WO2005119309A1 - 反射ミラー製作方法および反射ミラー - Google Patents

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WO2005119309A1
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etching
etched
reflection mirror
manufacturing
vibrating body
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PCT/JP2005/010027
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Nobuaki Asai
Emi Iwasaka
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Brother Kogyo Kabushiki Kaisha
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    • B81C2201/0128Processes for removing material
    • B81C2201/013Etching
    • B81C2201/0133Wet etching

Definitions

  • the present invention relates to a technology for manufacturing a plate-like reflection mirror having a reflection surface on which light enters by etching, and more particularly to a technology for manufacturing the reflection mirror by wet etching.
  • a plate-shaped reflecting mirror having a reflecting surface on which light is incident may be used.
  • This type of reflecting mirror is used for various purposes.
  • one type of this type of reflecting mirror is to oscillate around an oscillating axis parallel to the reflecting surface to change the reflecting direction of light incident on the reflecting surface and scan the light. used.
  • It is used for changing the reflection direction of the light incident on the reflection surface and scanning the light.
  • this conventional reflecting mirror has a quadrangular planar shape having a center axis of symmetry about the oscillation axis of the reflecting mirror. Had been produced. Further, this conventional reflecting mirror has been manufactured by etching. Types of etching include dry etching and wet etching. Disclosure of the invention
  • the conventional reflecting mirror manufactured by wet etching while being pressed has been manufactured to have a quadrangular planar shape having the oscillating axis of the reflecting mirror as the center of symmetry as described above. . Therefore, when it is necessary to use the conventional reflecting mirror, the reflecting mirror is compared with a circular reflecting mirror having the same lateral dimension as that of the conventional reflecting mirror in order to secure the same reflection area as the conventional reflecting mirror. It was difficult to reduce the moment of inertia.
  • a reflecting mirror is manufactured by dry etching, it is easier to make a mask pattern finer than when it is manufactured by wet etching, and it is easier to manufacture a reflecting mirror into an arbitrary shape with high precision. It is.
  • the production of a reflection mirror by dry etching is not sufficiently suitable for batch processing in which a large number of materials to be etched used for producing a large number of reflection mirrors are etched at once. Therefore, the production of a reflection mirror by dry etching is well suited for increasing the production efficiency of the reflection mirror and reducing the production cost.
  • the present invention relates to a technique for manufacturing a plate-like reflecting mirror having a reflecting surface on which light is incident by etching, and a technique for manufacturing the reflecting mirror by wet etching. It was made to provide.
  • a reflection mirror manufacturing method for manufacturing a plate-like reflection mirror having a reflection surface on which light enters by etching (1) A reflection mirror manufacturing method for manufacturing a plate-like reflection mirror having a reflection surface on which light enters by etching.
  • the reflection mirror is manufactured such that the projection figure obtained by projecting the reflection mirror in the normal direction thereof has a planar shape that is closer to a circle than a rectangle. Therefore, according to this method, in a reflecting mirror that requires a minimum of a circular reflecting area having a necessary reflecting area, a useless reflecting area can be omitted more easily than a reflecting mirror that uses a square as a projected figure. Therefore, the weight and inertia moment of the mirror are smaller than those of the reflection mirror that uses a square as a projected figure, and the reflection mirror can be easily manufactured.
  • the reflection mirror is manufactured not by dry etching but by wet etching. Therefore, according to this method, it is easier to manufacture the reflection mirror at a higher production efficiency and at a lower cost than when the reflection mirror is manufactured by dry etching.
  • the reflection mirror is manufactured by dry etching
  • the same shape as a mask pattern formed on an etching mask material coated on the surface of a material to be etched is used.
  • the reflection mirror is manufactured to have a shape.
  • the reflection mirror is manufactured by wet etching, the reflection mirror is manufactured so as to have a shape different from the mask pattern. The reason for this is a difference in etching speed between the plurality of crystal planes of the material to be etched.
  • a mask pattern is formed based on the target shape of the reflection mirror in consideration of the etching rate difference existing between a plurality of crystal planes of the material to be etched.
  • the mask pattern since the reflecting mirror is finally manufactured so that its projected figure has a plane shape closer to a circle than a square, the mask pattern also has a plane shape closer to a circle than a square, and the reflection pattern It is formed to have a shape that does not match the target shape of the mirror.
  • the reflecting mirror is manufactured by wet etching, if the mask pattern is determined in consideration of the etching rate difference existing between a plurality of crystal planes, the reflecting mirror has a target shape. It is possible to manufacture.
  • the method according to this item can be carried out in a mode in which an etching mask is coated on both surfaces of the material to be etched, or in a mode in which only one surface is coated.
  • the mask pattern forming step includes forming a mask pattern on each of the two etching masks coated on both surfaces of the material to be etched, or forming a mask pattern on the two etching masks. It is possible to form a mask pattern on only one of them. In short, it suffices that the method according to this section is performed so that a mask pattern is formed on at least one of both surfaces of the material to be etched.
  • the reflection mirror is used to scan the light by changing the reflection direction of the light incident on the reflection surface by being oscillated about an oscillation axis parallel to the reflection surface.
  • the reflection mirror extends from the reflection mirror along the oscillation axis, and A vibrating body is formed together with a plate-like spring in which torsional vibration is generated around the oscillation axis, and at least a part of the vibrating body is vibrated to reflect light incident on the reflection surface.
  • the planar shape of the mask pattern is a generally convex octagon (1) to (3).
  • the erosion force of the portion of the material to be etched facing the corner of the mask pattern is greater than when the corner has no protrusion. Be delayed.
  • the reflection mirror is manufactured so that this delay is reflected.
  • the "projecting portion" in this section may have, for example, a shape extending from each corner of a regular octagon to a region corresponding to an outer corner of each corner.
  • the mask pattern has a first side parallel to one reference line and a second side orthogonal to the reference line, and the first side is located on a (100) crystal plane of the material to be etched.
  • the side and the second side are positioned relative to the material to be etched such that the ⁇ 110> crystal direction is orthogonal to the ⁇ 110> crystal direction, and the outline of the mask pattern has two symmetric center lines orthogonal to each other at the center point of the mask pattern.
  • the first part corresponding to the (100) crystal plane and the second part corresponding to the (111) crystal plane of the material to be etched are divided into four regions by dividing the material to be etched into four regions by the above method. Reflection mirror manufacturing method according to (4) or (5)
  • a crystal plane is expressed by a force expressed as (abc).
  • a crystal plane represented by this notation has a narrow sense in consideration of the signs of the numbers a, b, and c in the notation. It includes not only crystal planes but also equivalent crystal planes. That is, the (abc) crystal plane It should be interpreted according to a comprehensive definition that includes multiple crystal planes. The same is true for abc> t, where the crystal direction is written as
  • the m-sided polygon (m: an integer equal to or greater than 3 multiplied by 4) in which the (100) crystal plane and the (111) crystal plane are exposed is defined as a projected figure. It is possible to manufacture a reflective mirror that can be used.
  • the outline of the mask pattern further includes, for each of the regions, a third portion corresponding to a (nil) crystal plane (n: an integer of 2 or more) of the material to be etched.
  • n an integer of 2 or more
  • the octagon indicated by the projected figure is assigned to the octagon.
  • Reflection mirror with m-gon (m: multiple of 8 larger than 8) obtained by partially shaving each of the eight corners so that at least one other crystal plane is exposed Can be manufactured.
  • this method it is possible to manufacture a reflecting mirror in which a planar shape closer to a circle than an octagon is a projected figure. Furthermore, according to this method, the projected figure of the reflecting mirror can be more easily approximated to a circle than a square, so that a reflecting mirror that requires a necessary reflecting area (securing a necessary lateral dimension) is required. In the case of, the useless reflection area is omitted as compared with the case where the reflection mirror is square, and as a result, the weight of the reflection mirror and the reduction of the moment of inertia are facilitated.
  • the circularity of the reflecting mirror is improved when a plurality of types of crystal planes are exposed at each corner of the octagon, which is the virtual shape, as compared with a case where only one type is present. For example, if there is only one type of exposed crystal plane, the projected shape of the reflecting mirror is a hexagon, but if there are two types of exposed crystal surface, the projected shape of the reflecting mirror is Becomes a 24-gon.
  • the tendency that the circularity of the reflecting mirror increases as the number of types of exposed crystal planes increases is emphasized as the number of types of exposed crystal planes increases, and the method according to this section increases the number of types of exposed crystal planes. Suitable for letting
  • the outline of the mask pattern further includes, for each of the regions, a fourth portion corresponding to the (520) crystal plane of the material to be etched, between the first portion and the second portion. Have in between ( The method for manufacturing a reflection mirror according to the item 6).
  • the octagon indicated by the projected figure belongs to it.
  • a reflection mirror having a shape partially projected so as to mainly expose the (520) crystal plane as a projected figure.
  • the projected figure of the reflecting mirror that can be manufactured by this method has a shape close to a hexagon.
  • this method it is possible to manufacture a reflecting mirror in which a planar shape closer to a circle than an octagon is a projected figure. Furthermore, according to this method, when the octagon is cut off at each corner thereof, only one type of crystal plane is mainly exposed, and the number of types of the crystal plane does not change. The final shape of the reflecting mirror is stabilized.
  • the mask pattern forming step includes a step of forming the mask pattern on each of two etching mask materials coated on both surfaces of the material to be etched (1) to (11).
  • the side surface has an inclined surface in a longitudinal sectional view.
  • a reflection mirror is manufactured.
  • a continuous inclined surface is formed on the side surface of the material to be etched 400 ′. It is formed.
  • the inclined surface is formed asymmetrically with respect to the center line in the thickness direction of the material to be etched 400 ′.
  • FIG. As shown in the vertical sectional view in b), a discontinuous inclined surface is formed on the side surface of the material 400 to be etched.
  • the inclined surface is formed symmetrically with respect to the center line in the thickness direction of the material 400 to be etched.
  • the former one-sided wet etching is more effective in the case of performing the latter two-sided wet etching.
  • Lightening of the reflection mirror becomes easier than in the case of performing etching. If the weight of the reflecting mirror can be easily reduced, the moment of inertia of the reflecting mirror can be easily reduced.
  • a mask pattern is formed on each of two etching mask materials coated on both surfaces of the material to be etched.
  • a mask pattern is formed on both surfaces of the material to be etched, and as a result, wet etching is performed from both surfaces of the material to be etched.
  • the material to be etched also includes a peeling step of peeling the etching mask material (1). How to make a reflective mirror.
  • the etching target material includes a reflection film forming step of forming a reflection film on at least one of both surfaces of the etching target material (13).
  • a plate-like reflecting mirror having a reflecting surface on which light is incident
  • a projected figure obtained by projecting the reflecting mirror in the normal direction has a planar shape that is closer to a circle than a square. Therefore, according to this reflecting mirror, under a use condition in which a circular reflecting area having a necessary reflecting area is required at a minimum, an unnecessary reflecting area can be more easily formed than a reflecting mirror having a square as a projected figure. It can be omitted. Therefore, according to this reflecting mirror, it is easier to reduce the weight and to reduce the moment of inertia than the reflection mirror using a square as a projected figure.
  • the reflecting mirror is used to scan the light by changing the reflecting direction of the light incident on the reflecting surface by being oscillated about an oscillation axis parallel to the reflecting surface.
  • the reflecting mirror extends from the reflecting mirror along the oscillation axis, and constitutes a vibrating body together with a plate-shaped spring that generates at least torsional vibration about the oscillation axis.
  • the step portion includes: (a) a high portion having the same height as a basic surface of the beam structure; and (b) a lower portion and a lower portion than the basic surface, in a thickness direction of the beam structure. (C) the beam structure is located at the boundary between the high portion and the low portion; With a shoulder to cut off,
  • the material to be etched includes: (d) a scheduled penetration portion that is eroded until it penetrates in the thickness direction when the wet etching is performed in order to remove the beam structure from the plate-like material to be etched; (E) the remaining portion which is not eroded when the wet etching is performed to form the high portion, and (f) the wet etching is performed when the wet etching is performed to form the low portion.
  • a scheduled semi-eroded portion that is eroded halfway in the thickness direction
  • the mask pattern includes: (g) a basic pattern covering the surface of the planned remaining portion; and (h) both side portions of the planned penetrating portion that sandwich the planned semi-eroded portion from both sides in the width direction of the beam structure.
  • a method of manufacturing a beam structure comprising: a semi-eroded portion; and a compensation pattern covering at least a surface of both side portions.
  • the method according to this section relates to a technique for manufacturing a one-dimensionally extending beam structure by etching.
  • the beam structure having a step portion in a part in the length direction is integrated by etching. It is related to the technology to make it.
  • the traveling direction or wavefront curvature of light is changed with high accuracy for the purpose of scanning light or controlling the depth of a virtual image perceived by an observer through eyes.
  • a beam structure may be used for this purpose.
  • the beam structure is, for example, torsionally oscillated about a straight line parallel to the beam structure for scanning light, and a beam perpendicular to the surface of the beam structure for modulation of wavefront curvature. It is longitudinally vibrated in a straight line.
  • this type of beam structure is used for the purpose of scanning light or controlling the depth of a virtual image, for example, a plate-like reflecting mirror portion having a reflecting surface on which light enters, The mirror unit and the elastic deformation unit extending along the same plane are integrally formed.
  • a conventional example of this type of beam structure is disclosed in Japanese Patent No. 2981600.
  • the present inventors have conducted research on a technology for integrally fabricating a beam structure having a step portion in a part in the length direction by jet etching.
  • the step portion comprises: (a) a high portion having the same height as the basic surface of the beam structure; A low lower part, separated from the higher part in the thickness direction of the beam structure, and (C) a shoulder located at the boundary between the higher part and the lower part and crossing the beam structure.
  • the present inventors have found that when dry etching is performed on a wafer, the length of the beam structure at the shoulder portion of the step portion in the manufactured beam structure.
  • wet etching is performed on the wafer by the conventional method while the position in the direction is easily stabilized, the length of the shoulder portion of the step portion of the manufactured beam structure is reduced. I noticed that the position in the vertical direction was difficult to stabilize.
  • the present inventors have also noticed that it is difficult to reduce the variation between individuals in the accuracy of the position of the shoulder in the longitudinal direction of the beam structure by conventional wet etching.
  • the method according to this section relates to a technique for integrally fabricating a beam structure having a step portion in a part in the length direction by etching, wherein the shoulder portion of the step portion is used.
  • the object of the present invention is to control the position of the section in the longitudinal direction of the beam structure.
  • a beam structure having a step portion is manufactured by performing a wet etching on the material to be etched on which the mask pattern is formed.
  • the step portion has a high portion, a low portion, and a shoulder portion, as described above.
  • the material to be etched includes a planned penetrating portion for taking out the beam structure from the plate-like material to be etched, a planned remaining portion for forming a high portion of the step portion, and a step.
  • a predetermined semi-eroded portion for forming a lower portion of the portion.
  • the mask pattern includes a basic pattern that covers the surface of the expected remaining portion.
  • the mask pattern further includes: (i) both sides sandwiching the planned semi-eroded portion of the planned penetrating portion from both sides in the width direction of the beam structure; and ( ⁇ ) the surfaces of at least both sides of the planned semi-eroded portion. Includes a compensation pattern to cover.
  • the shoulder portion of the step portion is formed by etching a flat portion of the material to be etched. During the etching process, a portion having a shape similar to the final shoulder is generated in the material to be etched in the middle.
  • the intermediate portion extends in a direction intersecting the basic surface of the material to be etched. Yes. Therefore, in the intermediate portion, the etching proceeds not only in the direction of decreasing the thickness of the material to be etched, but also in the direction of decreasing the width dimension and the direction of retracting the longitudinal position. Therefore, in the intermediate portion, the etching proceeds at a higher speed than the basic surface of the same material to be etched, and the structure of the crystal plane that appears tends to be complicated.
  • the mask pattern which is previously attached to the material to be etched to form a three-dimensional step portion from the flat portion of the material to be etched, is reflected only by the shape of the aforementioned planned remaining portion.
  • the shoulder of the step portion of the finally formed beam structure is stable with respect to the position in the longitudinal direction of the beam structure.
  • the position of the shoulder is considerably sensitive to variations in actual etching conditions (for example, etching time).
  • the shoulder between the plurality of beam structures formed by etching is formed.
  • Position is easy to vary.
  • the mask pattern further includes (a) the planned semi-eroded portion A and (b) the planned semi-eroded portion of the planned penetrating portion, and It includes a compensation pattern that covers at least the surface of both sides B of both sides B sandwiched from both sides in the width direction.
  • the compensation pattern functions to suppress the progress of etching in a portion of the material to be etched that is covered by the basic pattern. Furthermore, depending on the shape of the compensation pattern, it is easy to control the surface composition of the finally formed shoulder so that a crystal plane that is difficult to etch appears at an appropriate position. The appearance of a hardly etched crystal plane on the shoulder surface leads to a stable position of the shoulder regardless of the actual etching conditions.
  • the mask pattern since the mask pattern includes the compensation pattern in addition to the basic pattern, the mask pattern has a three-dimensional step portion from the material to be etched.
  • the beam structure is integrally manufactured by wet etching, it becomes easy to improve the positional accuracy of the shoulder portion of the step portion.
  • the mask pattern can be manufactured more easily and stably than when the thickness of the mask pattern is not uniform.
  • the compensation pattern covers the surfaces of the both side portions, thereby reducing the speed at which the wet etching progresses in the planned semi-eroded portion, so that the wet etching does not reach the planned remaining portion.
  • the first etching compensating portion which is a part of the mask pattern, covers the surfaces of both side portions sandwiching the predetermined semi-eroded portion of the etching target material from both sides in the width direction, The speed at which wet etching proceeds in the planned semi-eroded portion is reduced.
  • the first etching compensating portion is a pair of projecting portions extending in the length direction with the projecting semi-eroded portions projecting to both sides in the width direction, respectively. While being closed at one end of the portion to the basic pattern and being open at the other end, it is generally U-shaped in cooperation with the portion of the basic pattern connected to the pair of overhangs.
  • the first etching compensator has a linear portion parallel to the width direction of the beam structure and orthogonal to the ⁇ 110> crystal direction of the material to be etched (21) or (21). 2 The method for manufacturing a beam structure according to the item 2).
  • a portion of the material to be etched that is perpendicular to the 110> crystal direction is a portion that is difficult to be etched. Therefore, if the shoulder is formed by wet etching so that this part appears, the position of the shoulder is stabilized.
  • the first etching compensating portion force in the above item (21) or (22) is parallel to the width direction of the beam structure and is etched. It has a straight portion perpendicular to the crystal direction.
  • the compensation pattern covers the surface of the planned semi-eroded portion, thereby reducing the speed at which the wet etching proceeds in the planned semi-eroded portion, and causing the wet etching to be performed on the planned remaining portion.
  • the surface of the planned semi-eroded portion of the material to be etched is covered with the second etching compensating portion which is a part of the mask pattern, so that the wet-etched portion at the planned semi-eroded portion is obtained.
  • the speed at which the etching proceeds is reduced.
  • the compensation pattern includes the first etching compensator and the second etching compensator according to any one of (21) to (23).
  • the compensation pattern forms a rhombus having four corners and four sides in cooperation with a part of the basic pattern that is coupled to the compensation pattern, and each side has a square shape.
  • the material to be etched is immersed only once in the etching solution, whereby the beam structure is manufactured at a time.
  • the material to be etched is immersed only once in the etching solution in the wet etching step, so that the beam structure is collectively formed. It is manufactured. Therefore, according to this method, the manufacturing time of the beam structure is reduced, and the manufacturing efficiency is improved.
  • a beam structure having a step in at least a portion in the length direction wherein the step includes: (a) a high portion having the same height as a basic surface of the beam structure; b) lower and lower than the basic surface, in the thickness direction of the beam structure, and separated from the high portion; and (c) at the boundary between the high and low portions.
  • this beam structure there is provided a beam structure having a step portion in at least a portion in the length direction, which is integrally manufactured by wet etching.
  • This beam structure can be suitably manufactured by implementing the method according to any of the above (18) to (26).
  • the beam structure is a beam structure manufactured by the method for manufacturing a beam structure according to any one of (18) to (26).
  • the beam structure includes a plate-like reflection mirror having a reflection surface on which light is incident, and an elastic deformation portion extending along the same plane as the reflection mirror, and the step portion is formed. (27) or the beam structure according to the above mode (28), wherein the beam structure is integrally formed with the beam structure.
  • vibration may be realized, for example, as a swing about a vertical axis parallel to the reflection surface, or in a linear direction perpendicular to the reflection surface. It can be realized as a reciprocating movement in.
  • optical characteristics refers to, for example, the incidence on a reflective surface. It can be interpreted to mean the angle at which light is deflected by the reflecting surface, or to mean the wavefront curvature of the light emitted from the reflecting surface.
  • the laminated portion (for example, a vibration source or a driving source) can be formed on the beam structure without protruding in the thickness direction of the basic surface force of the beam structure. It is possible. Therefore, according to this beam structure, for example, in an environment where a thin plate of the beam structure is desired, it is possible to form a laminated portion in the beam structure while satisfying the demand.
  • the reflection mirror is oscillated about an oscillating axis parallel to the reflection surface, thereby changing a reflection direction of light incident on the reflection surface and scanning the light.
  • Is configured as a beam structure extending from the reflection mirror along the oscillation axis and having a step in a part in the length direction, and at least torsional vibration is caused by vibration of at least a part of the vibrating body.
  • a spring is generated around the swing axis, and the reflecting mirror is swung about the swing axis by at least torsional vibration.
  • the vibrating body manufacturing method includes the reflecting mirror manufacturing method according to any one of (1) to (14) for manufacturing the reflecting mirror,
  • the etching mask material is further coated on both surfaces of a portion of the material to be etched where the beam structure is to be formed,
  • a set of the mask patterns is formed on each of the two etching mask materials coated on both surfaces of the predetermined forming portion, respectively.
  • the set of mask patterns is further coated in the mask pattern forming step in order to manufacture the beam structure.
  • the step portion includes: (a) a high portion having the same height as a basic surface of the beam structure; Lower than the surface, lower than in the thickness direction of the beam structure, and separated from the higher portion; and (c) positioned at the boundary between the higher portion and the lower portion. A shoulder crossing the beam structure,
  • the material to be etched includes: (d) a scheduled penetration portion that is eroded until it penetrates in the thickness direction when the wet etching is performed in order to remove the beam structure from the plate-like material to be etched; (E) the remaining portion which is not eroded when the wet etching is performed to form the high portion, and (f) the wet etching is performed when the wet etching is performed to form the low portion.
  • a scheduled semi-eroded portion that is eroded halfway in the thickness direction
  • the mask pattern includes: (g) a basic pattern covering the surface of the planned remaining portion; and (h) both side portions of the planned penetrating portion that sandwich the planned semi-eroded portion from both sides in the width direction of the beam structure.
  • a method of manufacturing a vibrating body comprising: a semi-eroded portion; and a compensation pattern that covers at least the surfaces of both side portions.
  • the compensation pattern covers the surfaces of the both side portions, thereby reducing the speed at which the wet etching proceeds in the planned semi-eroded portion and preventing the wet etching from reaching the planned remaining portion.
  • the first etching compensating portion is a pair of projecting portions extending in the length direction with the projecting semi-eroded portions projecting on both sides in the width direction, respectively. While being closed at one end of the portion to the basic pattern and being open at the other end, it is generally U-shaped in cooperation with the portion of the basic pattern connected to the pair of overhangs. (35) The method for manufacturing a vibrating body according to (35), including:
  • the first etching compensating portion has a straight portion parallel to the width direction of the beam structure and orthogonal to the crystal direction of the material to be etched (35) or (35). 3 6) The method for manufacturing a vibrating body described in 6).
  • the compensation pattern covers the surface of the planned semi-eroded portion, thereby reducing the speed at which the wet etching proceeds in the planned semi-eroded portion, and causing the wet etching to reach the planned remaining portion.
  • the compensation pattern includes the first etching compensator and the second etching compensator according to any one of (35) to (37),
  • the compensation pattern forms a diamond shape having four corners and four sides in cooperation with a part of the basic pattern that is coupled to the compensation pattern, and each side has a square shape. > One of two opposing corners that are orthogonal to the crystal direction and oppose each other among the four corners, are coupled to the basic pattern, while ⁇ , The vibrating body manufacturing method according to the above mode (38), wherein the vibrating body is cut out to form a shape.
  • the vibrating body is manufactured collectively by immersing the material to be etched only once in the etching solution (32) to (39).
  • the reflection mirror is oscillated about an oscillating axis parallel to the reflection surface, thereby changing a reflection direction of light incident on the reflection surface and scanning the light.
  • Is configured as a beam structure extending from the reflection mirror along the oscillation axis and having a step in a part in the length direction, and at least torsional vibration is caused by vibration of at least a part of the vibrating body.
  • a spring is generated around the swing axis, and the reflecting mirror is swung about the swing axis by at least torsional vibration.
  • the step portion includes: (a) a high portion having the same height as a basic surface of the beam structure; and (b) a lower portion and a lower portion than the basic surface, in a thickness direction of the beam structure.
  • the material to be etched so as to have a part separated from the high part and (c) a shoulder located at a boundary between the high part and the low part and crossing the beam structure.
  • the vibrating body integrally includes the reflecting mirror and an elastically deformable portion extending along the same plane as the reflecting mirror and having the step portion formed thereon (41) Or the vibrating body according to the paragraph (42).
  • the vibrating body is used to change the optical characteristics of light incident on the reflecting surface by being vibrated (41). Vibrating body described in
  • the laminated portion force at the lower portion is formed so that the upper surface of the laminated portion does not exceed the upper surface of the higher portion. (41) body.
  • FIG. 1 is a system diagram showing a retinal scanning display provided with a part of a reflection mirror for optical scanning manufactured by a reflection mirror manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the optical scanner 104 in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a side sectional view and a perspective view showing a driving source 154 and its periphery in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a vibrating body 124 in FIG. 2.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a horizontal scanning drive circuit 180 in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a specific shape of a vibrating body 124 in FIG. 2.
  • FIG. 7 is a perspective view for explaining a state in which light is incident on a circular reflecting mirror portion 122 of the vibrating body 124 in FIG. 2.
  • FIG. 8 is a perspective view for explaining a state in which light is incident on a square-shaped reflecting mirror portion 302 in a comparative example of the vibrating body 124 in FIG. 2.
  • FIG. 9 is a process diagram showing a method for manufacturing the reflection mirror.
  • FIG. 10 is a plan view showing a mask pattern formed in step S3 in FIG. 9.
  • FIG. 11 is a perspective view for explaining stepwise how wet etching is performed in step S4 in FIG. 9.
  • FIG. 12 is another perspective view for explaining step-by-step how the wet etching performed in step S4 in FIG. 9 proceeds.
  • FIG. 13 is an enlarged perspective view showing a material to be etched 400 shown in FIG. 12 (b).
  • FIG. 14 is a longitudinal sectional view showing a reflecting mirror section 122 finally manufactured by the reflecting mirror manufacturing method shown in FIG. 9, and a longitudinal sectional view showing a comparative example of the reflecting mirror section 122;
  • FIG. 15 is a plan view showing a modification of the mask pattern shown in FIG.
  • FIG. 16 is a plan view showing a mask pattern formed for manufacturing a reflection mirror unit 122 by a reflection mirror manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a perspective view for explaining stepwise progress of wet etching in the second embodiment.
  • FIG. 18 is another perspective view for explaining stepwise the progress of wet etching in the second embodiment.
  • FIG. 19 is an enlarged perspective view showing a material to be etched 480 shown in FIG. 18 (b).
  • FIG. 20 is a perspective view and a plan view showing a reflection mirror unit 122 finally manufactured according to the second embodiment.
  • FIG. 21 is a plan view showing a modification of the mask pattern shown in FIG.
  • FIG. 22 is a process chart showing a vibrating body manufacturing method according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a sectional view taken along the line AA and a sectional view taken along the line BB in FIG. 2 for explaining steps S12 and S13 in FIG. 22.
  • FIG. 24 is a plan view showing an upper mask pattern 630 and a lower mask pattern 632 formed in step S13 of FIG. 22.
  • FIG. 25 A perspective view showing a basic target shape of one representative frame-side leaf spring portion 144 representing the plurality of frame-side leaf spring portions 144 in FIG. 2, and a material 600 to be etched and an upper mask pattern 630, respectively.
  • FIG. 25 A perspective view showing a basic target shape of one representative frame-side leaf spring portion 144 representing the plurality of frame-side leaf spring portions 144 in FIG. 2, and a material 600 to be etched and an upper mask pattern 630, respectively.
  • FIG. 26 is a plan view showing a basic target shape of a step portion 160 of the representative frame-side leaf spring portion 144 in FIG. 25 and a mask pattern 650 corresponding to the step portion.
  • FIG. 27 is a perspective view for explaining stepwise how the wet etching performed in step S14 in FIG. 22 proceeds.
  • FIG. 28 is another perspective view for explaining stepwise how the wet etching performed in step S14 in FIG. 22 proceeds.
  • FIG. 29 is a plan view and a perspective view showing, on an enlarged scale, a step portion 160 of the material to be etched 600 shown in FIG. 28 (b).
  • Fig. 30 is a perspective view for explaining stepwise progress of wet etching in a comparative example with the third embodiment.
  • FIG. 31 is another perspective view for stepwise explaining how wet etching proceeds in a comparative example with the third embodiment.
  • FIG. 32 is a plan view showing an upper mask pattern 740 and a lower mask pattern 742 formed to manufacture the step portion 160 by the vibrator manufacturing method according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 33 The mask pattern 760 corresponding to the step portion in FIG. 32 and the mask corresponding to the step portion.
  • FIG. 7 is a plan view showing a basic target shape of a step portion 160 to be formed by a lock pattern 760, respectively.
  • FIG. 34 is a perspective view for explaining stepwise progress of wet etching when the vibrating body manufacturing method according to the fourth embodiment is performed.
  • FIG. 35 is another perspective view for explaining stepwise how wet etching progresses when the method of manufacturing a vibrating body according to the fourth embodiment is performed.
  • FIG. 1 systematically shows a retinal scanning display provided with a reflecting mirror section for optical scanning manufactured by the reflecting mirror manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.
  • This retinal scanning display (hereinafter abbreviated as “RSD”) allows a laser beam to enter a retina 14 via a pupil 12 of an observer's eye 10 while appropriately modulating its wavefront and intensity.
  • This is a device that directly projects an image on the retina 14 by two-dimensionally scanning a laser beam on the retina 14.
  • the RSD includes a light source unit 20, and a wavefront modulation optical system 22 and a scanning device 24 between the light source unit 20 and the observer's eye 10 in that order.
  • the light source unit 20 includes an R laser 30 that emits red laser light in order to combine three laser lights having three primary colors (RGB) into one laser light to generate an arbitrary color laser light, A G laser 32 that emits green laser light and a B laser 34 that emits blue laser light are provided.
  • Each of the lasers 30, 32, 34 can be configured as, for example, a semiconductor laser.
  • each of the lasers 30, 32, and 34 is collimated by the respective collimating optical systems 40, 42, and 44 so as to be combined, and then, each of the dikes having wavelength dependence is coupled.
  • the laser beams are made incident on the mouth mirrors 50, 52, and 54, whereby each laser beam is selectively reflected and transmitted with respect to the wavelength.
  • the red laser light emitted from the R laser 30 is collimated by the collimating optical system 40 before being incident on the dichroic mirror 50.
  • Exit from G Laser 32 The emitted green laser light is made incident on a dichroic mirror 52 via a collimating optical system 42.
  • the blue laser light emitted from the B laser 34 is made incident on the dike opening mirror 54 via the collimating optical system 44.
  • the light source unit 20 includes a signal processing circuit 60 mainly composed of a computer.
  • the signal processing circuit 60 is designed to perform signal processing for driving each of the lasers 30, 32, and 34 and signal processing for scanning a laser beam based on a video signal to which an external force is also supplied. ing.
  • the signal processing circuit 60 In order to drive each of the lasers 30, 32, and 34, the signal processing circuit 60 generates a laser beam for each pixel on an image to be projected on the retina 14 based on an image signal supplied from the outside. Driving signals necessary for realizing necessary colors and intensities are supplied to the respective lasers 30, 32, 34 via the respective laser drivers 70, 72, 74. Signal processing for laser beam scanning will be described later.
  • the light source unit 20 described above condenses the laser beam in the coupling optical system 56 and makes it incident on the optical fiber 82.
  • the laser beam incident on the optical fiber 82 is transmitted through the optical fiber 82 as an optical transmission medium, and the rear end force of the optical fiber 82 passes through a collimating optical system 84 that collimates the emitted laser beam to produce a wavefront.
  • the light enters the modulation optical system 22.
  • This wavefront modulation optical system 22 is an optical system that modulates the wavefront curvature of the laser beam emitted from the light source unit 20.
  • the wavefront modulating optical system 22 can modulate the wavefront curvature for each pixel of an image to be projected on the retina 14, which is indispensable for implementing the present invention. In other words, it is possible to use a format that is performed for each frame of the image. Modulating the wavefront curvature means changing the perspective of the display image and changing the focus position of the display image.
  • the signal input from the signal processing circuit 60 is input.
  • the wavefront of the laser beam incident on the wavefront modulation optical system 22 is modulated based on the obtained depth signal.
  • a laser beam incident as collimated light from the collimating optical system 84 is converted into convergent light by a converging lens 90, and the converted converged light is reflected by a movable mirror 92 to be diffused light. Is converted to The converted diffused light passes through the converging lens 90 and exits from the wavefront modulation optical system 22 as a laser beam having a target wavefront curvature.
  • the wavefront modulating optical system 22 includes a beam splitter 94 for reflecting or transmitting a laser beam incident from the outside, and a convergence for converging a laser beam incident via the beam splitter 94. It has a lens 90 and a movable mirror 92 that reflects the laser beam converged by the converging lens 90.
  • the wavefront modulation optical system 22 further includes an actuator 96 for displacing the movable mirror 92 toward or away from the converging lens 90.
  • the actuator 96 is a piezoelectric element.
  • Actuator 96 modulates the wavefront curvature of the laser beam emitted from wavefront modulating optical system 22 by moving the position of movable mirror 92 in accordance with the depth signal input from signal processing circuit 60.
  • the laser beam input from the collimating optical system 84 is reflected by the beam splitter 94, passes through the converging lens 90, and is reflected by the movable mirror 92. I do. Then, the light passes through the converging lens 90 again, and thereafter, passes through the beam splitter 94 and travels to the scanning device 24.
  • the scanning device 24 includes a horizontal scanning system 100 and a vertical scanning system 102.
  • the horizontal scanning system 100 is an optical system that performs horizontal scanning in which a laser beam runs horizontally for each frame of an image to be displayed.
  • the vertical scanning system 102 is an optical system that performs vertical scanning for vertically scanning a laser beam for each frame of an image to be displayed.
  • the horizontal scanning system 100 is designed to scan the laser beam faster than the vertical scanning system 102, that is, at a higher frequency.
  • the horizontal scanning system 100 includes an optical scanner 104 that oscillates a mirror by vibrating an elastic body having a mirror that performs mechanical deflection.
  • the optical scanner 104 is based on the horizontal synchronization signal supplied from the signal processing circuit 60. Controlled.
  • FIG. 2 shows the optical scanner 104 in an exploded perspective view. As shown in FIG. 2, the optical scanner 104 has a main body 110 mounted on a base 112.
  • the main body 110 is formed using an elastic material such as silicon. As shown in the upper part of FIG. 2, the main body 110 has a thin rectangular shape having a through hole 114 through which light can pass.
  • the main body 110 has a fixed frame 116 on the outside, and a vibrating body 124 having a reflection mirror 122 on which a reflection surface 120 is formed on the inside.
  • the base 112 includes, as shown in the lower part of FIG. It is configured to have a vibrating body 124 and a concave portion 132 opposed thereto.
  • the concave portion 132 is formed to have a shape that does not interfere with the base 112 even when the vibrating body 124 is displaced by vibration when the main body 110 is mounted on the base 112.
  • the reflection surface 120 of the reflection mirror section 122 is swung about a swing axis 134 which is also a center line of symmetry thereof.
  • the vibrating body 124 further includes a beam portion 140 extending from the reflection mirror portion 122 on the same plane as the reflection mirror portion 122 and joining the reflection mirror portion 122 to the fixed frame 116.
  • a pair of beam sections 140 extend from opposite sides of the reflection mirror section 122 in opposite directions.
  • Each beam portion 140 includes one mirror-side leaf spring portion 142, a pair of frame-side leaf spring portions 144, and a connection that connects the mirror-side leaf spring portion 142 and the pair of frame-side leaf spring portions 144 to each other.
  • Part 146 is configured.
  • the mirror-side leaf spring portion 142 is formed on the oscillation axis 134 on the oscillation axis 134 from the pair of edges facing each other in the direction of the oscillation axis 134 of the reflection mirror portion 122 to the corresponding connection portion 146. Extends along.
  • the pair of frame-side leaf spring portions 144 extend along the swing axis 134 from the corresponding connection portions 146 in positions that are offset in opposite directions with respect to the swing axis 134.
  • each of the pairs of frame-side leaf springs 144, 144 has a power source of 150, 152, 154, 156, respectively. It is mounted in a position that extends over the fixed frame 116.
  • each frame-side leaf spring portion 144 has a local portion on the side close to the fixed frame 116.
  • the recess 158 is thereby formed.
  • a recess 159 that is continuous with the recess 158 is formed in the fixed frame 116.
  • Each of the driving sources 150, 152, 154, and 156 has a driving source 154 force as shown in FIG. 3.
  • the piezoelectric body 170 (also referred to as a “piezoelectric vibrator” or a “piezoelectric element”!). ⁇ )).
  • the piezoelectric body 170 has a thin plate shape and is attached to one surface of the vibrating body 124, and is sandwiched between the upper electrode 172 and the lower electrode 174 in a direction perpendicular to the attachment surface.
  • the upper electrode 172 and the lower electrode 174 are respectively connected to a pair of input terminals 178, 178 provided on the fixed frame 116 by respective lead wires (not shown).
  • the present invention can be implemented in such a manner that the upper electrode 172 and the lower electrode 174 are respectively connected to external terminals (not shown) by respective lead wires (not shown).
  • the drive sources 150, 152, 154, and 156 attached to the four frame-side leaf springs 144, respectively are located on one side with respect to the swing axis 134.
  • a pair of drive sources 150 and 152 sandwiching a part of the reflection mirror 122 and a pair of drive sources 154 and 156 located on the other side and sandwiching the reflection mirror unit 122 are respectively two piezoelectric members 170 belonging to each pair. Are bent so that their free ends are displaced in the same direction as each other.
  • a pair of drive sources 150 and 154 located on one side of the reflection mirror section 122 and sandwiching the oscillation axis 134, and a pair of drive sources 15 2 located on the other side and sandwiching the oscillation axis 134 And 156 are bent so that the free ends of the two piezoelectric members 170 belonging to each pair are displaced in opposite directions.
  • the displacement to be rotated in the direction is the difference between the displacement in one direction of the pair of drive sources 150 and 152 located on one side with respect to the swing axis 134 and the displacement in the opposite direction of the pair of drive sources 154 and 156 located on the opposite side. Generated by both.
  • each frame-side leaf spring portion 144 has a function of converting a linear displacement (lateral displacement) of the piezoelectric body 170 attached thereto into a bending motion (longitudinal displacement). This has the function of converting the bending motion of the frame-side leaf spring portion 144 into the rotation motion of the mirror-side leaf spring portion 142.
  • the reflecting mirror section 122 is rotated by the rotational movement of the mirror side leaf spring section 142.
  • the two driving sources 150 and 152 forming the first pair and the two driving sources 154 and 156 forming the second pair are displaced in opposite directions to each other to form the reflection mirror unit.
  • An alternating voltage is applied to the two driving sources 150 and 152 forming the first pair in the same phase in order to generate a reciprocating rotational movement or oscillating movement of the driving source 122 around its driving axis 134.
  • the alternating voltage force having the opposite phase is applied to the two driving sources 154 and 156 forming the second pair in the same phase.
  • the horizontal scanning system 100 includes the horizontal scanning drive circuit 180 shown in FIG.
  • the oscillator 182 generates an alternating voltage signal based on the horizontal synchronization signal input from the signal processing circuit 60.
  • the oscillator 182 is connected to a first pair of two driving sources 150 and 152 via a first path via a phase shifter 184 and an amplifier 186, while passing through a phase inverting circuit 188, a phase shifter 190 and an amplifier 192. Via a second path, it is connected to a second pair of two driving sources 154, 156.
  • the phase inversion circuit 188 inverts the phase of the alternating voltage signal input from the oscillator 182 and supplies it to the phase shifter 190. Since this phase inverting circuit 188 is provided only in the second path, two driving sources 150 and 152 forming the first pair and two driving sources 154 and 156 forming the second pair have corresponding amplifiers. The phases of the alternating voltage signals supplied from 186 and 192 are opposite to each other.
  • phase shifters 184 and 190 are provided with alternating voltages to be supplied to the driving sources 150, 152, 154 and 156 so that the video signal and the vibration of the reflection mirror unit 122 are synchronized with each other. It is provided to change the phase of the signal.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a specific shape of the vibrating body 124.
  • the reflection mirror unit 122 is manufactured so that the projection graphic force obtained by projecting the reflection mirror unit 122 in the normal direction of the reflection surface 120 is generally circular.
  • the reflection mirror section 122 is an example of the “reflection mirror” in the above item (18).
  • the diameter of the reflection mirror section 122 is 1 mm, the thickness thereof is 100 m, and the length of each beam section 140 is 2 mm. The method of manufacturing the reflection mirror section 122 will be described later in detail.
  • FIG. 7 is a perspective view showing how light emitted from the optical fiber 82 enters the optical scanner 104 via the collimating optical system 84.
  • the light emitted from the collimating optical system 84 is incident on the reflecting surface 120 of a generally circular reflecting mirror unit 122, and the reflecting mirror unit 122 is caused to swing around the swing axis 134, so that the light is reflected from the reflecting surface 120. Is scanned in the horizontal direction.
  • FIG. 8 is a perspective view showing how light emitted from the optical fiber 82 enters the conventional optical scanner 300 via the collimating optical system 84.
  • the reflection mirror section 302 has a rectangular shape.
  • the reflection mirror section 302 and the reflection mirror section 122 in the present embodiment are common to each other with respect to the specific gravity, thickness, and maximum width dimension of the material, and compared with each other in terms of weight, the present embodiment Since the reflection mirror portion 122 of the present embodiment is lighter, the reflection mirror portion 122 of the present embodiment is smaller when compared with each other with respect to the moments of inertia around the oscillation axes 134 and 304.
  • both the reflecting mirror unit 122 of the present embodiment and the conventional reflecting mirror unit 302 are When light is scanned using its own resonance, the reflection mirror unit 122 in the present embodiment is higher than the conventional reflection mirror unit 302 in increasing the resonance frequency and increasing the light scanning frequency. Suitable.
  • the laser beam horizontally scanned by the optical scanner 104 described above is transmitted to the vertical scanning system 102 by the relay optical system 194, as shown in FIG.
  • This RSD has a beam detector 200 at a fixed position.
  • the beam detector 200 is provided to detect the position of the laser beam in the main scanning direction (horizontal scanning direction) by detecting the laser beam deflected by the optical scanner 104.
  • One example of a beam detector 200 is a photodiode.
  • the beam detector 200 outputs a signal indicating that the laser beam has reached a predetermined position as a BD signal, and the output BD signal is supplied to the signal processing circuit 60.
  • the signal processing circuit 60 waits for a set time from the time when the beam detector 200 detects the laser beam, and outputs a necessary drive signal to each laser driver 70. , 72, 74.
  • the image display start timing is determined for each scanning line, and the image display is started at the determined image display start timing. Therefore, synchronization between the image signal and the laser beam scanning position is ensured.
  • the vertical scanning system 102 includes the galvano mirror 210 as an oscillating mirror that performs mechanical deflection.
  • the laser beam emitted from the horizontal scanning system 100 is condensed by the relay optical system 194 and enters the galvanometer mirror 210.
  • the galvanomirror 210 is swung around a rotation axis that intersects the optical axis of the laser beam incident on the galvanomirror.
  • the starting timing and the rotation speed of the galvanometer mirror 210 are controlled based on a vertical synchronization signal supplied from the signal processing circuit 60.
  • the vertical scanning system 102 is mainly configured with the galvanometer mirror 210, but can be configured in another format.
  • the laser beam is two-dimensionally scanned, and the image power relay represented by the scanned laser beam is relayed.
  • the light is emitted to the observer's eye 10 via the optical system 214.
  • step S1 a plate-like material (silicon wafer) made of silicon single crystal is so etched as to have a thickness of 100 m. Prepared for use as (11).
  • step S2 both surfaces of the material 400 to be etched are coated with an etching mask material 410 (see FIG. 11).
  • the etching mask material 410 is, for example, a silicon oxide film formed on both surfaces of the material to be etched 400 by heating the material to be etched 400. That is, step S2 is a coating process.
  • step S3 a predetermined mask pattern is formed by lithography on etching mask material 410 coated on both surfaces of material 400 to be etched.
  • the shape of the mask pattern formed on each etching mask material 410 is such that when the material to be etched 400 is immersed in an etching bath (not shown), the etching solution is firstly brought into contact with the etching bath and then etched. Determine the shape of the part to be cut. That is, this step S3 is a mask pattern forming step.
  • FIG. 10 is a plan view showing an example of the mask pattern.
  • FIG. 13 shows one of the four regions as a representative.
  • the mask pattern is parallel to the swing axis 134 (this is an example of “one reference line” in the above item (23)). It has a side and a second side orthogonal to the swing axis 134.
  • This mask pattern is positioned with respect to the material to be etched 400 such that the first side and the second side are orthogonal to the crystal direction in the (100) crystal plane of the material to be etched 400 shown in FIG.
  • the first side has a second portion 422 (extending horizontally in FIG. 10) parallel to the swing axis 134 among a plurality of second portions 422 described later. 2nd part 4 22), while the second side corresponds to a second portion 422 (the second portion 422 extending vertically in FIG. 10) of the plurality of second portions 422 that is orthogonal to the swing axis 134.
  • the material 400 to be etched is placed on two center lines of symmetry orthogonal to each other at the center point PC of the mask pattern (the swing axis 134 and the center point PC). It is divided into four regions I, II, III and IV by a straight line perpendicular to the oscillation axis 134).
  • the mask patterns are opposed to each other on both sides of the mask pattern in the direction of the swing axis 134, and respectively, as shown in FIG. It has an extension 431 that extends outward along the dynamic axis 134.
  • the extension portion 431 is provided in a mask pattern for manufacturing the beam portion 140 shown in FIG. 4 together with the reflection mirror portion 122 by wet etching.
  • the orientation of each region and the X yz coordinates assigned to the material 400 to be etched to define a plurality of crystal planes of the material 400 to be etched composed of a single crystal Explaining the relationship with the orientation of the system, the central angle of each region (in the example of FIG. 13, the four corners of the square indicated by the region and located at the top in FIG. 13)
  • the direction of each region and the direction of the xyz coordinate system are determined so that the bisector and the X axis coincide with each other.
  • the material 400 to be etched is divided into four equal parts so that the normal force to the (100) plane in each area coincides with the bisector of the central angle of each area.
  • FIG. 10 shows an etching mask material 410 separated from the xyz coordinate system force-etched material 400 described above.
  • the mask pattern is divided into four equal parts along its surface around one center point PC of the surface, thereby forming four regions I, II, III and IV. Forces where xyz coordinate system is assigned to each region In FIG. 10, this is typically shown only for region I! /.
  • the mask pattern has a convex octagon.
  • the outline of the mask pattern includes, for each region, a first portion 420 corresponding to the (100) crystal plane of the material 400 to be etched, and a (111) crystal plane (a narrowly defined (111) crystal plane). And a second portion 422 corresponding to the same.
  • the second part 422 is present on each side of the first part 420.
  • the mask pattern having the shape described above is formed on both surfaces of the material 400 to be etched so as not to be shifted from each other.
  • step S4 the laminate of the material to be etched 400 and the etching mask material 410 is immersed in an etching bath containing an etching solution.
  • the kind of the etching solution is selected as potassium hydroxide solution (KOH), the concentration is selected as 40 wt%, and the temperature is selected as 70 ° C.
  • KOH potassium hydroxide solution
  • the concentration is selected as 40 wt%
  • the temperature is selected as 70 ° C.
  • wet etching is performed on the material 400 to be etched. That is, step S4 is a wet etching process.
  • TMAH hydroxyl-tetramethylammonium solution
  • FIGS. 11 (a) and (b) and FIGS. 12 (a) and (b) show steps in which the material 400 to be etched is wet-etched. However, in these figures, attention is paid to the 400 materials to be etched and their symmetry, and only one of the four regions I, II, III and IV is representatively shown.
  • the wet etching force of the material to be etched 400 is started from a portion that is not coated with the etching mask material 410. At this stage, only the (100) crystal plane and the (111) crystal plane appear in the material 400 to be etched.
  • each of the corners belonging to the octagon shown by the etching mask material 410 at the stage shown in FIG. 11A (hereinafter, referred to as “original corners”) has a plurality of separate portions.
  • the crystal plane of the crystal begins to be exposed, thereby rounding off the original corners.
  • FIG. 12 (a) when the stepping force slightly progresses as shown in FIG. 11 (b), as shown in FIG. A plurality of crystal planes exposed at the stage shown in FIG. 11 (b) grow in the area shown in FIG. 11B, and further another crystal plane starts to be exposed, whereby each original corner is further rounded.
  • FIG. 12 (b) when the stepping force slightly progresses as shown in FIG. 12 (a), as shown in FIG. Part of At the stage shown in FIG. 12 (a), a plurality of exposed crystal faces grow, and further another crystal face starts to be exposed, whereby each original corner is further rounded.
  • the stage shown in FIG. 12B is the end stage of the wet etching, and the material 400 to be etched is penetrated in the thickness direction by the etching solution.
  • FIG. 12B shows the final shape of the material 400 to be etched, together with the matas pattern.
  • FIG. 13 shows an enlarged view of the material to be etched 400 shown in FIG. 12 (b).
  • the (211) crystal plane, the (311) crystal plane, the (411) crystal plane, and the (511) crystal plane are interposed between the (100) crystal plane and the (111) crystal plane.
  • a plurality of other crystal planes including a plane are exposed.
  • the (211) crystal plane, the (311) crystal plane, the (411) crystal plane, and the (511) crystal plane are the same as the (111) crystal plane, respectively. It is defined to include the plane and its equivalent crystal plane.
  • the etching mask material 410 has a (nil) crystal plane (n: 2 or more) between the first portion 420 and the second portion 422. (Integer).
  • the reflection mirror section 122 completed by the wet etching described above has a generally convex octagon when projected in the normal direction, and is more precisely an m-sided polygon (m: larger than 16). Integer).
  • FIG. 14A is a longitudinal sectional view of the completed reflection mirror section 122, which is cut along a plane passing through the (100) crystal plane.
  • FIG. 7B is a longitudinal sectional view of the completed reflection mirror unit 122 when cut along a plane passing through the (111) crystal plane.
  • FIG. 14 (c) shows, as a comparative example of the material 400 to be etched, a reflection mirror portion 122 'obtained when only one surface of the material 400' to be etched is wet-etched, and the (111) crystal surface Is shown in a vertical cross-sectional view cut by a plane passing through.
  • the side surface thereof is symmetrical with respect to the center line in the thickness direction of the material 400 to be etched. A discontinuous slope is formed. Therefore, according to the present embodiment, it is easier to manufacture the reflecting mirror portion 122 which is lighter and has a smaller moment of inertia than the comparative example described above.
  • the shape of the reflection mirror unit 122 is made circular rather than the hexagonal shape that is the shape of the reflection mirror unit 122 when the number of types of the intervening crystal plane is one.
  • both the (100) crystal plane and the (111) crystal plane are eroded by wet etching, and the respective length dimensions are reduced from the initial values.
  • the decrease is replaced by another crystal plane having an oblique direction with respect to both the (100) crystal plane and the (111) crystal plane.
  • the length of each of the plurality of crystal planes constituting the outer peripheral surface of the reflection mirror unit 122 is reduced and equalized, which also allows the reflection mirror
  • the shape of the part 122 is circularized. Assuming that the number of straight line segments (corresponding to each crystal plane) constituting the outline of the projected figure of the reflecting mirror unit 122 is constant, the length of the longest straight line segment among the straight line segments The shorter the is, the more the outline tends to approach the circle.
  • FIG. 15 shows another example of the mask pattern.
  • the first portion 430 corresponding to the (100) crystal plane
  • the second portion 432 corresponding to the (111) crystal plane
  • (ni l) It has a third portion 434 corresponding to the crystal plane (n: an integer of 2 or more).
  • step S5 the material to be etched 400 having both surfaces coated with the etching mask material 410 is taken out of the etching bath.
  • step S6 the etching mask material 410 is peeled off from both surfaces of the material 400 to be etched.
  • step S7 a reflection film is formed on at least one of both surfaces of the material 400 to be etched, using aluminum or silver as a material.
  • the mask pattern is formed by the swing axis 134 (this is an example of the “one reference line” in the above item (23)). ) And a second side orthogonal to the swing axis 134.
  • This mask pattern is positioned with respect to the material to be etched 480 such that the first side and the second side are orthogonal to the ⁇ 110> crystal direction on the (100) crystal plane of the material to be etched 480 shown in FIG. You.
  • the first side is a second portion 472 (a second portion 472 extending horizontally in FIG. 16) parallel to the swing axis 134 among a plurality of second portions 472 described later.
  • the second side corresponds to a second portion 472 (a second portion 472 extending vertically in FIG. 16) of the plurality of second portions 472 that is orthogonal to the swing axis 134.
  • the material to be etched 480 is placed at two center lines (a swing axis 134 and a center point PC) orthogonal to each other at the center point PC of the mask pattern.
  • the region is divided into four regions I, II, III and IV by a straight line perpendicular to the oscillation axis 134).
  • the mask patterns are opposed to each other on both sides thereof in the direction of the swing axis 134, as shown in FIG.
  • Each has an extension 431 that extends outward along the swing axis 134.
  • the mask pattern has a generally convex octagon, and the outline of the mask pattern corresponds to the first portion 470 corresponding to the (100) crystal plane. And a second portion 472 corresponding to the (111) crystal plane. Further, in the present embodiment, similarly to the second portion 472, the fourth portion 474 is symmetrically disposed on both sides of the first portion 470.
  • the plane shape of the mask pattern is based on a convex octagon as a basic shape, and protrudes at eight corners of the octagon.
  • the shape has a fourth portion 474 as a portion.
  • the fourth portion 474 has a shape extending from each corner of the regular octagon to a region corresponding to the outer corner of each corner.
  • the fourth portion 474 is determined by the timing at which a corner that should be formed by the first portion 470 and the second portion 472 is eroded by wet etching due to the absence of the fourth portion 474. Performs the function of delaying. With this function, the surface configuration of the outer peripheral surface of the reflection mirror unit 122 can be simpler than that of the first embodiment.
  • the etching mask material 490 is coated on both surfaces of the material to be etched 480, and the two coated etching mask materials 490 are respectively coated with the above-described etching mask material 490.
  • a mask pattern having a shape is formed.
  • wet etching is performed on the material to be etched 480 to which the mask pattern is assigned.
  • FIGS. 17 (a) and (b) and FIGS. 18 (a) and (b) show steps in which the material to be etched 480 is subjected to wet etching.
  • FIG. 17A the wet etching of the material to be etched 480 is started from a portion not coated with the etching mask material 490.
  • the (100) crystal plane and the (111) crystal plane mainly appear in the material to be etched 480. Further, in the material to be etched 480, another crystal plane appears between the (100) crystal plane and the (111) crystal plane.
  • the portion of the material to be etched 480 where the other crystal plane appears forms a projection 492 projecting from the (100) crystal plane and the (111) crystal plane.
  • the protruding portion 492 is a portion formed as a result of the erosion being delayed from the peripheral portion by the fourth portion 474 of the mask pattern.
  • the material to be etched 480 has a gap between the (100) crystal plane and the (111) crystal plane.
  • a (520) crystal plane grows, and the (100) crystal plane and the (111) crystal plane are connected to each other by a slope by the (520) crystal plane.
  • the stage shown in FIG. 18B is the end stage of the wet etching, in which the material to be etched 480 is penetrated in the thickness direction by the etchant.
  • FIG. 18B shows the final shape force of the material to be etched 480 together with the first portion 470 of the matas pattern.
  • FIG. 19 shows an enlarged view of the material to be etched 480 shown in FIG. 18B.
  • the wet etching of the material to be etched 480 is completed, only the (520) crystal plane is exposed between the (100) crystal plane and the (111) crystal plane.
  • (100) The crystal plane and the (111) crystal plane are connected to each other by a simpler plane configuration than in the first embodiment.
  • FIG. 20 (a) shows a perspective view of the completed reflection mirror section 122
  • FIG. 20 (b) shows a plan view.
  • the reflecting mirror portion 122 When the reflecting mirror portion 122 is projected in the normal direction, the reflecting mirror portion 122 generally has a convex octagon, more precisely, has a hexagonal shape, and more precisely, has a shape close to a hexagonal shape. Has formed.
  • the (520) crystal plane is mainly interposed between the (100) crystal plane and the (111) crystal plane of the outer peripheral surface force of the reflection mirror unit 122.
  • Wet etching is performed so that there is mainly one kind of intervening crystal plane, and the number of kinds of intervening crystal planes does not change. Therefore, according to the present embodiment, the shape of the outer peripheral surface of the reflection mirror unit 122 is stabilized, and as a result, the moment of inertia of the reflection mirror unit 122 is also stabilized.
  • FIG. 21 shows another example of the mask pattern.
  • the first part 500 corresponding to the (100) crystal plane
  • the second part 502 corresponding to the (111) crystal plane
  • the fourth part With part 504 and Yes is another example of the mask pattern.
  • the present embodiment is different from the first or second embodiment only in the part of the method of manufacturing the main body 110 where the spring 140 having the step is manufactured by wet etching. About is common. Therefore, among the plurality of elements in the present embodiment, elements common to the first or second embodiment will be referred to using the same reference numerals or names, and duplicate descriptions will be omitted. Only will be described in detail.
  • the RSD according to the present embodiment is structurally the same as the RSD according to the first embodiment shown in Fig. 1. However, the present embodiment can be changed so that the wavefront modulation optical system 22 is omitted, and the same is true for the first embodiment.
  • the main body 110 of the RSD according to the present embodiment is the same as the main body 110 of the RSD according to the first embodiment shown in FIGS. 2 to 4, and includes a vibrating body 124 and a fixed frame 116. Are integrally formed. As shown in FIG. 2, the vibrating body 124 has a reflecting mirror portion 122 having a reflecting surface 120 and a pair of beam portions 140, 140 facing each other with the reflecting mirror portion 122 interposed therebetween. It is configured.
  • each beam portion 140 of the vibrating body 124 includes one mirror-side leaf spring portion 142, a pair of frame-side leaf spring portions 144, 144, as in the first embodiment.
  • the mirror side plate spring 142 and a pair of frame side plate springs 144, 144 are configured to include a connecting portion 146 for connecting the mirror side plate springs 144 to each other. That is, in the present embodiment, each beam portion 140 constitutes an example of the “beam structure” in the above item (18), and the “beam structure” according to the above items (27) and (28). It constitutes an example of the "body”.
  • each of the pairs 140 /! Has a horsepower 150, 152, 154, and 156 forces. It is mounted in a position that extends over the fixed frame 116.
  • each frame-side leaf spring portion 144 is locally thin-plated on the side near the fixed frame 116, thereby forming a concave portion 158.
  • a recess 159 that is continuous with the recess 158 is formed in the fixed frame 116.
  • concave portions 158 are formed in one side portion, that is, the upper surface portion of each frame side leaf spring portion 144 of beam portion 140.
  • each frame-side leaf spring portion 144 has a step portion 160.
  • the step portion 160 includes (a) a high portion 162 having the same height as the basic surface of the beam portion 140, that is, the original upper surface, and (b) a higher portion than the original upper surface.
  • Each frame-side leaf spring portion 144 is formed so as to have a lower portion 164 and (a) a shoulder portion 166 traversing the beam portion 140 at the boundary between the higher portion 162 and the lower portion 164.
  • the concave portion 158 is formed by the lower portion 164 and the shoulder portion 166.
  • each of the drive sources 150, 152, 154, and 156 is in a state where it does not exceed a plane having the same height as the basic surface of the frame-side leaf spring portion 144 corresponding to the upper surface force.
  • the corresponding concave portion 158 that is, in the corresponding step portion 160.
  • each of the horse-power sources 150, 152, 154, and 156 is formed as a laminated body sandwiched by a thin plate-shaped piezoelectric member 170, an upper electrode 172, and a lower electrode 174. ing.
  • Each drive source 150, 152, 154, 156 is mounted on the surface of the recess 158, 159 on the lower surface, while the height of the surface of the high portion 162 on the upper surface, as shown in a side view in FIG. It has a thickness dimension not exceeding. That is, in the present embodiment, each of the driving sources 150, 152, 154, and 156 constitutes an example of the “laminated portion” in the above item (31).
  • the horizontal scanning drive circuit 180 in the RSD according to the present embodiment has the same configuration and operation as the horizontal scanning drive circuit 180 in the RSD according to the first embodiment, which is shown in FIG.
  • Each frame-side leaf spring portion 144 of the vibrating body 124 is formed integrally with the reflection mirror portion 122 so as to have a step portion 160 for forming the concave portion 158.
  • the height of the step portion 160 that is, the distance between the high portion 162 and the low portion 164 in the thickness direction of each frame-side leaf spring portion 144 is 50 m, and The dimensions of the recess 158 are lmm.
  • FIG. 22 is a process chart showing a vibrating body manufacturing method for integrally and collectively manufacturing the main body 110 including the fixed frame 116 and the vibrating body 124 by wet etching.
  • step S11 a plate-shaped material made of silicon single crystal is prepared as a material to be etched.
  • the material to be etched is denoted by reference numeral 600.
  • the material 600 to be etched has a thickness of 100 / zm and is made of silicon wafer.
  • a (100) crystal plane is exposed from the beginning.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a method of manufacturing the main body 110.
  • lines A--A and B-- in FIG. It is shown in a sectional view with respect to line B.
  • the line A-A is a cutting line passing through the center of the reflecting mirror section 122 and crossing the main body 110, while the line B-B passes through the center in the longitudinal direction of the concave portion 158 and the main body 110 Is a cutting line that crosses
  • step S12 as shown in FIG. 23 (a), two etching mask materials 610 and 612 are coated on both surfaces of the material 600 to be etched.
  • These etching mask materials 610 and 612 are silicon thermal oxide films formed on both surfaces of the material 600 to be etched by heating both surfaces of the material 600 to be etched. That is, this step S12 constitutes an example of the “coating step” in the above item (18).
  • step S13 lithography is performed on the two etching mask materials 610 and 612 respectively coated on both surfaces of the material 600 to be etched.
  • a resist is applied to the surface of each of the etching mask materials 610 and 612, and then the applied resist is exposed with respective pattern lights.
  • each resist is selectively removed in a position-selective manner using a necessary chemical under each exposure pattern.
  • the resist 620 having the upper mask pattern adheres to the surface of the upper etching mask material 610, while the lower etching mask material 612 is attached.
  • a resist 622 having a lower mask pattern adheres to the surface of the substrate.
  • a necessary chemical solution for example, hydrofluoric acid
  • the upper etching mask material 610 has an upper mask pattern 630 shown in a plan view in FIG. 24A
  • the lower etching mask material 612 has a lower mask pattern 632 shown in a plan view in FIG. Are respectively formed.
  • each of the upper mask pattern 630 and the lower mask pattern 632 is shown only for a portion related to the manufacture of the vibrating body 124, and is related to the manufacture of the fixed frame 116. Parts have been omitted because they are not essential for understanding the present invention.
  • a portion surrounded by a dashed circle is a portion 650 of the upper surface portion of each frame side leaf spring portion 144 related to the production of the step portion 160. is there.
  • the portion surrounded by a broken line circle is located on the opposite side of the lower surface portion of each frame side leaf spring portion 144 from the step portion 160. This is the part 652 related to the production of the part to be performed.
  • each of the mask patterns 630 and 632 is such that when the material to be etched 600 is immersed in an etching bath (not shown), the etching solution contained in the etching bath comes into contact first and is etched. Determine the shape of the part to be cut. That is, this step S13 constitutes an example of the “mask pattern forming step” in the above item (18).
  • the portion 652 forms a simple belt shape substantially the same as the basic target shape (final production shape) of the frame-side leaf spring portion 144, and the portion 652 and the lower mask pattern are formed.
  • the portion 650 of the 632 extends straight between the portion 654 corresponding to the fixed frame 116, while the portion 650 has a complicated shape.
  • FIG. 25 shows the material to be etched 600 and the frame-side leaf spring portion 144 in a simplified manner for the purpose of easily describing their shapes. More realistic shapes of the material 600 to be etched and the frame-side leaf spring portion 144 are shown in FIGS. 27 to 29.
  • FIG. 25 (a) shows one frame-side leaf spring portion 144 (hereinafter referred to as “representative frame-side leaf spring portion”) of the upper mask pattern 630, which represents a plurality of frame-side leaf spring portions 144 for convenience of explanation. )) Are shown in perspective view.
  • FIG. 25 (b) shows a perspective view of a portion of the material to be etched 600 where the representative frame-side leaf spring portion 144 is formed and its peripheral portion.
  • FIG. 25 (c) shows a perspective view of a basic target shape (final production shape) of the representative frame side leaf spring portion 144.
  • the material to be etched 600 will be described in more detail with reference to FIG. 25 (b).
  • the material to be etched 600 is immersed in the etching solution among the material to be etched 600. It is provided with a planned remaining portion 700 that remains without being eroded despite performing wet etching.
  • the expected remaining portion 700 has the same shape as the high portion 162 of the basic target shape shown in FIG. 25 (c). The expected remaining portion 700 is indicated by a broken line in FIG. 25 (b).
  • the material to be etched 600 further includes a penetrating portion 702 that is eroded by wet etching until it penetrates in the thickness direction of the material to be etched 600.
  • the planned penetrating portion 702 includes the material to be etched 600 and the same shaped portion of the material to be etched 600 having the same shape as the basic target shape of the representative frame-side leaf spring portion 144. When the projection is performed in the thickness direction, this is a portion excluding the projection of the same shape portion in the projection of the material 600 to be etched.
  • the material to be etched 600 further has a semi-eroded portion 704 to be eroded halfway in the thickness direction of the material to be etched 600 by wet etching.
  • the planned semi-eroded portion 704 has the same shape as the recess 158 shown in FIG. This planned semi-eroded portion 704 is shown by a two-dot chain line in FIG. 25 (b).
  • the portion 650 of the upper mask pattern 630 (hereinafter, referred to as “step portion corresponding mask pattern 650”) is the surface of the scheduled remaining portion 700 before the start of wet etching. Includes basic pattern 710 covering (top).
  • the step portion corresponding mask pattern 650 further includes a compensation pattern 712 covering the surface (upper surface) of both side portions 706 before the start of wet etching.
  • the compensation pattern 712 is configured as a pair of overhanging portions 714, 714 that extend in the length direction of the semi-eroded portion 704 so as to overhang both sides in the width direction thereof.
  • Fig. 26 shows the basic target shape of the high portion 162 of the step portion 160 of the representative frame-side leaf spring portion 144 and the shape and force of the mask pattern 650 corresponding to the step portion, for comparison. Are shown side by side in a plan view.
  • the step portion corresponding mask pattern 650 includes a basic pattern 710 having the same shape as the surface shape of the high portion 162.
  • the step portion corresponding mask pattern 650 further includes, as a compensation pattern 712, a pair of projecting portions 714, 714 projecting from the basic pattern 710 on both sides in the width direction. As shown in FIG.
  • the mask pattern 650 corresponding to the step portion is connected to the basic pattern 710 at one end of the pair of overhang portions 714 and 714 and is closed, while being opened at the other end to form a basic pattern. Together with the portion of the pattern 710 that is coupled to the compensation pattern 712, it forms a generally U-shape.
  • step S14 the laminate of the material to be etched 600 and the etching mask materials 610 and 612 is immersed in an etching tank containing a liquid etching solution.
  • the type of the etching solution is selected as potassium hydroxide solution (KOH)
  • the concentration is selected as 40 wt%
  • the temperature is selected as 70 ° C.
  • wet etching is performed on the material 600 to be etched. That is, step S14 constitutes an example of the “wet etching step” in the above item (18).
  • step S14 when the material 600 to be etched has penetrated in the planned penetrating portion 702, one wet etching is completed.
  • the material 600 to be etched is immersed in the etching solution only once for one wet etching. That is, in the present embodiment, the material 600 to be etched is immersed only once instead of being immersed in the etching solution in a plurality of times for one wet etching. This is because the main body 110 is manufactured together (at one time) by wet etching of the material 600 to be etched!
  • FIGS. 27 (a) and (b) and FIGS. 28 (a) and (b) show, in a stepwise manner, how wet etching proceeds in the material 600 to be etched.
  • FIGS. 27 (a) and (b) and FIGS. 28 (a) and (b) show, in a stepwise manner, how wet etching proceeds in the material 600 to be etched.
  • FIGS. 27 (a) and (b) and FIGS. 28 (a) and (b) show, in a stepwise manner, how wet etching proceeds in the material 600 to be etched.
  • the representative frame side leaf spring portion 144 typically shows a state in which the erosion of the material to be etched 600 progresses from the upper surface to the lower surface.
  • the process is started from a portion of the material to be etched 600 that is not covered by the wet etching force etching mask material 610.
  • the (100) crystal plane and the (111) crystal plane begin to appear on the material to be etched 600 by the mask pattern 650 corresponding to the step portion.
  • FIG. 29 (a) shows a plan view of step portion 160 formed by the wet etching
  • FIG. 29 (b) shows a perspective view.
  • a (111) crystal plane appears at the shoulder 166.
  • the (111) crystal plane is a crystal plane that is eroded more slowly than other crystal planes during wet etching.
  • the compensation pattern 712 is a pair of overhang portions 714, 714 as shown in FIG.
  • the distal end has a rectangular portion extending at right angles to the length direction of each overhang portion 714, and each corner of the rectangular portion has a shape as close as possible to a right angle.
  • straight portions 720, 720 orthogonal to the length direction of the overhang portions 714, 714 are formed at the respective tips of the pair of overhang portions 714, 714.
  • Each straight portion 720, 720 is an example of a straight portion orthogonal to the crystal direction of the material to be etched 600, and the presence of each straight portion 720, 720 causes the (111) crystal face to be formed on the shoulder portion 166 by wet etching. Appears. That is, in the present embodiment, the linear portions 720, 720 located at the tips of the overhang portions 714, 714 constitute an example of the “linear portion” in the above item (23).
  • the shape of the compensation pattern 712 has a pair of overhanging portions 714, 714 such that a (111) crystal plane appears at the shoulder 166 when the wet etching is completed. Is set in advance!
  • step S15 the material to be etched 600 having both surfaces coated with the etching mask material 610 is removed from the etching bath.
  • step S16 the etching mask material 610 is peeled off from both surfaces of the material 600 to be etched.
  • FIGS. 30 and 31 show steps in which the step portion 160 is manufactured by the manufacturing method as a comparative example of the present embodiment in a stepwise perspective view, similarly to FIGS. 27 and 28. It has been.
  • the mask pattern strength corresponding to the step portion is used as having the same shape as the basic pattern 710.
  • a pair of overhanging portions 714, 714 cooperate with each other to form an example of the "first etching compensator" in the above items (21) and (22). That is,
  • both surfaces of the etching mask material 610 are coated with the upper etching mask material 730 and the lower etching mask material 732. You.
  • FIG. 32A shows the upper mask pattern 740 formed on the upper etching mask material 730. Only those parts relevant to the production of the force oscillator 124 are shown in plan view.
  • FIG. 32 (b) shows that the lower mask pattern 742 formed on the lower etching mask material 732 includes a portion related to the production of the vibrator 124 and a portion of the fixed frame 116 connected to the vibrator 124. Only parts related to the work are shown in plan view.
  • a portion surrounded by a broken line circle is a portion 760 of the upper surface portion of each frame side leaf spring portion 144 related to the production of the step portion 160. is there.
  • the portion surrounded by a broken line circle is located on the opposite side of the lower surface of each frame side leaf spring portion 144 from the step portion 160. This is the part 762 related to the production of the part to be performed.
  • the shape of the lower mask pattern 742 is the same as the shape of the lower mask pattern 632 in the third embodiment, while the shape of the upper mask pattern 740 is the shape in the third embodiment. This is different from the upper mask pattern 630. Accordingly, hereinafter, only the shape of the upper mask pattern 740 will be described in detail, and the description of the shape of the lower mask pattern 742 will be omitted.
  • FIG. 33 shows the basic target shape of the high portion 162 of the step portion 160 of one frame side leaf spring portion 144 representing the plurality of frame side leaf spring portions 144, and the upper mask pattern 740.
  • the portion 760 corresponding to the step portion 160 (hereinafter, referred to as “step portion corresponding mask pattern 760”) is shown in a plan view together for shape and force comparison.
  • the step portion corresponding mask pattern 760 includes a basic pattern 770 having the same shape as the surface shape of the high portion 162.
  • the mask pattern 760 corresponding to the step portion further covers the surface of the planned semi-eroded portion 704 (see FIG. 25) and the surfaces of both side portions 706, 706 (see FIG. 25), and in particular, the planned semi-eroded portion 704.
  • the compensation pattern 772 has a rhombic shape having four corners and four sides in cooperation with a portion of the basic pattern 770 coupled to the compensation pattern 772. ing. Each side of the compensating pattern 772 is perpendicular to the crystal direction, and at least one of two opposing corners of the four corners of the compensating pattern 772 corresponds to the basic pattern 770. While being joined, it is cut away at the other opposing corner.
  • the compensation pattern 772 includes a pair of first etching compensation portions 780 and 780 covering the surfaces of both side portions 706 and 706 (see FIG. 25), and a predetermined semi-eroded portion 704 (see FIG.
  • the first etching compensator 780, 780 and the second etching compensator 782 cooperate to reduce the speed at which the wet etching progresses in the planned semi-eroded portion 704, and as a result, the wet etching becomes the planned remaining portion. Do not reach 700.
  • FIGS. 34 (a) and (b) and FIGS. 35 (a) and (b) show a stepwise progress of wet etching in the material 600 to be etched.
  • FIGS. 34 (a) and (b) and FIGS. 35 (a) and (b) show a stepwise progress of wet etching in the material 600 to be etched.
  • FIGS. 34 (a) and (b) and FIGS. 35 (a) and (b) show a stepwise progress of wet etching in the material 600 to be etched.
  • the representative frame side leaf spring portion 144 typically shows a state in which the erosion of the material to be etched 600 progresses from the upper surface to the lower surface.
  • the process is started from a portion of the material to be etched 600 that is not covered with the wet etching force etching mask material 610.
  • a (100) crystal plane starts to appear on the material to be etched 600 by the mask pattern 760 corresponding to the step portion.
  • step force shown in FIG. 34 (b) also slightly progresses in the wet etching, as shown in FIG. 35 (a), the partial force covered by the compensation pattern 772 in the material 600 to be etched and the compensation pattern 772 Is removed leaving only the rear end. At this stage, the (100) crystal plane still exists.
  • the position of shoulder 166 in the length direction of representative frame side leaf spring 144 does not need to change so sensitively.
  • the position and the wet etching conditions of the shoulder 166 in the length direction are stabilized and the accuracy is improved despite the fluctuation.
  • the compensation pattern 772 is
  • An example of the “compensation pattern” in the item (25) is constituted, and a pair of the first etching compensating portions 780 and 780 in the compensation pattern 772 are the same as the items (21), (23) and (25).
  • the second etching compensator 782 constitutes an example of the “second etching compensator” in the above items (24) and (25). It is an example.

Abstract

光が入射する反射面を有する板状の反射ミラーをエッチングによって製作する方法が開示されており、その方法は、(a)単結晶により構成された板状の被エッチング材の両面のうちの少なくとも一方に膜状のエッチングマスク材をコーティングするコーティング工程(S2)と、(b)前記被エッチング材にコーティングされたエッチングマスク材のうちの少なくとも一方に、四角形より円形に近い平面形状を有するマスクパターンを形成するマスクパターン形成工程(S3)と、(c)前記エッチングマスク材がコーティングされた前記被エッチング材を、設定温度のもとに、設定濃度を有するエッチング液に浸漬させてエッチングを実行するウエットエッチング工程(S4)とを含み、それにより、前記反射ミラーをそれの法線方向に投影して得られる投影図形が四角形より円形に近い平面形状を有するように前記反射ミラーを製作するために実施される。

Description

明 細 書
反射ミラー製作方法および反射ミラー
技術分野
[0001] 本発明は、光が入射する反射面を有する板状の反射ミラーをエッチングによって製 作する技術に関するものであり、特に、その反射ミラーをウエットエッチングによって 製作する技術に関するものである。
背景技術
[0002] 例えば、光によって画像を形成する分野においては、光が入射する反射面を有す る板状の反射ミラーが使用される場合がある。この種の反射ミラーは種々の用途に使 用される。例えば、この種の反射ミラーの一形式は、前記反射面に平行な揺動軸線 まわりに振動させられることにより、その反射面に入射した光の反射方向を変化させ てその光を走査するために使用される。
[0003] この形式の反射ミラーの一従来例が存在する(例えば、 日本国特開 2003— 5758 6号公報参照。 ) 0この従来の反射ミラーは、その反射ミラーから前記揺動軸線に沿つ て延び、少なくともねじり振動が前記揺動軸線まわりに発生させられる板状のばねと 共に振動体を構成し、その振動体のうちの少なくとも一部が振動させられることにより
、前記反射面に入射した光の反射方向を変化させてその光を走査するために使用さ れる。
[0004] この従来の反射ミラーは、前記日本国特開 2003— 57586号公報に開示されてい るように、反射ミラーの揺動軸線を対称中心線とする四角形を成す平面形状を有す るように製作されていた。さらに、この従来の反射ミラーは、エッチングによって製作さ れていた。エッチングの種類には、ドライエッチングとウエットエッチングとがある。 発明の開示
[0005] この種の反射ミラーを利用する分野にお!、ては、反射ミラーを揺動軸線まわりに揺 動させ得る最大揺動速度を高速ィ匕することが強く要望される場合がある。具体的に は、例えば、この種の反射ミラーを用いて光の走査を行う走査部を備えた画像形成 装置においては、画像の解像度を増すために光の走査速度を高速ィ匕することが強く 要望され、その走査速度の高速化のために反射ミラーの揺動速度の高速ィヒが要望さ れる場合がある。
[0006] 一方、この種の反射ミラーの揺動速度を高速ィヒするためには、反射ミラーの、揺動 軸線まわりの慣性モーメントを低減させることが有効である。
[0007] し力しながら、ウエットエッチングによって製作された従来の反射ミラーは、前述のよ うに、反射ミラーの揺動軸線を対称中心線とする四角形を成す平面形状を有するよう に製作されていた。そのため、この従来の反射ミラーを使用せざるを得ない場合には 、この従来の反射ミラーと同程度の反射領域を確保するためにそれと同じ横寸法を 有する円形の反射ミラーに比較し、反射ミラーの慣性モーメントを低減させることが困 難であった。
[0008] 反射ミラーをドライエッチングによって製作する場合には、ウエットエッチングによつ て製作する場合より、マスクパターンの微細化が容易で、反射ミラーを任意の形状に 高精度で製作することが容易である。しかし、ドライエッチングによる反射ミラーの製 作は、多数枚の反射ミラーを製作するために使用される多数枚の被エッチング材に 対してエッチングを一括して行うバッチ処理に十分には適していない。そのため、ドラ ィエッチングによる反射ミラーの製作は、反射ミラーの生産効率を高めて生産コストを 低減させることに十分には適して 、な 、。
[0009] 以上説明した事情を背景として、本発明は、光が入射する反射面を有する板状の 反射ミラーをエッチングによって製作する技術にぉ 、て、その反射ミラーをウエットェ ツチングによって製作する技術を提供することを課題としてなされたものである。
[0010] 本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項には番号 を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本発明が 採用し得る技術的特徴の一部およびそれの組合せの理解を容易にするためであり、 本発明が採用し得る技術的特徴およびそれの組合せが以下の態様に限定されると 解釈すべきではない。すなわち、下記の態様には記載されていないが本明細書には 記載されている技術的特徴を本発明の技術的特徴として適宜抽出して採用すること は妨げられな 、と解釈すべきなのである。
[0011] さらに、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することが必ずしも、各項に記 載の技術的特徴を他の項に記載の技術的特徴から分離させて独立させることを妨げ ることを意味するわけではなぐ各項に記載の技術的特徴をその性質に応じて適宜 独立させることが可能であると解釈すべきである。
[0012] (1) 光が入射する反射面を有する板状の反射ミラーをエッチングによって製作する 反射ミラー製作方法であって、
単結晶により構成された板状の被エッチング材の両面のうちの少なくとも一方に膜 状のエッチングマスク材をコーティングするコーティング工程と、
前記被エッチング材にコ一ティングされたエッチングマスク材のうちの少なくとも一 方に、四角形より円形に近い平面形状を有するマスクパターンを形成するマスクバタ ーン形成工程と、
前記エッチングマスク材がコーティングされた前記被エッチング材を、設定温度のも とに、設定濃度を有するエッチング液に浸漬させてエッチングを実行するウエットエツ チング工程と
を含み、それにより、前記反射ミラーをそれの法線方向に投影して得られる投影図 形が四角形より円形に近い平面形状を有するように前記反射ミラーを製作する反射ミ ラー製作方法。
[0013] この方法によれば、反射ミラーをそれの法線方向に投影して得られる投影図形が四 角形より円形に近い平面形状を有するように反射ミラーが製作される。したがって、こ の方法によれば、必要な反射面積を有する円形状の反射領域が最低限要求される 反射ミラーにおいて、四角形を投影図形とする反射ミラーより容易に、無駄な反射領 域を省略可能となるため、四角形を投影図形とする反射ミラーより軽量で慣性モーメ ントが小さ!、反射ミラーが容易に製作される。
[0014] さらに、この方法によれば、反射ミラーがドライエッチングによってではなくウエットェ ツチングによって製作される。したがって、この方法によれば、反射ミラーをドライエツ チングによって製作する場合より、高い生産効率で安価に製作することが容易となる
[0015] ところで、反射ミラーをドライエッチングによって製作する場合には、被エッチング材 の表面にコーティングされたエッチングマスク材に形成されたマスクパターンと同じ形 状を有するように反射ミラーが製作される。これに対し、反射ミラーをウエットエツチン グによって製作する場合には、マスクパターンとは異なる形状を有するように反射ミラ 一が製作される。その理由は、被エッチング材の複数の結晶面間に存在するエッチ ング速度差である。
[0016] したがって、本項に係る方法を実施する場合には、反射ミラーの目標形状に基づき 、被エッチング材の複数の結晶面間に存在するエッチング速度差を見込んでマスク パターンが形成される。この方法においては、反射ミラーが最終的に、それの投影図 形が四角形より円形に近い平面形状を有するように製作されるため、マスクパターン も、四角形より円形に近い平面形状であって、反射ミラーの目標形状とは一致しない 形状を有するように形成される。
[0017] このように、反射ミラーをウエットエッチングによって製作する場合であっても、複数 の結晶面間に存在するエッチング速度差を見込んでマスクパターンを決定すれば、 反射ミラーを目標形状を有するように製作することが可能である。
[0018] 本項に係る方法は、コーティング工程力 被エッチング材の両面にそれぞれエッチ ングマスクをコーティングする態様で実施したり、片面のみにコーティングする態様で 実施することが可能である。前者の態様で実施する場合、マスクパターン形成工程は 、被エッチング材の両面にそれぞれコーティングされた 2個のエッチングマスクのそれ ぞれにマスクパターンを形成したり、それら 2個のエッチングマスクのうちのいずれか のみにマスクパターンを形成することが可能である。要するに、本項に係る方法は、 被エッチング材の両面のうちの少なくとも一方にマスクパターンが形成されるように実 施すれば足りるのである。
[0019] (2) 前記反射ミラーは、前記反射面に平行な揺動軸線まわりに振動させられること により、その反射面に入射した光の反射方向を変化させてその光を走査するために 使用される(1)項に記載の反射ミラー製作方法。
[0020] この方法によれば、光を走査するために使用される反射ミラーを、四角形より円形 に近 、投影図形を有するように、ウエットエッチングによって製作することが可能とな る。
[0021] (3) 前記反射ミラーは、その反射ミラーから前記揺動軸線に沿って延び、少なくとも ねじり振動が前記揺動軸線まわりに発生させられる板状のばねと共に振動体を構成 し、その振動体のうちの少なくとも一部が振動させられることにより、前記反射面に入 射した光の反射方向を変化させてその光を走査するために使用される(2)項に記載 の反射ミラー製作方法。
[0022] (4) 前記マスクパターンの平面形状は、概して凸の八角形である(1)ないし(3)項 の!、ずれかに記載の反射ミラー製作方法。
[0023] この方法によれば、概して凸の八角形を投影図形とする反射ミラーを、四角形を投 影図形とする反射ミラーより慣性モーメントを低減させることが容易な反射ミラーとして 製作することが可能となる。
[0024] (5) 前記マスクパターンの平面形状は、凸の八角形を基本形状として、その八角形 における 8個の角部において突出部を有する形状である (4)項に記載の反射ミラー 製作方法。
[0025] この方法によれば、被エッチング材のウエットエッチング工程にぉ 、て、被エツチン グ材のうちマスクパターンの角部に対面する部分の侵食力 その角部が突出部を有 しない場合より遅延される。この遅延が反映されるように反射ミラーが製作される。
[0026] 本項における「突出部」は、例えば、正規の八角形における各角部から、その各角 部の外角に当たる領域に向力つて延びる形状を有するものとすることが可能である。
[0027] (6) 前記マスクパターンは、一基準線と平行な第 1辺とその基準線と直交する第 2辺 とを有し、前記被エッチング材の(100)結晶面上において前記第 1辺および第 2辺 が < 110>結晶方向と直交するように前記被エッチング材に対して位置決めされ、 そのマスクパターンの外形線は、そのマスクパターンの中心点において互いに直交 する 2本の対称中心線によって前記被エッチング材を 4つの領域に分割した場合の 各領域ごとに、前記被エッチング材の(100)結晶面に相当する第 1部分と、 (111) 結晶面に相当する第 2部分とを有する (4)または (5)項に記載の反射ミラー製作方法
[0028] 本明細書においては、結晶面が(abc)というように表記される力 この表記が意味 する結晶面は、その表記中の a, b, cという各数字の符号を考慮した狭義の結晶面の みならず、それと等価な結晶面をも含んでいる。すなわち、(abc)結晶面は、該当す る複数の結晶面を包含する包括的な定義に従って解釈すべきなのである。このこと はく abc > t 、うように表記される結晶方向につ!、ても同様である。
[0029] そして、本項に係る方法を実施すれば、(100)結晶面と(111)結晶面とが露出す る m角形 (m : 3以上の整数を 4倍したもの)を投影図形とする反射ミラーを製作するこ とが可能となる。
[0030] (7) 前記マスクパターンの外形線は、さらに、前記各領域ごとに、前記被エッチング 材の (ni l)結晶面 (n: 2以上の整数)に相当する第 3部分を、前記第 1部分と第 2部 分との間に有する (6)項に記載の反射ミラー製作方法。
[0031] この方法によれば、反射ミラーの投影図形の外形線が(100)結晶面および(111) 結晶面のみで構成されると仮定した場合にその投影図形が示す八角形を、それに属 する 8個の角部においてそれぞれ、少なくとも 1種類の別の結晶面が露出するように 部分的に削り落として得られる m角形 (m : 8より大きい 8の倍数)を投影図形とする反 射ミラーを製作することが可能となる。
[0032] したがって、この方法によれば、八角形より円形に近い平面形状を投影図形とする 反射ミラーを製作することが可能となる。さらに、この方法によれば、反射ミラーの投 影図形を、四角形より円形に近似させることが容易となるため、必要な反射面積の確 保 (必要な横寸法の確保)が要求される反射ミラーにおいては、反射ミラーが四角形 である場合より、無駄な反射領域が省略され、その結果、反射ミラーの軽量化および 慣性モーメントの低減ィ匕が容易となる。
[0033] 反射ミラーの円形度は、上述の仮想形状である八角形の各角部において露出する 結晶面が複数種類存在する場合には、 1種類しか存在しない場合より改善される。例 えば、その露出する結晶面が 1種類しか存在しない場合には、反射ミラーの投影図 形は 16角形であるが、その露出する結晶面が 2種類存在する場合には、反射ミラー の投影図形は 24角形となる。露出する結晶面の種類が多いほど反射ミラーの円形 度が増すという傾向は、その露出する結晶面の種類が多いほど強調され、本項に係 る方法は、その露出する結晶面の種類を増加させることに適して 、る。
[0034] (8) 前記マスクパターンの外形線は、さらに、前記各領域ごとに、前記被エッチング 材の(520)結晶面に相当する第 4部分を、前記第 1部分と第 2部分との間に有する( 6)項に記載の反射ミラー製作方法。
[0035] この方法によれば、反射ミラーの投影図形の外形線が(100)結晶面および(111) 結晶面のみで構成されると仮定した場合にその投影図形が示す八角形が、それに 属する 8個の角部においてそれぞれ、主として(520)結晶面が露出するように部分 的に削り落とされた形状を投影図形とする反射ミラーを製作することが可能となる。こ の方法によって製作され得る反射ミラーの投影図形は、 16角形に近い形状である。
[0036] したがって、この方法によれば、八角形より円形に近い平面形状を投影図形とする 反射ミラーを製作することが可能となる。さらに、この方法によれば、八角形がそれの 各角部において削り落とされる際に主として露出する結晶面が必ず 1種類のみであり 、その結晶面の種類の数は変動しないため、製作される反射ミラーの最終形状が安 定化させられる。
[0037] (9) 前記エッチング液は、 KOHまたは TMAHである(1)ないし(8)項のいずれか に記載の反射ミラー製作方法。
[0038] (10) 前記設定濃度は、約 35wt%ないし約 45wt%の範囲内にある(8)項に記載 の反射ミラー製作方法。
[0039] (11) 前記設定温度は、約 60°Cないし約 80°Cの範囲内にある(9)または(10)項に 記載の反射ミラー製作方法。
[0040] (12) 前記マスクパターン形成工程は、前記被エッチング材の両面にそれぞれコー ティングされた 2個のエッチングマスク材にそれぞれ前記マスクパターンを形成する 工程を含む( 1)ないし( 11)項の ヽずれかに記載の反射ミラー製作方法。
[0041] 前記(1)ないし(11)項のいずれかに係る方法を実施すれば、例えば、図 14 (b)お よび (c)に示すように、縦断面図において側面が傾斜面を有するように反射ミラーが 製作される場合がある。
[0042] この場合、被エッチング材の片面のみからウエットエッチングを行うと、例えば、図 1 4 (c)に縦断面図で示すように、被エッチング材 400'の側面に連続的な傾斜面が形 成される。その傾斜面は、被エッチング材 400'の厚さ方向に関する中心線に関して 非対称的に形成される。
[0043] これに対し、被エッチング材の両面からウエットエッチングを行うと、例えば、図 14 ( b)に縦断面図で示すように、被エッチング材 400の側面に不連続的な傾斜面が形 成される。その傾斜面は、被エッチング材 400の厚さ方向に関する中心線に関して 対称的に形成される。
[0044] したがって、それら 2種類のウエットエッチングの結果を、最終的に製作される反射ミ ラーの重量に関して互いに比較すれば、後者の両面ウエットエッチングを実施する場 合の方が、前者の片面ウエットエッチングを実施する場合より、反射ミラーの軽量ィ匕 が容易となる。反射ミラーの軽量化が容易となれば、反射ミラーの慣性モーメントの低 減化も容易となる。
[0045] 以上説明した知見に基づき、本項に係る方法にお!、ては、被エッチング材の両面 にそれぞれコーティングされた 2個のエッチングマスク材にそれぞれマスクパターンが 形成される。被エッチング材の両面にそれぞれマスクパターンが形成されるのであり 、その結果、被エッチング材の両面からウエットエッチングが行われる。
[0046] (13) さらに、前記ウエットエッチングの終了後に、前記被エッチング材カも前記エツ チングマスク材を剥離する剥離工程を含む(1)な 、し(12)項の 、ずれかに記載の反 射ミラー製作方法。
[0047] (14) さらに、前記被エッチング材カも前記エッチングマスク材が剥離された後に、 その被エッチング材の両面のうちの少なくとも片面に反射膜を形成する反射膜形成 工程を含む(13)項に記載の反射ミラー製作方法。
[0048] (15) 光が入射する反射面を有する板状の反射ミラーであって、
単結晶により構成された板状の被エッチング材の両面のうちの少なくとも一方に膜 状のエッチングマスク材をコーティングするコーティング工程と、
前記被エッチング材にコ一ティングされたエッチングマスク材のうちの少なくとも一 方に、四角形より円形に近い平面形状を有するマスクパターンを形成するマスクバタ ーン形成工程と、
前記エッチングマスク材がコーティングされた前記被エッチング材を、設定温度のも とに、設定濃度を有するエッチング液に浸漬させてエッチングを実行するウエットエツ チング工程と
を実行することにより、前記反射ミラーをそれの法線方向に投影して得られる投影 図形が四角形より円形に近!ヽ平面形状を有するように製作された反射ミラー。
[0049] この反射ミラーにおいては、その反射ミラーをそれの法線方向に投影して得られる 投影図形が四角形より円形に近い平面形状を有する。したがって、この反射ミラーに よれば、必要な反射面積を有する円形状の反射領域が最低限要求される使用条件 のもとにおいて、四角形を投影図形とする反射ミラーより容易に、無駄な反射領域を 省略可能となる。よって、この反射ミラーによれば、四角形を投影図形とする反射ミラ 一より軽量ィ匕および慣性モーメントの低減ィ匕が容易となる。
[0050] (16) 当該反射ミラーは、前記反射面に平行な揺動軸線まわりに振動させられること により、その反射面に入射した光の反射方向を変化させてその光を走査するために 使用される( 15)項に記載の反射ミラー。
[0051] (17) 当該反射ミラーは、その反射ミラーから前記揺動軸線に沿って延び、少なくと もねじり振動が前記揺動軸線まわりに発生させられる板状のばねと共に振動体を構 成し、その振動体のうちの少なくとも一部が振動させられることにより、前記反射面に 入射した光の反射方向を変化させてその光を走査するために使用される(16)項に 記載の反射ミラー。
[0052] (18) 長さ方向における一部分にステップ部を有するはり構造体をエッチングによつ て一体的に製作するはり構造体製作方法であって、
単結晶により構成された板状の被エッチング材の両面にそれぞれ膜状のエツチン グマスク材をコ一ティングするコ一ティング工程と、
前記被エッチング材の両面にそれぞれコーティングされた 2枚のエッチングマスク 材に 2個のマスクパターンをそれぞれ形成するマスクパターン形成工程と、
そのマスクパターン形成工程において前記 2個のマスクパターンがそれぞれコーテ イングされた前記被エッチング材をエッチング液に浸漬させてウエットエッチングを実 行するウエットエッチング工程と
を含み、
前記ステップ部は、(a)前記はり構造体の基本表面と同一の高さを有する高部と、 ( b)前記基本表面より低!、低部であって、前記はり構造体の厚さ方向にお!、て前記高 部から隔たるものと、(c)それら高部と低部との境界に位置して前記はり構造体を横 断する肩部とを有しており、
前記被エッチング材は、 (d)前記板状の被エッチング材から前記はり構造体を取り 出すために、前記ウエットエッチングの実行時に、前記厚さ方向に貫通するまで侵食 される予定貫通部分と、(e)前記高部を形成するために、前記ウエットエッチングの実 行時に、侵食されずに残る予定残存部分と、(f)前記低部を形成するために、前記ゥ エツトエッチングの実行時に、前記厚さ方向の途中まで侵食される予定半侵食部分と を有しており、
前記マスクパターンは、(g)前記予定残存部分の表面を覆う基本パターンと、 (h) 前記予定貫通部分のうち前記予定半侵食部分を前記はり構造体の幅方向両側から 挟む両側部分と前記予定半侵食部分とのうちの少なくとも両側部分の表面を覆う補 償パターンとを有するはり構造体製作方法。
[0053] 本項に係る方法は、 1次元的に延びるはり構造体をエッチングによって製作する技 術に関するものであり、特に、長さ方向における一部分にステップ部を有するはり構 造体をエッチングによって一体的に製作する技術に関するものである。
[0054] 例えば、光によって画像を形成する分野においては、光の走査、または眼を通して 観察者によって知覚される虚像の奥行きの制御を目的として、光の進行方向または 波面曲率を高精度で変化させるためにはり構造体が使用される場合がある。このはり 構造体は例えば、光の走査のために、そのはり構造体に平行な一直線まわりにねじ り振動させられ、また、波面曲率の変調のために、そのはり構造体の表面に直角な一 直線方向にぉ ヽて縦振動させられる。
[0055] この種のはり構造体は、光の走査または虚像の奥行きの制御を目的として使用され る場合には、例えば、光が入射する反射面を有する板状の反射ミラー部と、その反射 ミラー部と同一平面に沿って延びる弾性変形部とを一体的に含むように構成される。 この種のはり構造体の一従来例が日本国特許第 2981600号公報に開示されている
[0056] 本発明者らは、長さ方向における一部分にステップ部を有するはり構造体をゥエツ トエッチングによって一体的に製作する技術にっ 、て研究を行った。そのステップ部 は、(a)はり構造体の基本表面と同一の高さを有する高部と、(b)その基本表面より 低い低部であって、はり構造体の厚さ方向において高部から隔たるものと、(C)それ ら高部と低部との境界に位置してはり構造体を横断する肩部とを有している。
[0057] その研究の結果、本発明者らは、ウェハに対してドライエッチングを施す場合には、 製作されたはり構造体において、ステップ部のうちの肩部の、そのはり構造体の長さ 方向における位置が安定し易いのに対し、ウェハに対してウエットエッチングを従来 の手法で施す場合には、製作されたはり構造体において、ステップ部のうちの肩部の 、そのはり構造体の長さ方向における位置が安定し難いことに気が付いた。さらに、 本発明者らは、従来のウエットエッチングでは、はり構造体の長さ方向における肩部 の位置の精度に関する個体間のばらつきを低減することが困難であることにも気がつ いた。
[0058] 以上説明した事情を背景として、本項に係る方法は、長さ方向における一部分にス テツプ部を有するはり構造体をエッチングによって一体的に製作する技術において、 そのステップ部のうちの肩部の、はり構造体の長さ方向における位置を制御すること を課題としてなされたものである。
[0059] 本項に係る方法によれば、マスクパターンが形成された被エッチング材に対してゥ エツトエッチングが施されることにより、ステップ部を有するはり構造体が製作される。 ステップ部は、上述のように、高部と低部と肩部とを有している。
[0060] 被エッチング材は、前述のように、板状の被エッチング材からはり構造体を取り出す ための予定貫通部分と、ステップ部のうちの高部を形成するための予定残存部分と、 ステップ部のうちの低部を形成するための予定半侵食部分とを含んでいる。
[0061] この方法においては、マスクパターンが、予定残存部分の表面を覆う基本パターン を含んでいる。マスクパターンは、さらに、(i)予定貫通部分のうち予定半侵食部分を はり構造体の幅方向両側から挟む両側部分と、 (ϋ)予定半侵食部分とのうちの少なく とも両側部分の表面を覆う補償パターンを含んで 、る。
[0062] ステップ部のうちの肩部は、被エッチング材のうちの平面部がエッチングされること によって形成される。そのエッチング過程において、被エッチング材には、最終的な 肩部に似た形状を有する部分が中間的に生成される。
[0063] その中間生成部分は、被エッチング材の基本表面に対して交差する方向に延びて いる。そのため、その中間生成部分においては、エッチングが、被エッチング材の厚 さを減らす向きに進行するのみならず、幅寸法を減らす向きおよび長さ方向位置を 後退させる向きにも進行する。そのため、その中間生成部分においては、同じ被エツ チング材のうちの基本表面より、エッチングの進行速度が速いうえに、出現する結晶 面の構成が複雑化し易い。
[0064] そのため、エッチングにより、被エッチング材のうちの平面部から、立体的なステップ 部を形成するために被エッチング材に予め付着させられるマスクパターンを、前述の 予定残存部分の形状のみを反映する基本パターンと同じ形状にしたのでは、最終的 に形成されるはり構造体のうちのステップ部のうちの肩部が、そのはり構造体の長さ 方向における位置に関して安定しな 、。
[0065] すなわち、実際のエッチング条件 (例えば、エッチング時間)のばらつきに対して肩 部の位置がかなり敏感なのであり、その結果、エッチングによって形成された複数の はり構造体間にお 、て肩部の位置がばらつき易 、。
[0066] これに対し、本項に係る方法においては、マスクパターンが、さらに、(a)予定半侵 食部分 Aと、 (b)予定貫通部分のうちその予定半侵食部分をはり構造体の幅方向両 側から挟む両側部分 Bとのうちの少なくとも両側部分 Bの表面を覆う補償パターンを 含んでいる。
[0067] この補償パターンは、被エッチング材のうち基本パターンによって被覆されている 部分においてエッチングが進行することを抑制するように機能する。さらに、この補償 パターンの形状次第で、最終的に形成される肩部の表面組成を、エッチングされ難 い結晶面が適当な位置に出現するように、制御することが容易である。エッチングさ れ難い結晶面が肩部の表面に出現することは、実際のエッチング条件のばらつきに もかかわらず、肩部の位置が安定することにつながる。
[0068] したがって、本項に係る方法によれば、マスクパターンが基本パターンの他に補償 パターンをも含むものとされているため、板状の被エッチング材から、立体的なステツ プ部を有するはり構造体を一体的にウエットエッチングによって製作する際に、ステツ プ部のうちの肩部の位置精度を向上させることが容易となる。
[0069] (19) 前記マスクパターンは、全体的に均一な厚さを有する(18)項に記載のはり構 造体製作方法。
[0070] この方法によれば、マスクパターンの厚さが不均一である場合より、マスクパターン を簡単にかつ安定して製作することができる。
[0071] (20) 前記被エッチング材は、シリコン単結晶であって、(100)結晶面が露出するも のである(18)または(19)項に記載のはり構造体製作方法。
[0072] (21) 前記補償パターンは、前記両側部分の表面を覆うことにより、前記予定半侵 食部分において前記ウエットエッチングが進行する速度を減速させてそのウエットェ ツチングが前記予定残存部分に到達しないようにする第 1エッチング補償部を含む( 18)な 、し (20)項の 、ずれかに記載のはり構造体製作方法。
[0073] この方法によれば、マスクパターンの一部である第 1エッチング補償部により、被ェ ツチング材のうちの予定半侵食部分を幅方向両側から挟む両側部分の表面が覆わ れることにより、その予定半侵食部分においてウエットエッチングが進行する速度が 減速させられる。
[0074] したがって、この方法によれば、被エッチング材のうちの予定残存部分力 それの 肩部において正面力もウエットエッチングが施される可能性があるにもかかわらず、 第 1エッチング補償部の存在により、ウエットエッチングが予定残存部分に到達しな いようにされる。その結果、この方法によれば、実際のエッチング条件のばらつきにも かかわらず、最終的に形成される肩部の位置の安定性が向上する。
[0075] (22) 前記第 1エッチング補償部は、前記予定半侵食部分から前記幅方向両側に それぞれ張り出した状態で前記長さ方向に延びる一対の張り出し部分であって、そ れら一対の張り出し部分の一端部において前記基本パターンに結合されて閉塞され る一方、他端部において開放されることにより、前記基本パターンのうち前記一対の 張り出し部分に結合される部分と共同して概して U字状を成すものを含む(21)項に 記載のはり構造体製作方法。
[0076] (23) 前記第 1エッチング補償部は、前記はり構造体の幅方向に平行であり、かつ、 前記被エッチング材の < 110>結晶方向と直交する直線部を有する(21)または(2 2)項に記載のはり構造体製作方法。
[0077] 被エッチング材のうちく 110>結晶方向と直交する部分は、エッチングされ難い部 分であるため、この部分が出現するように肩部をウエットエッチングによって形成すれ ば、肩部の位置が安定する。
[0078] このような知見に基づき、本項に係る方法においては、前記(21)または(22)項に おける第 1エッチング補償部力 はり構造体の幅方向に平行であり、かつ、被エッチ ング材のく 110 >結晶方向と直交する直線部を有するものとされて 、る。
[0079] (24) 前記補償パターンは、前記予定半侵食部分の表面を覆うことにより、その予定 半侵食部分において前記ウエットエッチングが進行する速度を減速させてそのゥエツ トエッチングが前記予定残存部分に到達しな 、ようにする第 2エッチング補償部を含 む(18)な 、し (23)項の 、ずれかに記載のはり構造体製作方法。
[0080] この方法によれば、マスクパターンの一部である第 2エッチング補償部により、被ェ ツチング材のうちの予定半侵食部分の表面が覆われることにより、その予定半侵食部 分においてウエットエッチングが進行する速度が減速させられる。
[0081] したがって、この方法によれば、被エッチング材のうちの予定残存部分力 それの 肩部において正面力もウエットエッチングが施される可能性があるにもかかわらず、 第 2エッチング補償部の存在により、ウエットエッチングが予定残存部分に到達しな いようにされる。その結果、この方法によれば、実際のエッチング条件のばらつきにも かかわらず、最終的に形成される肩部の位置の安定性が向上する。
[0082] (25) 前記補償パターンは、(21)ないし (23)項のいずれかに記載の第 1エツチン グ補償部と前記第 2エッチング補償部とを含んでおり、
その補償パターンは、前記基本パターンのうち前記補償パターンに結合される部 分と共同して、 4個の角部と 4本の辺とを有する菱形状を成し、かつ、各辺はく 100 >結晶方向と直交しており、かつ、前記 4個の角部のうち互いに対向する 2個の対向 角部のうちの一方において前記基本パターンに結合される一方、他方の対向角部に ぉ 、て切り欠かれて 、る形状を成して 、る (24)項に記載のはり構造体製作方法。
[0083] (26) 前記ウエットエッチング工程において前記被エッチング材を前記エッチング液 に 1回のみ浸漬させることにより、前記はり構造体を一括して製作する( 18)ないし(2 5)項の 、ずれかに記載のはり構造体製作方法。
[0084] 前記(18)な 、し(25)項の 、ずれかに係る方法は、ウエットエッチング工程にお!、 て同じ被エッチング材をエッチング液に複数回に分けて浸漬させることにより、はり構 造体を製作するようにして実施することが可能である。
[0085] これに対し、本項に係る方法にお!、ては、ウエットエッチング工程にぉ ヽて被エッチ ング材がエッチング液に 1回のみ浸漬させられることにより、はり構造体が一括して製 作される。したがって、この方法によれば、はり構造体の製作時間が短縮し、製作効 率が向上する。
[0086] (27) 長さ方向における少なくとも一部分にステップ部を有するはり構造体であって 前記ステップ部が、(a)前記はり構造体の基本表面と同一の高さを有する高部と、 ( b)前記基本表面より低!、低部であって、前記はり構造体の厚さ方向にお!、て前記高 部から隔たるものと、(c)それら高部と低部との境界に位置して前記はり構造体を横 断する肩部とを有するように、単結晶により構成された板状の被エッチング材に対す るウエットエッチングによって製作されたはり構造体。
[0087] このはり構造体によれば、長さ方向における少なくとも一部分にステップ部を有する はり構造体であってウエットエッチングによって一体的に製作されたものが提供される 。このはり構造体は、前記(18)ないし(26)項のいずれかに係る方法の実施によって 好適に製作することが可能である。
[0088] (28) 当該はり構造体は、(18)ないし(26)項のいずれかに記載のはり構造体製作 方法によって製作されたはり構造体。
[0089] (29) 当該はり構造体は、光が入射する反射面を有する板状の反射ミラーと、その 反射ミラーと同一平面に沿って延びる弾性変形部であって前記ステップ部が形成さ れたものとを互いに一体的に含む(27)または(28)項に記載のはり構造体。
[0090] (30) 当該はり構造体は、振動させられることにより、前記反射面に入射した光の光 学的特性を変化させるために使用される(29)項に記載のはり構造体。
[0091] 本項および下記の各項にお!、ては、「振動」は、例えば、前記反射面に平行なー摇 動軸線まわりの揺動として実現したり、前記反射面に直角な一直線方向における往 復運動として実現することが可能である。
[0092] 本項および下記の各項にお!、ては、「光学的特性」は、例えば、反射面への入射 光がその反射面によって偏向される角度を意味するように解釈したり、反射面からの 出射光の波面曲率を意味するように解釈することが可能である。
[0093] (31) 前記低部に積層部力 その積層部の上面が前記高部の上面を超えないよう に形成される (27)な 、し (30)項の 、ずれかに記載のはり構造体。
[0094] このはり構造体によれば、積層部(例えば、加振源、駆動源)をそのはり構造体に、 そのはり構造体の基本表面力 厚さ方向に突出することなく形成することが可能とな る。したがって、このはり構造体によれば、例えば、はり構造体の薄板ィ匕が要望される 環境において、その要望を満たしつつ、はり構造体に積層部を形成することが可能と なる。
[0095] (32) 反射面を有する反射ミラーと板状のばねとが一体的に形成されて成る振動体 をエッチングによって一体的に製作する振動体製作方法であって、
前記反射ミラーは、前記反射面に平行な揺動軸線まわりに揺動させられ、それによ り、前記反射面に入射した光の反射方向を変化させてその光を走査するものであり、 前記ばねは、前記反射ミラーから前記揺動軸線に沿って延び、長さ方向における 一部分にステップ部を有するはり構造体として構成され、前記振動体のうちの少なく とも一部の振動によって少なくともねじり振動が前記ばねに前記揺動軸線まわりに発 生させられ、その少なくともねじり振動によって前記反射ミラーを前記揺動軸線まわり に揺動させるものであり、
当該振動体製作方法は、前記反射ミラーを製作するために、(1)ないし(14)項の いずれかに記載の反射ミラー製作方法を含み、
前記コーティング工程は、前記はり構造体を製作するために、さらに、前記被エッチ ング材のうち前記はり構造体が形成されるべき予定形成部分の両面にそれぞれ前記 エッチングマスク材をコーティングし、
前記マスクパターン形成工程は、前記はり構造体を製作するために、さらに、前記 予定形成部分の両面にそれぞれコーティングされた 2枚の前記エッチングマスク材に 1組の前記マスクパターンをそれぞれ形成し、
前記ウエットエッチング工程は、前記はり構造体を製作するために、さらに、前記マ スクパターン形成工程において前記 1組のマスクパターンがそれぞれコーティングさ れた前記予定形成部分をエッチング液に浸漬させてウエットエッチングを実行し、 前記ステップ部は、(a)前記はり構造体の基本表面と同一の高さを有する高部と、 ( b)前記基本表面より低!、低部であって、前記はり構造体の厚さ方向にお!、て前記高 部から隔たるものと、(c)それら高部と低部との境界に位置して前記はり構造体を横 断する肩部とを有しており、
前記被エッチング材は、 (d)前記板状の被エッチング材から前記はり構造体を取り 出すために、前記ウエットエッチングの実行時に、前記厚さ方向に貫通するまで侵食 される予定貫通部分と、(e)前記高部を形成するために、前記ウエットエッチングの実 行時に、侵食されずに残る予定残存部分と、(f)前記低部を形成するために、前記ゥ エツトエッチングの実行時に、前記厚さ方向の途中まで侵食される予定半侵食部分と を有しており、
前記マスクパターンは、(g)前記予定残存部分の表面を覆う基本パターンと、 (h) 前記予定貫通部分のうち前記予定半侵食部分を前記はり構造体の幅方向両側から 挟む両側部分と前記予定半侵食部分とのうちの少なくとも両側部分の表面を覆う補 償パターンとを有する振動体製作方法。
[0096] 本項に係る方法によれば、前記(18)項に係る方法と共通する原理に従い、共通す る効果、すなわち、振動体のうちのはり構造体につき、それのステップ部のうちの肩 部の位置精度を向上させることが容易となるという効果を実現することが可能である。
[0097] (33) 前記マスクパターンは、全体的に均一な厚さを有する(32)項に記載の振動 体製作方法。
[0098] 本項に係る方法によれば、前記(19)項に係る方法と共通する効果を実現すること が可能である。
[0099] (34) 前記被エッチング材は、シリコン単結晶であって、(100)結晶面が露出するも のである(32)または(33)項に記載の振動体製作方法。
[0100] (35) 前記補償パターンは、前記両側部分の表面を覆うことにより、前記予定半侵 食部分において前記ウエットエッチングが進行する速度を減速させてそのウエットェ ツチングが前記予定残存部分に到達しないようにする第 1エッチング補償部を含む(
32)な 、し (34)項の 、ずれかに記載の振動体製作方法。 [0101] 本項に係る方法によれば、前記(21)項に係る方法と共通する原理に従い、共通す る効果を実現することが可能である。
[0102] (36) 前記第 1エッチング補償部は、前記予定半侵食部分から前記幅方向両側に それぞれ張り出した状態で前記長さ方向に延びる一対の張り出し部分であって、そ れら一対の張り出し部分の一端部において前記基本パターンに結合されて閉塞され る一方、他端部において開放されることにより、前記基本パターンのうち前記一対の 張り出し部分に結合される部分と共同して概して U字状を成すものを含む(35)項に 記載の振動体製作方法。
[0103] (37) 前記第 1エッチング補償部は、前記はり構造体の幅方向に平行であり、かつ、 前記被エッチング材のく 110>結晶方向と直交する直線部を有する(35)または(3 6)項に記載の振動体製作方法。
[0104] 本項に係る方法によれば、前記(23)項に係る方法と共通する原理に従!、、共通す る効果を実現することが可能である。
[0105] (38) 前記補償パターンは、前記予定半侵食部分の表面を覆うことにより、その予定 半侵食部分において前記ウエットエッチングが進行する速度を減速させてそのゥエツ トエッチングが前記予定残存部分に到達しな 、ようにする第 2エッチング補償部を含 む(32)な 、し (37)項の 、ずれかに記載の振動体製作方法。
[0106] 本項に係る方法によれば、前記(24)項に係る方法と共通する原理に従!、、共通す る効果を実現することが可能である。
[0107] (39) 前記補償パターンは、(35)ないし (37)項のいずれかに記載の第 1エツチン グ補償部と前記第 2エッチング補償部とを含んでおり、
その補償パターンは、前記基本パターンのうち前記補償パターンに結合される部 分と共同して、 4個の角部と 4本の辺とを有する菱形状を成し、かつ、各辺はく 100 >結晶方向と直交しており、かつ、前記 4個の角部のうち互いに対向する 2個の対向 角部のうちの一方において前記基本パターンに結合される一方、他方の対向角部に ぉ 、て切り欠かれて 、る形状を成して 、る (38)項に記載の振動体製作方法。
[0108] (40) 前記ウエットエッチング工程において前記被エッチング材を前記エッチング液 に 1回のみ浸漬させることにより、前記振動体を一括して製作する(32)ないし(39) 項の ヽずれかに記載の振動体製作方法。
[0109] 本項に係る方法によれば、前記(26)項に係る方法と共通する原理に従!、、共通す る効果を実現することが可能である。
[0110] (41) (15)ないし(17)項のいずれかに記載の反射ミラーと板状のばねとが一体的 に形成されて成る振動体であって、
前記反射ミラーは、前記反射面に平行な揺動軸線まわりに揺動させられ、それによ り、前記反射面に入射した光の反射方向を変化させてその光を走査するものであり、 前記ばねは、前記反射ミラーから前記揺動軸線に沿って延び、長さ方向における 一部分にステップ部を有するはり構造体として構成され、前記振動体のうちの少なく とも一部の振動によって少なくともねじり振動が前記ばねに前記揺動軸線まわりに発 生させられ、その少なくともねじり振動によって前記反射ミラーを前記揺動軸線まわり に揺動させるものであり、
前記ステップ部は、(a)前記はり構造体の基本表面と同一の高さを有する高部と、 ( b)前記基本表面より低!、低部であって、前記はり構造体の厚さ方向にお!、て前記高 部から隔たるものと、(c)それら高部と低部との境界に位置して前記はり構造体を横 断する肩部とを有するように、前記被エッチング材に対するウエットエッチングによつ て製作された振動体。
[0111] (42) 当該振動体は、(32)ないし (40)項のいずれかに記載の振動体製作方法に よって製作された (41)項に記載の振動体。
[0112] (43) 当該振動体は、前記反射ミラーと、その反射ミラーと同一平面に沿って延びる 弾性変形部であって前記ステップ部が形成されたものとを互いに一体的に含む (41) または (42)項に記載の振動体。
[0113] (44) 当該振動体は、振動させられることにより、前記反射面に入射した光の光学的 特性を変化させるために使用される(41)な 、し (43)項の 、ずれかに記載の振動体
[0114] (45) 前記低部に積層部力 その積層部の上面が前記高部の上面を超えないよう に形成される (41)な 、し (44)項の 、ずれかに記載の振動体。
図面の簡単な説明 [図 1]本発明の第 1実施形態に従う反射ミラー製作方法によって製作された反射ミラ 一部を光走査のために備えた網膜走査型ディスプレイを示す系統図である。
[図 2]図 1における光スキャナ 104を示す分解斜視図である。
[図 3]図 2における駆動源 154およびその周辺を示す側面断面図と斜視図である。
[図 4]図 2における振動体 124を示す斜視図である。
[図 5]図 1における水平走査駆動回路 180を示すブロック図である。
[図 6]図 2における振動体 124の具体的形状を示す斜視図である。
[図 7]図 2における振動体 124のうちの円形状の反射ミラー部 122に光が入射する様 子を説明するための斜視図である。
[図 8]図 2における振動体 124の比較例のうちの四角形状の反射ミラー部 302に光が 入射する様子を説明するための斜視図である。
[図 9]前記反射ミラー製作方法を示す工程図である。
[図 10]図 9におけるステップ S3において形成されるマスクパターンを示す平面図であ る。
[図 11]図 9におけるステップ S4において実行されるウエットエッチングが進行する様 子を段階的に説明するための斜視図である。
[図 12]図 9におけるステップ S4において実行されるウエットエッチングが進行する様 子を段階的に説明するための別の斜視図である。
[図 13]図 12 (b)に示す被エッチング材 400を拡大して示す斜視図である。
[図 14]図 9に示す反射ミラー製作方法によって最終的に製作された反射ミラー部 122 を示す縦断面図と、その反射ミラー部 122の一比較例を示す縦断面図とである。
[図 15]図 10に示すマスクパターンの一変形例を示す平面図である。
[図 16]本発明の第 2実施形態に従う反射ミラー製作方法によって反射ミラー部 122を 製作するために形成されるマスクパターンを示す平面図である。
[図 17]前記第 2実施形態においてウエットエッチングが進行する様子を段階的に説 明するための斜視図である。
[図 18]前記第 2実施形態においてウエットエッチングが進行する様子を段階的に説 明するための別の斜視図である。 [図 19]図 18 (b)に示す被エッチング材 480を拡大して示す斜視図である。
圆 20]前記第 2実施形態によって最終的に製作された反射ミラー部 122を示す斜視 図と平面図である。
[図 21]図 16に示すマスクパターンの一変形例を示す平面図である。
圆 22]本発明の第 3実施形態に従う振動体製作方法を示す工程図である。
[図 23]図 22におけるステップ S12および S13を説明するための図 2における A— A断 面図および B— B断面図である。
[図 24]図 22におけるステップ S 13にお!/、て形成される上側マスクパターン 630およ び下側マスクパターン 632を示す平面図である。
[図 25]図 2における複数個の枠側板ばね部 144を代表する 1個の代表枠側板ばね 部 144の基本的な狙い形状と被エッチング材 600と上側マスクパターン 630とをそれ ぞれ示す斜視図である。
[図 26]図 25における代表枠側板ばね部 144のうちのステップ部 160の基本的な狙 ヽ 形状とステップ部対応マスクパターン 650とをそれぞれ示す平面図である。
[図 27]図 22におけるステップ S14において実行されるウエットエッチングが進行する 様子を段階的に説明するための斜視図である。
[図 28]図 22におけるステップ S14において実行されるウエットエッチングが進行する 様子を段階的に説明するための別の斜視図である。
[図 29]図 28 (b)に示す被エッチング材 600のうちのステップ部 160を拡大して示す平 面図および斜視図である。
圆 30]前記第 3実施形態との比較例においてウエットエッチングが進行する様子を段 階的に説明するための斜視図である。
圆 31]前記第 3実施形態との比較例においてウエットエッチングが進行する様子を段 階的に説明するための別の斜視図である。
圆 32]本発明の第 4実施形態に従う振動体製作方法によってステップ部 160を製作 するために形成される上側マスクパターン 740および下側マスクパターン 742をそれ ぞれ示す平面図である。
[図 33]図 32におけるステップ部対応マスクパターン 760と、そのステップ部対応マス クパターン 760によって形成されるべきステップ部 160の基本的な狙い形状とをそれ ぞれ示す平面図である。
[図 34]前記第 4実施形態に従う振動体製作方法を実施する際にウエットエッチングが 進行する様子を段階的に説明するための斜視図である。
[図 35]前記第 4実施形態に従う振動体製作方法を実施する際にウエットエッチングが 進行する様子を段階的に説明するための別の斜視図である。
発明を実施するための最良の形態
[0116] 以下、本発明のさらに具体的な実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説 明する。
[0117] 図 1には、本発明の第 1実施形態に従う反射ミラー製作方法によって製作された反 射ミラー部を光走査のために備えた網膜走査型ディスプレイが系統的に表されてい る。この網膜走査型ディスプレイ(以下、「RSD」と略称する。)は、レーザビームを、そ れの波面および強度を適宜変調しつつ、観察者の眼 10の瞳孔 12を経て網膜 14上 に入射させ、その網膜 14上においてレーザビームを 2次元的に走査することにより、 その網膜 14上に画像を直接に投影する装置である。
[0118] この RSDは、光源ユニット 20を備え、その光源ユニット 20と観察者の眼 10との間に おいて波面変調光学系 22と走査装置 24とをそれらの順に備えている。
[0119] 光源ユニット 20は、 3原色 (RGB)を有する 3つのレーザ光を 1つのレーザ光に結合 して任意色のレーザ光を生成するために、赤色のレーザ光を発する Rレーザ 30と、 緑色のレーザ光を発する Gレーザ 32と、青色のレーザ光を発する Bレーザ 34とを備 えている。各レーザ 30, 32, 34は、例えば、半導体レーザとして構成することが可能 である。
[0120] 各レーザ 30, 32, 34から出射したレーザ光は、それらを結合するために、各コリメ ート光学系 40, 42, 44によって平行光化された後に、波長依存性を有する各ダイク 口イツクミラー 50, 52, 54に入射させられ、それにより、各レーザ光が波長に関して選 択的に反射 ·透過させられる。
[0121] 具体的には、 Rレーザ 30から出射した赤色レーザ光は、コリメート光学系 40によつ て平行光化された後に、ダイクロイツクミラー 50に入射させられる。 Gレーザ 32から出 射した緑色レーザ光は、コリメート光学系 42を経てダイクロイツクミラー 52に入射させ られる。 Bレーザ 34から出射した青色レーザ光は、コリメート光学系 44を経てダイク口 イツクミラー 54に入射させられる。
[0122] それら 3つのダイクロイツクミラー 50, 52, 54にそれぞれ入射した 3原色のレーザ光 は、それら 3つのダイクロイツクミラー 50, 52, 54を代表する 1つのダイクロイツクミラー 54に最終的に入射して結合され、その後、結合光学系 56によって集光される。
[0123] 以上、光源ユニット 20のうち光学的な部分を説明したが、以下、電気的な部分を説 明する。
[0124] 光源ユニット 20は、コンピュータを主体とする信号処理回路 60を備えている。信号 処理回路 60は、外部力も供給された映像信号に基づき、各レーザ 30, 32, 34を駆 動するための信号処理と、レーザビームの走査を行うための信号処理とを行うように 設計されている。
[0125] 各レーザ 30, 32, 34を駆動するため、信号処理回路 60は、外部から供給された映 像信号に基づき、網膜 14上に投影すべき画像上の各画素ごとに、レーザ光にとって 必要な色と強度とを実現するために必要な駆動信号を、各レーザドライバ 70, 72, 7 4を介して各レーザ 30, 32, 34に供給する。レーザビームの走査を行うための信号 処理については後述する。
[0126] 以上説明した光源ユニット 20は、結合光学系 56においてレーザビームを集光し、 光ファイバ 82に入射させる。光ファイバ 82に入射したレーザビームは、光伝送媒体と しての光ファイバ 82中を伝送され、その光ファイバ 82の後端力 放射させられるレー ザビームを平行光化するコリメート光学系 84を経て波面変調光学系 22に入射する。
[0127] この波面変調光学系 22は、光源ユニット 20から出射したレーザビームの波面曲率 を変調する光学系である。この波面変調光学系 22は、波面曲率の変調を、網膜 14 上に投影すべき画像の各画素ごとに行う形式とすることが可能であるが、これは本発 明を実施するために不可欠なことではなぐ画像の 1フレームごとに行う形式とするこ とが可能である。波面曲率を変調することは、表示画像の遠近感を変化させることや 、表示画像のピント位置を変化させることを意味する。
[0128] いずれにしても、この波面変調光学系 22においては、信号処理回路 60から入力さ れた奥行き信号に基づき、波面変調光学系 22に入射するレーザビームの波面を変 調する。この波面変調光学系 22においては、コリメート光学系 84から平行光として入 射するレーザビームが収束レンズ 90によって収束光に変換され、その変換された収 束光が可動ミラー 92によって反射されて拡散光に変換される。その変換された拡散 光は、収束レンズ 90を通過し、目標の波面曲率を有するレーザビームとしてこの波面 変調光学系 22から出射する。
[0129] 図 1に示すように、この波面変調光学系 22は、外部から入射したレーザビームを反 射または透過させるビームスプリッタ 94と、そのビームスプリッタ 94を経て入射したレ 一ザビームを収束する収束レンズ 90と、その収束レンズ 90により収束されたレーザビ ームを反射する可動ミラー 92とを備えて 、る。
[0130] この波面変調光学系 22は、さらに、可動ミラー 92を、収束レンズ 90に接近するかま たは収束レンズ 90から離れる向きに変位させるァクチユエータ 96を備えている。この ァクチユエータ 96の一例は、圧電素子である。ァクチユエータ 96は、信号処理回路 6 0から入力された奥行き信号に応じて可動ミラー 92の位置を移動させることにより、波 面変調光学系 22から出射するレーザビームの波面曲率を変調する。
[0131] 以上のように構成された波面変調光学系 22においては、コリメート光学系 84から入 射したレーザビームがビームスプリッタ 94で反射して収束レンズ 90を通過した後、可 動ミラー 92で反射する。そして、再度、収束レンズ 90を通過し、その後、ビームスプリ ッタ 94を透過して走査装置 24へ向かう。
[0132] 走査装置 24は、水平走査系 100と垂直走査系 102とを備えて 、る。
[0133] 水平走査系 100は、表示すべき画像の 1フレームごとに、レーザビームを水平に走 查する水平走査を行う光学系である。これに対し、垂直走査系 102は、表示すべき画 像の 1フレームごとに、レーザビームを垂直に走査する垂直走査を行う光学系である 。水平走査系 100は、垂直走査系 102より高速にすなわち高周波数でレーザビーム を走査するように設計されて 、る。
[0134] 具体的に説明するに、水平走査系 100は、本実施形態においては、機械的偏向を 行うミラーを備えた弾性体の振動によってそのミラーを揺動させる光スキャナ 104を備 えている。光スキャナ 104は、信号処理回路 60から供給される水平同期信号に基づ いて制御される。
[0135] 図 2には、光スキャナ 104が分解斜視図で示されている。図 2に示すように、光スキ ャナ 104は、本体部 110がベース 112に装着されて構成されている。
[0136] 本体部 110は、シリコン等、弾性を有する材料を用いて形成されている。本体部 11 0は、図 2の上部に示すように、概略的には、光が通過し得る貫通穴 114を有して薄 板長方形状を成している。本体部 110は、外側には固定枠 116を備え、一方、内側 には、反射面 120が形成された反射ミラー部 122を有する振動体 124を備えて 、る。
[0137] このような本体部 110の構成に対応して、ベース 112は、図 2の下部に示すように、 本体部 110との装着状態において固定枠 116が装着されるべき支持部 130と、振動 体 124と対向する凹部 132とを有するように構成されている。凹部 132は、本体部 11 0をベース 112に装着した状態において、振動体 124が振動によって変位してもべ ース 112と干渉しな 、形状を有するために形成されて!、る。
[0138] 図 2に示すように、反射ミラー部 122の反射面 120は、それの対称中心線でもある 揺動軸線 134を中心として揺動させられる。振動体 124は、さらに、その反射ミラー部 122からそれと同一面上に延びて、その反射ミラー部 122を固定枠 116に接合する はり部 140を備えている。本実施形態においては、反射ミラー部 122の両側から一対 のはり部 140がそれぞれ互いに逆向きに延び出している。
[0139] 各はり部 140は、 1個のミラー側板ばね部 142と、一対の枠側板ばね部 144と、そ れらミラー側板ばね部 142と一対の枠側板ばね部 144とを互いに接続する接続部 1 46とを含むように構成されている。ミラー側板ばね部 142は、反射ミラー部 122のうち 、揺動軸線 134の方向において互いに対向する一対の縁のそれぞれから、対応する 接続部 146まで、揺動軸線 134上において、揺動軸線 134に沿って延びている。一 対の枠側板ばね部 144は、対応する接続部 146から、揺動軸線 134に対して互いに 逆向きにオフセットする姿勢で、揺動軸線 134に沿って延びている。
[0140] 各 ίまり咅 140にお!/、て ίま、図 2に示すように、馬区動源 150, 152, 154, 156力 ^一対 の枠側板ばね部 144, 144のそれぞれに、固定枠 116に及ぶ姿勢で取り付けられて いる。
[0141] 図 3に示すように、各枠側板ばね部 144が、固定枠 116に近い側において局部的 に薄板ィ匕され、それにより、凹部 158が形成されている。この凹部 158に連続する凹 部 159が固定枠 116に形成されている。それら凹部 158および 159を利用することに より、各駆動源 150, 152, 154, 156が、各枠側板ばね部 144と固定枠 116とにそ れらを跨ぐ姿勢で設置されて ヽる。
[0142] 各,駆動源 150, 152, 154, 156は、図 3に,駆動源 154力 ^代表的に示されるように、 圧電体 170 (「圧電振動子」または「圧電素子」とも!ヽぅ。 )を主体として構成されて ヽる 。圧電体 170は、薄板状を成して振動体 124の片面に貼り付けられており、その貼付 け面と直角な方向において上部電極 172と下部電極 174とによって挟まれている。 図 3に示すように、上部電極 172と下部電極 174とはそれぞれ、図示しない各リード 線により、固定枠 116に設置された一対の入力端子 178, 178に接続されている。こ れに対し、上部電極 172と下部電極 174とがそれぞれ、図示しない各リード線により、 同じく図示しない外部端子に接続される態様で本発明を実施することが可能である。
[0143] それら上部電極 172と下部電極 174とに電圧が印加されれば、その印加方向と直 交する向きの変位が圧電体 170に発生する。この変位により、図 4に示すように、はり 部 140に屈曲すなわち反りが発生する。この屈曲は、はり部 140のうち固定枠 116と の接続部を固定端とする一方、反射ミラー部 122との接続部を自由端として行われる 。その結果、その屈曲の向きが上向きであるか下向きであるかにより、自由端が上向 きまたは下向きに変位する。
[0144] 図 4から明らかなように、 4個の枠側板ばね 144にそれぞれ貼り付けられた 4個の駆 動源 150, 152, 154, 156のうち、揺動軸線 134に関して一側に位置して反射ミラ 一部 122を挟む一対の駆動源 150および 152と、他側に位置して反射ミラー部 122 を挟む一対の駆動源 154および 156とはそれぞれ、各対に属する 2個の圧電体 170 の自由端が互いに同じ向きに変位するように屈曲させられる。
[0145] それに対し、反射ミラー部 122に関して一側に位置して揺動軸線 134を挟む一対 の駆動源 150および 154と、他側に位置して揺動軸線 134を挟む一対の駆動源 15 2および 156とはそれぞれ、各対に属する 2個の圧電体 170の自由端が互いに逆向 きに変位するように屈曲させられる。
[0146] その結果、反射ミラー部 122には、図 4に示すように、その反射ミラー部 122を同じ 向きに回転させる変位が、揺動軸線 134に関して一側に位置する一対の駆動源 150 および 152の一方向の変位と、反対側に位置する一対の駆動源 154および 156の 逆方向の変位との双方によって発生させられる。
[0147] 以上要するに、各枠側板ばね部 144は、それに貼り付けられた圧電体 170の直線 変位 (横変位)を屈曲運動 (縦変位)に変換する機能を有し、接続部 146は、各枠側 板ばね部 144の屈曲運動をミラー側板ばね部 142の回転運動に変換する機能を有 して 、るのである。そのミラー側板ばね部 142の回転運動によって反射ミラー部 122 が回転させられる。
[0148] したがって、本実施形態においては、 4個の駆動源 150, 152, 154, 156を制御 するために、揺動軸線 134に関して一側に位置する 2個の駆動源 150, 152、すな わち、図 2において右上の駆動源 150と左上の駆動源 152とが第 1対を成し、反対側 に位置する 2個の駆動源 154, 156、すなわち、同図において右下の駆動源 154と 左下の駆動源 156とが第 2対を成している。
[0149] 本実施形態においては、第 1対を成す 2個の駆動源 150, 152と、第 2対を成す 2 個の駆動源 154, 156とを互いに逆向きに変位させて、反射ミラー部 122にそれの摇 動軸線 134まわりの往復回転運動すなわち揺動運動を発生させるために、第 1対を 成す 2個の駆動源 150, 152に交番電圧が互いに同位相で印加されるのに対し、そ れとは逆位相の交番電圧力 第 2対を成す 2個の駆動源 154, 156に互いに同位相 で印加される。その結果、第 1対を成す 2個の駆動源 150, 152がいずれも、図 4〖こ おいて下向きに橈んだ場合には、第 2対を成す 2個の駆動源 154, 156はいずれも、 同図において上向きに橈むこととなる。
[0150] 上述の制御を実現するために、水平走査系 100は、図 1に示す水平走査駆動回路 180を備えている。この水平走査駆動回路 180においては、図 5に示すように、発振 器 182が、信号処理回路 60から入力された水平同期信号に基づき、交番電圧信号 を生成する。発振器 182は、位相シフタ 184およびアンプ 186を経た第 1経路を経て 、第 1対を成す 2個の駆動源 150, 152に接続される一方、位相反転回路 188、位相 シフタ 190およびアンプ 192を経た第 2経路を経て、第 2対を成す 2個の駆動源 154 , 156に接続されている。 [0151] 位相反転回路 188は、発振器 182から入力された交番電圧信号を、それの位相を 反転させて位相シフタ 190に供給する。この位相反転回路 188は、第 2経路のみに 設けられるため、第 1対を成す 2個の駆動源 150, 152と、第 2対を成す 2個の駆動源 154, 156とでは、対応するアンプ 186, 192から供給される交番電圧信号の位相が 互いに逆となる。
[0152] いずれの経路においても、位相シフタ 184, 190は、前記映像信号と反射ミラー部 122の振動とが互いに同期するように、駆動源 150, 152, 154, 156に供給される べき交番電圧信号の位相を変化させるために設けられて ヽる。
[0153] 図 6には、振動体 124の具体的形状が斜視図で示されている。この振動体 124に おいては、反射面 120の法線方向に反射ミラー部 122を投影して得られる投影図形 力 概して円形を成すように、反射ミラー部 122が製作される。この反射ミラー部 122 は前記(18)項における「反射ミラー」の一例を構成して 、る。本実施形態にぉ 、ては 、この反射ミラー部 122の直径は lmm、その厚さは 100 mであり、また、各はり部 1 40の長さは 2mmである。この反射ミラー部 122の製作方法は後に詳述する。
[0154] 図 7には、光ファイバ 82からの出射光がコリメート光学系 84を経てこの光スキャナ 1 04に入射する様子が斜視図で示されている。コリメート光学系 84からの出射光は、 概して円形を成す反射ミラー部 122の反射面 120に入射し、その反射ミラー部 122 が揺動軸線 134まわりに揺動させられることにより、その反射面 120からの反射光が 水平方向に走査される。
[0155] 図 8には、光ファイバ 82からの出射光がコリメート光学系 84を経て従来の光スキヤ ナ 300に入射する様子が斜視図で示されている。この光スキャナ 300においては、 反射ミラー部 302が四角形を成している。
[0156] この反射ミラー部 302と本実施形態における反射ミラー部 122とを、材料の比重、 厚さおよび最大幅寸法に関して互いに共通すると仮定したうえで、重量に関して互い に比較すれば、本実施形態における反射ミラー部 122の方が軽ぐよって、揺動軸線 134, 304まわりの慣性モーメントに関して互いに比較すれば、本実施形態における 反射ミラー部 122の方が小さ ヽ。
[0157] したがって、本実施形態における反射ミラー部 122も、従来の反射ミラー部 302も、 自身の共振を利用して光を走査する場合には、その共振周波数を増加させて光の 走査周波数を増加させることにつき、本実施形態における反射ミラー部 122の方が 従来の反射ミラー部 302より適して ヽる。
[0158] 以上説明した光スキャナ 104によって水平走査されたレーザビームは、図 1に示す ように、リレー光学系 194によって垂直走査系 102に伝送される。
[0159] この RSDは、ビームディテクタ 200を定位置に備えている。ビームディテクタ 200は 、光スキャナ 104によって偏向されたレーザビームを検出することにより、そのレーザ ビームの主走査方向(水平走査方向)における位置を検出するために設けられてい る。ビームディテクタ 200の一例は、ホトダイオードである。
[0160] ビームディテクタ 200は、レーザビームが所定の位置に到達したことを示す信号を B D信号として出力し、その出力された BD信号は信号処理回路 60に供給される。この ビームディテクタ 200から出力された BD信号に応答し、信号処理回路 60は、ビーム ディテクタ 200がレーザビームを検出した時期から設定時間が経過するのを待って、 必要な駆動信号を各レーザドライバ 70, 72, 74に供給する。これにより、各走査線ご とに、画像表示開始タイミングが決定され、その決定された画像表示開始タイミングで 画像表示が開始される。よって、画像信号とレーザビーム走査位置との同期が確実 化される。
[0161] 以上、水平走査系 100を説明したが、垂直走査系 102は、図 1に示すように、機械 的偏向を行う揺動ミラーとしてのガルバノミラー 210を備えている。ガルバノミラー 210 には、水平走査系 100から出射したレーザビームがリレー光学系 194によって集光さ れて入射するようになっている。このガルバノミラー 210は、それに入射したレーザビ ームの光軸と交差する回転軸線まわりに揺動させられる。このガルバノミラー 210の 起動タイミングおよび回転速度は、信号処理回路 60から供給される垂直同期信号に 基づいて制御される。
[0162] なお付言するに、この垂直走査系 102は、ガルバノミラー 210を主体として構成され ているが、他の形式で構成することが可能である。
[0163] 以上説明した水平走査系 100と垂直走査系 102との共同により、レーザビームが 2 次元的に走査され、その走査されたレーザビームによって表現される画像力 リレー 光学系 214を経て観察者の眼 10に照射される。
[0164] ここで、反射ミラー部 122の製作方法を図 9の工程図を参照して詳細に説明する。
[0165] この製作方法においては、まず、ステップ S1において、シリコン単結晶により構成さ れた板状の素材(シリコンゥエーハ)が、 100 mの厚さを有するように、被エッチング 材 400 (図 11参照)として使用するために準備される。
[0166] 次に、ステップ S2において、被エッチング材 400の両面にエッチングマスク材 410 ( 図 11参照)がコーティングされる。エッチングマスク材 410は例えば、被エッチング材 400を加熱することによってその被エッチング材 400の両面に形成されたシリコン酸 化膜である。すなわち、このステップ S2がコーティング工程なのである。
[0167] 続いて、ステップ S3において、被エッチング材 400の両面にそれぞれコーティング されたエッチングマスク材 410に所定のマスクパターンがリソグラフィによって形成さ れる。各エッチングマスク材 410に形成されたマスクパターンの形状は、被エッチング 材 400が図示しないエッチング槽に浸漬された場合に、そのエッチング槽内に収容 されて 、るエッチング液が最初に接触してエッチングされる部分の形状を決める。す なわち、このステップ S3がマスクパターン形成工程なのである。
[0168] 図 10には、マスクパターンの一例が平面図で示されている。
[0169] ところで、本実施形態においては、被エッチング材 400において最終的に露出させ られる結晶面を説明するために、その被エッチング材 400の最終形状の対称性に着 目し、図 10に示すように、被エッチング材 400の表面に沿ってその表面の一中心点 PC(Point of Center)まわりに 4等分された 4つの領域が想定されている。図 13には、 それら 4つの領域のうちの一つが代表的に示されている。
[0170] 本実施形態においては、マスクパターンが、図 10に示すように、揺動軸線 134 (こ れが前記(23)項における「一基準線」の一例である。 )と平行な第 1辺と揺動軸線 13 4と直交する第 2辺とを有している。このマスクパターンは、図 11に示す被エッチング 材 400の(100)結晶面上において第 1辺および第 2辺がく 110>結晶方向と直交 するように被エッチング材 400に対して位置決めされる。
[0171] 本実施形態においては、図 10に示すように、第 1辺が、後述の複数の第 2部分 422 のうち、揺動軸線 134と平行な第 2部分 422 (図 10において水平に延びる第 2部分 4 22)に相当し、一方、第 2辺は、それら複数の第 2部分 422のうち、揺動軸線 134と直 交する第 2部分 422 (図 10において垂直に延びる第 2部分 422)に相当する。このマ スクパターンの形状を定義するために、便宜上、被エッチング材 400が、マスクパタ ーンの中心点 PCにおいて互いに直交する 2本の対称中心線 (揺動軸線 134と、中 心点 PCにおいてその揺動軸線 134と直交する一直線)によって 4つの領域 I, II, III および IVに分割される。
[0172] 本実施形態においては、さらに、マスクパターンが、図 10に示すように、それの両 側であって揺動軸線 134の方向にぉ 、て互いに対向するものにぉ 、てそれぞれ、摇 動軸線 134に沿って外向きに延び出す延出部 431を有している。この延出部 431は 、図 4に示すはり部 140を、反射ミラー部 122と一緒にウエットエッチングによって製 作するためにマスクパターンに設けられて 、る。
[0173] ここで、図 13を参照しつつ、各領域の向きと、単結晶により構成された被エッチング 材 400の複数の結晶面を定義するためにその被エッチング材 400に割り当てられる X yz座標系の向きとの関係を説明すれば、各領域の中心角(図 13の例においては、 当該領域が示す四角形の 4つの角のうち図 13にお 、て最上部に位置するもの)の二 等分線と、 X軸とが互いに一致するように、各領域の向きと xyz座標系の向きとが決定 されている。換言すれば、各領域における(100)面に対する法線力 各領域の中心 角の二等分線と一致するように、被エッチング材 400が 4等分されているのである。
[0174] 図 10には、上述の xyz座標系力 被エッチング材 400と共にではなぐエッチング マスク材 410と共に示されている。図 10においては、マスクパターンが、それの表面 に沿ってその表面の一中心点 PCまわりに 4等分され、それにより、 4つの領域 I, II, I IIおよび IVが形成されている。各領域ごとに xyz座標系が割り当てられている力 図 1 0には、このことが領域 Iにつ!/、てのみ代表的に示されて!/、る。
[0175] 図 10に示すように、マスクパターンは、凸の八角形を成している。具体的には、マス クパターンの外形線は、各領域ごとに、被エッチング材 400の(100)結晶面に相当 する第 1部分 420と、( 111)結晶面 (狭義の(111)結晶面およびそれと等価な結晶 面を含む。)に相当する第 2部分 422とを有する。第 2部分 422は、第 1部分 420の両 側にそれぞれ存在する。 [0176] 以上説明した形状を有するマスクパターンは、被エッチング材 400の両面に互いに ずれないように形成される。その後、図 9に示すように、ステップ S4において、被エツ チング材 400とエッチングマスク材 410との積層体力 エッチング液を収容するエッチ ング槽に浸漬される。本実施形態においては、エッチング液の種類が水酸ィ匕カリウム 溶液 (KOH)に選定され、その濃度が 40wt%に選定され、その温度が 70°Cに選定 されている。この条件において、被エッチング材 400に対してウエットエッチングが行 われる。すなわち、このステップ S4がウエットエッチング工程なのである。なお、エッチ ング液の種類を水酸ィ匕テトラメチルアンモ -ゥム溶液 (TMAH)に変更することが可 能である力 この場合には、マスクパターンの形状が図 10に示すもの力も変更される
[0177] 図 11 (a)および (b)ならびに図 12 (a)および (b)には、被エッチング材 400がゥエツ トエッチングされる様子が段階的に示されている。ただし、それら図には、被エツチン グ材 400力 それの対称性に着目し、前述の 4つの領域 I, II, IIIおよび IVのうちのい ずれかのみに関して代表的に示されている。
[0178] 図 11 (a)においては、被エッチング材 400のウエットエッチング力 エッチングマス ク材 410によってコーティングされていない部分から開始される。この段階において は、被エッチング材 400に、(100)結晶面と(111)結晶面のみが現れる。
[0179] 図 11 (a)に示す段階力 ウエットエッチングが少し進行すると、図 11 (b)に示すよう に、被エッチング材 400においては、最初に露出した(100)結晶面と(111)結晶面 との間の部分、すなわち、図 11 (a)に示す段階においてエッチングマスク材 410が示 す八角形に属する各角部(以下、「もとの各角部」という。)に複数の別の結晶面が露 出し始まり、これにより、もとの各角部が丸められる。
[0180] 図 11 (b)に示す段階力 ウエットエッチングが少し進行すると、図 12 (a)に示すよう に、被エッチング材 400においては、(100)結晶面と(111)結晶面との間の部分に 図 11 (b)に示す段階において露出した複数の結晶面が成長し、さらに、別の結晶面 も露出し始まり、これにより、もとの各角部がさらに丸められる。
[0181] 図 12 (a)に示す段階力 ウエットエッチングが少し進行すると、図 12 (b)に示すよう に、被エッチング材 400においては、(100)結晶面と(111)結晶面との間の部分に 図 12 (a)に示す段階において露出した複数の結晶面が成長し、さらに、別の結晶面 も露出し始まり、これにより、もとの各角部がさらに丸められる。図 12 (b)に示す段階 は、ウエットエッチングの終了段階であり、被エッチング材 400がエッチング液によつ て厚さ方向に貫通させられている。図 12 (b)には、被エッチング材 400の最終形状が 、マタスパターンと共に示されている。
[0182] 図 13には、図 12 (b)に示す被エッチング材 400が拡大して示されている。被エッチ ング材 400のウエットエッチングが終了すると、(100)結晶面と(111)結晶面との間 に、 (211)結晶面と(311)結晶面と (411)結晶面と(511)結晶面とを含む複数の別 の結晶面が露出する。それら(211)結晶面と(311)結晶面と (411)結晶面と(511) 結晶面とはそれぞれ、(111)結晶面と同様に、括弧内の数字列によって表される狭 義の結晶面およびそれと等価な結晶面を含むように定義されて 、る。
[0183] すなわち、本実施形態においては、図 10に示すように、エッチングマスク材 410は 、第 1部分 420と第 2部分 422との間に、(ni l)結晶面 (n : 2以上の整数)に対応する 第 3部分 424を有するのである。
[0184] 以上説明したウエットエッチングによって完成した反射ミラー部 122は、それを法線 方向に投影すれば、概して凸の八角形を成しており、正確には、 m角形 (m: 16より 大きい整数)を成している。図 14 (a)には、完成した反射ミラー部 122の縦断面図で あって、(100)結晶面を通過する平面で切断した場合のものが示されている。同図( b)には、完成した反射ミラー部 122の縦断面図であって、(111)結晶面を通過する 平面で切断した場合のものが示されて 、る。
[0185] 図 14 (c)には、被エッチング材 400の一比較例として、被エッチング材 400'を片面 のみ力もウエットエッチングした場合に取得される反射ミラー部 122 'が、( 111)結晶 面を通過する平面で切断した縦断面図で示されている。同図(b)に示すように、本実 施形態によれば、被エッチング材 400が両面力 ウエットエッチングされるため、それ の側面に、被エッチング材 400の厚さ方向の中心線に関して対称である不連続な傾 斜面が形成されている。したがって、本実施形態によれば、上述の比較例より、軽量 で慣性モーメントが小さい反射ミラー部 122を製作することが容易である。
[0186] 本実施形態によれば、(100)結晶面と(111)結晶面との間に露出するそれらとは 別の結晶面 (以下、「介在結晶面」という。)の種類の数が複数個である。したがって、 本実施形態によれば、その介在結晶面の種類の数が 1個である場合の反射ミラー部 122の形状である 16角形より、反射ミラー部 122の形状が円形化される。反射ミラー 部 122をそれの法線方向に投影して得られる投影図形の外形線を構成する直線セ グメント (各結晶面に相当する。)の数が多いほど、その外形線は円に接近する傾向 があるからである。
[0187] さらに、本実施形態によれば、(100)結晶面と(111)結晶面とがいずれも、ウエット エッチングによって侵食され、それぞれの長さ寸法が初期値より減少させられる。そ の減少分が、それら(100)結晶面と(111)結晶面との双方に対して斜めの向きを有 する別の結晶面によって置換される。
[0188] したがって、本実施形態によれば、反射ミラー部 122の外周面を構成する複数の結 晶面のそれぞれの長さが減少されて均等化させられ、このことによつても、反射ミラー 部 122の形状が円形化される。反射ミラー部 122の投影図形の外形線を構成する複 数の直線セグメント(各結晶面に相当する。)の数が一定であると仮定すると、それら 直線セグメントのうちの最長の直線セグメントの長さが短いほど、その外形線は円に 接近する傾向があるからである。
[0189] なお付言するに、図 15には、マスクパターンの別の例が示されている。この例にお いては、前述の例と同様に、マスクパターンの外形線力 (100)結晶面に対応する 第 1部分 430と、(111)結晶面に対応する第 2部分 432と、(ni l)結晶面 (n: 2以上 の整数)に対応する第 3部分 434を有している。
[0190] 以上のようにしてウエットエッチング工程が終了すれば、図 9に示すように、その後、 ステップ S5において、エッチングマスク材 410が両面にそれぞれコーティングされた 被エッチング材 400がエッチング槽から取り出される。続いて、ステップ S6において、 エッチングマスク材 410が被エッチング材 400の両面から剥離される。その後、ステツ プ S7において、被エッチング材 400の両面のうちの少なくとも一方に、アルミニウムま たは銀を材料として、反射膜が形成される。
[0191] 以上で、この反射ミラー製作方法の一連の実施が終了する。
[0192] 次に、本発明の第 2実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第 1実施形態に 対し、マスクパターンの形状および反射ミラーの具体的形状が異なるのみで、他の要 素については共通するため、異なる要素についてのみ詳細に説明し、共通する要素 については、同一の符号または名称を使用して引用することにより、詳細な説明を省 略する。
[0193] 図 16に示すように、本実施形態においては、第 1実施形態と同様に、マスクパター ンが、揺動軸線 134 (これが前記(23)項における「一基準線」の一例である。)と平行 な第 1辺と揺動軸線 134と直交する第 2辺とを有している。このマスクパターンは、図 1 7に示す被エッチング材 480の(100)結晶面上において第 1辺および第 2辺が < 11 0>結晶方向と直交するように被エッチング材 480に対して位置決めされる。
[0194] 本実施形態においては、第 1辺が、後述の複数の第 2部分 472のうち、揺動軸線 1 34と平行な第 2部分 472 (図 16において水平に延びる第 2部分 472)に相当し、一 方、第 2辺は、それら複数の第 2部分 472のうち、揺動軸線 134と直交する第 2部分 4 72 (図 16において垂直に延びる第 2部分 472)に相当する。このマスクパターンの形 状を定義するために、便宜上、被エッチング材 480が、マスクパターンの中心点 PC にお 、て互いに直交する 2本の対称中心線 (揺動軸線 134と、中心点 PCにお 、て その揺動軸線 134と直交する一直線)によって 4つの領域 I, II, IIIおよび IVに分割さ れる。
[0195] 本実施形態においては、さらに、マスクパターンが、第 1実施形態と同様に、図 16 に示すように、それの両側であって揺動軸線 134の方向にぉ 、て互いに対向するも のにおいてそれぞれ、揺動軸線 134に沿って外向きに延び出す延出部 431を有し ている。
[0196] 本実施形態においては、第 1実施形態と同様に、マスクパターンが概して凸の八角 形を成しており、マスクパターンの外形線が、(100)結晶面に対応する第 1部分 470 と、(111)結晶面に対応する第 2部分 472とを有している。さらに、本実施形態にお いては、第 4部分 474が、第 2部分 472と同様に、第 1部分 470の両側にそれぞれ対 称的に配置されている。
[0197] 以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、マスクパターンの平面形 状が、凸の八角形を基本形状として、その八角形における 8個の角部において突出 部として第 4部分 474を有する形状なのである。その第 4部分 474は、正規の八角形 における各角部から、その各角部の外角に当たる領域に向力つて延びる形状を有し ている。
[0198] 第 4部分 474は、この第 4部分 474が介在しないことによって第 1部分 470と第 2部 分 472とによって本来であれば形成されるべき角部がウエットエッチングによって侵 食されるタイミングを遅延させる機能を果たす。この機能により、最終的な反射ミラー 部 122の外周面の面構成が、第 1実施形態より単純な面構成で済むことになる。
[0199] 本実施形態においては、第 1実施形態と同様に、被エッチング材 480の両面にエツ チングマスク材 490がコーティングされ、それらコーティングされた 2個のエッチングマ スク材 490にそれぞれ、上述の形状を有するマスクパターンが形成される。そのよう にしてマスクパターンが割り当てられた被エッチング材 480に対してウエットエツチン グが実行される。
[0200] 図 17 (a)および(b)ならびに図 18 (a)および(b)には、被エッチング材 480がゥエツ トエッチングされる様子が段階的に示されている。図 17 (a)においては、被エツチン グ材 480のウエットエッチングが、エッチングマスク材 490によってコーティングされて いない部分から開始される。
[0201] この段階においては、被エッチング材 480に主に、(100)結晶面と(111)結晶面と が現れる。さらに、被エッチング材 480には、それら(100)結晶面と(111)結晶面と の間に、別の結晶面も現れる。被エッチング材 480のうち、その別の結晶面が現れる 部分は、(100)結晶面および(111)結晶面力 突出する突出部 492を形成して 、る 。その突出部 492は、マスクパターンのうちの第 4部分 474により、その周辺部より侵 食が遅延された結果、形成される部分である。
[0202] 図 17 (a)に示す段階力 ウエットエッチングが少し進行すると、図 17 (b)に示すよう に、被エッチング材 480においては、(100)結晶面と(111)結晶面との間に位置す る突出部 492がウエットエッチングによって侵食され、その突出部 492の突出量が減 少する。この段階においては、その突出部 492の先端に、(520)結晶面が形成し始 められる。
[0203] 図 17 (b)に示す段階力 ウエットエッチングが少し進行すると、図 18 (a)に示すよう に、被エッチング材 480においては、(100)結晶面と(111)結晶面との間に位置す る突出部 492がウエットエッチングによってさらに侵食され、その突出部 492の突出 量がさらに減少する。この段階においては、その突出部 492の先端に形成された(5 20)結晶面が成長する。
[0204] 図 18 (a)に示す段階力もウエットエッチングが少し進行すると、図 18 (b)に示すよう に、被エッチング材 480においては、(100)結晶面と(111)結晶面との間において( 520)結晶面が成長し、この(520)結晶面により、(100)結晶面と(111)結晶面とが 斜面によって互いに接続される。図 18 (b)に示す段階は、ウエットエッチングの終了 段階であり、被エッチング材 480がエッチング液によって厚さ方向に貫通させられて いる。図 18 (b)には、被エッチング材 480の最終形状力 マタスパターンの第 1部分 4 70と共に示されている。
[0205] 図 19には、図 18 (b)に示す被エッチング材 480が拡大して示されている。被エッチ ング材 480のウエットエッチングが終了すると、(100)結晶面と(111)結晶面との間 に(520)結晶面のみが露出し、その結果、本実施形態によれば、(100)結晶面と(1 11)結晶面とが、第 1実施形態より単純な面構成によって互いに接続される。
[0206] 図 20 (a)には、完成した反射ミラー部 122が斜視図で示され、図 20 (b)には平面 図で示されている。その反射ミラー部 122は、それを法線方向に投影すれば、概して 凸の八角形を成しており、正確には、 16角形を成しており、より正確には、 16角形に 近い形状を成している。
[0207] 本実施形態によれば、反射ミラー部 122の外周面力 (100)結晶面と(111)結晶 面との間に主として(520)結晶面が介在するように構成される。介在結晶面が主とし て 1種類存在するようにウエットエッチングが実行されるのであり、その存在する介在 結晶面の種類の数は変動しない。よって、本実施形態によれば、反射ミラー部 122の 外周面の形状が安定ィ匕し、その結果、その反射ミラー部 122の慣性モーメントも安定 化する。
[0208] なお付言するに、図 21には、マスクパターンの別の例が示されている。この例にお いては、前述の例と同様に、マスクパターンの外形線力 (100)結晶面に対応する 第 1部分 500と、(111)結晶面に対応する第 2部分 502と、第 4部分 504とを有して いる。
[0209] 次に、図 22ないし図 32を参照することにより、本発明の第 3実施形態を説明する。
[0210] 本実施形態は、第 1または第 2実施形態に対し、本体部 110の製作方法のうち、ス テツプ部を有するばね部 140をウエットエッチングによって製作する部分についての み異なり、他の要素については共通する。したがって、本実施形態における複数の 要素のうち、第 1または第 2実施形態と共通する要素については、同一の符号または 名称を使用して引用することにより、重複した説明を省略する一方、異なる要素につ いてのみ、詳細に説明する。
[0211] 本実施形態に従う RSDは、構成上、第 1実施形態に従う RSDであって図 1に示す ものと共通している。ただし、波面変調光学系 22が省略されるように本実施形態を変 更することが可能であり、このことは、第 1実施形態についても同様である。
[0212] 本実施形態に従う RSDにおける本体部 110は、第 1実施形態に従う RSDにおける 本体部 110であって図 2ないし図 4に示すものと共通しており、振動体 124と固定枠 1 16とが一体的に形成されて構成されている。その振動体 124は、図 2に示すように、 反射面 120を有する反射ミラー部 122と、その反射ミラー部 122を隔てて互いに対向 する一対のはり部 140, 140とが一体的に形成されて構成されている。
[0213] 図 2に示すように、その振動体 124の各はり部 140は、第 1実施形態と同様に、 1個 のミラー側板ばね部 142と、一対の枠側板ばね部 144, 144と、それらミラー側板ば ね部 142と一対の枠側板ばね部 144, 144とを互いに接続する接続部 146とを含む ように構成されている。すなわち、本実施形態においては、各はり部 140が、前記(1 8)項における「はり構造体」の一例を構成し、また、前記(27)項および(28)項に係 る「はり構造体」の一例を構成しているのである。
[0214] ここで、図 2および図 3を参照することにより、本実施形態に従う RSDにおける本体 部 110のうち、本実施形態に従う振動体製作方法の理解を容易にするために説明が 必要である部分を説明する。
[0215] 図 2に示すように、各 ίまり咅 140にお!/、て ίま、馬区動源 150, 152, 154, 156力 ^一対 の枠側板ばね部 144, 144のそれぞれに、固定枠 116に及ぶ姿勢で取り付けられて いる。 [0216] 図 3に示すように、各枠側板ばね部 144が、固定枠 116に近い側において局部的 に薄板ィ匕され、それにより、凹部 158が形成されている。この凹部 158に連続する凹 部 159が固定枠 116に形成されている。それら凹部 158および 159を利用することに より、各駆動源 150, 152, 154, 156が、各枠側板ばね部 144と固定枠 116とにそ れらを跨ぐ姿勢で設置されて ヽる。
[0217] 図 3を参照して上述したように、本実施形態においては、はり部 140のうちの各枠側 板ばね部 144の片面部すなわち上面部に凹部 158がそれぞれ形成されている。各 枠側板ばね部 144の上面部に凹部 158を形成するために、各枠側板ばね部 144が ステップ部 160を有するものとされている。
[0218] 図 3に示すように、そのステップ部 160は、(a)はり部 140の基本表面すなわちもと の上面と同一の高さを有する高部 162と、(b)もとの上面より低い低部 164と、(a)そ れら高部 162と低部 164との境界に位置してはり部 140を横断する肩部 166とを有 するように各枠側板ばね部 144に形成される。それらのうち、低部 164と肩部 166と によって凹部 158が形成されている。
[0219] 図 2および図 3に示すように、各駆動源 150, 152, 154, 156は、それぞれの上面 力 対応する枠側板ばね部 144の基本表面と同一の高さの平面を超えない状態で、 対応する凹部 158、すなわち、対応するステップ部 160に装着されている。
[0220] 図 3に示すように、各馬区動源 150, 152, 154, 156ίま、薄板状の圧電体 170力 S上 部電極 172と下部電極 174とによってサンドイッチされた積層体として形成されてい る。各駆動源 150, 152, 154, 156は、図 3 (a)に側面図で示すように、下面におい て凹部 158, 159の表面に装着される一方、上面において高部 162の表面の高さを 超えない厚さ寸法を有している。すなわち、本実施形態においては、各駆動源 150, 152, 154, 156が前記(31)項における「積層部」の一例を構成しているのである。
[0221] 本実施形態に従う RSDにおける水平走査駆動回路 180には、構成および作動に 関し、第 1実施形態に従う RSDにおける水平走査駆動回路 180であって図 4に示す ものと共通している。
[0222] 振動体 124のうちの各枠側板ばね部 144は、凹部 158を形成するためのステップ 部 160を有するように、反射ミラー部 122と一体的に形成される。本実施形態におい ては、ステップ部 160の高さ、すなわち、各枠側板ばね部 144の厚さ方向における高 部 162と低部 164との距離は 50 mであり、各枠側板ばね部 144の長さ方向におけ る凹部 158の寸法は lmmである。
[0223] 図 22には、固定枠 116および振動体 124を含む本体部 110をウエットエッチング によって一体的にかつ一括して製作する振動体製作方法が工程図で示されている。
[0224] この製作方法が実施されると、まず、ステップ S 11において、シリコン単結晶により 構成された板状の素材が被エッチング材として準備される。
[0225] 図 23には、その被エッチング材が符号 600を付されて示されている。この被エッチ ング材 600は、 100 /z mの厚さを有してシリコンゥエーハによって構成されている。こ の被エッチング材 600においては、図 29に示すように、最初から(100)結晶面が露 出させられている。
[0226] 図 23には、本体部 110の製作方法力 その製作方法のうち後述のコーティングェ 程とマスクパターン形成工程とを代表的に説明するために、図 2における A— A線と B —B線とについて断面図で示されている。 A— A線は、反射ミラー部 122の中心を通 過して本体部 110を横断する切断線であり、一方、 B— B線は、凹部 158の長さ方向 中心を通過して本体部 110を横断する切断線である。
[0227] 次に、ステップ S12において、図 23 (a)に示すように、被エッチング材 600の両面に 2個のエッチングマスク材 610, 612がそれぞれコーティングされる。それらエツチン グマスク材 610, 612は、被エッチング材 600の両面を加熱することによってその被 エッチング材 600の両面に形成されたシリコン熱酸化膜である。すなわち、このステツ プ S 12が前記(18)項における「コーティング工程」の一例を構成して 、るのである。
[0228] 続いて、ステップ S13において、図 23 (b)〖こ示すよう〖こ、被エッチング材 600の両面 にそれぞれコーティングされた 2個のエッチングマスク材 610, 612に対してリソグラフ ィが実行される。具体的には、各エッチングマスク材 610, 612の表面にそれぞれレ ジストが塗布され、その後、その塗布された各レジストがそれぞれのパターン光で露 光される。続いて、各レジストが、それぞれの露光パターンのもと、必要な薬品を用い て位置選択的に除去される。その結果、上側エッチングマスク材 610の表面には上 側マスクパターンを有するレジスト 620が付着する一方、下側エッチングマスク材 612 の表面には下側マスクパターンを有するレジスト 622が付着する。
[0229] このステップ S13においては、さらに、 2個のエッチングマスク材 610, 612力 それ ぞれ予めパターユングされたレジスト 620, 622のもとに、必要な薬液(例えば、フッ 酸)を用いて位置選択的に除去される。その結果、上側エッチングマスク材 610には 、図 24 (a)に平面図で示す上側マスクパターン 630、下側エッチングマスク材 612に は、図 24 (b)に平面図で示す下側マスクパターン 632がそれぞれ形成される。
[0230] ただし、図 24には、上側マスクパターン 630および下側マスクパターン 632のそれ ぞれが、振動体 124の製作に関連する部分のみについて示されており、固定枠 116 の製作に関連する部分については、本発明を理解するために不可欠ではないため、 省略されている。
[0231] 図 24 (a)および(b)にそれぞれ示すマスクパターン 630, 632においては、それぞ れの長さ方向中央位置に、反射ミラー部 122を製作するための部分が存在するが、 この部分については、前述の第 1または第 2実施形態と共通するため、省略されてい る。
[0232] 図 24 (a)に示す上側マスクパターン 630においては、破線の丸で囲まれた部分が 、各枠側板ばね部 144の上面部のうちのステップ部 160の製作に関連する部分 650 である。これに対し、図 24 (b)に示す下側マスクパターン 632においては、破線の丸 で囲まれた部分が、各枠側板ばね部 144の下面部のうち、ステップ部 160とは反対 側に位置する部分の製作に関連する部分 652である。
[0233] 各マスクパターン 630, 632の形状は、被エッチング材 600が図示しないエツチン グ槽に浸漬された場合に、そのエッチング槽内に収容されているエッチング液が最 初に接触してエッチングされる部分の形状を決める。すなわち、このステップ S13が、 前記(18)項における「マスクパターン形成工程」の一例を構成して 、るのである。
[0234] 図 24に示すように、部分 652は、枠側板ばね部 144の基本的な狙い形状 (最終製 作形状)とほぼ同じ単純な帯状を成して、部分 652と、下側マスクパターン 632のうち 固定枠 116に対応する部分 654との間をストレートに延びているのに対し、部分 650 は、複雑な形状を有している。
[0235] 以下、図 25および図 26を参照することにより、部分 650の形状を詳細に説明する。 ただし、図 25には、被エッチング材 600および枠側板ばね部 144が、それらの形状 を容易に説明することを目的として簡略化されて示されて ヽる。それら被エッチング 材 600および枠側板ばね部 144のより現実的な各形状は、図 27ないし図 29に示さ れている。
[0236] 図 25 (a)には、上側マスクパターン 630のうち、複数の枠側板ばね部 144を説明の 便宜上代表する 1個の枠側板ばね部 144 (以下、「代表枠側板ばね部」という。)に対 応する部分が斜視図で示されている。図 25 (b)には、被エッチング材 600のうち、代 表枠側板ばね部 144が形成される部分とその周辺部分とが斜視図で示されている。 図 25 (c)には、代表枠側板ばね部 144の基本的な狙い形状 (最終製作形状)が斜 視図で示されている。
[0237] 図 25 (b)を参照して被エッチング材 600をさらに詳細に説明するに、この被エッチ ング材 600は、その被エッチング材 600のうち、この被エッチング材 600をエッチング 液に浸漬させてウエットエッチングを行うにもかかわらず侵食されずに残る予定残存 部分 700を備えている。その予定残存部分 700は、図 25 (c)に示す基本的な狙い形 状のうちの高部 162と同じ形状を有している。この予定残存部分 700は、図 25 (b)に ぉ 、て破線で示されて 、る。
[0238] 図 25 (b)に示すように、この被エッチング材 600は、さらに、ウエットエッチングによ つて被エッチング材 600の厚さ方向に貫通するまで侵食される予定貫通部分 702を 備えている。この予定貫通部分 702は、被エッチング材 600と、その被エッチング材 6 00のうち代表枠側板ばね部 144の基本的な狙い形状と同じ形状を有する同形状部 分とを、被エッチング材 600の厚さ方向に投影した場合に、被エッチング材 600の投 影図のうち、同形状部分の投影図を除外した部分である。
[0239] 図 25 (b)に示すように、この被エッチング材 600は、さらに、ウエットエッチングによ つて被エッチング材 600の厚さ方向の途中まで侵食される予定半侵食部分 704を有 している。その予定半侵食部分 704は、図 3に示す凹部 158と同じ形状を有している 。この予定半侵食部分 704は、図 25 (b)において二点鎖線で示されている。被エツ チング材 600においては、その予定半侵食部分 704を、それの幅方向両側から挟む 両側部分 706, 706が存在する。 [0240] 図 25 (a)に示すように、上側マスクパターン 630のうちの部分 650 (以下、「ステップ 部対応マスクパターン 650」という。)は、ウエットエッチングの開始前に予定残存部分 700の表面(上面)を覆う基本パターン 710を含んで 、る。ステップ部対応マスクパタ ーン 650は、さらに、ウエットエッチングの開始前に両側部分 706, 706の表面(上面 )を覆う補償パターン 712を含んでいる。
[0241] 補償パターン 712は、具体的には、予定半侵食部分 704からそれの幅方向両側に 張り出した状態でそれの長さ方向に延びる一対の張り出し部分 714, 714として構成 されている。
[0242] 図 26には、代表枠側板ばね部 144のうちのステップ部 160のうちの高部 162の基 本的な狙い形状と、ステップ部対応マスクパターン 650の形状と力 比較のために共 に平面図で並べて示されている。図 26から明らかなように、ステップ部対応マスクパ ターン 650は、高部 162の表面形状と同じ形状を有する基本パターン 710を含んで いる。ステップ部対応マスクパターン 650は、さらに、その基本パターン 710から幅方 向両側に張り出した一対の張り出し部分 714, 714を補償パターン 712として含んで いる。ステップ部対応マスクパターン 650は、図 26に示すように、一対の張り出し部 分 714, 714の一端部において基本パターン 710に結合されて閉塞される一方、他 端部において開放されることにより、基本パターン 710のうち補償パターン 712に結 合される部分と共同して概して U字状を成して 、る。
[0243] 以上説明した形状を有する上側マスクパターン 630および下側マスクパターン 632 は、被エッチング材 600の両面にそれぞれ形成される。その後、図 22に示すステップ S14において、被エッチング材 600とエッチングマスク材 610, 612との積層体力 ェ ツチング液を収容するエッチング槽に浸漬される。本実施形態においては、エツチン グ液の種類が水酸ィ匕カリウム溶液 (KOH)に選定され、その濃度が 40wt%に選定さ れ、その温度が 70°Cに選定されている。この条件において、被エッチング材 600に 対してウエットエッチングが行われる。すなわち、このステップ S14が前記(18)項に おける「ウエットエッチング工程」の一例を構成して 、るのである。
[0244] なお付言するに、エッチング液の種類を水酸ィ匕テトラメチルアンモ -ゥム溶液 (TM AH)に変更することが可能である力 この場合には、マスクパターンの形状が図 24 に示すものから部分的に変更される。
[0245] さらに、このステップ S14においては、被エッチング材 600が予定貫通部分 702に おいて貫通したときに、一回のウエットエッチングが終了する。一回のウエットエッチ ングのために被エッチング材 600がエッチング液に一回のみ浸漬される。すなわち、 本実施形態においては、一回のウエットエッチングのために、被エッチング材 600が エッチング液に複数回に分けて浸漬されるのではなぐ一回のみ浸漬されるようにな つており、その結果、被エッチング材 600に対するウエットエッチングによって本体部 110がー括して(一度に)製作されるようになって!/、るのである。
[0246] 図 27 (a)および(b)ならびに図 28 (a)および(b)には、被エッチング材 600におい てウエットエッチングが進行する様子が段階的に示されている。ただし、それら図には
、代表枠側板ばね部 144にっき、被エッチング材 600の侵食が上面から下面に向か つて進行する様子が代表的に示されている。
[0247] 図 27 (a)に示す段階においては、被エッチング材 600のウエットエッチング力 エツ チングマスク材 610によって被覆されていない部分から開始される。この段階におい ては、ステップ部対応マスクパターン 650により、被エッチング材 600に、(100)結晶 面および(111)結晶面が出現し始める。
[0248] 図 27 (a)に示す段階力もウエットエッチングが少し進行し、被エッチング材 600の侵 食深さも少し増すと、図 27 (b)に示すように、被エッチング材 600のうち一対の張り出 し部分 714, 714によって被覆されている部分において、各張り出し部分 714の先端 部の両角部力 各張り出し部分 714の内側に向力 侵食が進行する。ただし、 (111 )結晶面は残存している。
[0249] 図 27 (b)に示す段階力もウエットエッチングが少し進行すると、図 28 (a)に示すよう に、被エッチング材 600のうち一対の張り出し部分 714, 714によって被覆されている 部分がほぼ完全に除去される。この段階においてもなお、(111)結晶面が存在して いる。
[0250] 図 28 (a)に示す段階力もウエットエッチングが少し進行すると、一回のウエットエツ チングが終了させられる。このとき、図 28 (b)に示すように、被エッチング材 600は、 予定貫通部分 702において厚さ方向に貫通させられる。さらに、低部 164の表面が 形成され、さらに、肩部 166の表面も形成される。
[0251] 図 29 (a)には、そのウエットエッチングによって形成されたステップ部 160が平面図 で示され、図 29 (b)には、斜視図で示されている。肩部 166においては、(111)結晶 面が出現している。(111)結晶面は、ウエットエッチングの実行中、他の結晶面より 侵食される速度が遅 、結晶面である。
[0252] したがって、(111)結晶面を利用して肩部 166を形成すれば、ウエットエッチング時 間が実際に多少ばらついても、その終了時に出現している(111)結晶面の、代表枠 側板ばね部 144の長さ方向における位置がそれほど敏感に変化せずに済む。その 結果、肩部 166の、長さ方向における位置が、実際のウエットエッチング条件の変動 にもかかわらず、安定し、精度が向上する。
[0253] 本実施形態においては、肩部 166に(111)結晶面が出現するようにするために、 補償パターン 712が、図 26に示すように一対の張り出し部分 714, 714であって、各 先端部にお 、て各張り出し部分 714の長さ方向に直角に延びる矩形部を有し、かつ 、その矩形部の各角部ができる限り直角に近いものを有している。
[0254] 図 26に示すように、本実施形態においては、それら一対の張り出し部分 714, 714 のそれぞれの先端に、各張り出し部分 714, 714の長さ方向と直交する直線部 720, 720が形成されている。各直線部 720, 720は、被エッチング材 600のく 110>結晶 方向と直交する直線部の一例であり、各直線部 720, 720の存在により、ウエットエツ チングによって肩部 166に(111)結晶面が出現する。すなわち、本実施形態におい ては、各張り出し部 714, 714の先端に位置する直線部 720, 720が、前記(23)項 における「直線部」の一例を構成して 、るのである。
[0255] すなわち、本実施形態においては、ウエットエッチングが終了させられるときに肩部 166に(111)結晶面が出現するように、補償パターン 712の形状が一対の張り出し 部分 714, 714を有するように予め設定されて!、るのである。
[0256] 以上のようにしてウエットエッチング工程が終了すれば、図 22に示すように、その後 、ステップ S15において、エッチングマスク材 610が両面にそれぞれコーティングされ た被エッチング材 600がエッチング槽から取り出される。続いて、ステップ S16におい て、エッチングマスク材 610が被エッチング材 600の両面から剥離される。 [0257] 以上で、この振動体製作方法の一連の実施が終了する。
[0258] 図 30および図 31には、本実施形態との比較例である製作方法によってステップ部 160が製作される過程が、図 27および図 28と同様にして、段階的に斜視図で示され ている。この比較例においては、ステップ部対応マスクパターン力 基本パターン 71 0と同じ形状を有するものとして使用される。
[0259] この比較例においては、被エッチング材 600に対するウエットエッチングが進行す るにつれて、被エッチング材 600の上面部の形状力 図 30 (a)に示す段階から図 30 (b)に示す段階に移行する。ウエットエッチングがさらに継続されると、図 31 (a)に示 すように、被エッチング材 600のうち高部 162に相当する部分の長さ力 その高部 16 2の基本的な狙い形状より短くなる。ウエットエッチングがさらに継続されると、図 31 (b )に示すように、被エッチング材 600のうち高部 162に相当する部分の長さ力 その 高部 162の基本的な狙い形状よりかなり短くなるうえに、肩部 166が、多様な結晶面 によって形成される。
[0260] そのため、この比較例においては、肩部 166の位置を精度よく管理することが困難 であり、肩部 166の位置精度に関して個体差を縮減することも困難である。これに対 し、本実施形態によれば、前述のように、肩部 166の位置を精度よく管理することが 容易であり、肩部 166の位置精度に関して個体差を縮減することも容易である。
[0261] 以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、一対の張り出し部分 714 , 714が互いに共同して前記(21)項および(22)項における「第 1エッチング補償部 」の一例を構成して 、るのである。
[0262] 次に、本発明の第 4実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第 3実施形態に 対し、マスクパターンの形状が異なるのみで、他の要素については共通するため、異 なる要素についてのみ詳細に説明し、共通する要素については、同一の符号または 名称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略する。
[0263] 図 32に示すように、本実施形態においても、第 3実施形態と同様に、エッチングマ スク材 610の両面が、上側エッチングマスク材 730と下側エッチングマスク材 732とに よってコーティングされる。
[0264] 図 32 (a)には、上側エッチングマスク材 730に形成される上側マスクパターン 740 力 振動体 124の製作に関連する部分についてのみ平面図で示されている。図 32 ( b)には、下側エッチングマスク材 732に形成される下側マスクパターン 742が、振動 体 124の製作に関連する部分と、固定枠 116のうち振動体 124と連結する部分の製 作に関連する部分とにつ 、てのみ平面図で示されて 、る。
[0265] 図 32 (a)に示す上側マスクパターン 740においては、破線の丸で囲まれた部分が 、各枠側板ばね部 144の上面部のうちのステップ部 160の製作に関連する部分 760 である。これに対し、図 32 (b)に示す下側マスクパターン 742においては、破線の丸 で囲まれた部分が、各枠側板ばね部 144の下面部のうち、ステップ部 160とは反対 側に位置する部分の製作に関連する部分 762である。
[0266] 図 32に示すように、下側マスクパターン 742の形状は、第 3実施形態における下側 マスクパターン 632と共通するのに対し、上側マスクパターン 740の形状は、第 3実 施形態における上側マスクパターン 630とは異なっている。したがって、以下、上側 マスクパターン 740の形状のみを詳細に説明し、下側マスクパターン 742の形状に ついては説明を省略する。
[0267] 図 33には、複数の枠側板ばね部 144を代表する 1個の枠側板ばね部 144のうちの ステップ部 160のうちの高部 162の基本的な狙い形状と、上側マスクパターン 740の うちステップ部 160に対応する部分 760 (以下、「ステップ部対応マスクパターン 760」 という。)の形状と力 比較のために共に平面図で並べて示されている。
[0268] 図 33から明らかなように、ステップ部対応マスクパターン 760は、高部 162の表面 形状と同じ形状を有する基本パターン 770を含んで 、る。ステップ部対応マスクバタ ーン 760は、さらに、予定半侵食部分 704 (図 25参照)の表面と、両側部分 706, 70 6 (図 25参照)の表面とを覆うことにより、特に予定半侵食部分 704においてウエット エッチングが進行する速度を減速させる補償パターン 772を含んでいる。
[0269] その補償パターン 772は、具体的には、基本パターン 770のうち補償パターン 772 に結合される部分と共同して、 4個の角部と 4本の辺とを有する菱形状を成している。 補償パターン 772の各辺は、く 100>結晶方向と直交しており、かつ、補償パターン 772の 4個の角部のうち互いに対向する 2個の対向角部のうちの一方において基本 パターン 770に結合される一方、他方の対向角部において切り欠かれている。 [0270] この補償パターン 772は、さらに具体的に説明するに、両側部分 706, 706 (図 25 参照)の表面を覆う一対の第 1エッチング補償部 780, 780と、予定半侵食部分 704 (図 25参照)の表面を覆う第 2エッチング補償部 782、すなわち、予定残存部分 700 (図 25参照)の前方に位置する部分とを有している。それら第 1エッチング補償部 78 0, 780と第 2エッチング補償部 782との共同により、予定半侵食部分 704においてゥ エツトエッチングが進行する速度が減速させられ、その結果、そのウエットエッチング が予定残存部分 700に到達しな 、ようになって 、る。
[0271] 図 34 (a)および(b)ならびに図 35 (a)および(b)には、被エッチング材 600におい てウエットエッチングが進行する様子が段階的に示されている。ただし、それら図には
、代表枠側板ばね部 144にっき、被エッチング材 600の侵食が上面から下面に向か つて進行する様子が代表的に示されている。
[0272] 図 34 (a)に示す段階においては、被エッチング材 600のウエットエッチング力 エツ チングマスク材 610によって被覆されていない部分から開始される。この段階におい ては、ステップ部対応マスクパターン 760により、被エッチング材 600に、(100)結晶 面が出現し始める。
[0273] 図 34 (a)に示す段階力もウエットエッチングが少し進行し、被エッチング材 600の侵 食深さも少し増すと、図 34 (b)に示すように、被エッチング材 600のうち補償パターン 772によって被覆されている部分において、その補償パターン 772の複数個の角部 のうち、先端に位置する 2個の角部と、幅方向に互いに隔たった 2個の角部とから、 補償パターン 772の内側に向力 侵食が進行する。ただし、(100)結晶面は残存し ている。
[0274] 図 34 (b)に示す段階力もウエットエッチングが少し進行すると、図 35 (a)に示すよう に、被エッチング材 600のうち補償パターン 772によって被覆されている部分力 そ の補償パターン 772の後端部のみ残して除去される。この段階においてもなお、(10 0)結晶面が存在している。
[0275] 図 35 (a)に示す段階力もウエットエッチングが少し進行すると、一回のウエットエツ チングが終了させられる。このとき、図 35 (b)に示すように、被エッチング材 600は、 予定貫通部分 702において厚さ方向に貫通させられる。さらに、低部 164の表面が 形成され、さらに、肩部 166の表面も形成される。
[0276] 本実施形態によれば、ウエットエッチング時間が実際に多少ばらついても、肩部 16 6の、代表枠側板ばね部 144の長さ方向における位置がそれほど敏感に変化せず に済む。その結果、肩部 166の、長さ方向における位置力 ウエットエッチング条件 の変動にもかかわらず、安定し、精度が向上する。
[0277] 以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、補償パターン 772が前記
(25)項における「補償パターン」の一例を構成し、その補償パターン 772のうち、一 対の第 1エッチング補償部 780, 780が前記(21)項な 、し (23)項および(25)項に おける「第 1エッチング補償部」の一例を構成し、補償パターン 772のうち、第 2エッチ ング補償部 782が前記(24)項および(25)項における「第 2エッチング補償部」の一 例を構成して 、るのである。
[0278] 以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これ らは例示であり、前記く発明の開示 >の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知 識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能で ある。

Claims

請求の範囲
[1] 光が入射する反射面を有する板状の反射ミラーをエッチングによって製作する反射 ミラー製作方法であって、
単結晶により構成された板状の被エッチング材の両面のうちの少なくとも一方に膜 状のエッチングマスク材をコーティングするコーティング工程と、
前記被エッチング材にコ一ティングされたエッチングマスク材のうちの少なくとも一 方に、四角形より円形に近い平面形状を有するマスクパターンを形成するマスクバタ ーン形成工程と、
前記エッチングマスク材がコーティングされた前記被エッチング材を、設定温度のも とに、設定濃度を有するエッチング液に浸漬させてエッチングを実行するウエットエツ チング工程と
を含み、それにより、前記反射ミラーをそれの法線方向に投影して得られる投影図 形が四角形より円形に近い平面形状を有するように前記反射ミラーを製作する反射ミ ラー製作方法。
[2] 前記反射ミラーは、前記反射面に平行な揺動軸線まわりに振動させられることによ り、その反射面に入射した光の反射方向を変化させてその光を走査するために使用 される請求の範囲第 1項に記載の反射ミラー製作方法。
[3] 前記反射ミラーは、その反射ミラーから前記揺動軸線に沿って延び、少なくともねじ り振動が前記揺動軸線まわりに発生させられる板状のばねと共に振動体を構成し、 その振動体のうちの少なくとも一部が振動させられることにより、前記反射面に入射し た光の反射方向を変化させてその光を走査するために使用される請求の範囲第 2項 に記載の反射ミラー製作方法。
[4] 前記マスクパターンの平面形状は、概して凸の八角形である請求の範囲第 1項に 記載の反射ミラー製作方法。
[5] 前記マスクパターンの平面形状は、凸の八角形を基本形状として、その八角形に おける 8個の角部において突出部を有する形状である請求の範囲第 4項に記載の反 射ミラー製作方法。
[6] 前記マスクパターンは、一基準線と平行な第 1辺とその基準線と直交する第 2辺とを 有し、前記被エッチング材の(100)結晶面上において前記第 1辺および前記第 2辺 が < 110>結晶方向と直交するように前記被エッチング材に対して位置決めされ、 そのマスクパターンの外形線は、そのマスクパターンの中心点において互いに直交 する 2本の対称中心線によって前記被エッチング材を 4つの領域に分割した場合の 各領域ごとに、前記被エッチング材の(100)結晶面に相当する第 1部分と、 (111) 結晶面に相当する第 2部分とを有する請求の範囲第 4項に記載の反射ミラー製作方 法。
[7] 前記マスクパターンの外形線は、さらに、前記各領域ごとに、前記被エッチング材 の (ni l)結晶面 (n: 2以上の整数)に相当する第 3部分を、前記第 1部分と前記第 2 部分との間に有する請求の範囲第 6項に記載の反射ミラー製作方法。
[8] 前記マスクパターンの外形線は、さらに、前記各領域ごとに、前記被エッチング材 の(520)結晶面に相当する第 4部分を、前記第 1部分と前記第 2部分との間に有す る請求の範囲第 6項に記載の反射ミラー製作方法。
[9] 前記エッチング液は、 KOHまたは TMAHである請求の範囲第 1項に記載の反射ミ ラー製作方法。
[10] 前記設定濃度は、約 35wt%ないし約 45wt%の範囲内にある請求の範囲第 9項に 記載の反射ミラー製作方法。
[11] 前記設定温度は、約 60°Cないし約 80°Cの範囲内にある請求の範囲第 9項に記載 の反射ミラー製作方法。
[12] 前記マスクパターン形成工程は、前記被エッチング材の両面にそれぞれコーティン グされた 2個のエッチングマスク材にそれぞれ前記マスクパターンを形成する工程を 含む請求の範囲第 1項に記載の反射ミラー製作方法。
[13] さらに、前記ウエットエッチングの終了後に、前記被エッチング材カも前記エツチン グマスク材を剥離する剥離工程を含む請求の範囲第 1項に記載の反射ミラー製作方 法。
[14] さらに、前記被エッチング材力 前記エッチングマスク材が剥離された後に、その被 エッチング材の両面のうちの少なくとも片面に反射膜を形成する反射膜形成工程を 含む請求の範囲第 13項に記載の反射ミラー製作方法。
[15] 光が入射する反射面を有する板状の反射ミラーであって、
単結晶により構成された板状の被エッチング材の両面のうちの少なくとも一方に膜 状のエッチングマスク材をコーティングするコーティング工程と、
前記被エッチング材にコ一ティングされたエッチングマスク材のうちの少なくとも一 方に、四角形より円形に近い平面形状を有するマスクパターンを形成するマスクバタ ーン形成工程と、
前記エッチングマスク材がコーティングされた前記被エッチング材を、設定温度のも とに、設定濃度を有するエッチング液に浸漬させてエッチングを実行するウエットエツ チング工程と
を実行することにより、前記反射ミラーをそれの法線方向に投影して得られる投影 図形が四角形より円形に近!ヽ平面形状を有するように製作された反射ミラー。
[16] 当該反射ミラーは、前記反射面に平行な揺動軸線まわりに振動させられることによ り、その反射面に入射した光の反射方向を変化させてその光を走査するために使用 される請求の範囲第 15項に記載の反射ミラー。
[17] 当該反射ミラーは、その反射ミラーから前記揺動軸線に沿って延び、少なくともねじ り振動が前記揺動軸線まわりに発生させられる板状のばね部と共に振動体を構成し 、その振動体のうちの少なくとも一部が振動させられることにより、前記反射面に入射 した光の反射方向を変化させてその光を走査するために使用される請求の範囲第 1 6項に記載の反射ミラー。
[18] 反射面を有する反射ミラーと板状のばねとが一体的に形成されて成る振動体をエツ チングによって一体的に製作する振動体製作方法であって、
前記反射ミラーは、前記反射面に平行な揺動軸線まわりに揺動させられ、それによ り、前記反射面に入射した光の反射方向を変化させてその光を走査するものであり、 前記ばねは、前記反射ミラーから前記揺動軸線に沿って延び、長さ方向における 一部分にステップ部を有するはり構造体として構成され、前記振動体のうちの少なく とも一部の振動によって少なくともねじり振動が前記ばねに前記揺動軸線まわりに発 生させられ、その少なくともねじり振動によって前記反射ミラーを前記揺動軸線まわり に揺動させるものであり、 当該振動体製作方法は、前記反射ミラーを製作するために、請求の範囲第 1項に 記載の反射ミラー製作方法を含み、
前記コーティング工程は、前記はり構造体を製作するために、さらに、前記被エッチ ング材のうち前記はり構造体が形成されるべき予定形成部分の両面にそれぞれ前記 エッチングマスク材をコーティングし、
前記マスクパターン形成工程は、前記はり構造体を製作するために、さらに、前記 予定形成部分の両面にそれぞれコーティングされた 2枚の前記エッチングマスク材に 1組の前記マスクパターンをそれぞれ形成し、
前記ウエットエッチング工程は、前記はり構造体を製作するために、さらに、前記マ スクパターン形成工程において前記 1組のマスクパターンがそれぞれコーティングさ れた前記予定形成部分をエッチング液に浸漬させてウエットエッチングを実行し、 前記ステップ部は、(a)前記はり構造体の基本表面と同一の高さを有する高部と、 ( b)前記基本表面より低!、低部であって、前記はり構造体の厚さ方向にお!、て前記高 部から隔たるものと、(c)それら高部と低部との境界に位置して前記はり構造体を横 断する肩部とを有しており、
前記被エッチング材は、 (d)前記板状の被エッチング材から前記はり構造体を取り 出すために、前記ウエットエッチングの実行時に、前記厚さ方向に貫通するまで侵食 される予定貫通部分と、(e)前記高部を形成するために、前記ウエットエッチングの実 行時に、侵食されずに残る予定残存部分と、(f)前記低部を形成するために、前記ゥ エツトエッチングの実行時に、前記厚さ方向の途中まで侵食される予定半侵食部分と を有しており、
前記マスクパターンは、(g)前記予定残存部分の表面を覆う基本パターンと、 (h) 前記予定貫通部分のうち前記予定半侵食部分を前記はり構造体の幅方向両側から 挟む両側部分と前記予定半侵食部分とのうちの少なくとも両側部分の表面を覆う補 償パターンとを有する振動体製作方法。
[19] 前記マスクパターンは、全体的に均一な厚さを有する請求の範囲第 18項に記載の 振動体製作方法。
[20] 前記被エッチング材は、シリコン単結晶であって、(100)結晶面が露出するもので ある請求の範囲第 18項に記載の振動体製作方法。
[21] 前記補償パターンは、前記両側部分の表面を覆うことにより、前記予定半侵食部分 において前記ウエットエッチングが進行する速度を減速させてそのウエットエッチング が前記予定残存部分に到達しな 、ようにする第 1エッチング補償部を含む請求の範 囲第 18項に記載の振動体製作方法。
[22] 前記第 1エッチング補償部は、前記予定半侵食部分力 前記幅方向両側にそれぞ れ張り出した状態で前記長さ方向に延びる一対の張り出し部分であって、それら一 対の張り出し部分の一端部において前記基本パターンに結合されて閉塞される一方 、他端部において開放されることにより、前記基本パターンのうち前記一対の張り出し 部分に結合される部分と共同して概して U字状を成すものを含む請求の範囲第 21 項に記載の振動体製作方法。
[23] 前記第 1エッチング補償部は、前記はり構造体の幅方向に平行であり、かつ、前記 被エッチング材のく 110>結晶方向と直交する直線部を有する請求の範囲第 21項 に記載の振動体製作方法。
[24] 前記補償パターンは、前記予定半侵食部分の表面を覆うことにより、その予定半侵 食部分において前記ウエットエッチングが進行する速度を減速させてそのウエットェ ツチングが前記予定残存部分に到達しないようにする第 2エッチング補償部を含む 請求の範囲第 18項に記載の振動体製作方法。
[25] 前記補償パターンは、請求の範囲第 21項に記載の第 1エッチング補償部と前記第 2エッチング補償部とを含んでおり、
その補償パターンは、前記基本パターンのうち前記補償パターンに結合される部 分と共同して、 4個の角部と 4本の辺とを有する菱形状を成し、かつ、各辺はく 100 >結晶方向と直交しており、かつ、前記 4個の角部のうち互いに対向する 2個の対向 角部のうちの一方において前記基本パターンに結合される一方、他方の対向角部に ぉ 、て切り欠かれて 、る形状を成して 、る請求の範囲第 24項に記載の振動体製作 方法。
[26] 前記ウエットエッチング工程にぉ 、て前記被エッチング材を前記エッチング液に 1 回のみ浸漬させることにより、前記振動体を一括して製作する請求の範囲第 18項に 記載の振動体製作方法。
[27] 請求の範囲第 15項に記載の反射ミラーと板状のばねとが一体的に形成されて成る 振動体であって、
前記反射ミラーは、前記反射面に平行な揺動軸線まわりに揺動させられ、それによ り、前記反射面に入射した光の反射方向を変化させてその光を走査するものであり、 前記ばねは、前記反射ミラーから前記揺動軸線に沿って延び、長さ方向における 一部分にステップ部を有するはり構造体として構成され、前記振動体のうちの少なく とも一部の振動によって少なくともねじり振動が前記ばねに前記揺動軸線まわりに発 生させられ、その少なくともねじり振動によって前記反射ミラーを前記揺動軸線まわり に揺動させるものであり、
前記ステップ部は、(a)前記はり構造体の基本表面と同一の高さを有する高部と、 ( b)前記基本表面より低!、低部であって、前記はり構造体の厚さ方向にお!、て前記高 部から隔たるものと、(c)それら高部と低部との境界に位置して前記はり構造体を横 断する肩部とを有するように、前記被エッチング材に対するウエットエッチングによつ て製作された振動体。
[28] 当該振動体は、請求の範囲第 18項に記載の振動体製作方法によって製作された 請求の範囲第 27項に記載の振動体。
[29] 当該振動体は、前記反射ミラーと、その反射ミラーと同一平面に沿って延びる弾性 変形部であって前記ステップ部が形成されたものとを互いに一体的に含む請求の範 囲第 27項に記載の振動体。
[30] 当該振動体は、振動させられることにより、前記反射面に入射した光の光学的特性 を変化させるために使用される請求の範囲第 27項に記載の振動体。
[31] 前記低部に積層部が、その積層部の上面が前記高部の上面を超えないように形成 される請求の範囲第 27項に記載の振動体。
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