭＳデバイス設計に対処する一般的な製造工程である。したがって、本発明のために具体的に設計される製造工程は、異なるステップ、追加のステップ、異なる寸法および厚さ、ならびに異なる材料を含むことがあり得る。このような特定の製造工程は、フォトリソグラフィ工程の技術分野の技術者の知識の範囲内にあり、本発明の一部ではない。
【００５７】
本発明の原理を適用することができる多くの可能な実施形態に鑑みて、詳細な実施形態は単なる例に過ぎず、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきでないことを理解されたい。むしろ、頭記の特許請求の範囲およびその均等物の、範囲および趣旨内に包含される可能性のあるすべての実施形態を発明として主張する。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、面外運動が可能なジュール加熱によって駆動される熱ＭＥＭＳアクチュエータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図２】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図３】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図４】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図５】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図６】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図７】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図８】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図９】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図１０】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図１１】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図１２】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図１３】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図１４】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図１５】マイクロエレクトロメカニカルデバイスを製作するための、従来技術で周知の一般的マルチユーザＭＥＭＳ工程の断面図であり、図示する従来技術の構造および工程が見やすいようにクロスハッチングを省略した図である。
【図１６】本発明によるマイクロエレクトロメカニカル面外熱バックルビームアクチュエータの平面図である。
【図１７】図１６のアクチュエータの弛緩状態の側面図である。
【図１８】図１６のアクチュエータの駆動状態の側面図である。
【図１９】バックルビームが基板から離れる方向に湾曲するような偏りまたは傾向を実現する偏り構造を有する、弛緩状態のバックルビームを示す拡大側面図である。
【図２０】バックルビームが基板から離れる方向に湾曲するような偏りまたは傾向を実現する偏り構造を有する、作動状態のバックルビームを示す拡大側面図である。
【図２１】本発明のアクチュエータの共振動作を示すために、角度たわみの上限および下限を周波数の関数として示すグラフである。
【図２２】複数のアクチュエータを備えるマイクロエレクトロメカニカル面外バックルビームアクチュエータアセンブリの例示的実装の平面図である。
【図２３】共にビデオラスタスキャナの一部として機能するように構成された、１対のマイクロエレクトロメカニカル面外熱バックルビームアクチュエータの平面図である。
【図２４】図２３のアクチュエータの、ビデオラスタスキャナとしての動作を示す側面図である。
【図２５】図２４のビデオラスタスキャナで使用されるフォールドミラーの平面図である。
【図２６】図２４のビデオラスタスキャナで使用されるフォールドミラーの側面図である。
【図２７】図２４のビデオラスタスキャナの平面図である。
【図２８Ａ】図２４および２７のビデオラスタスキャナを製造および操作する際の連続するステップの１つの実施の略図である。
【図２８Ｂ】図２４および２７のビデオラスタスキャナを製造および操作する際の連続するステップの１つの実施の略図である。
【図２８Ｃ】図２４および２７のビデオラスタスキャナを製造および操作する際の連続するステップの１つの実施の略図である。
【図２８Ｄ】図２４および２７のビデオラスタスキャナを製造および操作する際の連続するステップの１つの実施の略図である。
【符号の説明】
１０ シリコンウェハ
１２ 窒化シリコン層、窒化物層
１４ LPCVDポリシリコン被膜POLY０、POLY０層
１６ フォトレジスト
１８ 犠牲層、第１の酸化物層
２０ くぼみ
２２ アンカ穴
２４ POLY１層、ポリシリコンの第１の構造層、PSGマスキング層
２６ PSGマスキング層、PSG層
２８ 第２のPSG層、第２の酸化物層
３０ POLY１_POLY２_VIAエッチング
３２ ANCHOR２エッチング
３４ 第２の構造層POLY２
３６ 金属層
５０、５０Ｈ、５０Ｖ マイクロエレクトロメカニカル面外熱バックルビームアクチュエータ
５２、５２Ａ、５４、５４Ａ 構造アンカ
５６、５６Ａ 熱バックルビーム
６０、６２ ベースエンド
６４ ピボットフレーム
６６ フレームベース
６８ 結合点
７０ ピボットアーム
７４ 自由端
８０ 電流源
８２ 導電性結合
８４ 導電性結合
８６、８６Ｈ、８６Ｖ ミラー
９０ スペーシングパッド
９２ くぼみ
９４ こぶまたはたわみ
１０２Ａ、１０２Ｂ アクチュエータ
１１０Ａ、１１０Ｂ ピボットフレーム
１１２Ａ フレームベース
１１４Ａ ピボットアーム
１１６Ａ 自由端
１２０ ミラー
１２２ 腱
１２４ ミラーアンカ
１２４Ａ、１２４Ｂ 電流源
１２６Ａ、１２８Ａ 導電結合
２００ ビデオラスタスキャナ
２０２ イメージディスプレイ光ビーム
２０２Ａ、２０２Ｂ 光ビームセグメント
２０４ ディスプレイ光源
２０６ フォールドミラー
２０８ 共通基板
２２０ ボディ
２２２ アパーチャ
２２４ 主表面領域
２２６ 端部領域
２５６ ガイド
Claims (34)
- 熱マイクロエレクトロメカニカルシステム(ＭＥＭＳ)アクチュエータの作動方法であって、
平面基板に結合された第１のアンカおよび第２のアンカに固定された第１の端部および第２の端部をそれぞれ有する１つまたは複数の細長い熱バックルビームの中央に前記平面基板と逆側に凸のくぼみと前記第１および第２の端部に前記平面基板側に凸の前記平面基板に触れないくぼみとを形成することによって、前記熱バックルビームを前記平面基板から離れる方向に湾曲させるステップと、
前記アンカを介して前記熱バックルビーム中に電流を送るステップであって、前記熱バックルビームの熱膨張と、前記平面基板から離れる方向への前記熱バックルビームの運動とをもたらし、それによって前記アクチュエータを駆動するステップと
を備えたことを特徴とする熱ＭＥＭＳアクチュエータの作動方法。 - 前記アクチュエータは、各バックルビームに固定されたフレームベースと、一端で前記フレームベースに固定され、かつ自由端を含む少なくとも１つのピボットアームとを含むピボットフレームをさらに含み、前記アクチュエータの駆動によって、前記自由端の前記平面基板から離れる方向への旋回が実現されることを特徴とする請求項１に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータの作動方法。
- 前記湾曲させるステップは、バックルビームが幅広のアスペクト比を有しており、各バックルビームが前記平面基板に平行な幅と前記平面基板に垂直な厚さとを有し、かつ各バックルビームの前記幅が各バックルビームの厚さよりも大きいことを含むことを特徴とする請求項１に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータの作動方法。
- 前記湾曲させるステップは、前記アクチュエータが前記平面基板から各バックルビームの下に延びるスペーシングパッドを有することを含むことを特徴とする請求項１に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータの作動方法。
- 前記熱バックルビーム中に電流を送るステップは、前記熱バックルビーム中に経時変化電流を送り、前記アクチュエータの経時変化する駆動を実現するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータの作動方法。
- 前記経時変化電流は周期的であり、前記アクチュエータの周期的駆動を実現することを特徴とする請求項５に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータの作動方法。
- 前記経時変化電流の周波数は第１の周波数であり、前記経時変化電流が、第１の範囲のたわみで前記アクチュエータの周期的駆動を実現し、前記第１の範囲のたわみが、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数の経時変化電流で実現される第２の範囲のたわみよりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータの作動方法。
- 前記アクチュエータは固有共振たわみ周波数範囲を有し、前記経時変化電流の周波数は、前記共振たわみ周波数範囲内の第１の周波数であることを特徴とする請求項６に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータの作動方法。
- 前記アクチュエータは固有共振たわみ周波数を有し、前記第１の周波数は、前記共振たわみ周波数と同じであることを特徴とする請求項８に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータの作動方法。
- 前記熱バックルビーム中に電流を送るステップは、前記熱バックルビーム中に経時変化電流を送り、前記アクチュエータの経時変化する駆動を実現するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータの作動方法。
- 前記経時変化電流は周期的であり、前記アクチュエータの周期的駆動を実現することを特徴とする請求項１０に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータの作動方法。
- 前記経時変化電流の周波数は第１の周波数であり、前記経時変化電流が、第１の範囲のたわみで前記アクチュエータの周期的駆動を実現し、前記第１の範囲のたわみが、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数の経時変化電流で実現される第２の範囲のたわみよりも大きいことを特徴とする請求項１０に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータの作動方法。
- 前記経時変化電流の周波数は、共振たわみ周波数範囲内の第１の周波数であることを特徴とする請求項１０に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータの作動方法。
- 前記アクチュエータは固有共振たわみ周波数を有し、前記第１の周波数は、前記共振たわみ周波数と同じであることを特徴とする請求項１３に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータの作動方法。
- 平面基板に固定された第１のアンカおよび第２のアンカと、
前記第１のアンカおよび第２のアンカにそれぞれ固定された第１の端部および第２の端部をそれぞれ有する１つまたは複数の細長い熱バックルビームであって、前記熱バックルビームの中央に前記平面基板と逆側に凸のくぼみと前記第１および第２の端部に前記平面基板側に凸の前記平面基板に触れないくぼみとを含む前記平面基板から離れる方向に湾曲するバックルビームと、
前記アンカを介して前記熱バックルビーム中に送られる周期電流であって、前記熱バックルビームの熱膨張と、前記平面基板から離れる方向への前記熱バックルビームの運動とをもたらし、それによって前記アクチュエータの周期的な駆動を実現する周期電流と
を備えたことを特徴とする熱マイクロエレクトロメカニカルシステム(ＭＥＭＳ)アクチュエータ。 - 各バックルビームに固定されたフレームベースと、一端で前記フレームベースに固定され、前記アクチュエータが駆動されたときに前記平面基板から離れる方向に旋回する自由端を含む少なくとも１つのピボットアームとを含むピボットフレームをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータ。
- 前記周期電流の周波数が第１の周波数であり、前記周期電流が、第１の範囲のたわみで前記アクチュエータの周期的駆動を実現し、前記第１の範囲のたわみは、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数の周期電流で実現される第２の範囲のたわみよりも大きいことを特徴とする請求項１６に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータ。
- 前記アクチュエータは固有共振たわみ周波数範囲を有し、前記周期電流の周波数が、前記共振たわみ周波数範囲内の第１の周波数であることを特徴とする請求項１６に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータ。
- 前記アクチュエータは固有共振たわみ周波数を有し、前記周期電流の周波数は、前記共振たわみ周波数と同じ第１の周波数であることを特徴とする請求項１６に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータ。
- 平面基板上に形成された熱マイクロエレクトロメカニカルシステム(ＭＥＭＳ)アクチュエータの構造であって、
前記平面基板上で互いに横切る向きに配向された第１のバックルビームアクチュエータおよび第２のバックルビームアクチュエータであって、
前記平面基板に固定された第１のアンカおよび第２のアンカに固定された第１の端部および第２の端部を有し、中央に前記平面基板と逆側に凸のくぼみと前記第１および第２の端部に前記平面基板側に凸の前記平面基板に触れないくぼみとを有する複数の細長い熱バックルビームと、
バックルビームに固定されたフレームベースと、一端で前記フレームベースに結合され、自由端を含む少なくとも１つのピボットアームとを含むピボットフレームであって、前記自由端が、光反射体を含み、かつ前記アクチュエータが駆動されたときに前記平面基板から離れる方向に旋回するピボットフレームと、
前記アンカを介して前記熱バックルビーム中に電流を送り、前記熱バックルビームの熱膨張と、前記平面基板から離れる方向への前記熱バックルビームの運動とをもたらし、それによって前記各アクチュエータを駆動する電気的結合と
をそれぞれ有する第１のバックルビームアクチュエータおよび第２のバックルビームアクチュエータを備え、
前記平面基板上に取り付けられ、前記第１のアクチュエータと第２のアクチュエータの一方の上に位置するボディ上に保持される平面フォールドミラーをさらに備え、それによって前記フォールドミラーが、前記第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータの前記光反射体の間で光を反射するように位置合せされ、前記ボディが、光が前記光反射体に伝播することができ、または光が前記光反射体から伝播することができるアパーチャを含むことを特徴とする熱ＭＥＭＳアクチュエータの構造。 - 前記第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータの周期的駆動をさらに有することを特徴とする請求項２０に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータの構造。
- 前記第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータの、異なるそれぞれの第１の周波数および第２の周波数での周期的駆動をさらに有することを特徴とする請求項２０に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータの構造。
- 前記第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータの周期的駆動をさらに有し、前記第１のアクチュエータと第２のアクチュエータの少なくとも一方が、固有共振たわみ周波数範囲を有し、前記第１のアクチュエータと第２のアクチュエータの前記少なくとも一方の前記周期的駆動の周波数が、前記共振たわみ周波数範囲内の周波数であることを特徴とする請求項２２に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータの構造。
- 前記第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータは、互いに概して直交することを特徴とする請求項２０に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータの構造。
- 前記第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータの、異なるそれぞれの第１の周波数および第２の周波数での周期的駆動をさらに有することを特徴とする請求項２４に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータの構造。
- 前記第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータは協働し、光ビームのラスタスキャンを形成することを特徴とする請求項２５に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータの構造。
- 周期的駆動の前記第１の周波数および第２の周波数は、NTSC規格の水平テレビジョンスキャン周波数および垂直テレビジョンスキャン周波数であることを特徴とする請求項２６に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータの構造。
- 平面基板に固定された第１のアンカおよび第２のアンカと、
第１のアンカおよび第２のアンカにそれぞれ固定された第１の端部および第２の端部をそれぞれ有する１つまたは複数の細長い熱バックルビームであって、中央に前記平面基板と逆側に凸のくぼみと前記第１および第２の端部に前記平面基板側に凸の前記平面基板に触れないくぼみとを含む前記平面基板から離れる方向に湾曲する熱バックルビームと、
各バックルビームに固定されたフレームベースと、一端で前記フレームベースに固定され、前記アクチュエータが駆動されたときに前記平面基板から離れる方向にたわむ自由端を含む少なくとも１つのピボットアームとを含むピボットフレームと、
前記ピボットアームの前記自由端の周期的たわみが共振たわみを受ける固有共振たわみ周波数範囲と
を備えたことを特徴とする熱マイクロエレクトロメカニカルシステム(ＭＥＭＳ)アクチュエータ。 - 周期電流が前記アンカを介して前記熱バックルビーム中に送られ、前記熱バックルビームの熱膨張と、前記平面基板から離れる方向への前記熱バックルビームの運動とがもたらされ、それによって前記アクチュエータの周期的駆動が実現されることを特徴とする請求項２８に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータ。
- 前記周期電流の周波数は、前記共振たわみ周波数範囲内の第１の周波数であることを特徴とする請求項２９に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータ。
- 前記アクチュエータは固有共振たわみ周波数を有し、前記周期電流の周波数は、前記共振たわみ周波数と同じ第１の周波数であることを特徴とする請求項２９に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータ。
- 熱バックルビームの周期的駆動に応答して周期的たわみを受ける、一端で平面基板に固定され、かつ自由端を含むピボットアームを有する熱マイクロエレクトロメカニカルシステム(ＭＥＭＳ)アクチュエータであって、
前記ピボットアームの周期的たわみが共振たわみを受ける固有共振たわみ周波数範囲と、
前記平面基板上に両端部が固定され、前記ピボットアームに結合され、前記ピボットアームの周期的駆動に応答して前記平面基板から離れる方向に前記ピボットアームをたわませるために、中央に前記平面基板と逆側に凸のくぼみと前記両端部に設けた前記平面側に凸の前記平面基板に触れないくぼみとを含む前記平面基板から離れる方向に湾曲する１つまたは複数の細長い前記熱バックルビームと
を備え、前記周期的駆動は、前記熱バックルビーム中に周期電流を送ることを含み、前記熱バックルビームの熱膨張と、前記平面基板から離れる方向への前記熱バックルビームの運動とをもたらすことを特徴とする熱ＭＥＭＳアクチュエータ。 - 前記周期電流の周波数は、前記共振たわみ周波数範囲内の第１の周波数であることを特徴とする請求項３２に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータ。
- 前記アクチュエータは固有ｆ共振たわみ周波数を有し、前記周期電流の周波数は、前記共振たわみ周波数と同じ第１の周波数であることを特徴とする請求項３２に記載の熱ＭＥＭＳアクチュエータ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/052,169 US6708492B2 (en) | 2000-10-31 | 2002-01-17 | Resonant thermal out-of-plane buckle-beam actuator |
| US10/052,169 | 2002-01-17 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003260697A JP2003260697A (ja) | 2003-09-16 |
| JP2003260697A5 JP2003260697A5 (ja) | 2006-03-16 |
| JP4544823B2 true JP4544823B2 (ja) | 2010-09-15 |
Family
ID=21975901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003010266A Expired - Fee Related JP4544823B2 (ja) | 2002-01-17 | 2003-01-17 | 熱ｍｅｍｓアクチュエータの面外作動方法及び熱ｍｅｍｓアクチュエータ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6708492B2 (ja) |
| EP (1) | EP1331201B1 (ja) |
| JP (1) | JP4544823B2 (ja) |
| KR (1) | KR20030067491A (ja) |
| DE (1) | DE60223785T2 (ja) |
| TW (1) | TW550237B (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7064879B1 (en) | 2000-04-07 | 2006-06-20 | Microsoft Corporation | Magnetically actuated microelectrochemical systems actuator |
| US6775048B1 (en) * | 2000-10-31 | 2004-08-10 | Microsoft Corporation | Microelectrical mechanical structure (MEMS) optical modulator and optical display system |
| US7464547B2 (en) * | 2001-05-02 | 2008-12-16 | Silverbrook Research Pty Ltd | Thermal actuators |
| US6804959B2 (en) * | 2001-12-31 | 2004-10-19 | Microsoft Corporation | Unilateral thermal buckle-beam actuator |
| US7053519B2 (en) * | 2002-03-29 | 2006-05-30 | Microsoft Corporation | Electrostatic bimorph actuator |
| US20040207895A1 (en) * | 2002-05-20 | 2004-10-21 | Oettinger Eric G. | Calibration method to maximize field of view in an optical wireless link |
| US6985650B2 (en) * | 2003-08-05 | 2006-01-10 | Xerox Corporation | Thermal actuator and an optical waveguide switch including the same |
| US6985651B2 (en) * | 2003-08-05 | 2006-01-10 | Xerox Corporation | Thermal actuator with offset beam segment neutral axes and an optical waveguide switch including the same |
| US6983088B2 (en) * | 2003-08-05 | 2006-01-03 | Xerox Corporation | Thermal actuator and an optical waveguide switch including the same |
| US7482664B2 (en) * | 2006-01-09 | 2009-01-27 | Microsoft Corporation | Out-of-plane electrostatic actuator |
| GB0910476D0 (en) * | 2009-06-18 | 2009-07-29 | Rolls Royce Plc | Temperature activatable actuator |
| US11016289B2 (en) | 2018-08-31 | 2021-05-25 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Micromirror actuator assembly |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001281564A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-10 | Seiko Epson Corp | 微細構造体、その製造方法、光スイッチングデバイス、光スイッチングユニットおよび画像表示装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5061914A (en) * | 1989-06-27 | 1991-10-29 | Tini Alloy Company | Shape-memory alloy micro-actuator |
| US5619177A (en) * | 1995-01-27 | 1997-04-08 | Mjb Company | Shape memory alloy microactuator having an electrostatic force and heating means |
| US5994816A (en) | 1996-12-16 | 1999-11-30 | Mcnc | Thermal arched beam microelectromechanical devices and associated fabrication methods |
| US5867297A (en) * | 1997-02-07 | 1999-02-02 | The Regents Of The University Of California | Apparatus and method for optical scanning with an oscillatory microelectromechanical system |
| US6130464A (en) | 1997-09-08 | 2000-10-10 | Roxburgh Ltd. | Latching microaccelerometer |
| US6218762B1 (en) * | 1999-05-03 | 2001-04-17 | Mcnc | Multi-dimensional scalable displacement enabled microelectromechanical actuator structures and arrays |
| US6246504B1 (en) * | 1999-06-30 | 2001-06-12 | The Regents Of The University Of Caifornia | Apparatus and method for optical raster-scanning in a micromechanical system |
| US6360539B1 (en) * | 2000-04-05 | 2002-03-26 | Jds Uniphase Corporation | Microelectromechanical actuators including driven arched beams for mechanical advantage |
| US6422011B1 (en) * | 2000-10-31 | 2002-07-23 | Microsoft Corporation | Thermal out-of-plane buckle-beam actuator |
-
2002
- 2002-01-17 US US10/052,169 patent/US6708492B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-12-04 TW TW091135218A patent/TW550237B/zh active
- 2002-12-05 DE DE60223785T patent/DE60223785T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-12-05 EP EP02027514A patent/EP1331201B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-01-16 KR KR10-2003-0002970A patent/KR20030067491A/ko not_active Application Discontinuation
- 2003-01-17 JP JP2003010266A patent/JP4544823B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001281564A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-10 | Seiko Epson Corp | 微細構造体、その製造方法、光スイッチングデバイス、光スイッチングユニットおよび画像表示装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6708492B2 (en) | 2004-03-23 |
| DE60223785T2 (de) | 2008-10-30 |
| KR20030067491A (ko) | 2003-08-14 |
| EP1331201A2 (en) | 2003-07-30 |
| DE60223785D1 (de) | 2008-01-10 |
| TW550237B (en) | 2003-09-01 |
| JP2003260697A (ja) | 2003-09-16 |
| EP1331201A3 (en) | 2005-02-16 |
| EP1331201B1 (en) | 2007-11-28 |
| US20020088224A1 (en) | 2002-07-11 |
| TW200302202A (en) | 2003-08-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6555201B1 (en) | Method for fabricating a microelectromechanical bearing | |
| US7332367B2 (en) | Bouncing mode operated scanning micro-mirror | |
| US8043513B2 (en) | Gimbal-less micro-electro-mechanical-system tip-tilt and tip-tilt-piston actuators and a method for forming the same | |
| US6759787B2 (en) | Microelectromechanical apparatus for elevating and tilting a platform | |
| US7466474B2 (en) | Micromechanical device with tilted electrodes | |
| US6713367B2 (en) | Self-aligned vertical combdrive actuator and method of fabrication | |
| JP2001117027A (ja) | マイクロ電気機械光学デバイス | |
| JP4544823B2 (ja) | 熱ｍｅｍｓアクチュエータの面外作動方法及び熱ｍｅｍｓアクチュエータ | |
| US8816565B2 (en) | Two-dimensional comb-drive actuator and manufacturing method thereof | |
| US7042613B2 (en) | Bouncing mode operated scanning micro-mirror | |
| US6675578B1 (en) | Thermal buckle-beam actuator | |
| JP4115116B2 (ja) | 熱マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータ | |
| US6677695B2 (en) | MEMS electrostatic actuators with reduced actuation voltage | |
| Hah et al. | A self-aligned vertical comb-drive actuator on an SOI wafer for a 2D scanning micromirror | |
| JP3723431B2 (ja) | マイクロ電気機械光学デバイス | |
| US20030168928A1 (en) | Parallel plate electrostatic actuation MEMS mirrors | |
| US6960849B1 (en) | Three-dimensional microelectromechanical tilting platform operated by gear-driven racks | |
| WO2018168658A1 (ja) | 変位拡大機構及びそれを用いたシャッタ装置 | |
| Quevy et al. | Realization and actuation of continuous-membrane by an array of 3D self-assembling micro-mirrors for adaptive optics | |
| JP2010113002A (ja) | マイクロミラーデバイス |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060117 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060117 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090109 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20090408 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20090413 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090511 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100202 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20100506 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20100511 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100602 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100622 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100629 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130709 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4544823 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |