KR20030067491A

KR20030067491A - 공진형 평면외 써멀 버클빔 액츄에이터

Info

Publication number: KR20030067491A
Application number: KR10-2003-0002970A
Authority: KR
Inventors: 신클레어마이클제이.
Original assignee: 마이크로소프트 코포레이션
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2003-08-14
Also published as: US6708492B2; DE60223785T2; EP1331201A2; DE60223785D1; TW550237B; JP4544823B2; JP2003260697A; EP1331201A3; EP1331201B1; US20020088224A1; TW200302202A

Abstract

평면외 써멀 버클빔 MEMS 액츄에이터는 반도체 재료(예컨대 실리콘)의 평면형 기판상에 형성된다. 상기 액츄에이터는 상기 기판에 고정된 제1 및 제2 앵커와 상기 앵커들 사이에 고정된 복수의 신장된 써멀 버클빔을 포함한다. 버클빔은 폴리실리콘과 같은 반도체 재료로 형성된다. 일 구현예에서, 버클빔은 피벗 프레임에 의해 서로 결합하게 되며; 피벗 프레임은 각 버클빔에 고정된 프레임 베이스와, 일단에서 프레임 베이스와 결합되어 있는 적어도 하나의 피벗 아암과, 액츄에이터가 구동되는 경우에 평면외 선회하는 자유단을 포함한다. 주기적인 전류원으로부터 주기적인 전류가 앵커를 통하여 써멀 버클빔에 인가되어 버클빔을 열팽창시키고, 이에 의해 주기적으로 버클빔들을 평면외 운동, 즉 기판으로부터 벗어나도록 한다. 일 구현예에서, 액츄에이터는 특성 공진 편향 주파수 대역을 가지며, 주기적인 전류는 이 공진 편향 주파수 대역 내의 제1 주파수를 갖는다.

Description

공진형 평면외 써멀 버클빔 액츄에이터{RESONANT THERMAL OUT-OF-PLANE BUCKLE-BEAM ACTUATOR}

본 발명은 MEMS(microelectromechanical system) 액츄에이터에 관한 것으로, 특히 주울열(Joule heating)에 의해 구동되는 써멀 MEMS 액츄에이터에 관한 것이다.

MEMS 액츄에이터는 종래의 반도체(예컨대 CMOS) 제조 공정에 의해 반도체 기판 상에 형성된 초소형 소자에 대한 제어를 제공한다. MEMS 액츄에이터는 때로 마이크로머신 시스템 온 칩(micromachined systems-on-a-chip)이라 불린다.

종래의 MEMS 액츄에이터 중 하나로는 정전형(electrostatic) 액츄에이터 또는 콤 드라이브(comb drive)가 있다. 통상, 이러한 액츄에이터는 기판에 평행한 평면에 정렬된 복수의 콤 핑거(comb finger)를 각각 구비하는 2개의 콤 구조체를 포함한다. 2개의 콤 구조체의 핑거는 서로 맞물려 있다. 상기 콤 구조체에 인가된 전위차는 이들 사이에 정전기적 상호작용을 유발하고, 이에 의해 상기 콤 구조체 사이에 인력과 척력이 미친다.

정전형 액츄에이터의 장점은, 이들이 낮은 전류를 필요로 하므로, 동작 에너지가 작고, 비교적 높은 주파수 응답을 갖는다는 점이다. 단점은, 이들이 높은 구동전압(예컨대, 수십 또는 수백 볼트)과 넓은 면적을 필요로 하고 낮은 출력을 제공한다는 점이다. 미소구조체의 배치에 이용되는 콤 드라이브 (정전형) 액츄에이터는 전형적으로 이들이 배치하는 장치 면적의 수배를 점유한다. 또한, 정전형 액츄에이터를 동작시키는 데 필요한 고전압(예컨대, 수십 또는 수백 볼트)은 종래의 논리회로 및 저전압 전자소자에 적합하지 않으므로 통합될 수 없다.

의사 바이모르프(pseudo-bimorph) 써멀 액츄에이터는 이 정전형 액츄에이터의 대안이다. 이들 액츄에이터는 2개의 상이한 크기의 폴리실리콘 아암(polysilicon arms)의 차등 열팽창을 이용하여 기판에 평행하게 원호(arc) 형태로 편향하는 의사 바이모르프를 형성한다. 이러한 써멀 액츄에이터는 콤 드라이브 액츄에이터보다 단위 체적당 훨씬 더 큰 힘(100-400배)을 생성하고 매우 작은 전압으로 동작할 수 있다. 이러한 액츄에이터는 액츄에이터 평면에서의 스위핑(sweeping) 또는 원호 형태의 운동에 한정된다.

도 1-15는 MEMS 장치를 제조하기 위한 종래의 공지의 일반적인 MUMP(Multi-User MEMS Process)의 단면도로서, 종래기술의 구조 및 공정을 선명하게 도시하기 위해 그물모양의 음영을 생략하고 도시한 도면.

도 16은 본 발명에 따른 MEMS 평면외 써멀 버클빔 액츄에이터의 평면도.

도 17은 이완상태에 있는 도 16의 액츄에이터의 측면도.

도 18은 활성상태에 있는 도 16의 액츄에이터의 측면도.

도 19는 버클빔이 기판으로부터 휘어지는 바이어스 또는 편향을 제공하는 편향구조를 갖는 이완상태의 버클빔을 도시한 확대 측면도.

도 20은 버클빔이 기판으로부터 휘어지는 바이어스 또는 편향을 제공하는 편향구조를 갖는 활성상태의 버클빔을 도시한 확대 측면도.

도 21은 본 발명에 따른 액츄에이터의 공진 동작을 설명하는 도면으로서, 상하한 편향각을 주파수의 함수로서 나타낸 그래프.

도 22는 MEMS 평면외 버클빔 액츄에이터의 구현예시로서, 액츄에이터를 복수개 구성한 조립체를 나타낸 평면도.

도 23은 한쌍의 MEMS 평면외 버클빔 액츄에이터를 비디오 래스터 스캐너의일부로서 함께 기능하도록 구성한 평면도.

도 24는 도 23의 액츄에이터를 비디오 레스터 스캐너로서 동작하는 경우를 개략적으로 설명하기 위한 측면도.

도 25 및 도 26은 각각 도24의 비디오 래스터 스캐너에 사용되는 폴드 미러의 평면도 및 측면도.

도 27은 도 24의 비디오 래스터 스캐너의 평면도.

도 28a 내지 28d는 일 구현예에 따른 도 24 및 도 27의 비디오 래스터 스캐너의 일련의 제작 및 조작 방법을 설명하는 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

50 : 액츄에이터

52, 54 : 구조 앵커

56 : 버클빔

60, 62 : 베이스단

64 : 피벗 프레임

66 : 프레임 베이스

74 : 자유단

80 : 전류원

86 : 셔터

90 : 이격 패드

120 : 미러

본 발명은 반도체 재료(예컨대, 실리콘)의 평면형 기판 상에 형성된 평면외 써멀 버클빔 MEMS 액츄에이터를 포함한다. 이 액츄에이터는 기판에 고정된 제1 및 제2 앵커와, 이들 앵커 사이에 고정된 복수의 신장된 써멀 버클빔을 포함한다. 이들 버클빔은 폴리실리콘 등의 반도체 재료로 형성된다. 일 실시예에서, 버클빔들은 피벗 프레임에 의해 서로 결합되며, 이 피벗 프레임은 각각의 버클빔에 고정된 프레임 베이스와 그 일단에서 프레임 베이스와 결합된 적어도 하나의 피벗 아암과, 액츄에이터가 구동하는 경우 평면외 선회하는 자유단을 포함한다.

주기적인 전류원은 앵커를 통하여 써멀 버클빔에 주기적인 전류를 인가하여 버클빔을 열팽창시킴으로써, 버클빔들을 주기적으로 평면외 운동 즉 기판으로부터주기적으로 이탈시킨다. 일 구현예에서, 액츄에이터는 특성 공진 편향 주파수 대역을 가지며, 주기적인 전류는 이 공진 편향 주파수 대역 내의 제1 주파수를 갖는다.

본 발명에 따른 액츄에이터들은 통상의 써멀 액츄에이터에 필적하는 작용력을 갖는 평면외 운동을 제공한다. 실리콘의 저항력은 액츄에이터를 표준 집적회로(예컨대, CMOS)와 호환 가능한 전압 및 전류에서 구동시킬 수 있도록 한다. 또한, 본 발명에 따른 액츄에이터는 그 사이즈가 초소형이며 비교적 큰 작용력을 발휘한다. 이러한 전기 구동형 운동은 미소모터, 광학 주사 장치, MEMS 광학 배치 기구 및 미소 규모의 기계적 운동을 요하는 분야에서 이용될 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 액츄에이터 구조체는 한쌍의 교차 배치된 액츄에이터와 평면외 폴드 미러를 포함하여 구성되며, 이들이 서로 협력하여 비디오 레스터 스캐너를 형성하게 된다.

본 발명의 다른 목적 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 설명한 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.

<실시예>

본 발명의 이해를 돕기 위해, MUMP 공정을 이용한 미소 기계장치의 일반적인 제조공정에 대해 도 1-15를 참조하여 설명한다.

MUMP 공정은 원하는 물리적 구조를 생성하도록 에칭된 3층의 컨포멀(conformal) 폴리실리콘을 제공한다. 제1 층인 POLY 0은 지지 웨이퍼에 결합되고, 각각 제2 층과 제3 층인 POLY1과 POLY2는, 층들을 분리하고 공정동안에 제거되는 희생층을 이용하여 하부 구조로부터 분리될 수 있는 기계층이다.

첨부도면은 MEMS Technology Applications Center(3021 Cornwallis Road, Research Triangle Park, North Carolina)에 의해 제공된 것으로서 미소 모터를 제작하는 일반적인 공정을 도시한다.

MUMP 공정은 100mm의 n형 실리콘 웨이퍼(10)로 시작한다. 이 웨이퍼 표면에는 POCl₃를 도펀트 소스로서 사용하여 표준 확산로내에 인이 다량 도핑된다. 이는 상기 웨이퍼상에 뒤이어서 장착되는 정전형 장치로부터 실리콘으로의 전하 피드스루를 감소시킨다. 다음에, 600nm의 저 응력 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 질화실리콘층(12)이 절연층으로서 실리콘상에 증착된다. 상기 실리콘 웨이퍼와 질화실리콘층은 기판을 형성한다.

다음에, 500nm의 LPCVD 폴리실리콘막(POLY 0(14))이 상기 기판상에 증착된다. 그 후 POLY 0 층(14)은 포토리소그래피, 즉 POLY 0 층을 포토레지스트(16)로 코팅하는 단계, 이 포트레지스트를 마스크(도시되지 않음)로 노광시키는 단계, 및 노광된 포트레지스트를 현상하여 POLY 0 층으로의 차후의 패턴 전사를 위해 원하는 에치 마스크를 생성하는 단계를 포함하는 공정에 의해 패터닝된다(도 2). 포토레지스트를 패터닝한 후, POLY 0 층(14)은 RIE(Reactive Ion Etch) 시스템에서 에칭된다(도 3).

도 4를 참조하면, 2.0㎛의 PSG(phosphosilicate glass) 희생층(18)이 LPCVD에 의해 POLY 0 층(14) 및 질화물층(12)의 노출부 상에 증착된다. 여기서 제1 산화물층이라 불리는 이 PSG층은 공정의 끝에서 제거되어 폴리실리콘의 제1 기계층인 POLY1(이하에서 설명됨)을 그 하부 구조, 즉 POLY 0 및 질화실리콘층으로부터 제거시킨다. 이 희생층은 DIMPLES 마스크로 리소그래피에 의해 패터닝되어 RIE(도 5)에 의해 제1 산화물층내에 750nm의 깊이로 딤플(dimple)(20)을 형성한다. 그 후 이 웨이퍼는 제3 마스크층인 ANCHOR1로 패터닝되고 에칭되어(도 6) 제1 산화물층을 통해 POLY 0 층까지 연장하는 앵커 홀(22)을 제공한다. ANCHOR1 홀은 다음 단계에서 POLY1 층(24)에 의해 충전될 것이다.

ANCHOR1 에치 후에, 폴리실리콘의 제1 구조층(POLY1)(24)이 2.0㎛의 두께로 증착된다. 그 후 얇은 200nm의 PSG 층(26)이 POLY1 층(24) 상에 증착되고 웨이퍼가 어닐링되어(도 7) PSG 층으로부터 인으로 POLY1 층을 도핑한다. 이 어닐링은 또 POLY1 층에서 응력을 감소시킨다. POLY1 및 PSG 마스킹층(24, 26)은 리소그래피에 의해 패터닝되어 POLY1 층의 구조를 형성한다. POLY1 층을 에칭한 후(도 8), 포토레지스트가 박리되고 잔여 산화물 마스크가 RIE에 의해 제거된다.

POLY1 층(24)이 에칭된 후, 제2 PSG 층(이하, "제 2 산화물층")(28)이 증착된다(도 9). 제2 산화물층은 상이한 목적을 갖는 2개의 상이한 에치 마스크를 이용하여 패터닝된다.

먼저, POLY1_POLY2_VIA 에치(30)는 제2 산화물내에 POLY1 층(24)에 달하는 에치 홀을 제공한다. 이 에치는 POLY1 층과 다음의 POLY2 층 사이의 기계적 및 전기적 접속을 제공한다. POLY1_POLY2_VIA 층은 리소그래피에 의해 패터닝되고 RIE에 의해 에칭된다(도 10).

두번째로, ANCHOR2 에치(32)는 제1 및 제2 산화물(18, 28)과 POLY1 층(24)을 1회의 단계로 에칭하기 위해 제공된다(도 11). ANCHOR2 에치에는, 제2 산화물층이 POLY1_POLY2_VIA 에치에서와 동일한 방식으로 리소그래피에 의해 패터닝되고 RIE에 의해 에칭된다. 도 11은 POLY1_POLY2_VIA 및 ANCHOR2 에치가 완료된 후의 웨이퍼 단면을 도시한다.

그 후 제2 구조층인 POLY2(34)가 1.5㎛의 두께로 증착된 다음에 200nm의 PSG가 증착된다. 그 후 웨이퍼가 어닐링되어 POLY2 층을 도핑하고 그 잔여 막 응력을 감소시킨다. 다음에, POLY2 층은 제7 마스크로 리소그래피에 의해 패터닝되고 PSG와 POLY2 층은 RIE에 의해 에칭된다. 그 후 포토레지스트가 박리되고 마스킹 산화물이 제거된다(도 13).

MUMP 공정에서 최종으로 증착된 층은 프로빙용, 본딩용, 전기적 라우팅용, 및 고 반사 미러면을 제공하는 0.5㎛의 금속층(36)이다. 이 웨이퍼는 제8 마스크로 리소그래피에 의해 패터닝되고 상기 금속은 리프트 오프(lift-off) 기술을 이용하여 증착 및 패터닝된다. 제거되기 전의 최종적인 구조를 도 14에 예시한다.

최종적으로, 웨이퍼에 대해 공지의 방법을 이용하여 희생층 제거 및 테스트를 수행한다. 도 15는 희생 산화물층이 제거된 후의 장치를 도시한다.

바람직한 실시예에서, 본 발명의 장치는 상술한 단계에 따라 MUMP 공정에 의해 제조된다. 그러나, 본 발명의 장치는 도 1-15의 일반적인 공정에서 도시된 특정 마스크를 사용하지 않고 본 발명의 구조에 특유한 마스크를 사용한다. 또한, MUMP 공정에 대한 상기 단계들은 MEMS Technology Applications Center의 지시에따라 변경될 수도 있다. 상기 제조공정은 본 발명의 일부가 아니고 본 발명을 구성하는 데 사용될 수 있는 몇가지 공정 중의 하나일 뿐이다.

도 16은 본 발명에 따른 MEMS 평면외 써멀 버클빔 액츄에이터(50)의 평면도이다. 액츄에이터(50)는 기판(도시하지 않았으나, 예컨대, 기판(10) 또는 질화물층(12))에 고정된 한쌍의 구조 앵커(52, 54), 및 베이스 단(60, 62)에서 앵커(52, 54)에 각각 고정된 하나 이상의 써멀 버클빔(56)(복수개로 도시됨)을 포함한다. 버클빔들(56)은 실질적으로 동일하고 기판에 대해 실질적으로 평행하게 연장하며 기판으로부터 이격되어 있고 앵커(52, 54)를 제외하고는 기판으로부터 해방되어 있다.

피벗 프레임(64)은, 일실시예에서 버클 빔 중간지점(파선(70)으로 표시)과 앵커(52, 54) 중 하나(예컨대, 앵커(54)) 사이에 위치한 결합점(68)에서 버클빔(56)에 고정된 프레임 베이스(66)를 포함한다. 피벗 프레임(64)은 일단에서 프레임 베이스(66)에 결합되고 액츄에이터(50)가 구동될 때에 평면외로 선회하는 자유단(free end)(74)으로 연장하는 하나 이상의 피벗 아암(72)(2개로 도시됨)을 더 포함한다. 피벗 프레임(64)은 프레임 베이스(66)가 결합점(68)에 고정된 것을 제외하고는 해방되어 자유롭게 이동한다. 도 17은 피벗 프레임(64)이 버클빔(56)과 거의 평행하거나 동일면에 있는 상태를 보여주는 이완상태에서의 액츄에이터(50)의 측면도이다.

구조 앵커(52, 54) 및 버클빔(56)은 전기적으로 반도체성이고 양의 열팽창계수를 갖는다. 예를 들어, 버클빔(56)은 실리콘으로 형성된다. 액츄에이터(50)는전류원(80)으로부터 전류가 각각 도전성 결합부(82, 84) 및 구조 앵커(52, 54)를 경유하여 버클빔(56)을 통과할 때에 구동된다. 인가된 전류는 버클빔(56)의 오움열 또는 줄열을 유발하고, 실리콘의 양의 온도팽창계수에 기인하여 버클빔(56)이 길이방향으로 팽창하게 된다. 앵커(52, 54)가 버클빔(56)의 베이스단(60, 62)을 제약하고 있기 때문에, 팽창하는 버클빔(56)은 결국 기판으로부터 휘어진다. 일실시예에서, 버클빔(56)은 두께(기판에 수직방향)보다 큰 폭(기판에 평행한 방향)을 갖는 넓어진 애스펙트비를 갖도록 형성되어 기판에 평행하기 보다는 기판으로부터 휘어지는 바이어스 또는 편향을 제공한다. 예컨대, 버클빔(56)은 폭이 3㎛이고 두께가 2㎛이고 길이가 194㎛인 3:2의 넓어진 단면 애스펙트비를 갖는다. 도 18은 버클빔(56)의 평면외 편향을 보여주는 활성상태에서의 액츄에이터(50)의 측면도이다.

액츄에이터(50)의 활성상태에서 버클빔(56)이 기판으로부터 편향하게 되면 피벗 프레임(64)의 자유단(74)이 기판으로부터 떨어져 선회하게 된다. 피벗 프레임(64)은 프레임 베이스(66)에 대해 회전하고, 이것은 또 버클빔(56)에 의해 기판으로부터 들어올려진다. 그 결과, 자유단(74)이 이동하여 기판으로부터 외측으로 떨어져 선회력 또는 회전력을 가하게 된다. 구동 전류가 중지되면, 버클빔(56)은 냉각되어 수축하고, 이로 인해 피벗 프레임(64)의 자유단(74)이 그 초기 위치로 복귀한다. 피벗 프레임(64)의 이러한 회전 편향은, 미소 광학 장치에서 사용되는 것처럼, 다른 미소 기계 구조의 평면외 배치의 제공 등, 각종 응용에서 이용될 수 있다. 예컨대, 도 16-18에서 도시된 실시예에서는, 미러(86)는 자유단(74)에 고정되어 피벗 프레임(64)과 함께 선회하여 액츄에이터(50)가 이완 또는 활성상태에 있는지에 따라 선택적으로 광을 편향시킨다.

버클빔(56)의 넓어진 애스펙트비는 일반적으로 버클빔들이 기판에 평행하게 편향하게 되는 것을 방지한다. 이러한 바이어스 또는 편향이 없으면, 기판에 수직방향으로의 버클빔(56)의 편향(예컨대 도 18)은 임의로 기판으로부터 벗어나거나 기판쪽으로 향하여 발생할 수 있는데, 액츄에이터(50)의 동작을 위해서는 기판으로부터 벗어나는 것이 필요하다. 이에 따라, 도 19 및 도 20은, 버클빔(56)이 기판쪽으로 향하기 보다는 기판으로부터 벗어나는 편향을 제공하는 편향구조를 도시하고 있다.

도 19는 버클빔(56)의 중간 부근에서 기판(10)(예컨대, 질화물층(12))에 고정되어 연장된 이격 패드(90) 위에 연장되는 이완상태의 전형적인 버클빔(56)을 도시한 확대 측면도이다. 간명하게 도시하기 위해 피벗 프레임은 도시하지 않는다. 도 20은 활성상태의 예시적인 버클빔(56)을 도시한 확대 측면도이다. 예를 들면, 이격 패드(90)는 0.5㎛의 두께를 갖는 P0 층으로 형성될 수 있고, 버클빔(56)은 상이한(고정되지 않은) 층으로 형성될 수 있다. 이격 패드(90)는 제작상의 컨포멀한 성질에 기인하여 각각의 버클빔(56)에 있는 작은(예컨대, 0.5㎛) 융기부(hump) 또는 만곡부(94)를 밀어낸다. 또한, 버클빔(56)의 각 말단 근처에 딤플(92)이 형성된다. 딤플(92)은, 도시된 바와 같이, 버클빔(56)의 바닥면으로부터 연장된 돌출부 또는 딤플로서 형성되거나, 또는 그 상부면에 오목부로서 형성되거나, 또는 두가지 모두 형성될 수도 있다. 예컨대, MUMP 실시예에서는, 딤플(92)은 2㎛의POLY1 층내에 0.5㎛ 오목부로 형성되어 기판에는 접촉하지 않은 형상으로 할 수도 있다.

이격 패드(90) 및 딤플(92)은 버클빔(56)이 기판으로부터 휘어지게 하고 버클빔(56)과 기판(예컨대, 질화물층(12)) 사이의 접착(stiction)을 감소시킨다. 전형적인 액츄에이터(50)에서의 복수의 버클빔(56)에 있어서, 각 버클빔(56)에 대해 별개의 이격 패드(90)가 형성될 수도 있고 또는 이격 패드(90)가 모든 버클빔(56) 아래에 연장된 단일의 연속패드로서 형성될 수도 있음이 이해될 것이다. 이격 패드(90) 및 딤플(92)은, 개별적으로 또는 함께, 단독으로 또는 버클빔(56)의 넓어진 애스펙트비와 함께 사용되어 버클빔이 기판으로부터 휘어지는 바이어스 또는 편향을 제공할 수 있다.

초기 실험에서는, 액츄에이터(50)가 기판에 대해 적어도 약 15도의 피벗 프레임(64)의 선회 또는 편향을 실현할 수 있음이 입증되었다. 일실시예에서는, 버클빔 중간지점과 앵커(52, 54) 중 하나와의 사이의 중간지점인 결합점(68)에 프레임 베이스(66)를 고정시킨 경우 피벗 프레임(64)의 최대 선회 또는 편향이 얻어졌다. 이러한 결합점(68)은 빔이 휘어져서 피벗 프레임(64)의 최대 편향을 제공할 때의 빔(56) 내의 편향점에 해당한다.

일반적으로, 본 발명은 양의 온도팽창계수를 갖고 오옴열에 대해 전류를 전달할 수 있는 하나 이상의 해방 가능한 층을 포함하는 임의의 제조공정에도 적용가능하다. 또한, 액츄에이터 및 이에 접속된 도체가 전류 및 열을 처리할 수 있고 빔이 열을 신속히 방출할 수 있기만 하면 버클빔(56)의 수는 이론상 제한이 없다.일실시예에서는, 회복이 불가능한 손상을 일으킬 수 있는 자기 어닐링(self-annealing)을 방지하기 위해 가열온도는 800℃ 미만으로 유지되었다.

앵커(52, 54) 뿐만 아니라 버클빔(56)은 앵커(52, 54)를 해방시키지 않은 상태에서 해방 기능한 MUMP 폴리실리콘층의 어느 하나 또는 둘 모두로부터 제조될 수 있다. 이러한 MUMP 실시예에서는, 액츄에이터(50)는 가능한 두께인 1.5, 2.0, 또는 3.5㎛를 가질 수 있다. 폴리실리콘의 저항은 액츄에이터가 표준 집적회로(예컨대 CMOS)에 적합한 전압 및 전류에서 동작하게 한다. 또한, 본 발명에 따른 액츄에이터는 면적이 매우 작고 비교적 큰 힘을 갖는다.

일부 동작모드에서, 미러(86) 및 피벗 프레임(64)은 프레임 베이스(66)에 대해 진동하는 진자를 형성할 수 있고, 이는 액츄에이터(50)가 공진 발진기로서 동작할 수 있게 한다. 일실시예에서는, 이러한 공진모드는 14㎑에서 발생하고 이완상태에 대해 약 25도에서 미러(86)의 최대 편향을 제공한다. 이 모드에서, 버클빔(56)은 정상상태에 가까운 휨 위치인 것으로 보이며, 미러(86) 및 피벗 프레임(64)의 정편향(static deflection)을 부여한다. 대조적으로, 이 실시예의 비공진모드에서는 액츄에이터(50)는 약 2㎑에서 1/2 진폭 응답과 약 5도의 편향을 갖는다.

도 21은 본 발명에 따른 액츄에이터(50)의 공진 동작을 설명하는 도면으로서, 상하한 편향각을 주파수의 함수로서 나타낸 그래프(150)이다. 본 도면에서, 액츄에이터(50)는 4 볼트의 정현파에 의해 여진된다. 그래프(150)는 약 1㎑(152 지점)에서 1/2 진폭 대역폭을 나타내며 약 8㎑(154 지점)에서 공진 액츄에이터 편향을 나타낸다. 이 구현예에서, 공진 액츄에이터 편향(예컨대, 미러(86))의 최대 총 변위는 약 18도의 광학 각도(즉, 평면외)를 갖는다.

공진 액츄에이터 편향은 각편형이 감소하는 주파수 대역을 따르는 공진 편향 주파수 대역(156) 내에서 발생한다. 공진 편향 주파수 대역(156)은 그 각편형에 있어서 그 기울기를 증대 또는 감소시킬 수도 있다.

공진 주파수(즉, 약 8㎑)를 넘는 주파수에서는 주기적인 액츄에이터의 편향이 급격히 감소하여 정지 편향값(158 지점)으로 간주한다. 이 상태에서는 액츄에이터(50)가 버클빔(56)의 급속 가열 및 냉각에 대해 기계적으로 응답할 수 없는 것으로 생각된다. 정지 편향값은 정지 상태의 잉여 응력 오프셋인 4.5도(160 지점)와 158 지점에서 총 10도의 오프셋을 부여하는 정현파를 위한 2 볼트의 RMS 가열값에 기인하는 편향을 더한 것과 동일하다. 구동 신호의 평균 가열값과 잉여 응력으로 인한 바이어스는 미러(86)를 상승시켜 기판과의 충돌을 방지하도록 한다.

도 22는 MEMS 평면외 버클빔 액츄에이터의 구현 예시로서, 액츄에이터(예컨대, 2개의 102A 및 102B)를 복수개 구성한 조립체(100)를 나타낸 평면도이며, 액츄에이터들이 사각형(예컨대, 정방형) 미러(120)의 측면에 서로 수직 방향으로 정렬되어 있다. 액츄에이터(102A, 102B)는 전술한 액츄에이터(50)과 유사하나, 액츄에이터(102A, 102B)의 피벗 프레임 110A 및 110B는 피벗 프레임 64와 상이하다. 마찬가지로, 미러 120은 미러 86과 유사하나, 미러 120은 피벗 프레임(110A, 110B)에 탑재되어 결합되어 있는 점이 상이하다. 아래의 설명은 액츄에이터 102A에 관한 것이나 액츄에이터 102B에도 적용할 수 있으며, 유사한 구성부재에 대해서는 동일한 참조부호로써 표기하기로 한다.

액츄에이터(102A)는 기판(예컨대, 기판(10) 또는 질화물층(12), 도시되지 않음)에 고정된 한쌍의 구조 앵커(52A, 54A)와, 베이스단에서 앵커(52, 54)에 고정된 복수의 써멀 버클빔(56A)을 포함한다. 피벗 프레임(110A)은 버클빔(56A)에 고정된 프레임 베이스(112A), 일단이 프레임 베이스(112A)에 접속되고 액츄에이터(102A)가 구동될 때에 평면외로 선회하는 자유단(116A)으로 연장된 하나의 피벗 아암(114A)을 포함한다. 자유단(116A)은 미러(120)의 한쪽 구석에 부착되고, 미러는 텐던(tendon)(122)에 의해 미러 앵커(124)에 접속되고 그렇지 않으면 기판으로부터 자유롭게 된다.

액츄에이터(102A)는 전류가 전류원(124A)으로부터 전기적 도전 접속기(126A, 128A) 및 구조 앵커(52A, 54A)를 각각 경유하여 버클빔(56A)을 통해 통과할 때에 구동된다. 인가된 전류는 버클빔(56A)의 오옴 또는 줄열을 유도하고, 이에 의해 버클빔이 상술한 바와 같이 실리콘의 양의 온도팽창계수에 기인하여 길이방향으로 팽창하게 된다.

액츄에이터(102A, 102B)는 각각 경사축(130A, 130B)에 대해 미러(120)를 경사지게 하도록 기능한다. 각각의 전류원(124A, 124B)을 갖는 액츄에이터(102A, 102B)는 별도로 동작되어 미러(120)를 경사축(130A, 130B)에 대해 자의적으로 경사지게 할 수도 있다. 조정된 동작으로, 액츄에이터 조립체(100)와 미러(120)는 바코드 또는 벡터 화상 스캐너에서 주사 제어 미러로서 채용될 수도 있고 또는 화상 형성을 위해 래스터 주사 패턴을 제공할 수 있다.

도 23은 한쌍의 MEMS 평면외 버클빔 액츄에이터(50H, 50V)를 비디오 래스터 스캐너(200, 도 24 및 도 27 참조)의 일부로서 함께 기능하도록 구성한 평면도이다. 액츄에이터(50H, 50V)는 도 16의 액츄에이터(50)와 실질적으로 동일한 구성으로 되어 있으며, 대응하는 유사한 구성부재에 대해 동일한 참조부호로써 표기하기로 한다. 예컨대, 액츄에이터(50H, 50V)는 각각 미러(86H, 86V)를 포함한다.

미러(86H, 86V)를 구비한 액츄에이터(50H, 50V)는 아래에서 상세히 설명하는 바와 같이, 표시용 광원(204)으로부터의 화상 표시용 광빔(202)(도 24)을 각각 수평 및 수직 주사하는 기능을 한다. NTSC 표준 디스플레이 포맷에서는, 예컨대 액츄에이터 50H가 약 15KHZ의 주파수에서 수평 주사를 제공하고, 액츄에이터 50V가 약 60HZ의 주파수에서 수직 주사를 제공한다. 따라서, 액츄에이터(50H)는 공칭 동작 주파수 15KHZ를 포함하는 공진 편향 주파수 대역(156)을 갖도록 구성될 수 있다. 표시용 광원(204)은 화소 단위로 변조되는 광원이라면 단색 또는 다색, 포커싱 또는 평행한 광이라도 좋다.

도 24는 광원(204)과 거의 정적 폴드 미러(206)를 구비한 액츄에이터(50H, 50V)의 동작을 개략적으로 설명하기 위한 측면도이다. 액츄에이터(50H, 50V)는 도시된 바와 같이 폴드 미러(206)와 함께 공통 기판(208) 상에 형성되거나, 분리되어 있는 거의 평면형 기판 상에 형성될 수 있다. 도 24에서, 액츄에이터(50H, 50V)는 각각 서로 교차하는(예컨대, 도시된 바와 같이 수직한) 축(210, 212)에 대하여 기판(208)의 면외에서 공진한다. 광원(204)으로부터의 광빔(202)은 미러(86H)로부터 반사되어 광빔편(202A)으로서 폴드 미러(206)에 전달된 후, 폴드 미러(206)로부터반사되어 광빔편(202B)으로서 미러(86V)에 전달된다.

도 25 및 도 26은 각각 폴드 미러의 평면도 및 측면도로서 설명의 명확화를 위해 도시한 것이다. 폴드 미러(206)는 기판(208)에 대하여 경사진 또는 구부러진 바디(220) 상에 형성된다. 바디(220)에는 어퍼쳐(222)(도 24 참조)가 관통하여 형성되어 있어, 광원(204)으로부터의 광이 바디(220)를 통하여 액츄에이터(50H)의 미러(86H)로 통과되도록 한다.

바디(220)는 액츄에이터(50H, 50V)의 제작시 사용된 반도체 제조공정에 따라서 하나 또는 그 이상의 반도체층으로서 형성된다. 따라서, 폴드 미러(206)는 단순히 반도체 재료의 면으로 구성될 수도 있다. 또한, 바디(220)는 바디(220)의 반도체 재료와 팽창계수가 상이한 재료(예컨대, 금)의 층을 갖는 주요 표면영역(224)를 포함한다.

바디(220)와 상기 영역(224)에서의 팽창계수의 차로 인해 제작시 잔류응력이 생기게 되어 바디(220)가 기판의 평면외측으로 경사 또는 구부러지게 된다. 일 구현예에서, 바디(220)는 고강도 다층 구조로 형성된 단부(226)를 포함하여 구성되므로, 미러 영역(226)에서의 잔류응력에 의한 휨 현상이 방지된다. 단부(226)는 미러(206)와 정렬된 상태로 위치하므로, 바디(220)와 폴드 미러(206)가 전체적으로 평탄하게 유지될 수 있다. 그 결과, 미러(206)가 액츄에이터(50H)의 미러(86H)로부터의 광을 액츄에이터(50V)의 미러(86V)에 더욱 정확하게 반사시킬 수 있다.

도 27은 액츄에이터(50H)의 상부에 위치한 폴드 미러(206)를 지지하는 바디(220)를 나타낸 비디오 래스터 스캐너(200)의 평면도이다. 광원(204)(도 24)에서 광빔(202)을 어퍼쳐(222)를 통하여 액츄에이터(50H)의 미러(86H)에 보내고 있다.

도 28a 내지 28d는 일 구현예에 따른 비디오 래스터 스캐너의 제작 및 조작 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 28a는 액츄에이터(50H, 50V)의 초기 제작도을 폴드 미러 바디(220)와 관련하여 나타낸 것이다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 초기 제작시에는 액츄에이터(50H, 50V)와 폴드 미러 바디(220)가 기판(208)의 평면내에 형성된다.

도 28b 및 28c는 초기 제작도 250에 연속한 제작도 252 및 254를 각각 나타낸 것이다. 제작도 252 및 254는 폴드 미러 바디(220)가 적어도 한쌍의 가이드(256)를 따라 각각 중간 및 최종 제작 위치로 이동된 것을 나타낸 것이다. 가이드(256)는 기판(208)에 고정되고 기판(208)으로부터 연장되어, 기판(208)과 가이드(256)에 대해 습동가능한 바디(220)의 외측 여유공간을 따라 연장되게 된다.

일 실시예에서, 가이드(256)는 초기 제작도 250에서 바디(220)의 길이 방향을 따라 형성된다. 바디(220)가 초기 제작위치(제작도 250)로부터 중간 및 최종 제작위치(제작도 252 및 254)로 이동함에 따라, 상기 주요 표면영역(224)의 더 많은 영역이 가이드(256)를 넘어 연장하게 되고, 상기 영역(224) 내의 잔류응력으로 인해 바디(220)가 경사 또는 구부러져 기판(208)으로부터 벗어나게 된다. 또는, 공기의 기술을 사용하여, (액츄에이터 등에 의한) 자동화된 제어 또는 조작자의 수동 조작에 의해, 바디(220)가 초기 제작위치로부터 최종 제작위치로 이동되도록 할 수도 있다. 도 28d는 비디오 래스터 스캐너(200)의 동작을 설명하는 개략적으로나타낸 평면도이다.

여기서, 미러(86H, 86V, 206)는 각각의 미러와 광빔편(202A, 202B)의 운동에 대해 광빔(202)의 운동 범위를 커버하기에 충분한 크기를 갖도록 구성되어야 한다.

바람직한 실시예에 대한 설명의 일부는 상술한 MUMP 제조공정의 단계에 관한 것이다. 그러나, 상술한 바와 같이, MUMP는 광범위한 MEMS 장치 설계를 수용하는 일반적인 제조공정이다. 결과적으로, 본 발명을 위해 특정적으로 설계된 제조공정은 상이한 단계, 추가의 단계, 상이한 크기 및 두께, 및 상이한 재료를 포함할 수 있을 것이다. 이러한 특정 제조공정은 포토리소그래픽 공정분야의 당업자의 지식범위내에 해당하는 것이지 본 발명의 일부가 아니다.

본 발명의 원리가 적용될 수 있는 많은 가능한 실시예의 관점에서, 상기 상세한 실시예는 설명을 위한 것일 뿐이며 본 발명의 범위를 제한하는 것으로서 해석되어서는 안된다는 것이 인식되어야 한다. 그보다는, 다음의 특허청구범위 및 그 동등물의 사상 및 범위내에 포함될 수 있는 그러한 모든 실시예들을 본 발명으로서 주장한다.

본 발명에 따른 액츄에이터는 종래의 써멀 액츄에이터와 거의 동등한 힘을 갖는 평면외 운동을 제공하며, 또한 그 영역이 매우 작고, 비교적 큰 힘을 갖는다.

Claims

써멀 MEMS 액츄에이터의 평면외 구동 방법에 있어서,

평면형 기판에 결합된 제1 및 제2 앵커에 고정된 제1 및 제2 단부를 각각 갖는 하나 또는 그 이상의 신장된 써멀 버클빔에 평면외 버클 바이어스를 가하는 단계와;

상기 앵커를 통해 상기 써멀 버클빔에 시변 전류를 인가하여 상기 써멀 버클빔에 열팽창을 가하여 상기 기판으로부터 벗어나도록 이동시킴으로써, 상기 액츄에이터를 시변 구동시키는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터의 평면외 구동 방법.
제1항에 있어서,

상기 액츄에이터는 상기 각 버클빔에 고정된 프레임 베이스와, 일단에서 상기 프레임 베이스와 결합되어 있는 적어도 하나의 피벗 아암과, 액츄에이터가 구동되는 경우에 평면외 선회하는 자유단을 포함하는 피벗 프레임을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터의 평면외 구동 방법.
제1항에 있어서,

상기 평면외 버클 바이어스를 가하는 단계는 상기 버클빔의 애스펙스비를 크게 하여, 각 버클빔이 상기 기판과 평행한 폭과 상기 기판과 수직한 두께를 갖도록하여, 각 버클빔의 폭을 두께보다 더 크게 한 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터의 평면외 구동 방법.
제1항에 있어서,

상기 평면외 버클 바이어스를 가하는 단계는 상기 액츄에이터가 상기 기판으로부터 각 버클빔 아래까지 연장하는 이격 패드를 갖도록 한 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터의 평면외 구동 방법.
제1항에 있어서,

상기 평면외 버클 바이어스를 가하는 단계는 상기 액츄에이터가 상기 버클빔의 단부 근처에 형성된 딤플을 갖도록 한 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터의 평면외 구동 방법.
제1항에 있어서,

상기 시변 전류는 주기적이며 상기 액츄에이터를 주기적으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터의 평면외 구동 방법.
제1항에 있어서,

상기 시변 전류는 제1 주파수를 가지며 상기 액츄에이터를 주기적으로 구동시킴에 있어서, 상기 제1 주파수보다 낮은 제2 주파수의 시변 전류에 의한 제2 수준의 편향보다 더 큰 제1 수준의 편향을 부여하는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터의 평면외 구동 방법.
제1항에 있어서,

상기 액츄에이터는 특성 공진 편향 주파수 대역을 가지며 상기 시변 전류의 제1 주파수는 상기 공진 편향 주파수 대역 내의 주파수인 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터의 평면외 구동 방법.
제8항에 있어서,

상기 액츄에이터는 특성 공진 편향 주파수를 가지며 상기 제1 주파수는 상기 공진 편향 주파수와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터의 평면외 구동 방법.
제2항에 있어서,

상기 시변 전류는 주기적이며 상기 액츄에이터를 주기적으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터의 평면외 구동 방법.
제2항에 있어서,

상기 시변 전류는 제1 주파수를 가지며 상기 액츄에이터를 주기적으로 구동시킴에 있어서, 상기 제1 주파수보다 낮은 제2 주파수의 시변 전류에 의한 제2 수준의 편향보다 더 큰 제1 수준의 편향을 부여하는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터의 평면외 구동 방법.
제2항에 있어서,

상기 시변 전류는 공진 편향 주파수 대역 내의 제1 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터의 평면외 구동 방법.
제12항에 있어서,

상기 액츄에이터는 특성 공진 편향 주파수를 가지며 상기 제1 주파수는 상기 공진 편향 주파수와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터의 평면외 구동 방법.
써멀 MEMS 액츄에이터에 있어서,

평면형 기판에 고정된 제1 및 제2 앵커와;

상기 제1 및 제2 앵커에 각각 고정된 제1 및 제2 단부를 각각 가지며 평면외 버클 바이어스를 포함하는 하나 또는 그 이상의 신장된 써멀 버클빔과;

상기 앵커를 통하여 상기 써멀 버클빔에 인가되어 상기 써멀 버클빔에 열팽창을 가하여 상기 기판으로부터 벗어나도록 이동시킴으로써, 상기 액츄에이터를 주기적으로 구동시키는 주기적인 전류를 포함하는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터.
제14항에 있어서,

상기 액츄에이터는 상기 각 버클빔에 고정된 프레임 베이스와, 일단에서 상기 프레임 베이스와 결합되어 있는 적어도 하나의 피벗 아암과, 액츄에이터가 구동되는 경우에 평면외 선회하는 자유단을 포함하는 피벗 프레임을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터.
제15항에 있어서,

상기 주기적인 전류는 제1 주파수를 가지며 상기 액츄에이터를 주기적으로 구동시킴에 있어서, 상기 제1 주파수보다 낮은 제2 주파수의 시변 전류에 의한 제2 수준의 편향보다 더 큰 제1 수준의 편향을 부여하는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터.
제15항에 있어서,

상기 액츄에이터는 특성 공진 편향 주파수 대역을 가지며 상기 주기적인 전류의 제1 주파수는 상기 공진 편향 주파수 대역 내의 주파수인 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터.
제15항에 있어서,

상기 액츄에이터는 특성 공진 편향 주파수를 가지며 상기 주기적인 전류는상기 공진 편향 주파수와 실질적으로 동일한 제1 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터.
평면형 기판 상에 형성된 써멀 MEMS 액츄에이터 구조체에 있어서,

상기 기판 상에서 서로 교차하도록 재치된 제1 및 제2 평면외 버클빔 액츄에이터를 구비하며, 각 액츄에이터는,

상기 기판에 고정된 제1 및 제2 앵커에 고정된 제1 및 제2 단부를 갖는 복수의 신장된 써멀 버클빔과;

상기 버클빔에 고정된 프레임 베이스와, 일단에서 상기 프레임 베이스와 결합되어 있는 적어도 하나의 피벗 아암과, 광학 반사수단을 포함하며 액츄에이터가 구동되는 경우에 평면외 선회하는 자유단을 포함하는 피벗 프레임과;

상기 앵커를 통해 상기 써멀 버클빔에 주기적인 전류를 인가하여 상기 써멀 버클빔에 열팽창을 가하여 상기 기판으로부터 벗어나도록 이동시킴으로써, 상기 각각의 액츄에이터의 주기적인 구동을 제공하는 전기적 결합

을 포함하며, 상기 구조체는,

상기 기판에 탑재된 바디 상에 유지되며 상기 제1 및 제2 액츄에이터 중의 하나에 걸쳐 위치하여 상기 제1 및 제2 액츄에이터의 상기 광학 반사수단 사이에서 광을 반사시키도록 정렬된 평면외 폴드 미러 - 상기 바디는 상기 광학 반사수단에/으로부터 광을 전달시키는 어퍼쳐를 포함함 -

를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터 구조체.
제19항에 있어서,

상기 제1 및 제2 액츄에이터의 주기적 구동을 더 구비하되,

상기 구동은 서로 상이한 제1 및 제2 주파수에서 구동되는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터 구조체.
제20항에 있어서,

상기 제1 및 제2 액츄에이터의 주기적 구동을 더 구비하되,

상기 제1 및 제2 액츄에이터 중 적어도 하나는 특성 공진 편향 주파수 대역을 가지며, 상기 제1 및 제2 액츄에이터 중 적어도 하나의 주기적 구동은 상기 공진 편향 주파수 대역 내의 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터 구조체.
제19항에 있어서,

상기 제1 및 제2 액츄에이터는 서로 거의 수직한 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터 구조체.
제22항에 있어서,

상기 제1 및 제2 액츄에이터의 주기적 구동을 더 구비하되,

상기 구동은 각각 제1 및 제2 주파수에서 구동되는 것을 특징으로 하는 써멀MEMS 액츄에이터 구조체.
제23항에 있어서,

상기 제1 및 제2 액츄에이터는 함께 광빔의 래스터 주사를 형성하는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터 구조체.
제24항에 있어서,

상기 주기적 구동을 위한 상기 제1 및 제2 주파수는 NTSC 표준 수평 및 수직 텔레비전 주사 주파수에 대응하는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터 구조체.
써멀 MEMS 액츄에이터에 있어서,

평면형 기판에 고정된 제1 및 제2 앵커와;

상기 제1 및 제2 앵커에 각각 고정된 제1 및 제2 단부를 각각 가지며 평면외 버클 바이어스를 포함하는 하나 또는 그 이상의 신장된 써멀 버클빔과;

상기 각 버클빔에 고정된 프레임 베이스와, 일단에서 상기 프레임 베이스와 결합되어 있는 적어도 하나의 피벗 아암과, 액츄에이터가 구동되는 경우에 평면외 선회하는 자유단을 포함하는 피벗 프레임과;

상기 퍼벗 아암의 자유단의 주기적인 편향이 공진 편향을 하게 되는 특성 공진 편향 주파수 대역

을 포함하는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터.
제26항에 있어서,

상기 앵커를 통하여 상기 써멀 버클빔에 주기적인 전류가 인가되어 상기 써멀 버클빔에 열팽창을 가하여 상기 기판으로부터 벗어나도록 이동시킴으로써, 상기 액츄에이터를 주기적으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터.
제27항에 있어서,

상기 주기적인 전류는 상기 공진 편향 주파수 대역 내의 제1 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터.
제27항에 있어서,

상기 액츄에이터는 특성 공진 편향 주파수를 가지며 상기 주기적인 전류는 상기 공진 편향 주파수와 실질적으로 동일한 제1 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터.
주기적인 구동에 응답하여 주기적인 편향을 하게 되는 아암을 갖는 써멀 MEMS 액츄에이터에 있어서,

상기 아암의 주기적인 편향이 공진 편향을 하게 되는 특성 공진 편향 주파수 대역을 포함하는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터.
제30항에 있어서,

평면 상에 배열되고 상기 아암에 결합된 하나 또는 그 이상의 신장된 써멀 버클빔을 더 구비하며, 상기 써멀 버클빔은 주기적인 구동에 응답하여 상기 아암을 평면외 편향시키는 평면외 버클 바이어스를 포함하는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터.
제31항에 있어서,

상기 주기적인 구동은 상기 써멀 버클빔에 주기적인 전류를 인가하여 상기 써멀 버클빔에 열팽창을 가하여 상기 기판으로부터 벗어나도록 이동시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터.
제32항에 있어서,

상기 주기적인 전류는 상기 공진 편향 주파수 대역 내의 제1 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터.
제32항에 있어서,

상기 액츄에이터는 특성 공진 편향 주파수를 가지며, 상기 주기적인 전류는 상기 공진 편향 주파수와 실질적으로 동일한 제1 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 써멀 MEMS 액츄에이터.