JPH09502580A - マイクロ電気機械的テレビ走査デバイスとその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 テレビ画像走査または関連機能のため電気的に作動されるマイクロ電気機械的テレビ走査デバイス。この走査デバイスはサブミリメートル範囲の特徴的サイズを有する形に製造する事ができる。この走査装置は２自由度を有する静電作動プレート（３０）から成る。平行放射線エミッター、平行放射線デテクタ（５２）または適当装置をこのプレート上に配置し、またはこれらの放射線をプレートから反射させ、この走査装置をフライング・スポット・スキャナー、テレビイメージ・ディセクタまたはテレビディスプレーとして容易に作動させる事ができる。この走査デバイスはモノリシック集積回路として簡単に製造する事ができる。

Description

【発明の詳細な説明】 マイクロ電気機械的テレビ走査デバイスとその製造法 １．発明の分野 本発明は一般的に機械的テレビ走査機構に関するものであり、特にモノリシッ ク集積回路の製造に使用される原理によって製造され従って走査機構の物理的サ イズをミリメートル以下とする事のできるマイクロ電気機械的テレビ走査機構に 関するものである。 ２．先行技術の説明 代表的には、先行技術の機械的テレビ走査機構は大型で、外部光源またはセン サを必要とし、動作周波数と幾何学的視野が限られ、また脆弱である。さらに先 行技術のスキャナーは一般に多数の部品を含む。このような機構は大規模な複雑 な製造工程を必要とし、これに伴なって製造コストが高く信頼度が低い。 従って、サイズが小さく、一体的またはその他の非一体的放射線源またはセン サを容易に備え、広い幾何学的視野と高い動作周波数とを有し、構造堅牢な走査 機構を必要とする。公知の機械的テレビ走査機構のうち、本発明によるスキャナ ーのみがモノリシック集積回路と同様に構成され、従ってデバイスの物理的サイ ズをきわめて小さくする事ができる。 米国特許第５，０９７，３５４号においてゴトーの開示するビームスキャナー は電子的に作動されねじり支承された二次元走査ミラーである。このスキャナー は２部品から成る。このスキャナーは構造簡単であるほか、ミラーの角度偏位範 囲を制限するねじりミラーマウントをフィーチャとしている。またこの特許は、 フレネルレンズの焦点面の中に振動光電センサを含むトランスデューサを開示し ている。 ピータソンは、その論文、″Silicon Torsional Scanning Mirror″IBM J.Res ．Develop．Vol.24，No.5，September 1980において、静電的に作動され単一の 走査軸線上にねじり支承されたシリコンねじり走査ミラーを開示している。開示 されたデバイスは、走査ミラー素子を含む２部品から成る。走査ミラーは単結晶 シリコンから製造され、これは結晶面のエッチングにより製造精度を制限する。 リディアールド（ＬＩＤＤＩＡＲＤ）が米国特許第４，７０８，４２０号にお いて記載の焦点面走査デバイスは、圧電アクチュエータと中心可撓性曲げ部材に 固着されたミラーとを使用する。 バーク（ＢＵＲＫＥ）は米国特許第４，２３０，３９３号において、可撓性曲 げ部材を使用する２軸光学スキャナーを開示している。この曲げ部材は２軸線に おいて可撓性であり、各軸線が対応の共鳴を有する。この曲げ部材は一端におい て機械的オシレータによって発振され、その他端に走査ミラーを配置されている 。この走査ミラーは機械的オシレータによる励振に応答して２軸線において対応 の共鳴周波数で走査する。 レーカベルド（ＬＡＫＥＲＶＥＬＤ）ほかは米国特許第４，０７３，５６７号 において、電磁的に作動される枢転ミラーデバイスを開示している。このデバイ スは単一点軸受によって中央を支承された揺動ミラーを含み、この軸受がミラー を２軸回りに揺動させる。 最後に、ベーカほかは米国特許第３，４７１，６４１号において、電磁アクチ ュエータまたは圧電アクチュエータを使用したミラー偏向用の共鳴走査デバイス を開示している。このデバイスは中心可撓性曲げ部材に固着されたミラーを含み 、この曲げ部材がアクチュエータによって作動されてミラーの２軸回りの偏向を 生じる。 発明の概要 小さい物理的サイズと、一体的光源またはその他の放射線源またはセンサと、 広い幾何学的視野と、高い動作周波数と、堅牢な構造と、製造容易で低コストと 高い信頼度とを有する走査デバイスは以前から必要とれているがまだ達成されて いない。このような必要は下記に詳細に説明する本発明によって達成される。 １アスペクトによれば、本発明は走査デバイスに関するものである。この走査 デバイスは第１材料から成る基板と、基板上に配置された可撓性継手とを含む。 この可撓性継手は第２材料から成る。本発明の走査デバイスはさらに前記可撓性 継手に固着された支持体を含む。この支持体は第３材料から成る。さらにこの走 査デバイスは、基板、可撓性継手および支持体の少なくとも１つの上に形成され たアクチュエータを含む。このアクチュエータは支持体を基板に対して運動させ る事ができる。さらに本発明の走査デバイスは支持体の上側面に光学コリメータ などの光学素子またはその他のエネルギー処理素子を含む。前記の材料は同一材 料とし、またはデバイスの有効動作に必要な材料組合わせとする事ができる。 １つの実施態様において、走査組立体は導電性材料（例えば、ホウ素ドーピン グされたポリシリコン結晶）のクロス型（またはその他の形）の薄膜プレートか ら成る。このプレートは一般に基板の中心上方に、前記プレートの材料と類似の 材料から成る可撓性部材によって支承されている。可撓性部材は固定ベース、一 般に基板に終わり、この基板は４個（または任意所望の適当数）の静電アクチュ エータ電極を含む。この可撓性部材はクロス型（またはその他の型）の中心プレ ートから垂直に延在し、中心プレートの角度移動を生じるのに十分な長さを有す る。 ４個（またはその他所望の数）の静電電極（例えば堆積されたアルミニウムフ ィルムから成る電極）が固定ベース上に、中心プレートの４アームの直下に配置 され、中心プレートの静電アクチュエータとして作用する。各導電性電極は中心 プレートの対応のアームより少し小さいサイズを有する（または対応アームと同 等のサイズを有する）。導電性電極から出た導線（例えば堆積アルミニウムフィ ルムから成る導線）またはジャンクション絶縁された導線が固定ベース上のパッ ドと接続する。絶縁フィルム（例えば二酸化シリコンまたは窒化シリコン）が導 電性プレートと導線と固定ベースとの間に配置されている。導電性プレートと可 動クロス型（またはその他の型）の中心プレートのアームとの間に電圧が加えら れると、ベースとクロス型（またはその他の型）の中心プレートとの間に引力と 反発力が誘導される。これらの力が中心プレートを２つの相異なる軸線回りに相 異なる方向に運動させる。前記の可撓性部材はその外側面に任意数の導線（例え ば堆積アルミニウムフィルム）またはジャンクション絶縁された導体を含む。こ れらの導線が、中心プレートの上側面に配置された所望数の光またはその他の放 射線放射源またはセンサと固定ベース上に配置されたパッドとの間を接続する。 固定ベースに対して垂直な可撓性部材はクロス型（またはその他の型）の中心 プレートを支承する唯一の方法ではない。本発明の他の実施態様においてはクロ ス型（またはその他の型）の中心プレートの懸垂が薄膜ジンバルによって実施さ れる。この実施態様においては、可撓性材料（例えば多結晶シリコン）の薄い平 坦なフィルムが固定ベースの上方に支承され、外部において２つの薄いねじり可 撓性共線支持体によって支承されたジンバルリングを成すようにパーフォレーシ ョンを備える。さらに、クロス型（またはその他の型）の中心プレートは中心に パーフォレーションを形成されている。この中心プレートは前記の２つの共線支 持体に対して直交する他の２つの薄いねじり可撓性共線支持体によって支承され ている。このようにして中心プレートは前記の薄い可撓性材料のフィルムの面の 外で任意方向に回転自在である。この中心プレートはその上側面に任意所望数の 光またはその他の放射線の放射源またはセンサを備え、これらの光または放射線 源から固定ベース上の静止電極まで接続する導線を備える。ジンバル組立体全体 が固定ベース上に懸垂され、この固定ベースが静電アクチュエータプレートを含 む。 中心プレートの他の懸垂手段は薄膜状螺旋バネである。この方法に含まれる本 発明の好ましい実施態様においては、可撓性材料（例えば多結晶シリコン）の薄 膜が固定ベース上に支承され、中心の円形（長方形）パーフォレーションの内側 縁からクロス型（またはその他の型）の中心プレートの外側縁に達する一連の螺 旋（平滑螺旋または直線的不連続螺旋）を成すようにパーフォレーションを備え る。このようにして、この中心プレートは可撓性材料の薄膜の面の外に任意所望 の方向に回転自在である。この中心プレートはその上側面に任意所望数の光また はその他の放射線の放射源またはセンサを備え、これらの放射源またはセンサか ら固定ベース上の静止電極まで導線が接続する。このバネ組立体全体が固定ベー スの上方に懸垂され、固定ベースが静電アクチュエータプレートを含む。これら の静電アクチュエータは前記のジンバルと同様に、または下記のように作動する 事ができる。静電アクチュエータベースプレートは螺旋形バネと同形にまた平行 に形成される。ベースプレートとバネとの間に電位差が加えられると、バネの全 長にそって連続力が加えられる。バネが比較的長いので、バネの全長に加えられ る小さな力が中心プレートに対する連結点において比較的大きな行程を生じる。 前記の本発明の装置のいずれかの実施態様の動作は静電作用である必要はない 。他の可能な動作法は磁気作用である。そのため、クロス型（またはその他の型 ）の中心プレートの各アームの上に螺旋コイルを成すように堆積アルミニウム薄 膜の導体を形成する。本発明の装置が適当方向の磁界の中に配置されると、任意 のコイルの中を通過する電流がそれぞれのアームを一定方向に片寄らせるモーメ ントを生じる。選定されたコイルを通る電流の適当な組合わせにより、各アーム が所望方向に片寄らされる。それぞれのコイルによって発生される磁界の制御で 作動する場合、本発明のデバイスは業界公知の可動コイル検流計と同様に作動す る。 クロス型（またはその他の型）の中心プレートを作動する他の方法は圧電アク チュエータを使用するにある。圧電作用を生じるため、中心プレートの各アーム の下に、合計４個の通常の圧電結晶フィルムブロック（例えば酸化亜鉛）が形成 される。これらの圧電結晶フィルムはそれぞれベースと中心プレートの各アーム との間に固着される。電流が加えられると業界公知のように圧電結晶フィルムを 通して動作が生じる。加えられた電圧の極性と大きさに従って各アームの面に対 して直角方向に圧電結晶フィルムが膨張または収縮する。各圧電結晶フィルムの 運動が適当に協調させられて、クロス型（またはその他の型）の中心プレートの 適当な走査運動が生じる。 クロス型（またはその他の型）の中心プレートを作動する他の方法は熱応力に よって生じる力を利用するにある。ベースとこの中心プレートとを連接する部材 を（抵抗手段または光学手段によって）局所的に加熱する事により、この連接部 材中の温度グラジエントが曲げモーメントを生じる。この曲げモーメントがバイ メタル・ストリップと同様に連結部材を熱源から離れる方向に曲げる。連結部材 の相異なる位置を選択的に加熱する事により、中心プレートの任意所望の走査運 動を生じる事ができる。 中心プレートおよび／または固定ベース上に配置されたトランスデューサは、 中心プレートがどのように走査しても種々の機能を果たす事ができる。レーザダ イオードまたはその他の平行放射線エミッターが中心プレートの上に配置されホ トレセプタまたはその他の放射線デテクタ（例えばホトトランジスタ、ホトダイ オードなど）が固定ベース上に配置されている場合、本発明のデバイスはフライ ング・スポット・スキャナとして作用する。レーザダイオード（またはその他の ）平行放射線エミッターから放射されたレーザ光線またはその他の放射線が可動 クロス型中心プレートによって物体を横切ってラスタパタンで走査される。物体 から反射された光またはその他の放射線が静止ホトレセプタ放射線デテクタによ って検出され、このデテクタが検出された反射光（またはその他の放射線）の変 動をビデオ信号に変換する。また、ホトレセプタまたはその他の放射線デテクタ を 可動センタープレートの上に共配置し、レーザダイオードまたはその他の平行放 射線エミッターがよりコンパクトな設計を成す事ができる。 可動クロス型中心プレートの上側面に配置されたダイオードレーザまたはその 他の平行放射線エミッターが入力ビデオ信号に従って変調され走査される場合、 本発明の装置をテレビモニターとして使用する可能である。このテレビモニター はスキャナからの変調された平行レーザ光線またはその他の放射線ビームを半透 明または不透明スクリーン上に投射する事によって画像を構築する事ができる。 可動クロス型（またはその他の型）の中心プレートの上のレーザダイオード（ またはその他の平行放射線エミッター）の代わりにホトレセプタ（またはその他 の平行放射線デテクタ）を使用すれば、本発明のデバイスはイメージ・ディセク タとして使用する事ができる。自蔵型光源（レーザ光放射ダイオードなど）から 出た外光（またはその他の放射線）が撮像される物体から反射され、次にホトレ セプタ（またはその他の平行放射線デテクタ）によって検出され、このレセプタ が可動クロス型中心プレートによって画像方向にそって走査される事ができる。 可動クロス型中心プレートの上に、ホトレセプタまたはその他の放射線デテクタ の上方に、ある種の光コリメータまたはその他の放射線コリメータ（例えばレン ズ、堆積アルミニウムから成るグラジエント・インデックスレンズまたは管）を 配置する事により、ホトレセプタまたはその他の放射線デテクタに対してさらに 方向性の感度を与える事ができる。この動作モードにおいては、スキャナのパス あたり１ビーム幅のレーザ光によって画像を切開するためにホトレセプタまたは その他の放射線デテクタの高い方向感度が必要とされる。 本発明のさらに他の実施態様は、クロス型中心プレートの上にレーザダイオー ド（またはその他の平行放射線エミッター）と平行ホトレセプタとの両方を配置 する事ができる。このような組合わせにより、本発明のデバイスは、前述のレー ザダイオードの動作（またはその他の平行放射線エミッターの動作）またはホト レセプタ（またはその他の平行放射線デテクタの動作）、またはその組合わせ動 作のいずれによっても作動する事ができる。 また本発明の他の実施態様として、クロス型中心プレートの表面上に反射面を 形成または配置すれば、本発明のデバイスは反射性フライング・スポット・スキ ャナデバイスとして使用する事ができ、この場合静止光源（またはその他の平行 放射線源）例えばレーザダイオードからの光またはその他の放射線が運動するク ロス型中心プレートの表面から反射される。放射されコリメートされた放射線ビ ームが撮像物体を横切って走査され、この物体から反射された放射線が静止放射 線デテクタによって検出される。 さらに、中心プレートの上側面に反射性面が形成または配置されれば、本発明 のデバイスは反射性テレビモニターとして使用され、静止変調平行放射線源（例 えばレーザダイオード）からの放射線が運動中の中心プレートの表面から反射さ れる。このように放射された変調平行放射線ビームが半透明または不透明スクリ ーンを横切って走査されて観察者によって観察される。 さらに物体からの入力放射線が中心プレートの表面から平行放射線デテクタに 反射されれば、このデバイスは反射性イメージ・ディセクタとして作用する。 以下、本発明を図面に示す実施例について説明するが本発明はこれらの実施例 に限定されるものではない。 図面の簡単な説明 第１図は本発明によるマイクロ電気機械的テレビ走査デバイスの第１実施態様 の正射図であって、この第１実施態様は可撓性部材の上に懸垂されたクロス型中 心プレートを有する状態を示す図、 第１ａ図は第１図に図示の走査デバイスの回路図、 第２図は本発明の走査デバイスの第２実施態様であってジンバル型可動プレー トを懸垂された構造を示す平面図、 第２ａ図は第２図の走査デバイスのアクチュエータ電極の平面図、 第２ｂ図は第２図の走査デバイスの回路図、 第３図は複数の螺旋形バネを有する可動プレートを懸垂された本発明の第３実 施態様の平面図、 第３ａ図は本発明の第３実施態様の変更例の平面図、 第４図は本発明の走査デバイスの第４実施態様の正射図であって磁気作動構造 を示す図、 第４ａ図は第４図の走査デバイスの回路図、 第５図は本発明の走査デバイスの第５実施態様の正射図であって、圧電作動構 造を示す図、 第５ａ図は第５図の走査デバイスの回路図、 第６図は本発明の走査デバイスの第６実施態様の正射図であって、熱作動構造 を示す図、 第６ａ図は第６図の走査デバイスの回路図、 第７ａ図は単軸回りの可動プレートの高振幅動作を示す図、 第７ｂ図は単軸回りの可動プレートの低振幅動作を示す図、 第７ｃ図はジンバルマウント上の可動プレートの高振幅動作を示す図、 第７ｄ図はジンバルマウント上の可動プレートの低振幅動作を示す図、 第８図は本発明の好ましい実施態様における光電デバイスと導線との接続を示 す詳細図、 第９図は本発明による走査放射線エミッターの構造を示す詳細図、 第１０図は本発明によるレンズ型光学平行放射線デテクタの詳細図、 第１１図は本発明による管型平行放射線デテクタ構造の詳細図、 第１１ａ図は本発明によるレーザとグラジエント・インデックス・レンズによ ってコリメートされる光線のレセプタまたはデテクタとの組立体の詳細図、 第１２図は本発明による平行放射線エミッターと平行放射線デテクタとの組合 わせ構造を備えた可動リフレクターの詳細図、 第１３図は本発明による可動リフレクター構造の詳細図、 第１３ａ図は第１３図の走査デバイスの回路図、 第１４図はフライング・スポット・スキャナーとして使用される本発明の実施 態様の動作を示す図、 第１４ａ図は第１４図の走査デバイスの正射図、 第１５図は本発明の実施態様をテレビモニタとして使用する場合の動作を示す 図、 第１６図は本発明の実施態様をイメージ・ディセクタとして使用する場合の動 作を示す図、 第１６ａ図は第１６図の走査デバイスの正射図、 第１７図は反射式フライング・スポット・スキャナーとして使用される本発明 の実施態様の動作を示す図、 第１８図は反射式イメージ・ディセクタとして使用される本発明の実施態様の 動作を示す図、 第１９ａ図乃至第１９ｂ図は本発明の実施態様を製造するための工程例のフロ ーチャート、 第２０図は第１９ａ図乃至第１９ｂ図のフローチャートに使用される第１マス ク、 第２１図は第１９ａ図乃至第１９ｂ図のフローチャートに使用される第２マス ク、 第２２図は第１９ａ図乃至第１９ｂ図のフローチャートに使用される第３マス ク、 第２３図は第１９ａ図乃至第１９ｂ図のフローチャートに使用される第４マス ク、 第２４図は第１９ａ図乃至第１９ｂ図のフローチャートに使用される第５マス ク、 第２５図は第１９ａ図乃至第１９ｂ図のフローチャー卜に使用される第６マス ク、 第２６図は本発明による可動リフレクタ構造の側面図、 第２７ａ図は第２６図の構造のガラスウェーハの平面図、 第２７ｂ図は第２６図の構造の薄膜の平面図、 第２８図は本発明による可動リフレクタ・イメージ・ディセクタ・スキャナ構 造の側面図、 第２９図は第２８図の構造の薄膜の平面図、 第３０ａ−ｄ図は本発明の他の実施態様の製造方法例のフローチャート、 第３１図は第３０ａ−ｄ図のフローチャートにおいて使用される第１マスク、 第３２図は第３０ａ−ｄ図のフローチャートにおいて使用される第２マスク、 第３３図は第３０ａ−ｄ図のフローチャートにおいて使用される第３マスク、 第３４図は第３０ａ−ｄ図のフローチャートにおいて使用される第４マスク、 第３５図は第３０ａ−ｄ図のフローチャートにおいて使用される第５マスク、 第３６図は第３０ａ−ｄ図のフローチャートにおいて使用される第６マスク、 第３７図は第３０ａ−ｄ図のフローチャートにおいて使用される第７マスク、 第３８図は第３０ａ−ｄ図のフローチャートにおいて使用される第８マスク、 第３９図は第３０ａ−ｄ図のフローチャートにおいて使用される第９マスク、 第４０ａ−ｂ図は第３０ａ−ｄ図のフローチャートにおいて製造されたデバイ スのそれぞれシリコンチップと上方光学チップの平面図、 第４１図は本発明の走査デバイスのコピー列の平面図、 また、 第４１ａ図は第４１図のコピー列の一部拡大図である。 好ましい実施態様の詳細な説明 第１図は本発明によるマイクロ電子機械的テレビ走査デバイスの懸垂クロス形 （またはその他の形）の中心プレートを有する第１実施態様の正射図である。走 査クロス型中心プレート３０（例えば、堆積されたｎ−ドーピングポリシリコン などの材料から成る）が可撓性軸３２に対して固着され、この可撓性軸３２は好 ましくは前記の走査クロス型中心プレート３０と同一材料から成りまたこのプレ ート３０と電気的に接続されている。この可撓性軸３２は固定ベース３４に固着 され、このベースは好ましくは前記可撓性軸３２と同一材料から成りまたこれと 電気的に接続されている。中心プレート３０はそれぞれアーム３６、３８、４０ 、４２を有する。固定ベース３４はその上に電極４４、４６、４８、５０（例え ば堆積されたアルミニウムフィルムから成る）を形成されている。電極４４、４ ６、４８、５０はそれぞれに加えられる電圧に従って、移動中のクロスアーム３ ６、３８、４０、４２を引きつけまたは反発する。クロス型中心プレート３０の 上端に、光電デバイス５２（例えばレーザダイオード（またはその他の平行放射 線エミッター）、あるいは平行光レセプタ（または放射線デテクタ））が配置さ れている。光電デバイス５２との電気的通信は導線５４’（例えば堆積アルミニ ウムフィルム）と、好ましくはこの導線５4’と同一材料から成る電極５４とを 通して実施される。他のホトレセプタ放射線デテクタまたはホトエミッター５６ が固定ベース３４上に配置され、この光電装置５２の電気的接続は導線５７（ま たは例えば堆積アルミニウムフィルムから成る接合絶縁導線）および前記の接合 絶縁導線と同一材料から成る電極５８によって実施される。 第１ａ図は第１図に図示の走査デバイスの回路図である。各数字は第１図と同 一の対応素子を示す。フィードバック制御オシレータ６５がそれぞれ静電アクチ ュエータ対３６および４４、３８および４６、４０および４８、４２および５０ を駆動する。共通アース６７が駆動回路を完結する。デバイス５２と５６は放射 線エミッターまたは放射線デテクタである。 第２図と第２ａ図は本発明の走査デバイスの好ましい第２実施態様の平面図で あって、この第２実施態様はジンバル型可動プレート懸垂構造を有する。固定ベ ース３４上に可撓性材料フィルム６０（例えば堆積ｎ−ドーピングポリシリコン ）が配置されまた固定ベース３４上に電極４４、４６、４８、５０が形成されて いる。前記の薄いフィルム６５は、小さな捻り可撓性区域６４を形成するように パーフォレーション６２を備える。さらにパーフォレーション６２によって、ジ ンバルリング６６と中心ジンバルプレート６８が形成されている。ジンバルリン グ６６はｘ軸線６６’回りに回転自在であり、中心ジンバルプレート６８はｙ軸 線６８’回りに回転自在である。外側電極５４と光電デバイス５２との間の電気 接続は導線５４’によって実施される。それぞれ電極４４、４６、４８、５０に アクセスするため、薄いフィルム６０の中に通し孔６３が切り出されている。第 ２図に示すフィーチャは、第２ａ図の構造の上方に、ジンバルリング６６と中心 プレート６８の自由回転を成すのに十分なスペースを相互間に保持して懸垂され ている。第１図のデバイスと同様に、固定放射線デテクタ５６が対応の電極５８ と共に可撓性フィルム６０の上に配置される。 ジンバル機構の他の形状も可能である。特に、ベースプレートと低摩擦の転動 接触を成すように形成された半球形円筒形軸受を有するジンバル装置を備える事 ができる。このようなジンバル軸受機構、またはプレート６０などのプレートを 電磁機構またはその他の機構の生じる力に自由に感応させるその他の機構は本発 明の範囲内にあると見なされる。 第２ｂ図は第２図および第２ａ図に図示の走査デバイスの回路図である。各数 字は第２図および第２ａ図の同一数字の対応の素子を示す。フィードバック制御 オシレータ６５が静電アクチュエータ対３６および４４、３８および４６、４０ および４８、４２および５０を駆動する。共通アース６７がデバイス回路を完結 する。デバイス５２と５６は放射線エミッターまたは放射線デテクタである。 第３図は本発明の走査デバイスの好ましい第３実施態様の平面図であって、こ の第３実施態様は螺旋バネ型可動プレート懸垂装置を示す。第３ａ図は第３実施 態様の変形である。可撓性材料の薄いフィルムが固定ベース３４の上方に配置さ れ、中心プレート７２によってカバーされる区域において、固定ベース３４上に 電極４４、４６、４８および５０が形成されている。薄いフィルム６０は、細長 い線形バネ７０を形成するようにパーフォレーション６２を備える。またパーフ ォレーション６２によって、変形走査クロス型中心プレート７２が形成されてい る。この中心プレート７２はｘ軸線６６’またはｙ軸線６８’回りに回転自在で ある。光電デバイス５４と電極５２との間の接続は導線５４’によって実施され る。下方電極４４、４６、４８、５０とバネ７０との間に電位差が加えられると 、螺旋バネ７０の全長にそって連続的力が加えられる。各螺旋バネ７０は比較的 長いので、このバネ７０の全長にそって加えられる小さな力がプレート７２に対 する連接点において比較的大きな行程を生じる。 第４図は本発明の走査デバイスの好ましい第４実施態様の正射図であってこの 第４実施態様は磁気作動構造を有する。走査クロス型中心プレート３０は、その 上面に１セットの導電コイル７４と７６を備える（例えば堆積アルミニウムフィ ルムから成る）。電極７８と７０がそれぞれ導線を介してコイル７４および７６ と電気的に接続する。走査クロス型中心プレート３０が磁界８２の中に配置され コイル７４と７６の中の電流が適当に変調される時、中心プレート３０が所望の 運動で走査する。 第４ａ図は第４図の走査デバイスの回路図である。各数字は第４図に対応する 素子を示す。フィードバック制御オシレータ６５が可動磁気コイル７４、７６を 駆動する。共通のアース６７がデバイス回路を完結する。デバイス５２は放射線 エミッターまたは放射線デテクタである。 第５図は本発明の走査デバイスの好ましい第５実施態様の正射図であって、こ の第５実施態様は圧電作動構造を有する。圧電クリスタル８４、８６、８８、９ ０（例えば堆積酸化亜鉛フィルムから成る）が固定ベース３４上に形成されて走 査クロス型中心プレート３０を支持する。電極９２、９４、９６、９８（それぞ れ堆積アルミニウムフィルムから成る）と電極５４との間の接続は、それぞれ圧 電クリスタル８４、８６、８８、９０を通して可動クロスアーム３６、３８、４ ０、４２に達し、次に可撓性軸３２を通して下向きに実施される。電極９２、９ ４、９６、９８は固定ベース３４から電気的に絶縁されている。 第５ａ図は第５図の走査デバイスの回路図である。各数字は第５図の対応素子 を示す。フィードバック制御オシレータ６５が圧電作動セット３６、８４、９２ ；３８、８６、９４；４０、８８、９６；および４２、９０、９８を駆動する。 共通のアース６７がデバイス回路を完結する。デバイス５２は放射線エミッター または放射線デテクタである。 第６図は本発明の走査デバイスの好ましい第６実施態様の正射図であって、こ の第６実施態様は熱的に作動される構造を有する。熱レーザ１００ａ−ｄがそれ ぞれ適当な波長の光またはその他の放射線を含む対応のビームを放出して、可撓 性軸３２の区域１０４の対応の部分を加熱する。可撓性軸３２のこの区域１０４ が加熱された後に、この軸は熱源方向から反対方向に、この場合にはそれぞれの 放射線ビーム１０２ａ−ｄの方向と逆方向に曲がる。レーザ１００ａ−ｄによる 区域１０４の加熱と冷却を適当に変動する事により、走査クロス型中心プレート ３０が所望の方向に走査する。 第６ａ図は第６図の走査デバイスの回路図である。各数字は第６図の対応素子 を示す。共通アース６７がこの回路を完結する。デバイス５２は放射線エミッタ ーまたは放射線デテクタである。 第１図および第２図、第２ａ図によって図示される走査機構の２動作態様を説 明する。 第７ａ図は可撓性軸３２上の可動プレート３０の単一軸線回りの高振幅動作を 示す。可動クロス型中心プレート１０６の影線は行程の一方の極端位置であり（ 可撓性軸３２の曲げられた状態を示す）、この中心プレート３０の実線は他方の 極端位置を示す。この中心プレート３０の生じる角度１０８は、中心プレート３ ０がコリメータを備えている場合に得られる許容角度１０９と比較して広い。 第７ｂ図は可撓性軸上の可動プレートの単一軸線回りの低振幅動作を示す。走 査クロス型中心プレート１１０の影線は行程の一方の極端位置を示し、実線は他 方の極端位置を示す。この場合の中心プレート３０の成す角度１１２は狭いが、 なおも中心プレート３０がコリメータを備えた場合に生じる許容角度１１３と比 較して大である。 第７ｃ図はジンバルプレート６８を支持するジンバル構造上の可動プレートの 高振幅動作を示す。可動ジンバルプレート６８の影線は行程の一方の極端位置を 示し、実線は他方の極端位置を示す。この中心プレート６８の生じる角度１０８ は、中心プレート６８がコリメータ３０を備えている場合に生じる許容角度１０ ９よりも幅広い。 第７ｄ図はジンバル構造上の可動プレート６８の単一軸線回りの低振幅動作を 示す。走査中心ジンバルプレート６８の影線はその行程の一方の極端位置を示し 、実線は他方の極端位置を示す。この角度１１２は中心プレート６８によって生 じるが、なおもジンバルプレート６８がコリメータを備えている場合に得られる 許容角度１１３よりも大である。 第７ａ−ｄ図から容易に理解されるように、作動部品に対する信号入力の振幅 の増大がスキャナーの視界を増大する。従って、スキャナーの視界角度は走査機 構に対する信号を変動させる事によって任意に容易に変動する事ができる。これ は対応の複雑な光学装置を備える事なく可変的焦点長レンズ（すなわちズームレ ンズ）の効果を生じる事ができる。しかし、全体視界を縮小する際にコリメータ の瞬間的視界を縮小させる必要がありまたその逆の必要がある。 第８図は、本発明の好ましい実施態様における光電デバイスと導線との電気接 続を示す詳細図である。この第８図は、光電デバイス５２と電極５４との間の導 線５４による電気接続を示す。絶縁物質１１４（例えば酸化シリコン、好ましく は窒化シリコンフィルムから成る）が導線５４’を中心プレート３０、固定ベー ス３４および可撓性軸３２から絶縁する。 第９図は本発明による走査レーザ構造の詳細図である。堆積型ダイオードレー ザ１１６の底部は走査クロス型中心プレート３０および可撓性軸３２に電気的に 接続する。導電性リング１１８がダイオードレーザ１１６および導線５４’と接 続する。絶縁物質１１４は導電性リングの支持体として、またリング１１８およ び導線５４’の絶縁体として役立つ。ダイオードレーザ１１６は光およびその他 のコリメートされた放射線ビーム１２０を発生する。 第１０図は本発明による光学的にコリメートされた光のレセプタまたはその他 の放射線デテクタの構造を示す詳細図である。透明物質（例えば堆積された酸化 シリコン）レンズ１２２が入力光またはその他の放射線１２４を感光性半導体ジ ャンクション１２６（例えばｐ−ドーピングシリコンから成る）の上に集束する 。導線５４’と絶縁物質１１４が第８図と同様の機能を果たす。 第１１図は本発明による管状の平行光レセプタまたはその他の放射線デテクタ の構造の詳細図である。導電性物質（例えば堆積アルミニウム）から成る管１２ ８が入射光またはその他の放射線１３０を感光性半導体ジャンクション１２６の 上に通過させる。同時に管１２８は偏心光またはビーム１３２あるいは放射線が 感光性半導体ジャンクション１２６に到達する事を防止する。管１２８は角度１ ３３によって限定される視野を有する。管１２８は走査クロス型中心プ レート３０および可撓性軸３２から絶縁されているが、半導体ジャンクション１ ２６および導線５４’と接続している。導線５４’と絶縁物質１１４は第８図に おけると同様の機能を果たす。 第１１ａ図は本発明によるレーザとグラジエント・インデックス・レンズによ ってコリメートされる光線のレセプタまたはデテクタとの組立体の詳細図である 。グラジエント・インデックス屈折素子８５が放射線デテクタ１２６の上方に配 置されている。この屈折素子８５は第１０図のレンズ１２２と類似の機能を果た す。光線８３がコリメートされて放射線デテクタ１２６に指向される。グラジエ ントインデックス屈折素子は非常の選択的なコリメータであって、その正面と放 射線デテクタ１２６との間の比較的短距離で作動する。また第１１ａ図は第２図 および第２ａ図に図示の構造の側面図である。電極ベース１４７は第２ａ図のベ ース３４に相当する。 第１２図は本発明による平行放射線エミッターと平行放射線デテクタとの組合 わせ構造を備えた可動リフレクターの詳細図である。堆積ダイオードレーザ１１ ６が第９図と同様に作動し、また管状平行放射線デテクタ１２６が第１１図と同 様に機能する。感光性半導体ジャンクション１２６と外部電極との電気的接続の ために追加導線９１が必要とされる。 第１３図は本発明による可動リフレクター構造の詳細図である。このデバイス は、第１図の光電デバイス５２の代わりにリフレクター１３６（堆積されたアル ミニウムフィルム）が使用される事以外は第１図の構造と同様に作動する。 第１３ａ図は第１３図の走査デバイスの回路図である。各数字は第１３図の数 字の素子に対応する。フィードバック制御オシレータ６５が静電アクチュエータ 対３６と４４、３８と４６、４０と４８、および４２と５０を駆動する。共通ア ースがこの回路を完結する。 第１４図はフライング・スポット・スキャナーとして使用される本発明の実施 態様の動作を示す。スキャナー１３８は固定ベース３４上にホトレセプタ５６の 配置された第２図の構造である。堆積ダイオードレーザ１１６（第９図）から放 射された光ビーム１４０がラスタ走査運動１４４などの運動パタンで物体１４２ を横切って走査される。物体１４２から反射される光ビーム１４６の光が固定ベ ース３４上のホトレセプタ５６によって検出される。 第１４ａ図はスキャナー１３８の正射図である。各部品は第１４図の好ましい 第１実施態様と実質的に同一であって、対応部分は対応参照数字を有する。 第１５図は本発明の実施態様をテレビモニタとして使用する場合の動作を示す 。スキャナー１４８は第９図に図示の構造である。堆積ダイオードレーザ１１６ から放出される光ビーム１４０が不透明スクリーン１５０を横切ってラスタ走査 運動１４４などの運動パタンに従って走査される。不透明スクリーン１５０から 反射される光ビーム１５２中の光がこのスクリーン１５０の前方に位置する観察 者１５４によって観察される。スクリーン１５０が半透明であれば、スクリーン １５０上に形成される画像はスクリーン１５０の背後に位置する観察者１５６に よって観察される。 第１６図は本発明の実施態様をイメージ・ディセクタとして使用する場合の動 作を示す。スキャナー１５８は第１０図および第１１図に図示の構造であって、 光エミッター５６が固定ベース３４上に配置される。画像区域１６４から反射さ れる外光のビーム１５２が平行光レセプタ１２６（第１０図および第１１図）に よって検出される。平行光レセプタ１２６は画像フィールド１６４を横切って、 ラスタ走査運動１６６などの運動パタンによって走査される。外光ビーム１５２ は外部光源１６８またはスキャナー１５８の固定ベース３４上に配置された自蔵 型ホトエミッター１６０によって供給される。 第１６ａ図はスキャナー１５８の正射図である。各部品は第１６図の好ましい 第１実施態様と実質的に同一であり、対応部分が対応の参照数字を有する。 第１７図は反射式フライング・スポット・スキャナーとして使用される本発明 の実施態様の動作を示す。スキャナー１７０は第１３図の構造であり、追加的に ホトレセプタ５６が固定ベース３４上に配置されている。物体１４２（第１７図 ）から反射された光ビーム１４６が固定ベース３４上のホトレセプタ５６によっ て検出される。 第１８図は反射式イメージ・ディセクタとして使用される場合の本発明の実施 態様の動作を示す。スキャナー１７０は第１３図に図示の構造である。イメージ フィールド１６４中の物体から反射された外光ビーム１６２が平行ホトレセプタ １７４によって検出される。この平行ホトレセプタ１７４がイメージフィールド １６４を横切って走査運動１６６に従って走査される。物体９９から反射された 外光ビーム１６２が固定ベース３２上の放射線デテクタ４３によって検出される 。 第１９ａ図および第１９ｂ図は本発明の図示の実施態様を製造するプロセス例 である。このプロセス例の各段階は一般にマイクロ電子回路の製造技術において 業界公知の通常のプロセスである。このプロセスは、適当に製造されたブールか ら切断されたｎ−ドーピングシリコン材料のウェーハから始まる（段階２００） 。このウェーハは本発明のマイクロ電子機械テレビスキャナのベースとして役立 つ。次にこのウェーハの表面上に窒化シリコンの薄層を堆積させる（段階２０２ ）。この層は本発明のスキャナのベースとアクチュエータとの間の絶縁層を成す 。次に、段階２０２において、配置された絶縁層の上にアルミニウム層を堆積さ せる（段階２０４）。このアルミニウム層は、アクチュエータ（さらに詳しくは アクチュエータ電極４４，４６、４８、５０）を形成する材料として役立つ。次 にアルミニウム層の表面上にホトレジスト層を堆積させ（段階２０６）この層を 第１マスクを通して露光する（段階２０８）。 第２０図は第１９ａ図および第１９ｂ図のフローチャートにおいて使用される 第１マスクである。この第１マスクは、第１９ａ図の段階２０６において堆積さ れたホトレジストのこの第１マスクを通して露光されない区域以外の区域をエッ チング剤に対して感受性となし、これらの区域のアルミニウム層と窒化物層とを 除去させる。従って、この第１マスクは矢じり形の４区域１８０をカバーし、固 定ベース３４の表面上の他の区域の窒化物層とアルミニウム層とをエッチング剤 によってエッチングさせる。 再び第１９ａ図と第１９ｂ図のフローチャートについて述べれば、第１マスク によって保護されていないアルミニウム層および窒化シリコン層の部分がそれぞ れ通常の処理技術（段階２１０および段階２１２）によってエッチングされる。 次に、最上アルミニウム層の他の部分の上面からホトレジストを剥離する（段階 ２１４）。 次に、ウェーハのベース、窒化シリコン層およびアルミニウム層の上に厚い酸 化シリコン層を形成する（段階２１６）。この酸化シリコン層の目的はアルミニ ウム層をトランスデューサの他の部分から絶縁するにあり、この層の厚さは所望 の絶縁度を生じるのに十分な程度とする。しかしこの酸化シリコン層の主目的は デバイスの次の製造工程に対する支持体を成すにある。場合によってはこの層を エッチングによって除去する事ができる。次に、第２マスクのパタン１８２に従 って、厚い酸化物層の上に第２ホトレジスト層を形成する（段階２１８）。第２ １図は第１９ａ図と第１９ｂ図のフローチャートにおいて使用される第２マスク を示す。この第２マスクは、さきに形成されたアルミニウム電極上に、ポリシリ コンを堆積されて電気的に絶縁される区域を画成する。 次に第１９ａ図のフローチャートの段階２１８において堆積されたホトレジス ト層を第２マスクを通して露光して、好ましくはアルミニウム電極上に配置され た二酸化シリコンの厚い層から成る絶縁体を画成する（段階２２０）。次に第２ マスクを通して露光される区域から厚い酸化シリコン層をエッチングし（段階２ ２２）、所望形状の絶縁体（すなわち厚い酸化シリコンパッチ）を残す。絶縁 体パッチが形成された後に、ステップ２１８において堆積されたホトレジストを 剥離する（段階２２４）。 これより以後の段階は本発明のスキャナ（第２図および第２ａ図）の好ましい 第２実施態様のジンバルを画成するにある。厚い酸化シリコン層によって絶縁さ れたアルミニウム電極の上に通常のポリシリコン層を堆積させ（段階２２６）、 次にポリシリコン層の表面上にホトレジスト層を形成する（段階２２８）。次に 第３マスクを通してポリシリコン層を露光する（段階２３０）。第２２図はこの フローチャートにおいて使用される第３マスクである。この第３マスクは、スキ ャナに対して加えられる信号に応答してスキャナを機械的に運動させるジンバル 機構を生じるパーフォレーション１８４を画成する。下方のアルミニウム電極の 開口を備えるためにポリシリコン１８６の追加区域がエッチングされる。第２２ 図に図示のジンバルは互いに直交する２対のピボット点を有する。所望ならばこ の段階において第３図に図示の螺旋ジンバルなど、他の適当な型のジンバルデバ イスを形成する事ができる。 第１９ａ図のフローチャートにおいて、段階２２６で堆積されたポリシリコン 層を第３マスクを通して露光する事によりそのパタンに従ってエッチングし（段 階２３２）、次に段階２２８において堆積されたホトレジストを剥離する（段階 ２３４）。 次の段階においてスキャナの上側面にホトダイオード１２６が形成される（第 １０図および第１１図）。この段階においては、まずデバイスの表面全体にホト レジスト層を堆積させる（段階２３６）。次に、堆積されたホトレジストを第４ マスクを通して露光する（段階２３８）。第２３図はこの段階において使用され る第４マスクである。この第４マスクはスキャナな中心部に２つの小さい円形孔 １８０を画成する。この２つの円形孔を通してｐ型イオンを注入してホトダイオ ード１２６のｐｎ接合を形成する（段階２４０）。次に段階２３６において堆積 されたホトレジストを剥離する（段階２４２）。 次の段階は、形成されたホトダイオード１２６と外界との間の絶縁ジャンクシ ョンを形成するにある。まずスキャナの表面全体に薄い窒化シリコン層を形成す る（段階２４４）。この層はジャンクションとスキャナの他の部分との間の絶縁 体１１４として役立つ（第１０図および第１１図）。次に前記の段階２２４にお いて形成された薄い窒化物層の上にアルミニウム層を堆積させる（段階２４６） 。次にホトレジスト層を堆積させ（段階２４８）、このホトレジスト層を第５マ スクを通して露光する（段階２５０）。 第２４図はこの段階において使用される第５マスクである。この第５マスクは 、さきに形成されたホトダイオード１９２とパッド１９４との間に電気トレース １９０を形成する。前記の段階２４６において形成されたアルミニウム層をこの 第５マスクのパタンに従って剥離し（段階２５２）、また段階２４４において堆 積された窒化物層を剥離し（段階２５４）、次に段階２４８において堆積された ホトレジストを剥離する（段階２５６）。 次の段階において、段階２１６で形成された酸化物層をアンダーカットして薄 層をシリコンの原料ウェーハから成るベース層から分離する事によりクロス型中 心プレートとジンバルリングを形成する。これはまずホトレジスト層を堆積させ （段階２５８）、第６マスクを通してホトレジストを露光する（段階２６０）。 第２５図は、この段階に使用される第６マスクの一例である。 段階２５８において堆積され段階２６０において露光されたホトレジストのパ タン１９６に従って、急速エッチング剤を使用して厚い酸化シリコン層をエッチ ングする（段階２６２）。これによりホトダイオード下方の酸化物層がエッチン グされて、ホトダイオードを表面に形成された薄いポリシリコン層のみを残す。 そこで本発明のスキャナの実施例がｎ−ドーピングウェーハのベース材料の上 面に形成されたのであるから、これをウェーハのダイシングによってウェーハの 他の部分から分離する（段階２６４）。当業者には明らかなように、通常のマイ クロ回路処理技術を使用して同時に多数のスキャナコピーを製造する事ができる 。その後、各デバイスをベースの上に搭載し（段階２６６）、また段階２４４− ２５６において形成されたパッドに対して適当な電気接続を成す（段階２６８） 。その結果所望のスキャナが得られる。 第２６図、第２７ａ図および第２７ｂ図は本発明による可動リフレクタ構造の 詳細図である。第２６図はこの構造の側面図である。レーザダイオード１１６か ら放射された光２７０がホログラフ光学素子２７２によって反射的にコリメート され、この光学素子２７２は堆積されたアルミニウムまたはその他の誘電リフレ クタから成る。この素子２７２は下記に説明するように透明ガラスウェーハ２７ ４上に形成される。ガラスウェーハ２７４はフリップ・チップ・ソルダー・ボー ル２７６によって薄膜６０上に懸垂される。光学素子２７２によって反射されコ リメートされた光は中心走査プレートミラー６８に向けられ、このミラー６８か ら透明ガラスウェーハ２７４を通して、撮像される物体に指向される。 第２７ａ図はガラスウェーハ２７４の平面図である。反射性カバー２７８がレ ーザダイオード１２６からの迷走光放出を防止する。ホログラフ光学素子２７２ は反射性カバー２８０の上に形成されている。 第２７ｂ図は薄膜６０の平面図である。追加的静止ホトデテクタ９３が電気接 続のためにピック・アッップ９４に接続する。このデテクタ９３は撮像物体から 反射される光をピック・アッップする。ホトデテクタ５６と電極５８の形状は第 ２図と同様である。 第２８図と第２９図は本発明による可動リフレクタ・イメージ・ディセクタ・ スキャナ構造の詳細図である。第２８図はこの構造の側面図である。第２８図と 第２９図は、光通路９３、放射線デテクタ１２６および静止放射線エミッター２ ８２と対応の電極２８４以外は、第２６図の構造と同様である。 第２９図は薄膜６０の平面図である。追加静止放射線エミッター２８２が電気 的接続のために電極２８４に接続する。放射線エミッター２８２が撮像される物 体を照射する。下方電極の構造は第２ａ図の構造と同様である。電極ベース１４ ７は第２ａ図の電極ベース３４に対応する。 第３０ａ−ｄ図は本発明の実施態様の製造プロセスの一例である。このプロセ ス例の各段階はマイクロ電子回路の製造技術において当業者には明かな通常プロ セスの通常段階である。このプロセスは、適当に製造されたブールから切断され たｎ−ドーピングシリコン材料のウェーハから始まる（段階３００）。 次のこのシリコンウェーハ上にホトレジストを堆積させ、マスク１ａ（第３１ 図）を通して露光する（段階３０４）。次にホトレジストを現像する（段階３０ ６）。次にシリコンウェーハにイオン注入し（段階３０８）、現像されたホトレ ジストに従って露光された区域にｐ−区域を形成する。次にホトレジストをシリ コンウェーハから剥離する（段階３１０）。段階３０２乃至段階３１０はｎ−ｐ ジャンクションホトダイオード１２６を周囲ウェーハから絶縁するｐ−ドーピン グ区域２８５を形成する。 次にホトレジストをシリコンウェーハ上に堆積させ（段階３１２）、マスク２ ａ（第３２）図に通して露光する（段階３１４）。次にホトレジストを現像する （段階３１６）。次にシリコンウェーハにイオン注入し（段階３１８）、現像さ れたホトレジストに従って露光された区域にｐ−区域を形成する。次にホトレジ ストをシリコンウェーハから剥離する（段階３２０）。これらの段階３１２乃至 ３２０はｎ−ｐジャンクションホトデテクタのｎ−サイドとなるｎ−ドーピング 区域２９６をシリコンウェーハから形成する。 シリコンウェーハの表面上にポリシリコン層を堆積させる（段階３２２）。次 にホトレジストをシリコンウェーハ上に堆積させ（段階３２４）、マスク３ａ（ 第３３図）を通して露光する（段階３２６）。次にホトレジストを現像する （段階３２８）。次に、現像されたホトレジストによって露光された区域に従っ てポリシリコン層をエッチングする（段階３３０）。次にホトレジストをポリシ リコン層から剥離する（段階３３２）。これらの段階３２２乃至３３２は、ｎ− ｐジャンクションホトダイオード１２６のために明けられた通しエッチング区域 ２８８と、下方の静電アクチュエータ電極へのリード線接続のための通し孔とし て明けられた区域２９０と、ジンバル構造のための区域２９１とを備えたポリシ リコン層を形成する。 シリコンウェーハの表面上に窒化シリコンの薄層を堆積させる（段階３３４） 。次にホトレジストをシリコンウェーハ上に堆積させ（段階３３６）、マスク４ ａ（第３４図）を通して露光する（段階３３８）。次にホトレジストを現像する （段階３４０）。次に、現像されたホトレジストによって露光された区域に従っ て窒化シリコンの薄層をエッチングする（段階３４２）。次にホトレジストを窒 化シリコンの薄層から剥離する（段階３４４）。段階３３４乃至３４４は、ｎ− ｐジャンクションによって絶縁されたホトデテクタ１２６にアクセスするための 通し孔２９２を備えた絶縁層を形成する。 シリコンウェーハの表面上にアルミニウム層を堆積させる（段階３４６）。次 にシリコンウェーハ上にホトレジストを堆積させ（段階３４８）、マスク５ａ（ 第３５図）を通して露光する（段階３５０）。次にホトレジストを現像する（段 階３５２）。次に現像されたホトレジストによって露光された区域に従ってアル ミニウム層をエッチングする（段階３５４）。次にホトレジストをアルミニウム 層から剥離する（段階３５６）。段階３４６乃至３５６は、ｎ−ｐホトデテクタ のｎ−ドーピング区域から導体２９３を形成し、ｎ−ｐホトデテクタのｐ−ドー ピング区域の導体２９４、フリップ・チップ・ボンディングパッド２９５、およ び走査ミラー反射面２９６を形成するにある。 次にシリコンウェーハの裏面を処理するためにシリコンウェーハを回転させる （段階３５８）。次にシリコンウェーハの裏面にホトレジストを堆積させる（段 階３６０）、マスク６ａ（第３６図）を通して露光する（段階３６２）。次にホ トレジストを現像する（段階３６４）。次に現像されたホトレジストによって露 光された区域に従って、シリコンウェーハをポリシリコン層まで深エッチングす る（段階３６６）。次にホトレジストをシリコン層の裏面から剥離する（段階３ ６８）。段階３５８乃至３６８はウェーハの裏面からポリシリコン層まで深い井 戸２９７を形成する。この深い井戸は、下方静電アクチュエータパッドまでリー ド線をアクセスさせる事のほか、ジンバルをポリシリコン層の面の外に回転させ る事ができる。 次にシリコンウェーハをダイス切断して（段階３７０）個々のスキャナーユニ ットを次の処理のために分離する。 静電アクチュエータ電極を含む下方層が段階３００乃至３７０において使用さ れたシリコンウェーハと類似サイズのガラスウェーハ２９８の上に形成される。 ガラスウェーハの表面上にアルミニウム層が堆積される（段階３７４）。次に ガラスウェーハ上にホトレジストが堆積させられ（段階３７６）、マスク７ａ（ 第３７図）を通して露光される（段階３７８）。次にホトレジストを現像する（ 段階３８０）。次に、現像されたホトレジストによって露光された区域に従って 、アルミニウム層をエッチングする（段階３８２）。次にホトレジストをアルミ ニウム層から剥離する（段階３８４）。段階３７４乃至３８４は下方静電電極４ ３０、４３２、４３４、４３６を形成する。 次にガラスウェーハを、段階３７０においてダイス切断されたシリコンウェー ハスキャナー部品と同一サイズまでダイス切断する（段階３８６）。 このようにして段階３００−３７０において使用されたシリコンウェーハより 小さいガラスウェーハの上に、スキャナーの光学素子を含む上層が形成される。 次にこのガラスウェーハの裏面処理を実施するためにこのウェーハを回転させる （段階３７２）。 シリコンウェーハの裏面上にアルミニウム層を堆積させる（段階３９２）。次 にホトレジストをガラスウェーハ上に堆積させ（段階３９４）、マスク８ａ（第 ３８図）を通して露光する（段階３９６）。次にホトレジストを現像する（段階 ３９８）。次に現像されたホトレジストによって露光された区域に従ってアルミ ニウム層をエッチングする（段階４００）。次にホトレジストをアルミニウム層 から剥離する（段階４０２）。段階３９２乃至４０２は組立体の最終用途のため にフリップ・チップ・ボンディングパッド４３８を形成する。次にガラスウェー ハを次の処理のために正面側に回転する。 ガラスウェーハの正面上にアルミニウム層を堆積させる（段階４０６）。次に ガラスウェーハ上にホトレジストを堆積させ（段階４０８）、マスク９ａ（第３ ９図）を通して露光する（段階４１０）。次にホトレジストを現像する（段階４ １２）。現像されたホトレジストによって露光された区域に従って、アルミニウ ム層をエッチングする（段階４１４）。次にアルミニウム層からホトレジストを 剥離する（段階４１６）。段階４０６乃至４１４は反射性不透明区域４４０と、 ホログラフ光学素子４４２と、透明区域４４４とを形成する。 最後にガラスウェーハを、段階３７０乃至３８６においてダイス切断されたウ ェーハより少し小さいサイズまでダイス切断する。デバイスの最終組立ては、段 階３７２−３８６においてダイス切断された下方電極チップを段階３００−３７ ０においてダイス切断されたシリコンチップに対して組立てるにある。これらの チップを整列させ、接着剤、溶接または業界公知の電気ボンディング技術を使用 してボンディングさせる。デバイスの上側光学チップの裏面をダイス切断された シリコンチップの正面とボンディングさせる（段階４２２）。使用されるボンデ ィング法は業界公知のフリップ・チップ・ボンディングである。このフリップ・ チップ・ボンディング法においては、段階３５０と３９６において形成され たボンディングパッドを使用する。 次に走査ミラー８８を外界に露出させて組立体全体をパッケージ組立体にボン ディングする（段階４２６）。最後に、外部デバイスとの接続のために組立体に リード線をボンディングする（段階４２８）。 第４０ａ図と第４０ｂ図はそれぞれシリコンチップと上方光学チップの平面図 である。このデバイスはそれぞれ第２９図と第２９ａ図に図示のデバイスと非常 に類似している。相違点は、放射線源２８２、対応の電極２８４の不存在と、ジ ャンクション絶縁されたｎ−ｐジャンクションホトデテクタ４５０、およびアー スリード線４５２と能動リード線４５４の追加である。ホトデテクタ４５０はｎ −ドーピングシリコンから成り、能動リード線４５４はｐ−ドーピングシリコン から成る。この構造はアクチュエータ信号からの電気的干渉を防止する。 第４１図は本発明の走査デバイスの各コピーの列を示す平面図である。列４５ ０は代表的には、他のデバイスコピーと縁を分有する走査デバイスの長方形配向 から成る。走査デバイスの各コピーは別個に作動させる事ができ、あるいは疑似 三次元視覚ディスプレーなどの効果を達成するためプログラムド・コンピュータ などのコントローラの統合制御のもとに作動させる事ができる。また走査デバイ スの列４５０は個々のスキャナーよりもはるかに迅速に視覚シーンをサンプリン グする事ができる。 第４１ａ図は第４０図に示す列４５０の一部の拡大図である。この第４１ａ図 から見られるように、本発明のスキャナーのそれぞれのコピーはそれぞれ第１図 に図示の各スキャナーのフィーチャを有する。 本発明は前記の説明のみに限定されるものでなく、その主旨の範囲内において 任意に変更実施できる。 下記の請求範囲は、本発明のすべての本質的フィーチャと本発明の主旨の範囲 内のすべての陳述をカバーするものとする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ， ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 基板と、 前記基板上に配置された可撓性継手と、 前記可撓性継手に取り付けられた支持体と、 前記基板と、可撓性継手と、前記支持体との少なくとも１つの上に形成 されて前記支持体を基板に対して運動させるアクチュエータと、 前記支持体の上側面に配置された放射線コリメート素子とを含む事を特 徴とする走査デバイス。 ２． 前記光学素子は放射線検出デバイスであり、前記走査デバイスはさらに 前記基板から前記放射線検出デバイスに達する少なくとも１つの導体を含む事を 特徴とする請求項１に記載の走査デバイス。 ３． さらに、放射線が前記放射線検出デバイスに達する前に放射線をコリメ ートする放射線コリメータを含む事を特徴とする請求項２に記載の走査デバイス 。 ４． 前記コリメータは支持体上に形成された円筒形アパチュアであって、前 記円筒形アパチュアの軸方向サイズは、このアパチュアの軸方向サイズに対して 直角な任意方向におけるアパチュアの最大サイズの数倍の長さである事を特徴と する請求項３に記載の走査デバイス。 ５． 前記光学素子はコリメートされた放射線放射デバイスであって、さらに 前記走査デバイスは基板から前記コリメートされた放射線放射デバイスに達する 少なくとも１つの電気的導体を含む事を特徴とする請求項１に記載の走査デバイ ス。 ６． 前記コリメートされた放射線放射デバイスはレーザである事を特徴とす る請求項５に記載の走査デバイス。 ７． レーザは支持体中に形成された半導体レーザである事を特徴とする請求 項６に記載の走査デバイス。 ８． 光学素子は放射線反射デバイスである事を特徴とする請求項１に記載の 走査デバイス。 ９． 放射線反射デバイスが集積静止平行放射線エミッターに組合わされる事 を特徴とする請求項８に記載の走査デバイス。 １０． 放射線反射デバイスが集積静止平行放射線デテクタに組合わされる事 を特徴とする請求項８に記載の走査デバイス。 １１． 前記アクチュエータは電気信号を静電エネルギーに変換する静電トラ ンスデューサを含む事を特徴とする請求項１に記載の走査デバイス。 １２． 前記アクチュエータは電気信号を熱エネルギーに変換するトランスデ ューサを含む事を特徴とする請求項１に記載の走査デバイス。 １３． 前記アクチュエータは電気信号を機械的エネルギーに変換する圧電ト ランスデューサを含む事を特徴とする請求項１に記載の走査デバイス。 １４． 前記アクチュエータは電気信号を電磁エネルギーに変換するトランス デューサを含む事を特徴とする請求項１に記載の走査デバイス。 １５． 前記支持体は２対に形成された４アームを有する中心部材を含み、前 記トランスデューサは各対の対向アームに別個に作用する事ができる事を特徴と する請求項１１に記載の走査デバイス。 １６． 前記可撓性継手は前記アクチュエータによって、基板、可撓性継手ま たは支持体の少なくとも１つを少なくとも１次元において運動させる事ができる 事を特徴とする請求項１に記載の走査デバイス。 １７． 前記可撓性継手は基板と支持体との間に形成されたジンバル継手を含 み、このジンバル継手が支持体を基板に対して２次元において運動させる事を特 徴とする請求項１３に記載の走査デバイス。 １８． 前記可撓性継手は基板と支持体との間に形成された螺旋バネ懸垂を含 み、この螺旋バネ懸垂が支持体を基板に対して２次元において運動させる事を特 徴とする請求項１３に記載の走査デバイス。 １９． 可撓性継手が基板に固着され基板上方に延在する構造を含む事を特徴 とする請求項１３に記載の走査デバイス。 ２０． 前記光学素子は放射線の少なくとも２つの別個の波長に感応し、これ らの２つの波長に対する応答を表わす信号を発生する事を特徴とする請求項１に 記載の走査デバイス。 ２１． ａ）基板形成段階と、 ｂ）第２材料から成る可撓性継手を基板上に形成する段階と、 ｃ）支持体を可撓性継手に取付ける段階と、 ｄ）支持体を基板に対して運動させる事のできるアクチュエータを基 板、可撓性継手および支持体の少なくとも１つの上に形成する段階と、 ｅ）放射線コリメート素子を支持体の上側面上に形成する段階とを含 む事を特徴とする走査デバイスの形成法。 ２２． 第１材料から成る基板と、 前記基板上に配置され、第２材料から成る可撓性継手と、 前記可撓性継手に固着され、第３材料から成る支持体と、 前記基板と、可撓性継手と、前記支持体との少なくとも１つの上に形成 されて前記支持体を基板に対して運動させるアクチュエータと、 前記支持体の上側面に配置された光学素子とを含む事を特徴とする走査 デバイス。 ２３． 前記光学素子は感光デバイスであり、前記走査デバイスはさらに前記 基板から前記感光デバイスに達する少なくとも１つの導体を含む事を特徴とする 請求項２２に記載の走査デバイス。 ２４． さらに、光が前記感光デバイスに達する前に光をコリメートする光コ リメータを含む事を特徴とする請求項２３に記載の走査デバイス。 ２５． 前記コリメータは支持体上に形成された円筒形アパチュアであって、 前記円筒形アパチュアの軸方向サイズは、このアパチュアの軸方向サイズに対し て直角な任意方向におけるアパチュアの最大サイズの数倍の長さである事を特徴 とする請求項２４に記載の走査デバイス。 ２６． 光学素子は光放射デバイスであって、さらに走査デバイスは基板から 前記光放射デバイスに達する少なくとも１つの電気的導体を含む事を特徴とする 請求項２２に記載の走査デバイス。 ２７． 前記光放射デバイスはレーザである事を特徴とする請求項２６に記載 の走査デバイス。 ２８． レーザは支持体中に形成された半導体レーザである事を特徴とする請 求項２７に記載の走査デバイス。 ２９． 光学素子は光反射デバイスである事を特徴とする請求項２２に記載の 走査デバイス。 ３０． 前記アクチュエータは電気信号を熱エネルギーに変換するトランスデ ューサを含む事を特徴とする請求項２２に記載の走査デバイス。 ３１． 前記アクチュエータは電気信号を機械的エネルギーに変換する圧電ト ランスデューサを含む事を特徴とする請求項２２に記載の走査デバイス。 ３２． 前記アクチュエータは電気信号を電磁エネルギーに変換するトランス デューサを含む事を特徴とする請求項２２に記載の走査デバイス。 ３３． 前記支持体は２対に形成された４アームを有するクロス型部材を含み 、前記トランスデューサは各対の対向アームに別個に作用できる事を特徴とする 請求項３２に記載の走査デバイス。 ３４． 前記可撓性継手は前記アクチュエータによって、基板、可撓性継手ま たは支持体の少なくとも１つを少なくとも１次元において運動させる事ができる 事を特徴とする請求項２２に記載の走査デバイス。 ３５． 前記可撓性継手は基板と支持体との間に形成されたジンバル継手を含 み、このジンバル継手が支持体を基板に対して２次元において運動させる事を特 徴とする請求項３４に記載の走査デバイス。 ３６． 前記可撓性継手は基板と支持体との間に形成された螺旋バネ懸垂を含 み、この螺旋バネ懸垂が支持体を基板に対して２次元において運動させる事を特 徴とする請求項３４に記載の走査デバイス。 ３７． 可撓性継手が基板に固着され基板上方に延在する構造を含む事を特徴 とする請求項３４に記載の走査デバイス。 ３８． 前記光学素子は光の少なくとも２つの別個の波長に感応し、これらの ２つの波長に対する応答を代表する信号を発生する事を特徴とする請求項２２に 記載の走査デバイス。 ３９． ａ）第１材料から基板を形成する段階と、 ｂ）第２材料から成る可撓性継手を基板上に形成する段階と、 ｃ）第３材料から成る支持体を可撓性継手に取付ける段階と、 ｄ）支持体を基板に対して運動させる事のできるアクチュエータを基 板、可撓性継手および支持体の少なくとも１つの上に形成する段階と、 ｅ）光学素子を支持体の上側面上に形成する段階とを含む事を特徴と する走査デバイス形成法。