CN114035253B - 具有杂散光消除功能的mems微镜、激光扫描设备和微镜的制作方法 - Google Patents

具有杂散光消除功能的mems微镜、激光扫描设备和微镜的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种具有杂散光消除功能的MEMS微镜、激光扫描设备和微镜的制作方法。具有杂散光消除功能的MEMS微镜，其特征在于，包括：框架结构，框架结构的表面设置有消光层，框架结构具有孔结构；扭转结构，扭转结构设置在孔结构处，且扭转结构与孔结构的孔壁连接；反射镜，扭转结构支撑反射镜。本发明解决了现有技术中MEMS微镜存在杂散光的问题。

Description

具有杂散光消除功能的MEMS微镜、激光扫描设备和微镜的制 作方法
技术领域
本发明涉及微光机电领域，具体而言，涉及一种具有杂散光消除功能的MEMS微镜、激光扫描设备和微镜的制作方法。
背景技术
随着技术的发展与进步，人们希望光操纵器件具有更小的体积和重量以及更低的成本和功耗。因此，将传统的机械扫描镜替代为微型化、轻量化、低成本、低功耗的MEMS微镜成为相关人员的共同目标。目前，MEMS微镜已经应用于激光打印、3D成像、投影显示和激光雷达等领域，拥有广阔的发展前景。在实际应用中，MEMS微镜的性能往往决定了整个装置的性能。
现有的MEMS微镜工作时，由光源产生的光束照射在微镜的反射镜面上，经反射镜面反射后射出，通过转动反射镜面，光束可以被投射向目标区域的不同位置，实现光束操纵的目的。在MEMS微镜中，除反射镜面、镜面扭转结构和驱动镜面绕镜面扭转结构转动的驱动器外，还存在框架结构用于上述结构的支撑与固定，在增加牢固性的同时，也方便微镜芯片夹取。设计MEMS微镜芯片时，为保证关键的微小结构(扭转梁和驱动器)的尺寸，框架结构需包围着其他结构，彼此间距不能过大，以免出现相差较大的工艺尺寸，影响关键尺寸的精度。因此，框架结构相距反射镜面很近且相较于其他结构具有较大的面积。如图23所示，当入射光束照向反射镜面时，由于光束并非理想的平行光束，处于光束***的部分光束会照射到位于反射镜面周围的框架结构上，而框架结构的表面为抛光面，经其反射后，光束在投影范围内形成杂散光，影响微镜的使用。
图24为双轴静电梳齿驱动MEMS微镜(来自论文《High-Q MEMS resonators forlaser beam scanning displays》)，可动框架扭转梳齿驱动器驱动可动框架绕可动框架扭转结构转动(即竖直扫描)，反射镜面扭转梳齿驱动器驱动反射镜面绕反射镜面扭转结构转动(即水平扫描)，并且反射镜面及其扭转梁随可动框架共同转动，实现反射镜面的二维扫描，固定框架为整个可动结构提供支撑与固定，为静止结构。图25为该双轴MEMS微镜在投影线显示应用中投影的图案。MEMS微镜工作时，投射在反射镜面上的光束，经二维扫描的镜面反射，在视场范围内形成可视的二维图像，投射在可动框架上的光束，经竖直扫描的可动框架的反射，在视场范围内形成竖直亮线，投射在固定框架上的光束，经固定框架的反射，在视场范围内形成静止的亮斑。可动框架和固定框架反射在视野范围中形成的竖直亮线和亮斑使显示质量变差，严重影响图像品质。此外，在投影显示中，除框架结构反射形成的杂散光外，封装MEMS微镜所采用窗口玻璃反射入射光束形成的亮斑也是影响成像质量的重要因素，美国专利(US2009/0097087A1)公开的斜面窗口玻璃将因其产生的光斑反射到视野范围之外，解决了其对图像显示的干扰。但框架结构形成的杂散光的影响却难以得到有效地消除。
而现有技术中为了解决上述的杂散光的问题采用了很多手段，结果仍然是不理想。
在激光打印应用中，包含文字和图像信息的激光光束被投射在单轴电磁驱动MEMS微镜反射镜面上，外部驱动磁路(由驱动线圈、铁芯和铁轭构成)驱动电磁驱动永磁体带动反射镜面绕反射镜面扭转结构转动，使反射镜面将光束反射到感光硒鼓的不同位置，在硒鼓上形成浅像。如果激光光束***投射在反射镜面周围的固定框架上，固定框架反射形成的杂散光会在硒鼓上形成静止的亮斑，此处将在激光器点亮时一直受到光束照射，最终该点将一直被打印，在打印纸上形成一条竖直的黑线。
美国专利(US7072089B2)公开的MEMS微镜(如图26和图27所示)为消除框架结构形成的杂散光，大幅减小框架结构面积，将其缩减为两个反射镜面扭转结构的锚点，使其远离反射镜面，避免光束***的照射。该方式虽然消除了框架结构的产生的杂散光，但仍要避免光束***照向位于MEMS微镜后方的驱动磁路等其他结构上形成杂散光。此外，大面积的刻蚀使得关键尺寸难以保证，框架结构因尺寸的减小变得脆弱，支撑和固定作用被大大减弱，芯片在夹取、转移和安装的过程中，施力点只能是芯片的两个锚点，本身尺寸微小(微米级到亚微米级)的反射镜面扭转结构将承受更多的来自芯片自身的重力和芯片与放置平面之间的黏附力，芯片在夹取、转移和安装过程中两个锚点作用力不完全同步引起的作用力，使反射镜面扭转结构的损坏风险增大。
在激光雷达应用中，激光接收探测器的灵敏度很高，会对MEMS微镜框架结构形成的杂散光产生响应，近处的返回光信号易淹没于杂散光之中，导致无法接收到有效信号，在近处产生视野盲区。发明专利(CN110045498A)公开的激光雷达在反射镜基底(框架结构)前方设置涂敷吸光或反光材料的消光件(如图28所示)，减少反射镜基底上产生杂散光，排除了杂散光对近处信号的干扰，提高了雷达的接收探测范围。但是(如图29所示)该消光件装配于反射镜正面，消光件的高度h需根据入射光线角度α和光阑与反射镜的半径差d确定并装配在准确位置，装配难度大，且为了不影响主光斑，不可避免的要为各结构件加工误差、激光器入射角度误差及装配误差留出余量。此外，为不遮挡光路，入射光线通常由侧向射入，消光件不能遮挡直射在反射镜面上的入射光线，光阑半径要大于反射镜半径(半径差d)，***光束仍有可能照射到框架结构上，形成部分杂散光，杂散光不能得到完全消除。
综上所述，在MEMS微镜的实际应用中，光束***照射框架结构形成的杂散光严重影响了MEMS微镜的使用。相关技术人员通过大幅减小框架结构面积和设置消光件的方法实现了杂散光的消除，但同时也引入了芯片损坏风险变大和装配难度增加等问题。因此，期望实现一种杂散光消除的MEMS微镜，在消除杂散光的同时，避免上述方法带来的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种具有杂散光消除功能的MEMS微镜、激光扫描设备和微镜的制作方法，以解决现有技术中MEMS微镜存在杂散光的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种具有杂散光消除功能的MEMS微镜，其特征在于，包括：框架结构，框架结构的上表面设置有消光层，框架结构具有孔结构；扭转结构，扭转结构设置在孔结构处，且扭转结构的至少一部分与孔结构的孔壁连接；反射镜，扭转结构支撑反射镜。
进一步地，框架结构包括固定框架和可动框架，固定框架具有孔结构，可动框架容置在孔结构处，且可动框架具有中心通孔，反射镜位于中心通孔处，扭转结构包括镜面扭转结构和框架扭转结构，镜面扭转结构与可动框架和反射镜连接，框架扭转结构与孔结构的孔壁和可动框架连接，以使可动框架带动反射镜转动。
进一步地，消光层为凹凸结构。
进一步地，凹凸结构的深度大于等于2μm；凹凸结构的表面为粗糙的表面，凹凸结构的粗糙度Ra大于等于1μm。
进一步地，消光层为绒面，绒面的粗糙度Ra大于等于1μm。
进一步地，消光层为具有多层膜结构的吸光膜，多层膜结构中相邻两层的膜结构的折射率不同。
根据本发明的另一方面，提供了一种激光扫描设备，包括上述的具有杂散光消除功能的MEMS微镜。
根据本发明的另一方面，提供了一种微镜的加工方法，用于加工上述具有杂散光消除功能的MEMS微镜，微镜的加工方法包括：步骤S110：选取自上而下包含器件层、埋氧层和基底层三层结构的SOI硅片，并在SOI硅片的表面形成氧化硅薄膜；步骤S120：在器件层对应的框架结构区域的上表面进行刻蚀形成绒面，绒面作为消光层；步骤S130：对基底层进行刻蚀，得到满足可动结构运动需求的空腔；步骤S140：在器件层对应的反射镜区域的上表面沉积金属薄膜得到反射层；步骤S150：对器件层进行刻蚀得到可动结构并释放，从而得到具有杂散光消除功能的MEMS微镜。
进一步地，步骤S120包括：步骤S121：采用光刻工艺在除框架结构区域以外的器件层的上表面形成第一预设形状的光刻胶层作为第一掩膜；步骤S122：对器件层的上表面进行刻蚀，以去除第一掩膜未覆盖的区域的氧化硅薄膜，以使器件层对应的框架结构区域处的上表面裸露；步骤S123：对SOI硅片进行制绒刻蚀，在裸露的框架结构区域处的上表面形成绒面，并去除第一掩膜。
进一步地，步骤S123包括：步骤S1231：SOI硅片在第一药液中进行预清洗；步骤S1232：预清洗后的SOI硅片在第二药液中进行制绒；步骤S1233：制绒后的SOI硅片在第三药液中进行碱洗；步骤S1234：碱洗的SOI硅片在第四药液中进行酸洗；以在裸露的器件层处形成粗糙度Ra大于等于1μm的绒面。
进一步地，步骤S130包括：步骤S131：采用光刻工艺在基底层的下表面形成第二预设形状的光刻胶层作为第二掩膜；步骤S132：对基底层的下表面裸露的氧化硅薄膜进行刻蚀，以去除裸露的氧化硅薄膜，以将第二掩膜未覆盖的区域处的基底层裸露；步骤S133：对裸露的基底层进行干法深硅刻蚀形成满足可动结构运动需求的空腔。
进一步地，步骤S140包括：步骤S141：去除第二掩膜，并采用光刻工艺在器件层的上表面上形成第三预设形状的光刻胶层作为第三掩膜；步骤S142：采用磁控溅射工艺在器件层的上表面沉积一层金属薄膜；步骤S143：采用有机溶剂，配合超声波将第三掩膜和第三掩膜上的金属薄膜去除，留下的金属薄膜作为反射层。
进一步地，步骤S150包括：步骤S151：采用光刻工艺在器件层的上表面形成第四预设形状的光刻胶层作为第四掩膜；步骤S152：刻蚀器件层的上表面未被第四掩膜覆盖的区域的氧化硅以将器件层部分裸露，对裸露的器件层部分进行干法深硅刻蚀，以刻出可动结构；步骤S153：去除第四掩膜，去除裸露的氧化硅薄膜以及可动结构背面的埋氧层，释放可动结构，形成具有杂散光消除功能的MEMS微镜。
根据本发明的另一方面，提供了一种微镜的加工方法，用于加工上述具有杂散光消除功能的MEMS微镜，微镜的加工方法包括：步骤S210：选取自上而下包含器件层、埋氧层和基底层三层结构的SOI硅片；步骤S220：在器件层对应的框架结构区域上表面形成具有多层膜结构的吸光膜，吸光膜作为消光层；步骤S230：对基底层进行刻蚀形成满足可动结构运动的空腔；步骤S240：在器件层对应的反射镜区域的上表面沉积金属薄膜形成反射层；步骤S250：对器件层进行刻蚀得到可动结构并释放，从而得到具有杂散光消除功能的MEMS微镜。
进一步地，步骤S220包括：步骤S221：采用光刻工艺在除框架结构区域以外器件层的上表面形成具有第一预设形状的光刻胶层作为第一掩膜；步骤S222：采用低温沉积工艺在SOI硅片的上表面形成具有多层膜结构的吸光膜；步骤S223：采用有机溶剂，配合超声波将第一掩膜和第一掩膜上的吸光膜去除，仅留下框架结构区域的吸光膜作为消光层。
进一步地，步骤S230包括：步骤S231：采用光刻工艺在基底层的下表面形成具有第二预设形状的光刻胶层作为第二掩膜；步骤S231：对裸露的基底层进行干法深硅刻蚀，形成满足可动结构运动需求的空腔。
进一步地，步骤S240包括：步骤S241：去除第二掩膜，采用光刻工艺在器件层的上表面形成第三预设形状的光刻胶层作为第三掩膜；步骤S242：采用磁控溅射工艺在器件层的上表面沉积一层金属薄膜；步骤S243：采用有机溶剂，配合超声波将第三掩膜和第三掩膜上的金属薄膜去除，留下的金属薄膜作为反射层。
进一步地，步骤S250包括：步骤S251：采用光刻工艺在器件层的上表面形成具有第四预设形状的光刻胶层作为第四掩膜；步骤S252：对未被第四掩膜覆盖的区域处的器件层进行干法深硅刻蚀，以刻出可动结构；步骤S253：去除第四掩膜，去除可动结构背面的埋氧层，释放可动结构，形成具有杂散光消除功能的MEMS微镜。
根据本发明的另一方面，提供了一种微镜的加工方法，用于加工上述具有杂散光消除功能的MEMS微镜，微镜的加工方法包括：步骤S310：选取自上而下包含器件层、埋氧层和基底层三层结构的SOI硅片；步骤S320：对基底层进行刻蚀形成满足可动结构运动需求的空腔；步骤S330：在器件层对应的反射镜区域的上表面沉积金属薄膜形成反射层；步骤S340：对器件层进行刻蚀得到可动结构并释放，得到中间结构；步骤S350：对中间结构的框架结构区域进行激光刻蚀形成消光层，从而得到具有杂散光消除功能的MEMS微镜。
进一步地，步骤S320包括：步骤S321：采用光刻工艺在基底层的下表面形成具有第一预设形状的光刻胶层作为第一掩膜；步骤S322：对裸露的基底层进行干法深硅刻蚀，形成满足可动结构运动需求的空腔。
进一步地，步骤S330包括：步骤S331：去除第一掩膜，采用光刻工艺在器件层的上表面形成第二预设形状的光刻胶层作为第二掩膜；步骤S332：采用磁控溅射工艺在SOI硅片的上表面沉积一层金属薄膜；步骤S333：采用有机溶剂，配合超声波将第二掩膜和第二掩膜上的金属薄膜去除，留下的金属薄膜作为反射层。
进一步地，步骤S340包括：步骤S341：去除第二掩膜，采用光刻工艺在器件层的上表面形成具有第三预设形状的光刻胶层作为第三掩膜；步骤S342：对未被第三掩膜覆盖的器件层进行干法深硅刻蚀，以刻出可动结构；步骤S343：去除第三掩膜，去除可动结构背面的埋氧层，释放可动结构，形成中间结构。
进一步地，步骤S350中，采用激光对中间结构的框架结构区域的上表面进行刻蚀形成凹凸结构，凹凸结构作为消光层。
进一步地，在采用激光对中间结构的框架结构区域的表面进行刻蚀形成凹凸结构，凹凸结构作为消光层的过程中，控制激光的功率、光斑尺寸和扫描速度，以得到粗糙度Ra大于等于1μm，且深度大于等于2μm的凹凸结构。
进一步地，在采用激光对中间结构的框架结构区域上表面进行刻蚀形成凹凸结构，凹凸结构作为消光层的过程中，扫描框架结构的整个上表面。
应用本发明的技术方案，具有杂散光消除功能的MEMS微镜包括：框架结构、扭转结构和反射镜，框架结构的表面设置有消光层，框架结构具有孔结构；扭转结构设置在孔结构处，且扭转结构的至少一部分与孔结构的孔壁连接；扭转结构支撑反射镜和/或可动框架。
通过在框架结构上设置消光层，消光层对光束具有一定的吸收作用，减少了消光层对光线的反射，有效减少了杂散光的产生。扭转结构的至少一部分与孔结构的孔壁连接，同时扭转结构与反射镜和/或可动框架连接，支撑反射镜和/或可动框架，反射镜和/或可动框架绕扭转结构转动。
本发明具有以下有益效果：(1)本发明中的具有杂散光消除功能的MEMS微镜在框架结构的表面上直接形成的消光层可将框架结构完全覆盖，不存在裸露抛光面被入射光束照射，实现了杂散光的有效消除；无需为消除杂散光改变MEMS微镜的设计或增加其装配难度，增加了MEMS微镜设计的灵活性。
(2)激光刻蚀形成消光层选择性强，无需对非刻蚀面进行覆盖保护，可以在MEMS微镜其他制作工艺完成之后进行，不影响MEMS微镜的制作，在表面上形成的丝状熔渣使表面粗糙度显著增加，提升了消光效果。
(3)制绒工艺和吸光膜形成消光层与MEMS微镜制作工艺完全兼容，可融入MEMS微镜制作工艺之中，且不增加工艺难度。
(4)消光效果好，粗糙微结构表面和金字塔绒面的反射率可小于14％，且为漫反射，吸光膜部分能量吸收率可达85％-99.99％。
(5)消光层的制作方法简单可靠，效率高，成本低。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明的一个可选实施例的MEMS微镜的结构示意图；
图2示出了图1中MEMS微镜对光线的反射的路径示意图；
图3示出了本发明的另一个可选实施例的MEMS微镜的结构示意图；
图4示出了图3中MEMS微镜对光线的反射的路径示意图；
图5示出了本发明的另一个可选实施例的MEMS微镜的结构示意图；
图6示出了图5中MEMS微镜对光线的反射的路径示意图；
图7示出了图1中框架结构的一个角度的视图；
图8示出了本发明的实施例一的微镜的加工方法的工艺流程图；
图9示出了本发明的实施例一的微镜的加工过程的示意图；
图10示出了本发明的实施例一的消光层的表面形貌图；
图11示出了本发明的实施例二的微镜的加工方法的工艺流程图；
图12示出了本发明的实施例二的微镜的加工过程的示意图；
图13示出了本发明的实施例三的微镜的加工方法的工艺流程图；
图14示出了本发明的实施例三中的消光层正面的SEM图；
图15示出了图14的消光层正面的SEM图的截面图；
图16示出了图14的消光层正面的SEM图的放大图；
图17示出了本发明的实施例三中连续激光的一种移动路径；
图18示出了本发明的实施例三中连续激光的另一种移动路径；
图19示出了本发明的实施例三中脉冲激光的光斑的一种叠置方式示意图；
图20示出了图19中的第一微坑与第二微坑的位置关系示意图；
图21示出了本发明的实施例三的脉冲激光的光斑的另一种叠置方式示意图；
图22示出了本发明的实施例三的脉冲激光的光斑的另一种叠置方式示意图；
图23示出了现有技术中的一种MEMS微镜对光线的反射示意图；
图24示出了现有技术中的双轴MEMS微镜的结构示意图；
图25示出了图24中的双轴MEMS微镜产生的杂散光的示意图；
图26示出了现有技术中的另一种MEMS微镜的结构示意图；
图27示出了图26的另一个角度的视图；
图28示出了现有技术中的MEMS微镜的结构示意图；
图29示出了图28中的MEMS微镜对光线的反射示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、框架结构；11、孔结构；12、消光层；13、固定框架；14、可动框架；20、扭转结构；30、反射镜；40、凹凸结构；50、第一微坑；60、第二微坑；70、第三微坑。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了解决现有技术中MEMS微镜存在杂散光的问题，本发明提供了一种具有杂光消除功能的MEMS微镜、激光扫描设备和微镜的制作方法。
如图1至图22所示，具有杂散光消除功能的MEMS微镜包括：框架结构10、扭转结构20和反射镜30，框架结构10的上表面设置有消光层12，框架结构10具有孔结构11；扭转结构20设置在孔结构11处，且扭转结构20与孔结构11的孔壁连接；扭转结构20支撑反射镜30。
通过在框架结构10上设置消光层12，消光层12对光束具有一定的吸收作用，减少了消光层12对光线的反射，有效减少了杂散光的产生。扭转结构20与孔结构11的孔壁连接，同时扭转结构20与反射镜30连接以支撑反射镜30，反射镜30绕扭转结构20转动。
需要说明的是，孔结构11可以是通孔，也可以是盲孔。
在图1至图4所示的具体实施例中，框架结构10是固定的，而扭转结构20与孔结构11和反射镜30连接，以使得反射镜30绕扭转结构20运动。
如图5和图6所示，框架结构10包括固定框架13和可动框架14，可动框架14与反射镜30连接，且可动框架14带动反射镜30转动。需要说明的是，在具有可动框架14的情况下，扭转结构20包括镜面扭转结构和框架扭转结构，镜面扭转结构与反射镜30连接，反射镜30绕镜面扭转结构运动，而框架扭转结构与可动框架14连接，可动框架14绕框架扭转结构运动，进而带动反射镜30运动。而镜面扭转结构带动反射镜30运动的方向与可动框架14带动反射镜30运动的方向相同或不同。
需要说明的是，固定框架13是固定不动的。
图6为杂散光消除的双轴MEMS微镜工作示意图，入射光束中心部分照射在反射镜30上，经反射镜30反射后射出，反射镜30绕镜面扭转结构转动，可动框架14绕框架扭转结构转动，出射光束的出射角度分别向反射镜30和可动框架14的转动方向偏移，实现光束的二维操纵。入射光束的***部分照射在反射镜30周围的消光层12和可动框架14周围的消光层12上，消光层12对入射光束具有吸收作用，入射光束大部分被消光层12吸收，其余部分被消光层12反射，且反射方向不一致，在消光层12上形成漫反射，实现杂散光消除的目的。具体的，消光层12远离框架结构10的一侧表面为粗糙面，粗糙面的粗糙度Ra大于等于1μm。粗糙面能够增加消光层12对光线的吸收效果，有效减少了杂散光的产生。光线射到粗糙面上后，大部分光被消光层12吸收，还有一小部分光被消光层12反射，但是由于粗糙面上各处的反射效果不同，就在粗糙面上形成了漫反射，与反射镜30的反射角度不同，也不会影响反射镜30反射出的光线。
优选的表面粗糙度Ra值应大于1.5μm。
若粗糙面的粗糙度Ra小于1μm就使得粗糙面比较光滑，容易对光线形成反射形成杂散光。将粗糙度Ra限制在大于1μm的范围内，在保证消光层12减少杂散光效果的同时降低了制作难度，节省了制作成本。
如图7所示，消光层12为凹凸结构40。通过在框架结构的表面设置凹凸结构40，光束射到消光层12上时，光线进入到凹凸结构40的凹入部分，会在凹入部分来回反射将光线吸收，以减少消光层12对光线的反射，大大减少了杂散光的产生。
在图1至图7所示的具体实施例上，消光层12为在框架结构10上加工的凹凸结构40，凹凸结构40具有粗糙的表面，当入射光照射在凹凸结构40上时，大部分光束在凹凸结构40内部多次反射被吸收，剩余部分向不同方向反射，形成漫反射，杂散光得以消除。
可选地，凹凸结构40由连续激光和脉冲激光中的至少一种加工而成。而凹凸结构40可以是规则的也可以是不规则的。
具体的，凹凸结构40的深度大于等于2μm，这样能够保证凹凸结构40对光线的吸收效率。
优选地，凹凸结构40的深度大于等于4μm且小于等于12μm。若凹凸结构40的深度小于4μm就使得凹凸结构40的深度过小，光线射入到凹入部分时，容易被反射出去形成杂散光，减少杂散光的效果不理想。若凹凸结构40的深度大于12μm，会削弱框架结构10的结构强度，也不利于凹凸结构40的制作，增加制作成本。将凹凸结构40的深度限制在4μm至12μm的范围内，在减少杂散光的同时降低了制作难度和制作成本。
如图7所示，凹凸结构40中的凸起结构为锥状结构，凸起结构为尖状，射到凸起结构的正面的光会很少，减少了凹凸结构40对光线的直接反射，增加了凹凸结构40对光线的吸收，减少了杂散光的产生。
具体的，凹凸结构40的表面为粗糙的表面。将凹凸结构40的表面设置成粗糙的表面，增加了凹凸结构40对光线的吸收，减少了杂散光的产生。
可选地，消光层12为具有多层膜结构的吸光膜。消光层12设置成吸光膜可以起到吸收光线的作用，以减少光线的反射，达到了消光的作用，进而减少了杂散光的产生。多层膜结构中相邻的两层膜结构的折射率不同，以保证吸光膜的吸光效果。
优选地，多层膜结构采用高折射率膜层与低折射率膜层交替堆叠而成的。
可选地，消光层12为绒面，绒面为粗糙的金字塔绒面，可以起到光线的吸收作用。绒面的粗糙度Ra大于等于1μm，这样能够保证绒面对光线的吸收效果。
优选地，绒面的粗糙度Ra大于等于2μm。
绒面的表面形态如图10所示。
可选地，激光扫描设备包括上述的具有杂散光消除功能的MEMS微镜。具有上述MEMS微镜的激光扫描设备，无需在设置单独的消光件，具有安装便捷的功能，有利于激光扫描设备的小型化。
在图2、图4和图6所示的具体实施例中，上述的MEMS微镜工作时，照射在反射镜30上的入射光束(反射光线为实线)的外侧，有部分入射光束(反射光线为虚线)照射在位于框架结构10的表面的消光层12上，消光层12对入射光束具有吸收的作用，入射光束大部分被消光层12吸收，其余部分被消光层12反射，且反射方向不一致，形成漫反射，达到消除杂散光的目的。
实施例一
在本实施例中，消光层12通过制绒工艺制作。
如图8至图9所示，微镜的加工方法，用于加工上述具有杂散光消除功能的MEMS微镜，微镜的加工方法包括：步骤S110：选取自上而下包含器件层、埋氧层和基底层三层结构的SOI硅片，并在SOI硅片的表面形成氧化硅薄膜；步骤S120：在器件层对应的框架结构区域的上表面进行刻蚀形成绒面，绒面作为消光层12；步骤S130：对基底层进行刻蚀，得到满足可动结构运动需求的空腔；步骤S140：在器件层对应的反射镜区域的上表面沉积金属薄膜得到反射层；步骤S150：对器件层进行刻蚀得到可动结构并释放，从而得到具有杂散光消除功能的MEMS微镜。
在SOI硅片的表面形成氧化硅薄膜可以对不进行制绒刻蚀的区域形成保护，保证这部分结构的功能不受制绒工艺的影响。而通过制绒工艺可以在框架结构区域的上表面形成绒面，以达到对光线吸收的目的，减少了杂散光的产生。对基底层进行刻蚀以形成空腔，使可动结构能够在空腔内运动，保证可动结构有足够的运动空间。而在反射镜区域形成反射层以达到对光线反射的目的，同时将反射镜区域与框架结构区域进行区分，减少了杂散光的产生。
需要说明的是，先通过制绒工艺制作绒面，其后再进行器件层可动结构的刻蚀和释放的工艺步骤，制作绒面的区域略大于框架结构区域，刻蚀可动结构时将多出的绒面区域再刻蚀掉，以确保绒面全面覆盖框架结构的表面。
需要说明的是，框架结构区域是后续形成框架结构10的区域。
需要说明的是，在单轴MEMS微镜中，可动结构包括扭转结构20、反射镜30等需要转动的结构。而在双轴MEMS微镜中，可动结构包括扭转结构20、反射镜30和可动框架14等需要转动的结构。而在将需要转动的结构刻蚀出来后，空腔就将SOI硅片的上下表面连通了，进而作为孔结构11。
如图8所示，步骤S120包括：步骤S121：采用光刻工艺在除框架结构区域以外的器件层的上表面形成第一预设形状的光刻胶层作为第一掩膜；步骤S122：对器件层的上表面进行刻蚀，以去除第一掩膜未覆盖的区域的氧化硅薄膜，以使器件层对应的框架结构区域处的上表面裸露；步骤S123：对SOI硅片进行制绒刻蚀，在裸露的框架结构区域处的上表面形成绒面，并去除第一掩膜。在器件层的上表面形成光刻胶层以对除框架结构区域以外的区域形成保护，然后去除框架结构区域处的氧化硅薄膜。制绒刻蚀需要将整个SOI硅片的上表面放入到药液中进行刻蚀，由于除框架结构区域以外的区域有第一掩膜和氧化硅薄膜进行保护，在框架结构区域处形成绒面时，并不会破坏器件层的其他位置，以便于后续形成其他结构。步骤S120对应图9中的a、b、c。
具体的，步骤S123包括：步骤S1231：SOI硅片在第一药液中进行预清洗；步骤S1232：预清洗后的SOI硅片在第二药液中进行制绒；步骤S1233：制绒后的SOI硅片在第三药液中进行碱洗；步骤S1234：碱洗的SOI硅片在第四药液中进行酸洗，以在裸露的器件层处形成粗糙度Ra大于等于1μm的绒面。经过在第一药液、第二药液、第三药液和第四药液中的洗涤，以形成粗糙度Ra大于等于1μm的绒面，保证消光层12的消光效率，减少杂散光的产生。需要说明的是，绒面是经过预清洗、制绒、碱洗和酸洗后共同得到的。
具体的，第一药液包括HDI、H2O2和KOH。第一药液中的HDI、H2O2和KOH的比例是多种情况的，需要保证有HDI、H2O2和KOH且能够对SOI硅片进行预清洗，若HDI、H2O2和KOH的浓度低的话，可以通过延长在第一药液中的停留时间，来达到相应的目的。若HDI、H2O2和KOH的浓度高的话，可以通过缩短在第一药液中的停留时间，来达到相应的目的。
第二药液包括HDI、ADD、TMAH。第二药液中的HDI、ADD、TMAH比例是多种情况的，需要保证有HDI、ADD、TMAH且能够在SOI硅片上形成绒面，若HDI、ADD、TMAH的浓度低的话，可以通过延长在第二药液中的停留时间来达到相应的目的。若HDI、ADD、TMAH的浓度高的话，可以通过缩短在第二药液中的停留时间来达到相应的目的。
第三药液包括KOH、H2O2和KOH。第三药液中的KOH、H2O2和KOH比例是多种情况的，需要保证药液中有KOH、H2O2和KOH且能够对SOI硅片进行碱洗，若KOH、H2O2和KOH的浓度低的话，可以通过延长在第三药液中的停留时间来达到相应的目的。若KOH、H2O2和KOH的浓度高的话，可以通过缩短在第三药液中的停留时间来达到相应的目的。
第四药液包括HDI和HF。第四药液中的HDI和HF比例是多种情况的，需要保证药液中有HDI和HF且能够对SOI硅片进行酸洗，若HDI和HF的浓度低的情况下，可以通过延长在第四药液中停留时间来达到相应的目的，若HDI和HF浓度高的话，可以通过缩短在第四药液中的停留时间来达到相应的目的。
如图9所示，步骤S130包括：步骤S131：采用光刻工艺在基底层的下表面形成第二预设形状的光刻胶层作为第二掩膜；步骤S132：对基底层的下表面裸露的氧化硅薄膜进行刻蚀，以去除裸露的氧化硅薄膜，以将第二掩膜未覆盖的区域处的基底层裸露；步骤S133：对裸露的基底层进行干法深硅刻蚀形成满足可动结构运动需求的空腔。这样设置可以在基底层的下表面出形成空腔，以使得可动结构能够在空腔中运动。同时第二掩膜的作用能够对不需要刻蚀的区域形成保护，避免破坏结构的完整性。步骤S130对应图9中的d和e。
第二预设形状可以根据空腔的形状和位置来进行设计，只需要第二预设形状能够将空腔裸露出来即可。
如图9所示，步骤S140包括：步骤S141：去除第二掩膜，并采用光刻工艺在器件层的上表面上形成第三预设形状的光刻胶层作为第三掩膜；步骤S142：采用磁控溅射工艺在器件层的上表面沉积一层金属薄膜；步骤S143：采用有机溶剂，配合超声波将第三掩膜和第三掩膜上的金属薄膜去除，留下的金属薄膜作为反射层。通过设置第三掩膜可以将反射镜区域裸露出来，在整个上表面上形成金属薄膜，然后去除具有第三掩膜处的金属薄膜和第三掩膜，最后仅保留反射镜区域处的金属薄膜。步骤S140对应f至h。
优选地，金属薄膜为Au膜。
第三预设形状可以根据反射镜30的形状来进行设计，只需要第三预设形状能够将反射镜区域裸露出来即可。
如图9所示，步骤S150包括：步骤S151：采用光刻工艺在器件层的上表面形成第四预设形状的光刻胶层作为第四掩膜；步骤S152：刻蚀器件层的上表面未被第四掩膜覆盖的区域的氧化硅以将器件层部分裸露，对裸露的器件层部分进行干法深硅刻蚀，以刻出可动结构；步骤S153：去除第四掩膜，去除裸露的氧化硅薄膜以及可动结构背面的埋氧层，释放可动结构，形成具有杂散光消除功能的MEMS微镜。第四掩膜的设置对不需要干法深硅刻蚀的区域形成保护，以保证结构的完整性。通过HF腐蚀氧化硅可以将可动结构释放，形成完整的MEMS微镜，而MEMS微镜还具有杂散光消除的功能，有效减少了杂散光的产生。对应图9中的i至k。
需要说明的是，第四预设形状可以根据可动结构的形状来进行设计。在本实施例中，消光层12就是形成的绒面，而绒面是粗糙面，光线在绒面内多次反射后，被绒面吸收，消除了杂散光。
绒面的表面形态为如图10所示的金字塔绒面，金字塔绒面塔基大小应在2-4μm之内。
需要说明的是，上述步骤与图9中对应的仅仅是大致示意图，并不是一一对应的。
实施例二
与实施例一的区别是，在本实施例中，消光层12通过镀膜工艺制作。
如图11和图12所示，微镜的加工方法用于加工上述具有杂散光消除功能的MEMS微镜，微镜的加工方法包括：步骤S210：选取自上而下包含器件层、埋氧层和基底层三层结构的SOI硅片；步骤S220：在器件层对应的框架结构区域上表面形成具有多层膜结构的吸光膜，吸光膜作为消光层12；步骤S230：对基底层进行刻蚀形成满足可动结构运动的空腔；步骤S240：在器件层对应的反射镜区域的上表面沉积金属薄膜形成反射层；步骤S250：对器件层进行刻蚀得到可动结构并释放，从而得到具有杂散光消除功能的MEMS微镜。
需要说明的是，先制作吸光膜，其后再进行器件层可动结构的刻蚀和释放的工艺步骤，制作吸光膜的区域略大于框架结构区域，刻蚀可动结构时将多出的吸光膜区域再刻蚀掉，以确保吸光膜全面覆盖框架结构表面。
通过镀膜的方式形成吸光膜，可以达到对光线吸收的目的，减少了杂散光的产生。对基底层进行刻蚀以形成空腔，而可动结构能够在空腔内运动，保证可动结构有足够的运动空间。而在反射镜区域形成反射层以达到对光线反射的目的，同时将反射镜区域与框架结构区域进行区分，减少了杂散光的产生。多层膜结构中相邻两层的膜结构的折射率是不同的，以保证吸光膜的吸光效率。
需要说明的是，在单轴MEMS微镜中，可动结构包括扭转结构20、反射镜30等需要转动的结构。而在双轴MEMS微镜中，可动结构包括扭转结构20、反射镜30和可动框架14等需要转动的结构。而在将需要转动的结构刻蚀出来后，空腔就将SOI硅片的上下表面连通了，进而作为孔结构11。框架结构区域是最后形成框架结构10的区域，而反射镜区域是最后形成反射镜30的区域。
如图12所示，所述步骤S220包括：步骤S221：采用光刻工艺在除框架结构区域以外所述器件层的上表面形成具有第一预设形状的光刻胶层作为第一掩膜；步骤S222：采用低温沉积工艺在所述SOI硅片的上表面形成具有多层膜结构的吸光膜；步骤S223：采用有机溶剂，配合超声波将所述第一掩膜和所述第一掩膜上的吸光膜去除，仅留下所述框架结构区域的吸光膜作为消光层。在器件层的上表面形成光刻胶层以对除框架结构区域以外的区域形成保护，然后对整个SOI硅片的上表面沉积以形成吸光膜，框架结构区域和除框架结构区域以外的区域的高度不同，进而便于后续对除框架结构区域以外的区域处的第一掩膜和第一掩膜上的吸光膜进行去除，仅保留框架结构区域的吸光膜，以作为消光层12。对应图12中的a至c。
需要说明的是，在步骤S222中，采用高折射率材料和低折射率材料交替沉积形成高折射率膜层和低折射率膜层交替的多层膜结构。
需要说明的是，高折射率材料和低折射率材料是相对的，只需保证多层膜结构中的相邻两层的折射率不同即可。
然后对框架结构区域进行低温沉积以形成具有多层膜结构的吸光膜，各层膜厚由入射光束的波长确定，保证吸光膜的吸光效果。
如图12所示，步骤S230包括步骤S231：采用光刻工艺在基底层的下表面形成具有第二预设形状的光刻胶层作为第二掩膜；步骤S231：对裸露的基底层进行干法深硅刻蚀，形成满足可动结构运动需求的空腔。同时第二掩膜的作用能够对不需要刻蚀的区域形成保护，避免破坏结构的完整性。步骤S230对应图12中的d至e。
第二预设形状可以根据空腔的形状和位置来进行设计，只需要第二预设形状能够将空腔裸露出来即可。
如图12所示，步骤S240包括：步骤S241：去除第二掩膜，采用光刻工艺在器件层的上表面形成第三预设形状的光刻胶层作为第三掩膜；步骤S242：采用磁控溅射工艺在器件层的上表面沉积一层金属薄膜；步骤S243：采用有机溶剂，配合超声波将第三掩膜和第三掩膜上的金属薄膜去除，留下的金属薄膜作为反射层。通过设置第三掩膜可以将反射镜区域裸露出来，然后对整个上表面上形成金属薄膜，最后去除具有第三掩膜处的金属薄膜和第三掩膜，最后仅保留反射镜区域处的金属薄膜。第三预设形状可以根据反射镜30的形状来进行设计，只需要第三预设形状能够将反射镜区域裸露出来即可。
优选地，金属薄膜为Au膜。
如图12所示，步骤S250包括：步骤S251：采用光刻工艺在器件层的上表面形成具有第四预设形状的光刻胶层作为第四掩膜；步骤S252：对未被第四掩膜覆盖的区域处的器件层进行干法深硅刻蚀，以刻出可动结构；步骤S253：去除第四掩膜，去除可动结构背面的埋氧层，释放可动结构，形成具有杂散光消除功能的MEMS微镜。第四掩膜的设置对不需要干法深硅刻蚀的区域形成保护，以保证结构的完整性。通过HF腐蚀氧化硅释放可动结构形成完整的MEMS微镜，而MEMS微镜还具有杂散光消除的功能，有效减少了杂散光的产生。步骤S240和步骤S250对应f至j。
需要说明的是，上述步骤与图12中对应的仅仅是大致示意图，并不是一一对应的。
需要说明的是，第四预设形状可以根据可动结构的形状来进行设计。
在本实施例中，通过形成具有多层膜结构的吸光膜，利用光线在吸光膜内的多次的反射干涉，吸收照射在框架结构上的入射光线，消除了杂散光。
同样，以上工艺确保在整个MEMS微镜框架结构上表面形成吸光膜，因为吸光膜很薄，整个厚度在几十纳米到几百纳米，并不会影响MEMS工艺中光刻、刻蚀、镀膜等工艺，也可根据MEMS微镜器件实际工艺过程及工艺需求，设置在合理的工艺步骤中。
实施例三
与实施例一的区别是，在本实施例中，消光层12通过激光刻蚀制作。
如图13至图22所示，用于加工上述具有杂散光消除功能的MEMS微镜，微镜的加工方法包括：步骤S310：选取自上而下包含器件层、埋氧层和基底层三层结构的SOI硅片；步骤S320：对基底层进行刻蚀形成满足可动结构运动需求的空腔；步骤S330：在器件层对应的反射镜区域的上表面沉积金属薄膜形成反射层；步骤S340：对器件层进行刻蚀得到可动结构并释放，得到中间结构；步骤S350：对中间结构的框架结构区域进行激光刻蚀形成消光层，从而得到具有杂散光消除功能的MEMS微镜。
通过激光刻蚀在框架结构的表面形成凹凸结构，达到对光线吸收的目的，减少了杂散光的产生。对基底层进行刻蚀以形成空腔，可动结构能够在空腔内运动。在反射镜区域形成反射层以达到对光线反射的目的，同时将反射镜区域与框架结构区域进行区分开，减少了杂散光的产生。对框架结构区域进行激光刻蚀形成消光层12，可以达到对光线吸收的目的，消除了杂散光。
需要说明的是，在单轴MEMS微镜中，可动结构包括扭转结构20、反射镜30等需要转动的结构。而在双轴MEMS微镜中，可动结构包括扭转结构20、反射镜30和可动框架14等需要转动的结构。而在将需要转动的结构刻蚀出来后，空腔就将SOI硅片的上下表面连通了，进而作为孔结构11。
具体的，步骤S320包括：步骤S321：采用光刻工艺在基底层的下表面形成具有第一预设形状的光刻胶层作为第一掩膜；步骤S322：对裸露的基底层进行干法深硅刻蚀，形成满足可动结构运动需求的空腔。在第一掩膜的作用下，对不需要刻蚀的区域形成保护，避免破坏结构的完整性。
同时第二掩膜的作用能够对不需要刻蚀的区域形成保护，避免破坏结构的完整性。
具体的，步骤S330包括：步骤S331：去除第一掩膜，采用光刻工艺在器件层的上表面形成第二预设形状的光刻胶层作为第二掩膜；步骤S332：采用磁控溅射工艺在SOI硅片的上表面沉积一层金属薄膜；步骤S333：采用有机溶剂，配合超声波将第二掩膜和第二掩膜上的金属薄膜去除，留下的金属薄膜作为反射层。通过设置第二掩膜可以将反射镜区域裸露出来，其次在整个上表面上形成金属薄膜，然后去除具有第二掩膜处的金属薄膜和第二掩膜，最后仅保留反射镜区域处的金属薄膜。
第二预设形状可以根据反射镜30的形状来进行设计，只需要第二预设形状能够将反射镜区域裸露出来即可。
优选地，金属薄膜为Au膜。
具体的，步骤S340包括：步骤S341：去除第二掩膜，采用光刻工艺在器件层的上表面形成具有第三预设形状的光刻胶层作为第三掩膜；步骤S342：对未被第三掩膜覆盖的器件层进行干法深硅刻蚀，以刻出可动结构；步骤S343：去除第三掩膜，去除可动结构背面的埋氧层，释放可动结构，形成中间结构。第三掩膜的设置对不需要干法深硅刻蚀的区域形成保护，以保证结构的完整性。通过HF腐蚀背面的氧化硅，可以将可动结构释放，形成中间结构。
需要说明的是，第三预设形状可以根据可动结构的形状来进行设计。
具体的，步骤S350中，采用激光对中间结构的框架结构区域进行刻蚀形成凹凸结构，凹凸结构作为消光层。凹凸结构的表面具有粗糙表面，增大了框架结构区域对光线的吸收效果。
需要说明的是，激光在中间结构上一次形成的微坑直径大于等于6μm且小于等于15μm。
在采用激光对中间结构的框架结构区域进行刻蚀形成凹凸结构40，凹凸结构40作为消光层的过程中，刻蚀框架结构10的整个表面，以保证整个表面形成凹凸结构40。
具体的，在采用激光对中间结构的框架结构区域进行刻蚀形成凹凸结构40，凹凸结构40作为消光层的过程中，控制激光的刻蚀时间，以得到粗糙度Ra大于等于1μm且深度大于等于2μm。这样可以有效保证消光层12对光线的吸收效果。
优选地，得到粗糙度Ra大于等于1μm且深度大于等于4μm小于等于12μm的凹凸结构40。
凹凸结构40由激光加工实现，激光束扫过整个框架结构10的表面，形成凹凸结构40。激光在单晶硅上加工的凹凸结构40的表面布满由硅在加工过程中产生的二氧化硅丝状熔渣，如图16所示，不规则的且呈现多孔状的熔渣使消光层12表面粗糙度增大，极大的提高了消光层12的吸光能力，增加了光束在凹凸结构40内部的反射次数，并且将出射光束向周围空间均匀反射形成漫反射，实现杂散光的消除。
在图17所示的具体实施例中，在采用激光对中间结构的框架结构区域进行刻蚀形成凹凸结构40，凹凸结构40作为消光层的过程中，采用激光沿蛇形对框架结构区域进行连续刻蚀。这样可以保证整个框架结构区域都进行了刻蚀，同时控制激光的功率，以保证在框架结构区域上形成的凹凸结构40的大小，进而保证消光层12的消光效果。
如图17所示，凹凸结构40由连续激光加工时，连续激光的刻蚀轨迹为蛇形，且相邻两个刻蚀轨迹之间的距离g小于连续激光的光束的轮廓直径d。连续激光加工时为了让激光的路径是沿框架结构10的表面呈蛇形运动的，以使得连续激光能够刻蚀消光层12的整个表面，以在整个表面形成凹凸结构40。
当然，连续激光可以直接在框架结构10的表面上刻蚀，形成具有凹凸结构40的表面，凹凸结构40作为消光层12。
凹凸结构40由连续激光束刻蚀框架结构10的表面加工而成。
在图18所示的具体实施例中，采用激光，先从一侧沿蛇形对框架结构区域进行一次连续刻蚀，然后从相邻的一侧沿蛇形对框架结构区域进行二次连续刻蚀。在本实施例中，从两个不同的方向对框架结构区域进行了刻蚀，以保证框架结构区域上均能够形成凹凸结构40，保证框架结构区域处的消光效果。
如图18所示，连续激光束的刻蚀轨迹可为双层蛇形轨迹，第二层刻蚀轨迹(虚线)与第一层刻蚀轨迹垂直，两条相邻轨迹之间的间距g小于激光束加工形貌轮廓的直径d，保证整个框架结构10的表面被加工。
在图21和图22所示的具体实施例中，激光采用点刻蚀的方式形成由一层相切的微坑组成的第一刻蚀坑，对多个第一刻蚀坑围成的多个未刻蚀区域进行点刻蚀形成第二刻蚀坑。这样设置也可以保证框架结构区域均被激光刻蚀，有效减少了杂散光的产生。
需要说明的是，第一刻蚀坑是激光在刻蚀第一层时多个微坑形成的，第二刻蚀坑是激光在刻蚀第二层时多个微坑形成的。或者说，采用点刻蚀时是一层一层刻蚀的，而第一次刻蚀时形成的第一层结构为第一刻蚀坑，第二次刻蚀时形成的第二层结构为第二刻蚀坑。
在图19和图20所示的具体实施例中，激光采用点刻蚀的方式形成一层由相切的微坑组成的第一刻蚀坑，以第一刻蚀坑中相邻两个微坑的切点为刻蚀中心形成第二刻蚀坑。这样设置也可以保证框架结构区域均被激光刻蚀，有效减少了杂散光的产生。
具体的，凹凸结构40由脉冲激光加工时，脉冲激光每次在消光层12上形成的微坑相互堆叠而成。
在图19和图20所示的具体实施例中，凹凸结构40由脉冲激光加工的微米级圆形微坑相互叠加而成，圆形微坑可相互叠加组成嵌套图案，一个第一微坑50周围嵌套四个第二微坑60四个微坑边缘与第一微坑50的圆心重合。
在图21所示的具体实施例中，凹凸结构40由脉冲激光加工的微米级圆形微坑相互叠加而成，如图21所示，圆形微坑叠加组成顺序排列型图案，图案分为两层，第一微坑50顺序排列成一层，第二微坑60同样顺序排列成一层，第二微坑60的中心位于第一微坑50的留下空隙的中心。
在图22所示的具体实施例中，凹凸结构40由脉冲激光加工的微米级圆形微坑相互叠加而成，圆形微坑叠加组成密排型图案，图案分为三层，第一微坑50排列成一层为第一层，一个圆形第一微坑50周围排列六个圆形第一微坑50。第二微坑60排列成一层为第二层，第二微坑60最密排列，第二微坑60的中心位于部分第一微坑50留下的空隙的中心。第三微坑70排列成一层为第三层，第三微坑70最密排列，第三微坑70中心位于剩余的第一层的微坑留下的空隙中心。
需要说明的是，激光加工时，部分熔渣飞溅出框架结构区域，落在反射镜区域处上，造成镜面污染，在加工过程中，同时采用流动气体对镜面上的污染物进行吹除，并在加工后对芯片进行超声/兆声清洗，保证反射镜30的光洁。
图14至图16为采用激光刻蚀方法在MEMS微镜框架结构10上表面形成的消光层12的SEM图片。图14为正面图片，整个框架结构10的上表面均经过激光刻蚀，无裸露的抛光表面。图15为截面图片，激光刻蚀的最大高度差为8-9μm。图16为正面放大图片，激光刻蚀的微结构表面布满由硅在加工过程中产生的二氧化硅丝状熔渣，不规则的且呈现多孔状的熔渣使消光层12表面粗糙度增大，极大的提高了消光层的吸光能力，增加了光束在凹凸结构40内部的反射次数，并且将出射光束向周围空间均匀反射形成漫反射，实现杂散光的消除。
单个微坑在中间结构的表面形成圆形微坑结构直径d应在6-15μm之间，深度应在4-12μm之间。优选的圆形微坑直径d应在10-12μm之间，深度应在8-10μm之间。微坑直径d过小，加工效率降低，不利于批量加工，微坑直径d过大，刻蚀选择性变差，刻蚀框架结构区域的边缘时，易损伤附近的反射镜、扭转结构和扭转驱动器等其他结构，框架结构10与其他结构之间的距离通常为30μm，激光刻蚀最大对准误差不超过20μm，20+d/2μm＜30μm，其他结构不会被损伤。微坑深度h过小，消光效果变差，过大影响框架结构10的强度。
激光刻蚀形成的消光层12的表面粗糙度Ra值应大于1μm，优选的表面粗糙度Ra值应大于1.5μm。
激光刻蚀过程中，需确保框架结构的上表面全部被刻蚀，要求激光光束扫过整个待刻蚀表面。

Claims (10)

1.一种具有杂散光消除功能的MEMS微镜，其特征在于，包括：
框架结构（10），所述框架结构（10）的上表面设置有消光层（12），所述框架结构（10）具有孔结构（11）；
扭转结构（20），所述扭转结构（20）设置在所述孔结构（11）处，且所述扭转结构（20）的至少一部分与所述孔结构（11）的孔壁连接；
反射镜（30），所述扭转结构（20）支撑所述反射镜（30）；
所述消光层（12）为凹凸结构（40），所述凹凸结构（40）的深度大于等于2μm且小于等于12μm，所述凹凸结构（40）的表面为粗糙的表面，所述凹凸结构（40）的粗糙度Ra大于等于1μm；
所述消光层（12）采用激光刻蚀制作而成，所述框架结构（10）的上表面全部被刻蚀。
2.根据权利要求1所述的具有杂散光消除功能的MEMS微镜，其特征在于，所述框架结构（10）包括固定框架（13）和可动框架（14），所述固定框架（13）具有所述孔结构（11），所述可动框架（14）容置在所述孔结构（11）处，且所述可动框架（14）具有中心通孔，所述反射镜（30）位于所述中心通孔处，所述扭转结构（20）包括镜面扭转结构和框架扭转结构，所述镜面扭转结构与所述可动框架（14）和所述反射镜（30）连接，所述框架扭转结构与所述孔结构（11）的孔壁和所述可动框架（14）连接，以使所述可动框架（14）带动所述反射镜（30）转动。
3.一种激光扫描设备，其特征在于，包括权利要求1至2中任一项所述的具有杂散光消除功能的MEMS微镜。
4.一种微镜的加工方法，其特征在于，用于加工权利要求1至2中任一项所述的具有杂散光消除功能的MEMS微镜，所述微镜的加工方法包括：
步骤S310：选取自上而下包含器件层、埋氧层和基底层三层结构的SOI硅片；
步骤S320：对所述基底层进行刻蚀形成满足可动结构运动需求的空腔；
步骤S330：在所述器件层对应的反射镜区域的上表面沉积金属薄膜形成反射层；
步骤S340：对所述器件层进行刻蚀得到可动结构并释放，得到中间结构；
步骤S350：对所述中间结构的框架结构区域上表面进行激光刻蚀形成消光层，从而得到所述具有杂散光消除功能的MEMS微镜。
5.根据权利要求4所述的微镜的加工方法，其特征在于，所述步骤S320包括：
步骤S321：采用光刻工艺在所述基底层的下表面形成具有第一预设形状的光刻胶层作为第一掩膜；
步骤S322：对裸露的所述基底层进行干法深硅刻蚀，形成满足可动结构运动需求的空腔。
6.根据权利要求5所述的微镜的加工方法，其特征在于，所述步骤S330包括：
步骤S331：去除第一掩膜，采用光刻工艺在所述器件层的上表面形成第二预设形状的光刻胶层作为第二掩膜；
步骤S332：采用磁控溅射工艺在所述SOI硅片的上表面沉积一层金属薄膜；
步骤S333：采用有机溶剂，配合超声波将所述第二掩膜和所述第二掩膜上的金属薄膜去除，留下的金属薄膜作为反射层。
7.根据权利要求6所述的微镜的加工方法，其特征在于，所述步骤S340包括：
步骤S341：去除所述第二掩膜，采用光刻工艺在所述器件层的上表面形成具有第三预设形状的光刻胶层作为第三掩膜；
步骤S342：对未被所述第三掩膜覆盖的所述器件层进行干法深硅刻蚀，以刻出可动结构；
步骤S343：去除所述第三掩膜，去除可动结构背面的所述埋氧层，释放可动结构，形成所述中间结构。
8.根据权利要求4所述的微镜的加工方法，其特征在于，所述步骤S350中，采用激光对所述中间结构的框架结构区域的上表面进行刻蚀形成凹凸结构，所述凹凸结构作为所述消光层。
9.根据权利要求8所述的微镜的加工方法，其特征在于，在采用激光对所述中间结构的框架结构区域的上表面进行刻蚀形成凹凸结构，所述凹凸结构作为所述消光层的过程中，
控制所述激光的功率、光斑尺寸和扫描速度，以得到粗糙度Ra大于等于1μm，且深度大于等于2μm且小于等于12μm的凹凸结构。
10.根据权利要求8所述的微镜的加工方法，其特征在于，在采用激光对所述中间结构的框架结构区域进行刻蚀形成凹凸结构，所述凹凸结构作为所述消光层的过程中，扫描所述框架结构（10）的整个上表面。
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