KR100531547B1

KR100531547B1 - 마이크로구조체 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR100531547B1
Application number: KR10-2003-0045136A
Authority: KR
Inventors: 카토타카히사; 토라시마카즈토시
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2005-11-28
Also published as: US7061063B2; KR20040004172A; JP3919616B2; JP2004034256A; US20040075522A1

Abstract

본 발명은, 큰 비틀림각에서도 소형이고, 불필요진동이 적은, 장수명의 마이크로구조체 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로는, 가동판이 탄성지지부에 의해서 지지기판에 대해서 비틀림축을 중심으로 비틀림진동자유롭게 지지되어 있는 마이크로구조체에 있어서, 오목부가 형성되는 제 1구간의 양단부에, 오목부가 형성되어 있지 않은 제 2구간을 배치해서 구성되고, 제 2구간은, 상기 가동판 및 상기 지지기판과 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로구조체를 제공한다.

Description

마이크로구조체 및 그의 제조방법{MICROSTRUCTURE AND ITS FABRICATION METHOD}

본 발명은, 마이크로머신분야에 있어서의 마이크로구조체 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 비틀림축을 중심으로 비틀림진동하는 부재를 지닌 마이크로역학량센서, 마이크로액츄에이터 및 마이크로광편향기에 관한 것이다.

근년에 있어서, 반도체디바이스의 고집적화로 대표되는 바와 같이 마이크로엘렉트로닉스의 발전에 따라, 다양한 기기가 고기능화와 동시에 소형화되고 있다. 마이크로머신디바이스(예를 들면, 비틀림축을 중심으로 비틀림진동하는 부재를 지닌 마이크로광편향기, 마이크로역학량 센서 또는 마이크로엑츄에이터 등)를 이용한 장치도 상기와 마찬가지로 말할 수 있다. 예를 들면, 광편향기를 이용해서 광주사를 행하는, 레이저빔프린터, 헤드마운트디스플레이 등의 화상표시장치, 바코드리더 등의 입력디바이스의 광포획장치 등에 있어서도 고기능화, 소형화가 되고, 또한, 휴대형 제품으로의 응용이 요망되고 있다. 또, 이와 같은 휴대형 제품으로의 응용을 필두로, 마이크로머신디바이스에는, 실용에의 응용을 향해서, 한층의 소형화에 부가해서, 외부진동 등의 노이즈에 대한 비틀림진동의 안정성이나 내충격성, 수명 등의 고성능화가 특히 요구되고 있다.

이들 요구에 대한 제안으로서, 예를 들면, 일본국 공개특허 평09-230275호 공보, 문헌 "10th International Conference on Solid-State Sensors and Actuators(Transducers '99) pp. 1002-1005"가 개시되어 있다.

(제 1종래예)

도 16은 미국특허 제 5,982,521호에 개시된 제 1종래예의 마이크로광편향기를 표시한 사시도이다.

비틀림스프링(1005)은, 장력으로 잡아당긴 상태에서 고정지그(1002)에 의해서 하우징(1001)에 설치되어 있다. 그리고, 비틀림스프링(1005)의 중앙부근에는, 자석부착 미러(1003)가, 접착제(도시생략)에 의해서 고정되어 있다. 자석부착 미러(1003)는, 두께 0.3㎜, 길이 3㎜ 및 폭 6㎜의 Ni-Co(니켈-코발트) 또는 Sm-Co(사마륨-코발트)로 이루어져 있다. 비틀림스프링(1005)은, 초탄성 합금(예를 들면, Ni-Ti합금)으로 이루어지고, 중앙부의 선직경은 약 140㎛, 길이가 약 10㎜이다. 그리고, 비틀림스프링(1005)이 하우징(1001)에 고정된 부분은, 무전해도금법 등의 결과로서 자석부착 미러(1003)가 고정된 중앙부보다도 두껍게 되어 있다. 이 하우징과의 고정부분이, 하우징고정부(1013)로서 역할한다.

더욱이, 코어(1006)에는, 코일(1007)이 약 300회전 감겨 있다. 코일(1007)은, 코어(1006)에 형성된 나사구멍(1008) 및 하우징(1001)에 형성된 구멍(1004)을 통해서, 나사(도시생략)에 의해서 하우징(1001)에 고정되어 있다. 그리고, 이 코일(1007)이 감긴 선의 양단부에는, 펄스전류발생기(1009)가 접속되어 있고, 예를 들면, 3V에서 100mA정도의 전류를 코일에 흘리면, 교류자계가 발생하여, 자석부착 미러(1003)가 발진한다. 광원(1011)으로부터 발광된 레이저빔(1010)은 자석부착 미러(1003)에 의해서 반사되어, 자석부착 미러(1003)가 공진함으로써 피주사면(1012)에 주사된다.

하우징고정부(1013)는, 무전해도금법 등의 피막가공에 의해, 테이퍼형상으로 형성되어 있다. 따라서, 구동시의 하우징고정부(1013)에의 응력집중을 완화하는 것이 가능하고, 나아가서는 비틀림스프링(1005)의 단선방지에 작용한다.

(제 2종래예)

도 14는, 문헌 "10th International Conference on Solid-State Sensors and Actuators(Transducers '99) pp. 1002-1005"에 개시된 제 2종래예의 하드디스크헤드용 짐벌(gimbals)의 상면도이다. 이 짐벌은, 하드디스크헤드용 서스펜션(suspension)의 선단부에 부착되어, 자기헤드에 롤과 피치의 움직임을 탄성적으로 허용시키기 위한 것이다. 짐벌(2020)은, 안쪽에 롤토션바(roll torsion bar)(2022), (2024)에 의해 회전자유롭게 지지된 지지프레임(2031)을 지니고 있다. 또, 지지프레임(2031)의 안쪽에는, 피치토션바(2026), (2028)에 의해 회전자유롭게 지지된 헤드지지체(2030)가 형성되어 있다. 롤토션바(2022), (2024)와 피치토션바(2026), (2028)의 비틀림축(도 14의 직교하는 쇄선 참조)은, 서로 직교하고 있고, 각각, 헤드지지체(2030)의 롤과 피치의 움직임을 담당하고 있다.

도 15는, 도 14중의 절단선(2006)을 따라 취한 단면도이다. 도 15에 표시한 바와 같이, 토션바(2022)의 단면형상은 T자형상을 하고 있고, 또, 짐벌(2020)은 리브를 지니는 구조로 되어 있다.

도 15에 표시한 바와 같이, 이 T자 단면을 지닌 토션바는, 원형 단면이나 장방형 단면과 같은 단면형상을 지닌 토션바의 경우에 비해서, 단면의 극성 관성모멘트(즉, 단면 2차극모멘트)가 작음에도 불구하고, 단면의 관성모멘트(즉, 단면 2차모멘트)가 크다. 이 때문에, 비교적 비틀리기 쉬움에도 불구하고, 용이하게 편향되지 않는 토션바를 제공할 수 있다. 즉, 비틀림방향으로 충분한 컴플라이언스(compliance)를 확보하면서, 비틀림축에 수직인 방향으로는 강성이 높은 토션바를 제공할 수 있다.

또, 필요한 컴플라이언스를 얻기 위한 길이가 짧은 토션바를 제공할 수 있으므로, 보다 소형화가 가능하다고 하는 이점도 있다.

이와 같이 해서, 이 T자형 단면을 지닌 토션바를 이용함으로써, 롤 및 피치방향으로 충분한 컴플라이언스를 지니고, 그외의 방향에는 충분한 강성을 지니며, 보다 소형화가 가능한 마이크로짐벌을 제공할 수 있는 가능성이 있다.

그러나, 상기 제 1 및 제 2종래예는 이하에 설명하는 문제점이 있었다.

제 1종래예의 경우, 비틀림스프링(1005)은 선재료이며, 그의 단면형상은 원형이다. 이와 같은 단면형상의 비틀림스프링을 지닌 마이크로구조체는, 비틀림스프링이 쉽게 편향되어, 외부의 진동을 받거나 비틀림스프링의 비틀림축이 움직이기 때문에, 정확한 구동이 불가능하다고 하는 문제점이 있었다.

이에 더해서, 외부로부터의 충격에 의해서도, 비틀림스프링(1005)이 편향되기 쉬우므로, 자석부착 미러(1003)가 병진방향(즉, 비틀림축과 수직방향)으로 크게 변위를 일으켜 비틀림스프링(1005)이 파단되어 버리는 사고를 초래하기 쉽다고 하는 문제점이 있었다.

그 때문에, 이와 같은 마이크로광편향기를 예를 들면, 광주사형 디스플레이에 적용한 경우에, 외부진동에 의해서 상이 붕괴되거나, 스폿형상이 변화해버린다고 하는 문제점이 있었다. 또, 충격에 의해 디스플레이 자체가 파손되어 버린다고 하는 문제점도 있었다. 이것은, 광주사형 디스플레이를 휴대용이한 형태로 한 경우에, 보다 큰 문제로 된다.

또, 제 1종래예의 경우에, 비틀림스프링(1005)은, 자석부착 미러(1003)를 지지하고 있는 지지부분에 대해서, 하우징(1001)에 고정된 하우징고정부(1013)의 선직경이 크게 되도록 형성되어 있다. 그러나, 비틀림진동에 의해서 생기는 응력집중은, 하우징고정부(1013)에도 생기나, 비틀림진동은 하우징(1001)에 대한 자석부착 미러(1003)의 상대적인 운동이므로, 비틀림스프링(1005)의 자석부착 미러(1003)를 지지하고 있는 지지부분에도 마찬가지로 응력집중이 생긴다. 따라서, 이 제 1종래예의 구성에 의하면, 비틀림스프링(1005)의 자석부착 미러(1003)를 지지하고 있는 지지부분에의 응력집중의 완화가 불가능하여, 비틀림스프링(1005)의 단선방지의 효과는 충분히 기대할 수 없다고 하는 문제도 있었다.

최후로, 비틀림스프링(1005)은 비틀림방향의 변위를 주로 행하는 부분의 단면형상이 원형이며, 하우징고정부(1013)에서는, 주로 변위될 상기 부분으로부터 더욱 선직경을 크게 함으로써 단선방지의 효과를 얻도록 설계되어 있으나, 이와 같은 하우징고정부(1013)의 구조 때문에, 해당 하우징고정부(1013)를 고정하는 하우징(1001)도 대형화 되어 버린다고 하는 문제점이 있었다. 특히 마이크로광편향기를 소형으로 하기 위해서는, 하우징(1001)의 두께를 포함한 치수와 비틀림스프링(1005)의 선직경은, 점차로 오더가 근사한 것으로 되므로, 보다 큰 문제로 된다.

제 2종래예에 있어서는, T자형 단면의 토션바는, 해당 토션바의 양단부의 지지부분(예를 들면, 피치토션바(2028), (2026)에 있어서의 헤드지지부(2030)의 지지부분이나, 지지프레임(2031)의 지지부분, 또는 롤토션바(2022), (2024)에 있어서의 지지프레임(2031)의 지지부분이나, 짐벌(2020)의 지지부분)에의 응력집중이 생겨, 토션바가 파단되기 쉽다고 하는 문제가 있었다. 따라서, 토션바의 길이를 충분히 길게 설정하지 않는 한은, 해당 토션바를 큰 변위각으로 구동시키는 것이 불가능하다. 이것에 의해 소형화가 가능하지 않을 뿐만 아니라, 토션바의 길이를 길게 설정한 경우에도, 토션바가 편향되기 쉬워, 외부로부터의 충격에 의해, 헤드지지체(2030)가 비틀림축과 수직방향으로 크게 병진운동해버린다. 따라서, 제 2종래예의 하드디스크헤드용 짐벌을 하드디스크에 탑재한 경우, 외부로부터의 진동이나 충격에 의해 짐벌이 기록매체와 접촉하거나, 헤드자체가 파손되기 때문에, 하드디스크의 고장의 원인으로 된다. 이것은, 하드디스크를 휴대하기 용이한 형태로 형성한 때에, 보다 큰 문제로 된다.

또, 이와 같은 응력집중에 의해, 파단이 생기지 않아도 큰 응력이 반복해서 부하되는 것으로 되어, 토션바가 반복해서 응력에 의한 피로파괴를 조기에 일으키기 쉽게 된다고 하는 문제점도 있었다.

본 발명은, 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은, 큰 비틀림각이어도 소형이며, 불필요한 진동이 적은, 장수명의 마이크로구조체 및 그의 제조방법, 상기 마이크로구조체를 이용한 광학기기를 제공하는 데 있다.

발명의 요약

따라서, 본 발명은, 지지기판과 가동판으로 이루어지고, 상기 가동판이 탄성지지부에 의해서 상기 지지기판에 대해서 비틀림축을 중심으로 비틀림진동자유롭게 지지되어 있는 마이크로구조체에 있어서,

상기 탄성지지부는, 적어도 1개의 오목부를 지니고,

상기 오목부가 형성되는 제 1구간의 양단부에, 상기 오목부가 형성되어 있지 않은 제 2구간을 배치해서 구성되고,

상기 제 2구간은, 상기 가동판 및 상기 지지기판과 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로구조체를 제공한다.

또, 본 발명은, 실리콘기판의 양면에 마스크층을 형성하는 공정; 상기 마스크층중 제 1면의 마스크층을, 지지기판, 탄성지지부 및 가동판의 외형부분을 남기고 제거하는 공정; 상기 마스크층중 상기 제 1면과는 반대쪽의 마스크층을 지지기판, 탄성지지부 및 가동판의 외형부분을 남기고 제거하는 동시에, 상기 탄성지지부의 오목부를 형성하는 부분의 마스크층을 제거하는 공정; 상기 실리콘기판을 알칼리수용액에 침지해서 이방성 에칭가공을 행함으로써, 상기 실리콘기판을 지지기판, 탄성지지부 및 가동판으로 분리하는 동시에, 상기 탄성지지부에 오목부를 형성하는 공정; 및 상기 실리콘기판의 마스크층을 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조체의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은, 실리콘기판의 양면에 마스크층을 형성하는 공정; 상기 실리콘기판의 양면의 마스크층을, 지지기판, 탄성지지부 및 가동판의 외형부분을 남기고 제거하는 동시에, 상기 탄성지지부의 오목부를 형성하는 부분의 마스크층을 제거하는 공정; 상기 실리콘기판을 알칼리수용액에 침지해서 이방성 에칭가공을 행함으로써, 상기 실리콘기판을 지지기판, 탄성지지부 및 가동판으로 분리하는 동시에, 상기 탄성지지부에 오목부를 형성하는 공정; 및 상기 실리콘기판의 마스크층을 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조체의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 첨부도면을 참조해서 상세히 설명한다.

(제 1실시형태)

{전체의 설명, 미러(가동판부)}

도 1은, 본 발명의 제 1실시형태의 마이크로광편향기의 구성을 표시한 사시도이다. 도 1에 있어서, 마이크로광편향기(1)는 지지기판(2)에 가동판(6)의 양단부가 탄성지지부(3)에 의해서 지지된 구조로 되어 있다. 탄성지지부(3)는 가동판(6)을 C축(즉, 비틀림축)을 중심으로 탄성적으로 E방향으로 비틀림진동자유롭게 지지되어 있는 것이다. 또, 탄성지지부(3)에는, 도 1에 표시한 바와 같이, 오목부(5)가 형성되어 있다. 또, 가동판(6)의 한쪽의 면은 반사면(4)으로 역할하여, 가동판(6)의 E방향의 비틀림에 의해 반사면(4)에 입사하는 입사광을 소정 변위각만큼 편향시키는 것이다.

그리고, 마이크로구조체로서 역할하는 마이크로광편향기(1)는, 구동수단을 이용함으로써 가동판(6)을 비틀림진동시키는 것이 가능하므로, 마이크로구조체와 구동수단에 의해 액츄에이터를 제공하는 것이 가능하다. 구동 수단은 지지기판과 가동판을 상대적으로 구동시키는 것이므로, 본 실시형태에 있어서는 후술하는 마그넷이나 코일을 이용한다. 마그넷이나 코일을 이용한 경우, 전자액츄에이터를 제공하는 것이 가능하다.

(마그넷)

또, 반사면(4)이 형성되는 면과 반대쪽 면(이하, "이면"이라 칭함)에, 사마륨, 철 및 질소를 함유하는 희토류계의 영구자석(7)이 설치되어 있다. 그리고, 영구자석(7)은 비틀림축(C)을 사이에 끼고 서로 S극과 N극으로 대향되어 있다.

(일체형성, 미러기판)

이들 지지기판(2), 가동판(6), 반사면(4), 탄성지지부(3) 및 오목부(5)는, 공히 반도체제조기술을 응용한 미세가공기술에 의해 단결정 실리콘으로 일체적으로 형성되어 있다.

(코일기판의 설명)

또, 영구자석(7)과 소망의 거리를 두고 근방에 자기발생수단으로 역할하는 코일(9)이 배치되도록 코일기판(8)이 지지기판(2)과 평행하게 설치되어 있다. 코일(9)은 도 1에 표시한 바와 같이 코일기판(8)면상에, 나선형상으로 예를 들면, 구리를 전기도금함으로써 일체형성되어 있다.

(동작)

이하, 도 2를 이용해서, 본 실시형태의 마이크로광편향기(1)의 동작을 설명한다. 도 2는, 도 1의 마이크로광편향기(1)의 A-A선을 따라 취한 단면도이다. 도 2에 표시한 바와 같이, 영구자석(7)은 비틀림축(C)을 사이에 끼고 서로 S극과 N극으로 대향되어 있고, 그 방향은 예를 들면, 도 2에 도시한 바대로이다. 코일(9)에 통전함으로써, 자속 φ가 통전하는 전류의 방향에 관계해서, 예를 들면, 도 2의 방향으로 발생한다. 영구자석(7)의 자극에는, 이 자속에 관계한 방향에 각각 흡인 및 반발력이 발생하고, 비틀림축(C)을 중심으로 탄성지지된 가동판(6)에 토크(T)가 작용한다. 마찬가지로 해서, 코일(9)에 통전하는 전류의 방향을 반대로 하면, 반대방향으로 토크(T)가 작용한다. 따라서, 도 2에 표시한 바와 같이, 코일(9)에 통전하는 전류에 따라서, 임의의 각도로 가동판(6)을 구동하는 것이 가능해진다. 도 2에 있어서, (2)는 지지기판, (4)는 반사면, (8)은 코일기판이다.

(공진)

또, 코일(9)에 교류전류를 통전함으로써, 가동판(6)을 연속적으로 비틀림진동시키는 것이 가능하다. 이 때, 교류전류의 주파수를 가동판(6)의 공진주파수와 거의 일치시켜, 가동판(6)을 공진시키면, 더욱 큰 각변위가 얻어진다.

(스케일)

본 실시형태의 마이크로광편향기(1)는, 예를 들면, 가동판(6)의 공진주파수인 19㎑, 기계적인 변위각 ±10°로 구동한다. 지지기판(2), 가동판(6) 및 탄성지지부(3)는 모두 동일한 두께 150㎛로 구성되고, 가동판(6)의 B방향(도 1의 A-A선방향)의 폭이 1.3㎜, 가동판(6)의 비틀림축방향의 길이가 1.1㎜로 설정된다. 즉, 가동판의 표면은 수㎟정도의 면적(특히 2㎟이하의 면적)이고, 이 가동판부착 지지기판은 마이크로구조체이다.

(탄성지지부의 상세한 구성의 설명)

이하, 본발명의 특징인 탄성지지부(3)와 오목부(5)에 대해서 상세히 설명한다.

도 3은 지지기판(2)의 이면으로부터 본 사시도이다.

도 3에 표시한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 탄성지지부(3)에 오목부(5)가 형성되어 있다. 도 1 및 도 3에 표시한 바와 같이, 반사면(4)이 형성되는 면과 탄성지지부(3)의 이면에 각각 오목부(5)가 형성되어 있다. 또, 가동판(6)을 지지하는 2개의 탄성지지부(3)는 동일한 형상이다.

따라서, 이하에서는, 도 4a, 도 4b, 도 5a 내지 도 5d를 이용해서, 도 3의 점선으로 둘러싸인 탄성지지부(3) 및 오목부(5)에 대해서 설명을 행한다. 도 4a는 도 3의 점선으로 둘러싸인 탄성지지부(3)를 특히 확대한 상면도, 도 4b는 도 4a의 S-S선을 따라 취한 단면도이다. 또, 도 5a 내지 도 5d는, 도 4a 및 도 4b에 표시한 O-O선, P-P선, Q-Q선 및 R-R선을 따라 취한 탄성지지부(3)의 단면을 각각 표시하고 있다.

도 4a에 표시한 바와 같이, 오목부(5)는, 비틀림축방향에 있어서의 탄성지지부(3)의 양단부, 즉, 가동판(6)과 접속하는 부분(3)의 일단부와, 지지기판(2)과 접속하는 부분(3)의 타단부에는, 형성되지 않는다. 따라서, 탄성지지부(3)는, 오목부(5)가 형성되지 않은 구간 M 사이에 오목부(5)가 형성되는 구간 N이 끼인 구성으로 되어 있다.

도 4b는, 도 4a의 S-S선을 따라 취한 단면을 표시하고 있다. 본 실시형태의 마이크로광편향기(1)에서는, 오목부(5)는, 4개의 실리콘결정면의 (111)등가면으로 구성되어 있다. 이 4개의 실리콘 결정면중, 도 4a 및 도 4b에 표시한 경사면(11)의 2개는, 반사면 및 그 이면이 각각 도시된 바와 같이 형성되는 면인 (100)등가면으로부터 거의 54.7도의 각도만큼 경사져 있다. 이 경사면(11)이 형성되어 있는 구간을 구간 N', 그외의 구간 N을 구간 N"라 한다. 따라서, 본 실시형태의 광편향기(1)의 경우에는, 탄성지지부(3)는, 오목부(5)가 형성되지 않은 구간 M사이에 오목부(5)가 형성되는 구간 N이 끼여있고, 나아가서는, 경사면(11)이 형성되는 구간 N'에 의해, 구간 N"가 끼여 있는 구성으로 되어 있다. 이 경우에, (111)등가면 및 (100)등가면이란, (111)면, (1-1-1)면, (-1-11)면 및 (-100)면 등으로 표시되는 결정면의 각각의 총칭이다.

(단면형상이 변화한다고 하는 설명)

도 5a는, 구간 M에서의 탄성지지부(3)의 단면형상(도 4a 및 도 4b의 O-O선을 따라 자름)을 표시하고 있다. (C)는 비틀림축이다.

도 5d는 구간 N"에서의 단면형상(도 4a의 R-R선)을 표시하고 있다. 구간 N"에서는, 오목부(5)가 형성되어 있으므로, 탄성지지부(3)의 단면형상이, X자형상의 다각형으로 된다. 즉, 도 5a의 구간 M의 단면에 비해서, 이 구간 N"의 단면은, 단면의 극성 관성모멘트가 작다.

탄성지지부(3)에 오목부(5)를 형성하지 않은 경우, 도 4a에 표시한 모서리부(10)에는, 큰 응력집중이 생기고, 이것이 탄성지지부(3)의 파단의 주요한 하나의 요인으로 된다. 그러나, 오목부(5)의 형성에 의해, 본 실시형태의 탄성지지부(3)는 구간 M으로부터 구간 N"로 단면의 극성 관성모멘트가 작게 되어 있으므로, 구간 N에 있어서의 단위길이당의 비틀림각 θ보다도, 구간 M에 있어서의 θ의 쪽이 작게 되어, 모서리부(10)가 큰 변형을 받지 않는다. 이 때문에, 모서리부(10)에의 응력집중을 완화하는 것이 가능하다.

또, 구간 N"의 단면형상은, 오목부(5)가 형성되어도, 비틀림축과 수직인 편향을 일으키는 방향에는, 여전히 큰 단면의 관성모멘트를 지니고 있고, 비틀림진동이외의 불필요진동이나 불필요변위를 일으키기 어려운 탄성지지부로 하는 것이 가능하다.

또, 도 5b 및 도 5c에는, 구간 N'에서의 단면형상(도 4a 및 도 4b의 P-P선, Q-Q선을 따라 자름)을 표시하고 있다. 도 4b에 표시한 바와 같이, 구간 N'에 형성된 경사면(11)에 의해, 그 경사면(11)에 형성된 오목부(5)는 구간 M으로부터 구간 N"쪽을 향해 깊게 되므로, 도 5b 및 도 5c에 표시한 바와 같이, 단면형상도 구간 M으로부터 구간 N"로 서서히 변화하는 바와 같은 중간적인 다각형 형상으로 된다.

따라서, 단면의 극성 관성모멘트도 연속적으로 변화하므로, 구간 M으로부터 구간 N"로의 형상변화가 급격히 생긴 경우에 비해서, 급격한 변화점에서 생기는 새로운 응력집중을 더욱 완화시키는 것이 가능해져, 보다 바람직한 형태로 하는 것이 가능하다.

이와 같이 본 실시형태에서 전형적으로 구간 M 및 구간 N으로서 표시한 바와 같이, 탄성지지부에 오목부를 형성함으로써, 탄성지지부의 양단부부근에 생기는 응력집중을 완화하여, 탄성지지부의 파단을 방지하고, 마이크로광편향기를 광편향각화, 장수명화하는 것이 가능하다. 또, 구간 N과 같이, 단면의 극성 관성모멘트가 작고, 단면의 관성모멘트가 비교적 큰 단면형상으로 형성함으로써, 비틀리기 쉽고, 외부로부터의 진동이나 충격에 대해서 불필요진동이나 변위를 비틀림축에 수직방향으로 일으키지 않는 마이크로광편향기로 하는 것이 가능하다.

이와 같은 효과는, 본 실시형태의 탄성지지부 및 오목부의 단면형상에만 한정되는 것은 아니고, 임의의 탄성지지부 및 오목부를 이용함으로써도 본 발명의 목적을 달성하는 것이 가능하다.

또, 특히 전형적으로 경사면(11)이 형성되는 구간 N'로 표시하는 바와 같이, 오목부가 형성되지 않은 구간과 오목부가 형성되는 구간과의 사이에, 중간적인 단면형상이 형성되도록 오목부의 측벽을 비틀림축과 수직인 면에 대해서 경사지게 함으로써, 더욱 응력집중을 완화해서, 본 발명의 마이크로광편향기를 보다 바람직한 형태로 하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시형태와 같이, 단결정실리콘으로 일체로 지지기판(2), 가동판(6), 탄성지지부(3) 및 오목부(5)를 형성함으로써, 기계적인 Q치가 큰 마이크로광편향기로 하는 것이 가능하다. 이것은, 공진구동한 때에 투입에너지당의 진동진폭이 크게 되는 것을 표시하고 있으므로, 본 발명의 마이크로광편향기는, 큰 편향각으로, 소형· 전력절약형의 편향기로 형성될 수 있다.

또, 본 실시형태의 경우에는, 구간 N"의 단면형상을 X자형상의 다각형으로 형성함으로써, 단면의 극성 관성모멘트가 보다 작고, 단면의 관성모멘트가 보다 큰 단면형상으로 하는 것이 가능하다. 또한, 비틀림축(C)이 가동판(6)의 무게중심위치를 거의 통과하는 형태로 하는 것이 가능하므로, 비틀림진동의 축(C)으로부터의 변위를 보다 적게 하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명의 마이크로광편향기를 더욱 바람직한 형태로 하는 것이 가능하다.

또, 본 실시형태의 경우에, 탄성지지부와 동시에 형성되는 (100)등가면과 (111)등가면으로 구성된 가동판(6)의 비틀림축(C)과 수직인 단면형상은, 도 2에 표시한 바와 같이, 측벽이 함몰형상으로 되는 다각형이다. 따라서, 가동판의 단면이 장방형인 경우와 비교해서, 관성모멘트가 저감되고, 동시에 강성은 높게 유지되므로, 마이크로광편향기를 고속구동시킨 경우에도, 반사면의 변형이 적고, 공진주파수를 높게 설정해도 탄성지지부의 비틀림의 스프링정수는 낮게 설정하는 것이 가능하므로, 적은 토크로 큰 편향각이 얻어진다.

(제조프로세스)

다음에, 본 실시형태의 지지기판(2), 탄성지지부(3), 가동판(6) 및 오목부(5)의 제조방법을 도 6a 내지 도 6e 및 도 7a 내지 도 7f를 참조해서 설명한다. 도 6a 내지 도 6e 및 도 7a 내지 도 7f는, 본 실시형태에 있어서의 지지기판(2), 탄성지지부(3), 가동판(6) 및 오목부(5)의 알칼리수용액을 이용한 이방성 에칭에 의한 제조방법을 표시한 공정도이다. 특히 도 6a 내지 도 6e는, 도 1의 A-A선을 따른 단면의 개략도, 도 7a 내지 도 7f는 도 4a의 R-R선을 따른 단면의 각 공정의 개략도를 표시하고 있다. 먼저, 도 6a에 표시한 바와 같이 저압화학기상합성법 등에 의해 평판형상의 실리콘기판(104)의 양면에 질화실리콘으로 이루어진 마스크층(101)을 형성한다.

다음에, 도 6b에 표시한 바와 같이, 반사면(4)이 형성되는 면의 마스크층(101)을 지지기판(2), 가동판(6), 탄성지지부(3) 및 오목부(3)의 형성예정부분의 외형에 따라서 패터닝한다. 이 패터닝은 통상의 포토리소그래피와 질화실리콘을 침식하는 가스(예를 들면, CF₄ 등)을 이용한 드라이에칭가공에 의해서 행한다. 또, 도 6c에 표시한 바와 같이, 반사면(4)이 형성되지 않은 면에, 형성될 지지기판(2), 가동판(6), 탄성지지부(3) 및 오목부(5)의 외형에 따라서 마스크층(101)을 패터닝한다. 이 경우도 도 6b와 마찬가지 방법으로 패터닝을 행한다.

다음에, 도 6d에 표시한 바와 같이, 단결정 실리콘의 결정면에 의해서 부식하는 속도가 현저하게 다른 알칼리수용액(예를 들면, 수산화칼륨수용액, 테트라메틸암모늄히드록시수용액 등)에 소망의 기간 동안 침지함으로써 이방성 에칭가공을 행하고, 도 6d에 표시한 바와 같은 형상의 지지기판(2) 및 가동판(6)을 형성한다. 이 경우에, 동시에, 탄성지지부(3), 오목부(5)도 형성한다. 이방성 에칭에서는, (100)등가면에서 에칭속도가 빠르고, (111)등가면에서 느리게 진행하므로, 실리콘기판(104)의 표면과 이면의 양면으로부터 에칭을 진행시키고, 마스크층(101)의 패턴과 실리콘의 결정면과의 사이의 관계에 의해 마스크층(101)으로 피복된 부분의 (100)면과 (111)면으로 둘러싸인 형상으로 정확하게 가공하는 것이 가능하다. 또, 탄성지지부(3) 및 오목부(5)의 이 이방성 에칭공정에서의 형성과정의 상세는, 도 7a 내지 도 7f를 이용해서 상세히 설명한다.

다음에, 도 6e에 표시한 바와 같이, 질화실리콘으로 이루어진 마스크층(101)을 제거하고, 또, 반사면(4)으로서 고반사율을 지닌 금속(예를 들면, 알루미늄)층(102)을 진공증착한다. 이상의 제조방법에 의해, 지지기판(2), 오목부(5)가 형성된 가동판(6), 반사면, 탄성지지부(3) 및 오목부(5)가 일체로 형성된다.

그 후, 사마륨, 철 및 질소를 함유하는 희토류계의 미립자를 접합재료와 혼합한 페이스트형태의 자성체를 가동판(6)의 이면에 형성한다. 이 때, 예를 들면, 실크스크린인쇄를 이용해서 가동판(6)의 이면에만 자성체를 형성할 수 있다. 최후로, 가동판(6)을 자장중에서 가열처리한 후, 착자(착자방향은 도 2를 참조)를 행하여 영구자석(7)을 형성하여, 도 1의 마이크로광편향기(1)가 완성된다.

{제조프로세스(탄성지지부로 기능하는 토션바와 오목부의 형성과정)}

이 경우에, 도 7a 내지 도 7f를 참조해서 도 6d에 표시한 이방성 에칭공정에서의 탄성지지부(3)와 오목부(5)의 형성과정을 상세하게 설명한다.

도 7a에 표시한 바와 같이, 이전공정에서 형성된 탄성지지부(3)와 오목부(5)의 형성예정부분의 외형에 따른 마스크층(101)위에는, 탄성지지부(3)와 가동판(6)의 외형을 따라서 (Wa)의 폭을 지닌 개구부(191)가 형성되어 있고, 또, 오목부(5)의 외형을 따라서 (Wg)의 폭을 지닌 개구부(190)가 형성되어 있다.

여기서, 도 7b에 표시한 바와 같이, 예를 들면, 수산화칼륨수용액을 이용해서, 실리콘기판(104)의 양면으로부터 에칭을 행한다. 전술한 바와 같이, 에칭은, (100)등가면과 (111)등가면의 에칭속도차에 의해, 에칭이 깊어짐에 따라서 개구부가 좁아지도록 진행된다.

다음에, 도 7c에 표시한 바와 같이, (Wg)의 폭을 지닌 개구부(190)에 있어서는, 실리콘기판(104)의 중앙에 도달하기 전에 모든 면이 (111)등가면으로 되어 에칭이 정지되므로, V자 형상의 오목부(5)가 형성된다. 또, (Wa)의 폭을 지닌 개구부(191)에 있어서는, 기판을 관통할 때까지 에칭이 진행한다. 도 4b에 표시한 바와 같이, (111)등가면은, (100)등가면에 대해서 54.7도의 각도를 지니므로, 개구부의 폭 w와 V자형상의 오목부(5)의 깊이와의 관계는, d=w/2tan54.7°이다. 즉, Wg<t/tan54.7°, Wa>t/tan54.7°의 관계를 만족하고 있다. 이 경우에, t는 실리콘기판(104)의 두께이다.

이어서, 도 7d 및 도 7e에 표시한 바와 같이, 개구부(191)의 상하로부터 구멍이 관통한 후, 에칭은 옆쪽으로 진행해간다.

최후로, 도 7f에 표시한 바와 같이, 측벽이 (111)등가면에 도달해서, 에칭이 정지된다. 따라서, 탄성지지부(3)의 측면 및 가동판(6)의 측면(도 6d 참조)에는 (111)등가면의 함몰형상이 형성된다. 또, 탄성지지부(3)의 도 4a 및 도 4b에 있어서의 R-R선을 따라 취한 단면형상은, X자형상의 다각형으로 형성된다.

이와 같이 본 실시형태의 마이크로광편향기(1)의 제조방법에 의하면, 가동판(6), 탄성지지부(3) 및 오목부(5)의 전체의 구조를 1회의 알칼리이방성 에칭으로 가공하는 것이 가능하므로, 마이크로광편향기를 매우 저렴하게 대량으로 제조가능하다. 또, 설계변경 등에 대해서도 포토리소그래피에 의해 마스크패턴과 에칭시간을 절약함으로써 대응가능하므로, 마이크로광편향기를 점점 저렴하게, 개발기간을 짧게 제조가능해진다. 이에 더해서, 가동판(6), 탄성지지부(3) 및 오목부(5)의 형상은, 단결정 실리콘의 (111)등가면으로 결정되므로, 그 가공을 고정밀도로 행하는 일이 가능하다.

(회절격자)

또, 도 1에서는 광편향기로서 반사면(4)을 이용하였으나, 반사면(4)을 반사형의 회절격자로 이용해도 가동판(6)의 비틀림진동에 의해 마찬가지의 동작을 행하는 마이크로광편향기를 구성할 수 있다. 이 경우, 입사광에 대해서 편향광은 회절광으로 기능하므로, 1개의 빔으로부터 복수의 편향광을 얻는 것이 가능하다.

(제 2실시형태)

(전체의 설명: 역학량 센서)

도 8은, 본 발명의 제 2실시형태의 역학량 센서로 기능하는 가속도센서의 구성을 표시한 사시도이다. 도 8에 있어서 가속도센서(21)는 지지기판(2)에 가동판(6)의 양단부가 탄성지지부(3)에 의해 지지된 구조로 되어 있다. 탄성지지부(3)는 가동판(6)을 C축(즉, 비틀림축)을 중심으로 탄성적으로 E방향으로 비틀림진동자유롭게 지지하는 것이다. 또, 탄성지지부(3)에는, 도 8에 표시한 바와 같이, 오목부(5)가 형성되어 있다. 또, 도 8에서는 도 1과 동일한 부분은 동일한 부호를 붙이고 있다.

(검출전극 및 절연성 기판의 설명)

또, 가동판(6)과 소망의 거리를 두고 근방에 검출전극(216)이 가동판에 대향해서 배치되도록 절연성 기판(210)이 지지기판(2)과 평행으로 설치되어 있다. 또, 절연성 기판(210)은 전기적으로 접지되어 있다. 절연성 기판(210) 위에, 예를 들면, 검출전극(216)은, 알루미늄을 진공증착하고, 이것을 검출전극(216)의 외형을 따라서 포토리소그래피 및 에칭을 행해서 패터닝함으로써 제작하고, 실리콘기판인 지지기판(2)과, 절연성 기판(210)을 소망의 거리를 두고 평행으로 설치하도록 스페이서(도시생략)을 개재해서 접착하는 것이 가능하다.

(가속도 센서, 정전액츄에이터 및 원리)

지지기판(2)에 대해서 수직인 방향으로 가속도가 작용하면, 가동판(6)에 관성력이 작용하고, 가동판(6)은, 탄성지지부(6)의 비틀림축(C) 둘레로 E방향으로 변위한다. 가동판(6)이 E방향으로 변위하면, 가동판(6)과 검출전극(216)과의 거리가 변화하므로, 가동판(6)과 검출전극(216)사이의 정전용량이 변화한다. 그 때문에, 검출전극(216)과 가동판(6)사이의 정전용량을 검출함으로써, 가속도를 검출하는 것이 가능하다.

그러나, 가동판(6)과 검출전극(216)사이에 전압을 인가하면, 가동판(6)과 검출전극(216)사이에 정전인력이 작용하여, 가동판(6)은 탄성지지부(3)의 비틀림축(C)둘레로 E방향으로 변위한다. 즉, 본 실시형태의 가속도센서는, 정전액츄에이터로서도 사용하는 것이 가능하다.

(탄성지지부(3) 및 오목부(5)의 상세한 설명)

도 9a, 도 9b, 도 5a 내지 도5d를 참조해서, 도 8의 점선으로 둘러싸인 탄성지지부(3) 및 오목부(5)에 대해서 설명을 행한다.

본 실시형태의 탄성지지부(3) 및 오목부(5)에서는, 제 1실시형태의 탄성지지부(3) 및 오목부(5)와 마찬가지 효과를 지니고 있다. 제 1실시형태와 제 2실시형태와의 차이는, 탄성지지부(3) 및 오목부(5)의 단면형상에 있고, 여기서는 이 점에 대해서 설명한다.

도 9a는 도 8의 점선으로 둘러싸인 탄성지지부(3) 및 오목부(5)를 특히 확대한 상면도, 도 9b는 도 9a의 S-S선을 따라 취한 단면도이다. 또, 도 10a 내지 도 10d는 도 9a 및 도 9b에 표시한 O-O선, P-P선, Q-Q선 및 R-R선에서의 탄성지지부(3)의 단면을 각각 표시하고 있다.

도 9a에 표시한 바와 같이, 오목부(5)는, 탄성지지부(3)의 양단면 부근에는 형성되지 않고, 오목부(5)가 형성되지 않은 구간 M사이에 오목부(5)가 형성되는 구간 N이 끼인 구조로 되어 있다.

도 9b는, 도 9a의 S-S선을 따라 취한 단면을 표시하고 있다. 오목부(5)는, 4개의 실리콘결정면의 (111)등가면으로 구성되어 있다. 그 중, 도 9a 및 도 9b에 표시한 경사면(11)의 2개는, (100)등가면과 도시한 바와 같이 거의 54.7°의 각도를 이루고 있다. 이 경사면(11)이 형성되어 있는 구간을 구간 N', 그 외의 구간 N을 구간 N"로 한다. 따라서, 본 실시형태의 경우에는, 탄성지지부(3)는, 오목부(5)가 형성되지 않은 구간 M사이에 오목부(5)가 형성되는 구간 N이 끼여있고, 또한, 구간 N에 있어서 경사면(11)이 각각 형성되는 구간 N'사이에 구간 N"을 끼고 있도록 구성되어 있다.

도 10a는, 구간 M의 탄성지지부(3)의 단면형상(도 9a의 O-O선을 따라 자름)으로, 거의 사다리꼴이다.

한편, 도 10d는, 구간 N"의 단면형상(도 9a의 R-R선을 따라 자름)이고, 오목부(5)가 형성됨으로써, 탄성지지부(3)의 단면형상이 V자형상의 다각형으로 된다.

또, 도 10b 및 도 10c는, 구간 N'에서의 단면형상(도 4a의 P-P선, Q-Q선을 따라 자름)을 표시하고 있다. 이 부분의 오목부(5)는 구간 M쪽으로부터 구간 N"쪽을 향해서 깊게 되므로, 단면형상도 구간 M으로부터 구간 N"로 서서히 이동해가는 바와 같은 중간적인 다각형 형상으로 된다.

즉, 구간 M에서 구간 N' 및 구간 N"로의 단면형상이 변화하기 때문에, 제 1실시형태에서의 구간 M에서 구간 N' 및 구간 N"로의 단면형상의 변화의 경우와 마찬가지의 효과가 얻어지고, 도 9a의 모서리부(10)로의 응력집중을 완화하고, 비틀림진동외의 불필요 진동이나 불필요 변위를 일으키기 어려운 탄성지지부로 하는 것이 가능하다.

(V자형상 단면의 특별한 효과)

본 실시형태에서는, 특히, 구간 N"의 단면형상이 V자 형상의 다각형으로 됨으로써, 단면의 극성 관성모멘트가 보다 작고, 단면의 관성모멘트가 보다 큰 단면형상으로 되는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명의 가속도센서를 바람직한 형태로 하는 것이 가능하다.

{제조프로세스(탄성지지부인 토션바와 오목부의 형성과정)}

다음에 본 실시형태의 지지기판(2), 탄성지지부(3), 가동판(6) 및 오목부(5)의 제조방법을 도 11a 내지 도 11e를 참조해서 설명한다. 도 11a 내지 도 11e는 도 9a 및 도 9b의 R-R선을 따라 취한 단면을 특히 표시하고 있고, 탄성지지부(3) 및 오목부(5)의 이방성 에칭공정에서의 형성과정을 상세히 설명하는 것이다.

먼저, 도 11a에 표시한 바와 같이, 저압화학기상합성 등에 의해 평판형상의 실리콘기판(104)의 양면에 질화실리콘의 마스크층(101)을 형성하고, 탄성지지부(3)와 오목부(5)의 형성예정부분의 외형을 따라서, 마스크층(101)을 패터닝한다. 이 패터닝은 통상의 포토리소그래피와 질화실리콘을 침식하는 가스(예를 들면, CF₄ 등)을 이용한 드라이에칭가공에 의해서 행한다. 형성되는 패턴의 경우, 도 11a에 도시한 바와 같이, 실리콘기판(104)의 상부면쪽과 하부면쪽에, 각각 폭(Wa), (Wb) 및 (Wc)의 개구가 형성된다. 탄성지지부(3)와 가동판(6)의 외형을 따라서, (Wb) 및 (Wc)의 폭을 지니는 개구부(191)가 형성되고, 또, 오목부(5)의 외형을 따라서 (Wa)의 폭을 지닌 개구부(190)가 형성되고 있다.

이 경우에, 도 11b에 표시한 바와 같이, 예를 들면, 수산화칼륨수용액을 이용해서, 실리콘기판(104)의 양면으로부터 에칭을 행한다. 전술한 바와 같이, 에칭은, (100)등가면과 (111)등가면의 에칭속도차 때문에, 에칭이 깊어짐에 따라서 개구부가 좁아지도록 진행된다.

다음에, 도 11c에 표시한 바와 같이, (Wa)의 폭을 지닌 개구부(190)의 경우에는, 실리콘기판(104)의 중앙에 도달하기 전에 모든 면이 (111)등가면으로 되어 에칭이 정지되므로, V자 형상의 오목부(5)가 형성된다. 또, (Wa)의 폭을 지닌 개구부(191)의 경우에는, 기판을 관통할 때까지 에칭이 진행한다. 전술한 바와 같이, (111)등가면은, (100)등가면에 대해서 54.7도의 각도를 지니므로, 개구부의 폭(w)과 V자형상의 오목부(5)의 깊이(d)와의 관계는, d=w/2tan54.7°이다. 즉, Wa<t/tan54.7°, Wb, Wc>t/tan54.7°의 관계를 만족하고 있다. 여기서, t는 실리콘기판(104)의 두께이다.

이어서, 도 11d에 표시한 바와 같이, 하부면으로부터의 에칭은, 실리콘기판(104)을 관통할 때까지 진행하고, 마스크층(101)에서 정지한다.

이 이방성 에칭공정에서, 탄성지지부(3)의 도 9a의 R-R선을 따라 취한 단면형상은, (100)등가면과 (111)등가면으로 둘러싸인 V자형상의 다각형으로 형성된다.

동시에, 지지기판(2) 및 가동판(6)도 이 에칭공정에서 (100)면과 (111)면으로 둘러싸인 도 8에 표시한 형상으로 가공된다.

최후로, 도 11e에 표시한 바와 같이, 마스크층(101)을 제거하고, 지지기판(2), 탄성지지부(3), 가동판(6) 및 오목부(5)가 일체적으로 형성된다.

(제 3실시형태)

도 12는 상기 마이크로광편향기를 이용한 광학기기의 실시형태를 표시한 도면이다. 이 경우에, 광학기기로서 화상표시장치를 표시하고 있다. 도 12에 있어서, (201)은 제 1실시형태의 마이크로광편향기를 그들의 편향방향으로 서로 직교하도록 2개 배치한 마이크로광편향기군(21)이며, 본 실시형태의 경우에는 수평·수직방향으로 입사광을 래스터주사(raster-scanning)하는 광스캐너장치로서 이용되고 있다. (202)는 레이저광원이다. (203)은 렌즈 혹은 렌즈군이며, (204)는 기입(write)렌즈 또는 렌즈군, (205)는 투영면이다. 레이저광원(202)으로부터 입사한 레이저빔은 광주사의 타이밍과 관계한 소정의 강도변조를 받아 마이크로광편향기군(201)에 의해 2차원적으로 주사한다. 이 주사된 레이저빔은 기입렌즈(204)에 의해 투영면(205)상에 화상을 형성한다. 즉, 본 실시형태의 화상표시장치는 디스플레이에 적용할 수 있다.

(제 4실시형태)

도 13은 상기 마이크로광편향기를 이용한 광학기기의 다른 실시형태를 표시한 도면이다. 이 경우, 광학기기로서 전자사진방식의 화상형성장치를 표시하고 있다. 도 13에 있어서, (201)은 제 1실시형태의 마이크로광편향기이며, 제 4실시형태의 경우에는 입사광을 1차원으로 주사하는 광스캐너장치로서 이용하고 있다. (202)는 레이저광원이고, (203)은 렌즈 혹은 렌즈군이며, (204)는 기입렌즈 혹은 렌즈군, (206)은 감광부재이다. 레이저광원으로부터 사출된 레이저빔은, 광주사의 타이밍과 관계한 소정의 강도변조를 받아, 마이크로광편향기(201)에 의해 1차원적으로 주사한다. 이 주사된 레이저빔은 기입렌즈(204)에 의해 감광부재(206)상에 화상을 형성한다.

감광부재(206)는 대전기(도시생략)에 의해 균일하게 대전되고 있고, 해당 감광부재(206)의 표면위에 광을 주사함으로써, 해당 감광부재(206) 표면상에 정전잠상을 형성한다. 다음에, 현상기(도시생략)에 의해 정전잠상의 화상부분에 토너상을 형성하고, 해당 토너상을 용지(도시생략)에 전사·정착함으로써 용지상에 화상이 형성된다.

상기 각 실시형태에 기재한 바와 같이, 본 발명의 마이크로구조체는, 탄성지지부에 오목부를 형성하고, 해당 탄성지지부를, 오목부가 형성되는 구간의 양단부에, 오목부가 형성되지 않은 구간을 배치하는 구조로 하고, 이 오목부가 형성되지 않은 구간을, 가동판 및 지지기판과 접속하는 구성으로 함으로써, 비틀림구동시 탄성지지부와 가동판 및 지지기판사이의 접합부에의 응력의 집중을 완화하는 것이 가능하여, 탄성지지부의 파단을 방지하여, 마이크로구조체를 광변위각화, 장수명화하는 것이 가능해진다.

또, 상기 오목부를 형성함으로써 탄성지지부는 비틀림용이하고, 가동판을 병진진동시키는 방향(비틀림축에 수직인 방향)으로 편향되지 않는 형태로 하는 것이 가능하고, 외란 등에 의한 불필요진동이 적은, 안정한 비틀림진동으로 구동하는 마이크로구조체로 하는 것이 가능해진다.

따라서, 큰 변위각에서도 소형으로 불필요진동이 적은 장수명의 마이크로구조체를 실현하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 제 1실시형태의 마이크로광편향기를 표시한 사시도

도 2는 도 1의 A-A선을 따라 취한 단면도

도 3은 도 1에 표시한 지지기판, 가동판, 탄성지지부, 오목부 및 영구자석을 설명하기 위한 사시도

도 4a는 도 1의 탄성지지부 및 오목부를 설명하기 위한 상면도 및 도 4b는 도 4a에 있어서의 S-S선을 따라 취한 단면도

도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d는 도 4a의 O-O선, P-P선, Q-Q선 및 R-R선을 따라 취한 단면도

도 6a, 도 6b, 도 6c, 도 6d 및 도 6e는 도 1의 광편향기의 제조방법을 설명하는 도면

도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d, 도 7e 및 도 7f는 도 6a 내지 도 6e의 광편향기의 제조방법에 있어서의 탄성지지부 및 오목부의 형성과정을 설명하는 도면

도 8은 본 발명의 제 2실시형태의 가속도센서를 표시하는 사시도

도 9a는 도 8의 탄성지지부 및 오목부를 설명하는 상면도, 도 9b는 도 9a의 S-S선을 따라 취한 단면도

도 10a, 도 10b, 도 10c 및 도 10d는 도 9a의 O-O선, P-P선, Q-Q선 및 R-R선을 따라 취한 단면도

도 11a, 도 11b, 도 11c, 도 11d 및 도 11e는 도 8의 가속도센서의 제조방법을 설명하는 도면

도 12는 본 발명의 마이크로편향기를 이용한 광학기기의 일실시형태를 표시한 도면

도 13은 본 발명의 마이크로광편향기를 이용한 광학기기의 다른 실시형태를 표시한 도면

도 14는 제 2종래예의 하드디스크헤드용 짐벌을 표시한 도면

도 15는 도 14의 제 2종래예의 하드디스크헤드용 짐벌의 단면도

도 16은 제 1의 종래예의 광편향기를 표시한 도면

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 마이크로광편향기 2: 지지기판

3: 탄성지지부 4: 반사면

5: 오목부 6: 가동판

7: 영구자석 8: 코일기판

9: 코일 10: 모서리부

11: 경사면 21: 가속도센서

101: 마스크층 102: 금속층

104: 실리콘기판 190, 191: 개구부

201: 마이크로광편향기군 202: 레이저광원

203: 렌즈 204: 기입렌즈

205: 투영면 206: 감광부재

210: 절연성 기판 216: 검출전극

Claims

지지기판과 가동판으로 이루어지고, 상기 가동판이 탄성지지부에 의해서 상기 지지기판에 대해서 비틀림축을 중심으로 비틀림진동자유롭게 지지되어 있는 마이크로구조체에 있어서,

상기 탄성지지부는, 적어도 1개의 오목부를 지니고,

상기 오목부가 형성되는 제 1구간의 양단부에, 상기 오목부가 형성되어 있지 않은 제 2구간을 배치해서 구성되고,

상기 제 2구간은, 상기 가동판 및 상기 지지기판과 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로구조체.
제 1항에 있어서, 상기 비틀림축방향의 길이에 대해서, 상기 제 1구간의 길이는 상기 탄성지지부의 전체 길이의 절반이상인 것을 특징으로 하는 마이크로구조체.
제 1항에 있어서, 상기 제 1구간은, 상기 비틀림축방향을 따라서 상기 제 1구간의 중앙에 접근할수록 상기 오목부의 깊이가 크게 되는 제 3구간을 지니고, 해당 제 3구간은, 상기 제 2구간과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로구조체.
제 1항에 있어서, 상기 지지기판, 탄성지지부, 가동판 및 오목부는, 단결정재료로 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로구조체.
제 4항에 있어서, 상기 단결정재료는 단결정 실리콘인 것을 특징으로 하는 마이크로구조체.
제 5항에 있어서, 상기 탄성지지부는, 실리콘결정면의 (100)등가면과 (111)등가면으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로구조체.
제 5항에 있어서, 상기 오목부는 실리콘결정면의 (111)등가면으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로구조체.
제 1항에 있어서, 상기 제 1구간은, 상기 비틀림축과 수직인 면에 대해서 V자 형상의 단면 혹은 X자 형상의 단면을 지니고 있는 것을 특징으로 하는 마이크로구조체.
제 1항의 마이크로구조체와, 지지기판과 가동판을 상대적으로 구동하는 구동수단과, 상기 가동판에 형성되어 광을 반사하는 반사면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로광편향기.
제 9항의 마이크로광편향기를 지닌 것을 특징으로 하는 광학기기.
광원과, 해당 광원으로부터 출사된 광을 편향하는 제 9항의 마이크로광편향기를 적어도 1개 배치한 마이크로광편향기 또는 마이크로광편향기군을 구비하고,

해당 마이크로광편향기 또는 마이크로광편향기군에 의해 편향된 광의 적어도 일부를 화상표시체상에 투영하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
실리콘기판의 양면에 마스크층을 형성하는 공정;

상기 마스크층중 제 1면의 마스크층을, 지지기판, 탄성지지부 및 가동판의 외형부분을 남기고 제거하는 공정;

상기 마스크층중 상기 제 1면과는 반대쪽의 마스크층을, 지지기판, 탄성지지부 및 가동판의 외형부분을 남기고 제거하는 동시에, 상기 탄성지지부의 오목부를 형성하는 부분의 마스크층을 제거하는 공정;

상기 실리콘기판을 알칼리수용액에 침지해서 이방성 에칭가공을 행함으로써, 상기 실리콘기판을 지지기판, 탄성지지부 및 가동판으로 분리하는 동시에, 상기 탄성지지부에 오목부를 형성하는 공정;

상기 실리콘기판의 마스크층을 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조체의 제조방법.
실리콘기판의 양면에 마스크층을 형성하는 공정;

상기 실리콘기판의 양면의 마스크층을, 지지기판, 탄성지지부 및 가동판의 외형부분을 남기고 제거하는 동시에, 상기 탄성지지부의 오목부를 형성하는 부분의 마스크층을 제거하는 공정;

상기 실리콘기판을 알칼리수용액에 침지해서 이방성 에칭가공을 행함으로써, 상기 실리콘기판을 지지기판, 탄성지지부 및 가동판으로 분리하는 동시에, 상기 탄성지지부에 오목부를 형성하는 공정;

상기 실리콘기판의 마스크층을 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조체의 제조방법.