JPH10325935A - 一体的な光共振器、光スキャナエンジンおよびそれにおける使用に適した走査光線を発生するための方法 - Google Patents
一体的な光共振器、光スキャナエンジンおよびそれにおける使用に適した走査光線を発生するための方法Info
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- JPH10325935A JPH10325935A JP10121287A JP12128798A JPH10325935A JP H10325935 A JPH10325935 A JP H10325935A JP 10121287 A JP10121287 A JP 10121287A JP 12128798 A JP12128798 A JP 12128798A JP H10325935 A JPH10325935 A JP H10325935A
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- G06K7/10594—Beam path
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光スキャナエンジンおよび走査システムにお
ける使用に適した一体化されたマイクロ電気機械（ＭＥ
Ｍ）光共振器および方法を提供する。 【解決手段】 一体化された光共振器は、基板（１４）
と、基板（１４）の一方端に取付けられた片持ち梁（１
０）と、片持ち梁（１０）に取付けられ第１の電気励振
に応答する第１のバイモルフアクチュエータとを含み、
梁（１０）の少なくとも一部分は反射表面を有し、アク
チュエータは第１の励振に従って梁（１０）を移動させ
る。
ける使用に適した一体化されたマイクロ電気機械（ＭＥ
Ｍ）光共振器および方法を提供する。 【解決手段】 一体化された光共振器は、基板（１４）
と、基板（１４）の一方端に取付けられた片持ち梁（１
０）と、片持ち梁（１０）に取付けられ第１の電気励振
に応答する第１のバイモルフアクチュエータとを含み、
梁（１０）の少なくとも一部分は反射表面を有し、アク
チュエータは第１の励振に従って梁（１０）を移動させ
る。
Description
【０００１】
【発明の分野】この発明は光スキャナの分野に関し、特
にマイクロ電気機械（micro-electromechanical ）（Ｍ
ＥＭ）光共振器に基づいた光スキャナに関する。
にマイクロ電気機械（micro-electromechanical ）（Ｍ
ＥＭ）光共振器に基づいた光スキャナに関する。
【０００２】
【関連技術の説明】光走査システム、すなわち走査レー
ザ光線または光線を発生しターゲットからの光線の反射
を検出するシステムには、レーザ撮像、工場の自動化お
よび情報処理などの多様な分野での幅広い用途が見いだ
されている。このようなシステムは典型的にレーザ光
源、振動ミラーおよび光検出器を含む。レーザ光が振動
ミラー上に方向づけられ、反射光線はミラーが振幅の一
方極端から振幅の他方極端に移動するたびに「走査線」
を追跡する。走査線はバーコードなどのターゲットに方
向づけられ、ターゲットで反射したレーザ光が光検出器
によって検出され、この光検出器はターゲットに関する
情報を与える出力を発生する。典型的に直交する２つの
方向の走査線を追跡することができる２次元（２−Ｄ）
スキャナも一般的に用いられる。
ザ光線または光線を発生しターゲットからの光線の反射
を検出するシステムには、レーザ撮像、工場の自動化お
よび情報処理などの多様な分野での幅広い用途が見いだ
されている。このようなシステムは典型的にレーザ光
源、振動ミラーおよび光検出器を含む。レーザ光が振動
ミラー上に方向づけられ、反射光線はミラーが振幅の一
方極端から振幅の他方極端に移動するたびに「走査線」
を追跡する。走査線はバーコードなどのターゲットに方
向づけられ、ターゲットで反射したレーザ光が光検出器
によって検出され、この光検出器はターゲットに関する
情報を与える出力を発生する。典型的に直交する２つの
方向の走査線を追跡することができる２次元（２−Ｄ）
スキャナも一般的に用いられる。
【０００３】光走査システムの重要なコンポーネントは
振動ミラーである。振動の周波数によりシステムの「走
査率」、すなわち１秒間に走査線が追跡される回数が決
定する。走査率が高ければ、走査率が低い場合よりもタ
ーゲットをより迅速に走査することができる。振動時に
ミラーが移動する距離によってシステムの機械的および
光学的な「走査角度」が決定する。機械的な走査角度は
振幅の一方極端と他方極端とにおける、ミラーの面の間
の角度として定義される。光学的な走査角度は、振幅の
一方極端と他方極端とにおける、ミラーから反射した光
線の間の角度として定義され、これは機械的な走査角度
の２倍に等しい。以下に用いられるように、「走査角
度」とは光学的な走査角度のことを意味する。
振動ミラーである。振動の周波数によりシステムの「走
査率」、すなわち１秒間に走査線が追跡される回数が決
定する。走査率が高ければ、走査率が低い場合よりもタ
ーゲットをより迅速に走査することができる。振動時に
ミラーが移動する距離によってシステムの機械的および
光学的な「走査角度」が決定する。機械的な走査角度は
振幅の一方極端と他方極端とにおける、ミラーの面の間
の角度として定義される。光学的な走査角度は、振幅の
一方極端と他方極端とにおける、ミラーから反射した光
線の間の角度として定義され、これは機械的な走査角度
の２倍に等しい。以下に用いられるように、「走査角
度」とは光学的な走査角度のことを意味する。
【０００４】大きな走査角度は走査システムの「解像
度」、すなわち走査システムによって解像できる、ター
ゲットの最も小さな細部のサイズに決定的に重要であ
る。システムの解像度は、その光源の質、用いられる光
学成分、走査角度および光源からターゲットまでの距離
などのさまざまな要素によって決定する。ターゲットが
光源から十分に離れていれば、走査角度の小さなシステ
ムでも広いターゲットを追跡できる広い走査線を発生す
る。しかしながら、レーザ光線のスポットサイズは光線
がその光源から進行するにつれて増加するため、光源と
ターゲットとが大きく隔てられていれば解像度に悪影響
がもたらされる。広い走査角度を有するシステムには、
光源とターゲットとの間の距離を短くしたままで広い走
査線を追跡し、システムの解像度を高めるという利点が
ある。
度」、すなわち走査システムによって解像できる、ター
ゲットの最も小さな細部のサイズに決定的に重要であ
る。システムの解像度は、その光源の質、用いられる光
学成分、走査角度および光源からターゲットまでの距離
などのさまざまな要素によって決定する。ターゲットが
光源から十分に離れていれば、走査角度の小さなシステ
ムでも広いターゲットを追跡できる広い走査線を発生す
る。しかしながら、レーザ光線のスポットサイズは光線
がその光源から進行するにつれて増加するため、光源と
ターゲットとが大きく隔てられていれば解像度に悪影響
がもたらされる。広い走査角度を有するシステムには、
光源とターゲットとの間の距離を短くしたままで広い走
査線を追跡し、システムの解像度を高めるという利点が
ある。
【０００５】この光スキャナは一般に検流または振動シ
ステムに基づく。検流スキャナは電動モータの形態であ
り、この電動モータではアーマチュアが３６０°未満の
時計周りの回転と反時計周りの回転とを交互に行なうよ
うにされ、典型的には６０°未満の走査角度をもたら
す。回転軸に対して平行な表面を有する平面ミラーがア
ーマチュアの突出シャフトにしっかりと取付けられる。
検流スキャナは体積が大きく、重く、高価であり、さら
には信頼性が低くなりがちである。それらはＳＰＩＥ第
２３８３巻（１９９５年）の４４０頁から４４８頁に記
載されているジー・エフ マーシャル（G. F. Marshal
l）およびジェー・モンタグ（J. Montagu）の「振動光
スキャナにおける進歩」（“Advances in Oscillatory
Optical Scanneres ”）においてより詳細に議論されて
いる。
ステムに基づく。検流スキャナは電動モータの形態であ
り、この電動モータではアーマチュアが３６０°未満の
時計周りの回転と反時計周りの回転とを交互に行なうよ
うにされ、典型的には６０°未満の走査角度をもたら
す。回転軸に対して平行な表面を有する平面ミラーがア
ーマチュアの突出シャフトにしっかりと取付けられる。
検流スキャナは体積が大きく、重く、高価であり、さら
には信頼性が低くなりがちである。それらはＳＰＩＥ第
２３８３巻（１９９５年）の４４０頁から４４８頁に記
載されているジー・エフ マーシャル（G. F. Marshal
l）およびジェー・モンタグ（J. Montagu）の「振動光
スキャナにおける進歩」（“Advances in Oscillatory
Optical Scanneres ”）においてより詳細に議論されて
いる。
【０００６】振動スキャナシステムは、ミラーおよびそ
の機械的マウントを、システムの走査角度が最大となる
構造物の機械的共振周波数で振動させるために必要な励
振を与えることにより動作する。このようなシステムの
１つは、Miniature and Micro-Optics: Fabrication an
d System Applications のＳＰＩＥ第１５４４巻（１９
９１年）の２７２頁から２８０頁のエイチ・ゴトウ（H.
Goto ）およびケー・イマナカ（K. Imanaka）による
「圧電アクチュエータによって駆動するねじりばね共振
器を応用する超小型二軸光走査装置」（“Super compac
t dual axis optical scanning unit applying a torsi
onal spring resonator driven by a piezoelectric ac
tuator”）に記載されている。このシステムは、エポキ
シ樹脂を用いてその共振周波数で構造を励起する、共振
器構造に取付けられた圧電アクチュエータを用いてい
る。共振器構造はミラーと、ねじりばねと、慣性発生セ
グメントとを含む。しかしながら、このシステムにはい
くつかの欠点がある。システムの走査率は約２８８Ｈｚ
に、かつ走査角度は約２０°に制限されている。圧電ア
クチュエータは体積が大きく高駆動電圧を要し、デバイ
スはアクチュエータおよび共振器コンポーネントを別々
に製造し、その後に結合することを要し、この結果いく
ぶん脆性な混成デバイスとなる。
の機械的マウントを、システムの走査角度が最大となる
構造物の機械的共振周波数で振動させるために必要な励
振を与えることにより動作する。このようなシステムの
１つは、Miniature and Micro-Optics: Fabrication an
d System Applications のＳＰＩＥ第１５４４巻（１９
９１年）の２７２頁から２８０頁のエイチ・ゴトウ（H.
Goto ）およびケー・イマナカ（K. Imanaka）による
「圧電アクチュエータによって駆動するねじりばね共振
器を応用する超小型二軸光走査装置」（“Super compac
t dual axis optical scanning unit applying a torsi
onal spring resonator driven by a piezoelectric ac
tuator”）に記載されている。このシステムは、エポキ
シ樹脂を用いてその共振周波数で構造を励起する、共振
器構造に取付けられた圧電アクチュエータを用いてい
る。共振器構造はミラーと、ねじりばねと、慣性発生セ
グメントとを含む。しかしながら、このシステムにはい
くつかの欠点がある。システムの走査率は約２８８Ｈｚ
に、かつ走査角度は約２０°に制限されている。圧電ア
クチュエータは体積が大きく高駆動電圧を要し、デバイ
スはアクチュエータおよび共振器コンポーネントを別々
に製造し、その後に結合することを要し、この結果いく
ぶん脆性な混成デバイスとなる。
【０００７】ニシカワ他（Nishikawa et al.）の米国特
許第５，５７９，１４８号には別の光走査システムが記
載されており、この光走査システムには、４つのバイモ
ルフ素子とミラーを囲む３つのねじりばねとを含む共振
器が採用されている。この多数のコンポーネントが手動
で組立てられて、体積が大きく、複雑でありかつ脆性な
構造になり、この構造は±３０°までの走査角度をもた
らすが、２０ＶP-P までの駆動電圧を要する。
許第５，５７９，１４８号には別の光走査システムが記
載されており、この光走査システムには、４つのバイモ
ルフ素子とミラーを囲む３つのねじりばねとを含む共振
器が採用されている。この多数のコンポーネントが手動
で組立てられて、体積が大きく、複雑でありかつ脆性な
構造になり、この構造は±３０°までの走査角度をもた
らすが、２０ＶP-P までの駆動電圧を要する。
【０００８】
【発明の概要】上述の先行技術のデバイスの問題を克服
し、光スキャナエンジンおよび走査システムにおける使
用に特によく適した一体的なマイクロ電気機械光共振器
および方法が提供される。
し、光スキャナエンジンおよび走査システムにおける使
用に特によく適した一体的なマイクロ電気機械光共振器
および方法が提供される。
【０００９】光共振器は、バイモルフアクチュエータお
よび片持ち梁（ばり）である２つの主なコンポーネント
を有する、モノリシックに一体化されたデバイスであ
る。片持ち梁は一方端が基板に固定され、他方端は基板
上に自由に延びる。アクチュエータは梁の固定端におい
て梁の上に取付けられ、その自由端では梁の上は反射表
面によって部分的に覆われる。
よび片持ち梁（ばり）である２つの主なコンポーネント
を有する、モノリシックに一体化されたデバイスであ
る。片持ち梁は一方端が基板に固定され、他方端は基板
上に自由に延びる。アクチュエータは梁の固定端におい
て梁の上に取付けられ、その自由端では梁の上は反射表
面によって部分的に覆われる。
【００１０】バイモルフアクチュエータは、層状に形成
され、片持ち梁の固定端において互いに積み重ねられ
た、種々の熱膨張係数を有する材料から作られる。アク
チュエータに接続された交流電圧により、アクチュエー
タを通過する電流の増加および減少とともにアクチュエ
ータが加熱および冷却される。熱的に異なった層によっ
て「熱バイモルフ効果」がもたらされ、これにより、ア
クチュエータがしっかりと取付けられた片持ち梁が電流
の変化に従って湾曲するようになり、ひいては反射表面
がアクチュエータの交流電圧の周波数で振動するように
なる。片持ち梁／アクチュエータ構造はいくつかの機械
的共振モードを有し、交流電圧の周波数はそれらのうち
の１つと一致するよう選択され、共振器がその基本共振
周波数で励起するときには走査角度が最も大きくなる。
され、片持ち梁の固定端において互いに積み重ねられ
た、種々の熱膨張係数を有する材料から作られる。アク
チュエータに接続された交流電圧により、アクチュエー
タを通過する電流の増加および減少とともにアクチュエ
ータが加熱および冷却される。熱的に異なった層によっ
て「熱バイモルフ効果」がもたらされ、これにより、ア
クチュエータがしっかりと取付けられた片持ち梁が電流
の変化に従って湾曲するようになり、ひいては反射表面
がアクチュエータの交流電圧の周波数で振動するように
なる。片持ち梁／アクチュエータ構造はいくつかの機械
的共振モードを有し、交流電圧の周波数はそれらのうち
の１つと一致するよう選択され、共振器がその基本共振
周波数で励起するときには走査角度が最も大きくなる。
【００１１】新規な光共振器構造により光走査システム
での使用に適した振動反射表面が提供される。光源およ
びアクチュエータ励起回路構成と組合せられる場合に
は、光スキャナエンジンが設けられ、この光スキャナエ
ンジンは、（１Ｖｄｃでバイアスされた）わずか２Ｖ
P-P のアクチュエータ励起電圧を用いると、２０°を超
える走査角度および２０００Ｈｚまでの走査率をもたら
す。アクチュエータ励起回路構成は共振器と同じ基板上
に一体化されてもよく、または別個に製造されて混成デ
バイスとして共振器に接続されてもよい。基本的な共振
器設計を変形することにより、光学的平面性を電子制御
したり、２−Ｄ走査をもたらす共振器を作りだすことが
できるようになる。製造工程を新規に改善することによ
り、単一表面コリメータとしての役割を果たす反射表面
がもたらされ、これにより、低コストのレーザダイオー
ドの使用が可能になり、コリメートおよび合焦のための
光学素子の必要性が低減し、スキャナの解像度が改善す
る。
での使用に適した振動反射表面が提供される。光源およ
びアクチュエータ励起回路構成と組合せられる場合に
は、光スキャナエンジンが設けられ、この光スキャナエ
ンジンは、（１Ｖｄｃでバイアスされた）わずか２Ｖ
P-P のアクチュエータ励起電圧を用いると、２０°を超
える走査角度および２０００Ｈｚまでの走査率をもたら
す。アクチュエータ励起回路構成は共振器と同じ基板上
に一体化されてもよく、または別個に製造されて混成デ
バイスとして共振器に接続されてもよい。基本的な共振
器設計を変形することにより、光学的平面性を電子制御
したり、２−Ｄ走査をもたらす共振器を作りだすことが
できるようになる。製造工程を新規に改善することによ
り、単一表面コリメータとしての役割を果たす反射表面
がもたらされ、これにより、低コストのレーザダイオー
ドの使用が可能になり、コリメートおよび合焦のための
光学素子の必要性が低減し、スキャナの解像度が改善す
る。
【００１２】モノリシックに一体化されたアクチュエー
タおよび片持ち梁により、小型、軽量かつ低コストであ
る堅牢な光共振器がもたらされる。ここに記載される新
しく開発された技術により、少なくともλ／４の光学的
平面性を与える反射表面と、高精度で知られており残留
応力が少なく、さらには平面性を改善する厚さを有する
片持ち梁との製造が可能になる。
タおよび片持ち梁により、小型、軽量かつ低コストであ
る堅牢な光共振器がもたらされる。ここに記載される新
しく開発された技術により、少なくともλ／４の光学的
平面性を与える反射表面と、高精度で知られており残留
応力が少なく、さらには平面性を改善する厚さを有する
片持ち梁との製造が可能になる。
【００１３】この発明のさらなる特徴および利点は、添
付の図面を参照して以下の詳細な説明から当業者には明
らかとなるであろう。
付の図面を参照して以下の詳細な説明から当業者には明
らかとなるであろう。
【００１４】
【詳細な説明】低電力および低コストである、一体化さ
れた堅牢な光共振器が図１に示される。片持ち梁１０は
一端１２で基板１４に取付けられ、第２の端部１６は基
板上を自由に延びる。好ましくは二酸化硅素（Ｓｉ
Ｏ2 ）である絶縁層１７が基板１４上にあり、バイモル
フアクチュエータ１８は梁の固定端１２で絶縁層１７の
上にある。一般にバイモルフアクチュエータ１８は少な
くとも２つの積み重ねられた層の材料から作られ、各層
は独特な構造または電気特性を有する。特性が異なって
いることにより、深さに対して不連続な、アクチュエー
タの応力分布が得られる。アクチュエータの応力レベル
を調整することにより、１）長さ方向の引張または圧縮
と、２）梁の断面における曲げモーメントとの両方が変
化する。これにより、アクチュエータの一方端は、１）
長さ方向の応力を軽減するように（対向端に対して）長
さ方向に移動し、かつ２）曲げ応力を軽減するように
（対向端に対して）深さ方向に移動する。曲げによる運
動はこの発明が利用する主要なアクチュエータ作用であ
る。
れた堅牢な光共振器が図１に示される。片持ち梁１０は
一端１２で基板１４に取付けられ、第２の端部１６は基
板上を自由に延びる。好ましくは二酸化硅素（Ｓｉ
Ｏ2 ）である絶縁層１７が基板１４上にあり、バイモル
フアクチュエータ１８は梁の固定端１２で絶縁層１７の
上にある。一般にバイモルフアクチュエータ１８は少な
くとも２つの積み重ねられた層の材料から作られ、各層
は独特な構造または電気特性を有する。特性が異なって
いることにより、深さに対して不連続な、アクチュエー
タの応力分布が得られる。アクチュエータの応力レベル
を調整することにより、１）長さ方向の引張または圧縮
と、２）梁の断面における曲げモーメントとの両方が変
化する。これにより、アクチュエータの一方端は、１）
長さ方向の応力を軽減するように（対向端に対して）長
さ方向に移動し、かつ２）曲げ応力を軽減するように
（対向端に対して）深さ方向に移動する。曲げによる運
動はこの発明が利用する主要なアクチュエータ作用であ
る。
【００１５】この発明に用いられるバイモルフアクチュ
エータ１８は、種々の熱膨張係数を有する材料層を含
む。アクチュエータの温度を余儀なく上昇および低下さ
せることにより、層がこれに従って膨張および収縮し、
「熱バイモルフ効果」をもたらす。アクチュエータ１８
は梁の固定端１２上に位置づけられ、梁は熱バイモルフ
効果によって湾曲する。
エータ１８は、種々の熱膨張係数を有する材料層を含
む。アクチュエータの温度を余儀なく上昇および低下さ
せることにより、層がこれに従って膨張および収縮し、
「熱バイモルフ効果」をもたらす。アクチュエータ１８
は梁の固定端１２上に位置づけられ、梁は熱バイモルフ
効果によって湾曲する。
【００１６】バイモルフアクチュエータ１８は、梁１０
の固定端で互いに積み重ねられた材料層をすべて含む。
これらの材料層は、梁自体１０、絶縁層１７の一部分１
９、ＳｉＯ2 上の金属層２０、バイモルフ材料層２１お
よびバイモルフ材料上の第２の金属層２２が含まれる。
すべての層が上述の熱バイモルフ効果に寄与するが、最
も大きく寄与するものは金属層２２とバイモルフ層２１
とである。（アクチュエータ構造の中立軸付近に位置づ
けられた金属層２０はバイモルフ効果に少ししか寄与し
ない。）金属の熱膨張係数は多くのバイモルフ材料の熱
膨張係数よりも高いため、より迅速に膨張する金属層２
２をバイモルフ層２１上に置くと、アクチュエータが加
熱されたときに梁が下向きに湾曲することが余儀なくさ
れる。
の固定端で互いに積み重ねられた材料層をすべて含む。
これらの材料層は、梁自体１０、絶縁層１７の一部分１
９、ＳｉＯ2 上の金属層２０、バイモルフ材料層２１お
よびバイモルフ材料上の第２の金属層２２が含まれる。
すべての層が上述の熱バイモルフ効果に寄与するが、最
も大きく寄与するものは金属層２２とバイモルフ層２１
とである。（アクチュエータ構造の中立軸付近に位置づ
けられた金属層２０はバイモルフ効果に少ししか寄与し
ない。）金属の熱膨張係数は多くのバイモルフ材料の熱
膨張係数よりも高いため、より迅速に膨張する金属層２
２をバイモルフ層２１上に置くと、アクチュエータが加
熱されたときに梁が下向きに湾曲することが余儀なくさ
れる。
【００１７】アクチュエータ１８が余儀なく加熱されて
いないときには梁１０は静的な「休止位置」にある。ア
クチュエータ１８の温度はその層に電流を流すことによ
り上昇および低下し、電流を増加すると、アクチュエー
タが加熱され梁１０が下向きに湾曲してその休止位置か
ら遠ざかり、電流を低減すると、アクチュエータが冷却
されてその休止位置の方に戻るようになる。金属層２０
および２２はそれぞれ下部電極および上部電極としての
役割を果たし、これらを通して電流がバイモルフ材料２
１を通って流れるようになる。電極２０および２２にそ
れぞれ接続された接続パッド２３および２４は好ましく
は絶縁層１７の上に設けられ、電極２０および２２に電
圧を誘導して電流の印加を容易にする。電極に交流電圧
が印加されると、アクチュエータ１８は交流電圧の周波
数で加熱および冷却を行ない、同じ周波数で片持ち梁の
自由端１６が上下に移動するようにする。電極２０およ
び２２に印加された電圧はここでは「アクチュエータ励
起電圧」と呼ぶことにする。
いないときには梁１０は静的な「休止位置」にある。ア
クチュエータ１８の温度はその層に電流を流すことによ
り上昇および低下し、電流を増加すると、アクチュエー
タが加熱され梁１０が下向きに湾曲してその休止位置か
ら遠ざかり、電流を低減すると、アクチュエータが冷却
されてその休止位置の方に戻るようになる。金属層２０
および２２はそれぞれ下部電極および上部電極としての
役割を果たし、これらを通して電流がバイモルフ材料２
１を通って流れるようになる。電極２０および２２にそ
れぞれ接続された接続パッド２３および２４は好ましく
は絶縁層１７の上に設けられ、電極２０および２２に電
圧を誘導して電流の印加を容易にする。電極に交流電圧
が印加されると、アクチュエータ１８は交流電圧の周波
数で加熱および冷却を行ない、同じ周波数で片持ち梁の
自由端１６が上下に移動するようにする。電極２０およ
び２２に印加された電圧はここでは「アクチュエータ励
起電圧」と呼ぶことにする。
【００１８】反射表面２５はその自由端１６で片持ち梁
１０の一部分を覆う。アクチュエータ１８の励起に従っ
て反射表面が移動することにより光共振器がもたらされ
る。
１０の一部分を覆う。アクチュエータ１８の励起に従っ
て反射表面が移動することにより光共振器がもたらされ
る。
【００１９】基板１４および片持ち梁１０は好ましくは
単結晶シリコンから作られ、これより、ひ化ガリウム
（ガリウムヒ素）などの、用いられ得る他の基板材料よ
りも歩留りが高くなり、取扱が容易になり、さらには信
頼性が高まる。また、シリコンを用いると、たとえば共
振器と同じ基板上に、ＣＭＯＳまたはバイポーラ素子を
含むアクチュエータ励起回路構成を一体化することが可
能になる。
単結晶シリコンから作られ、これより、ひ化ガリウム
（ガリウムヒ素）などの、用いられ得る他の基板材料よ
りも歩留りが高くなり、取扱が容易になり、さらには信
頼性が高まる。また、シリコンを用いると、たとえば共
振器と同じ基板上に、ＣＭＯＳまたはバイポーラ素子を
含むアクチュエータ励起回路構成を一体化することが可
能になる。
【００２０】バイモルフアクチュエータ１８の一部分と
しての役割を果たすバイモルフ材料２１は、それに流れ
る電流に応答して加熱を行なうために必要である。バイ
モルフ材料には酸化亜鉛（ＺｎＯ）またはポリシリコン
が好ましいが、１０3 −１０ 4 Ω−ｃｍのオーダの抵抗
率を有する他の材料も許容できる。好ましくは電極２０
および２２は接着層として薄いチタン膜を有する金であ
り、これは優れた導電性をもたらし、バイモルフアクチ
ュエータ１８の熱バイモルフ効果に寄与する。
しての役割を果たすバイモルフ材料２１は、それに流れ
る電流に応答して加熱を行なうために必要である。バイ
モルフ材料には酸化亜鉛（ＺｎＯ）またはポリシリコン
が好ましいが、１０3 −１０ 4 Ω−ｃｍのオーダの抵抗
率を有する他の材料も許容できる。好ましくは電極２０
および２２は接着層として薄いチタン膜を有する金であ
り、これは優れた導電性をもたらし、バイモルフアクチ
ュエータ１８の熱バイモルフ効果に寄与する。
【００２１】反射表面２５は単に、約３０％の反射率を
もたらす、片持ち梁のシリコン表面であればよい。しか
しながら、反射表面は好ましくは、反射表面領域に金の
層を堆積することにより達成されたミラーであり、この
層は反射率を約９０％まで高め、上部電極２２と同時に
堆積することができる。（光共振器の製造は以下に詳述
する。）アルミニウムの層もまた優れた反射率をもたら
すが、金の場合には必要でない付加的なマスキング工程
を要するであろう。
もたらす、片持ち梁のシリコン表面であればよい。しか
しながら、反射表面は好ましくは、反射表面領域に金の
層を堆積することにより達成されたミラーであり、この
層は反射率を約９０％まで高め、上部電極２２と同時に
堆積することができる。（光共振器の製造は以下に詳述
する。）アルミニウムの層もまた優れた反射率をもたら
すが、金の場合には必要でない付加的なマスキング工程
を要するであろう。
【００２２】電極２０および２２間を流れる電流の増加
および低減とともにアクチュエータはそれぞれ加熱およ
び冷却を行なう。したがって、好ましいアクチュエータ
励起電圧は、ゼロを通過することがないよう直流バイア
スされた交流電圧である。実際には、約１ボルトの直流
バイアスがアクチュエータに印加され（上部電極２２は
下部電極２０に対し正である）、アクチュエータを加熱
し梁が下向きに湾曲して「中央位置」に位置するように
する。約２ＶP-P の交流電圧により梁は中央位置を中心
としてほぼ等しく振動する。
および低減とともにアクチュエータはそれぞれ加熱およ
び冷却を行なう。したがって、好ましいアクチュエータ
励起電圧は、ゼロを通過することがないよう直流バイア
スされた交流電圧である。実際には、約１ボルトの直流
バイアスがアクチュエータに印加され（上部電極２２は
下部電極２０に対し正である）、アクチュエータを加熱
し梁が下向きに湾曲して「中央位置」に位置するように
する。約２ＶP-P の交流電圧により梁は中央位置を中心
としてほぼ等しく振動する。
【００２３】片持ち梁の自由端１６が移動する量、すな
わちその「偏移」（excursion ）距離は、アクチュエー
タ励起電圧の大きさおよび周波数によって左右される。
機械的構造として、共振器は基本共振周波数ｆ0 を含む
いくつかの共振周波数を有する（これは梁の厚さおよび
長さ、アクチュエータ層の数および厚さ、片持ち梁の特
性ならびにアクチュエータ材料などの要素に依存す
る）。所与のアクチュエータ励起電圧では、励起周波数
がｆ0 に等しいときに梁の偏移距離が最大になる。反射
表面２５の走査角度は偏移距離に直接関係し、これもま
たｆ0 のときに最大である。
わちその「偏移」（excursion ）距離は、アクチュエー
タ励起電圧の大きさおよび周波数によって左右される。
機械的構造として、共振器は基本共振周波数ｆ0 を含む
いくつかの共振周波数を有する（これは梁の厚さおよび
長さ、アクチュエータ層の数および厚さ、片持ち梁の特
性ならびにアクチュエータ材料などの要素に依存す
る）。所与のアクチュエータ励起電圧では、励起周波数
がｆ0 に等しいときに梁の偏移距離が最大になる。反射
表面２５の走査角度は偏移距離に直接関係し、これもま
たｆ0 のときに最大である。
【００２４】この発明に従って構成された実際の共振器
の（反射表面２５に方向づけられた光源の場合の）走査
角度は、約１Ｖｄｃによってバイアスされた約２ＶP-P
の正弦交流電圧によって励起された場合約２５°であ
り、約１４０Ｈｚの、共振器の基本共振周波数ｆ0 にほ
ぼ等しい周波数を有する。
の（反射表面２５に方向づけられた光源の場合の）走査
角度は、約１Ｖｄｃによってバイアスされた約２ＶP-P
の正弦交流電圧によって励起された場合約２５°であ
り、約１４０Ｈｚの、共振器の基本共振周波数ｆ0 にほ
ぼ等しい周波数を有する。
【００２５】共振器がその基本共振周波数ｆ0 で励起さ
れると、それは梁を基板に対して上下に移動させ、結果
として生じた走査角度は「垂直」走査角度２６と呼ばれ
る。しかしながら、機械的構造として、共振器は多くの
付加的な共振モードを有する。これらの付加的な共振周
波数のうちの少なくとも１つであるｆ1at により基本モ
ードに直交する方向での梁の振動が誘導され、「横方
向」走査角度２７がもたらされる。この特性が２次元
（２−Ｄ）共振器の作成に利用される。一方がｆ0で振
動し他方がｆ1at で振動する２つの交流電圧が接続パッ
ド２３および２４上に時分割多重化されて２次元での共
振器の移動をもたらす。光源が（以下に説明されるよう
に）共振器の反射表面２５上に方向づけられると、２−
Ｄ走査光線が発生する。１つの光共振器は約２１０Ｈｚ
のそのｆ0 周波数で励起されると約１６°の垂直走査角
度をもたらし、約７００Ｈｚのそのｆ1at 周波数で励起
されると約１５°の横方向走査角度をもたらした。しか
しながら、典型的には横方向走査角は垂直走査角度の約
４分の１であることが示されている。好ましくは、所与
の片持ち梁の共振周波数は、アクチュエータ励起電圧の
周波数をゆっくりと掃引し、結果として生じた走査角度
を観察することにより経験的に決定される。
れると、それは梁を基板に対して上下に移動させ、結果
として生じた走査角度は「垂直」走査角度２６と呼ばれ
る。しかしながら、機械的構造として、共振器は多くの
付加的な共振モードを有する。これらの付加的な共振周
波数のうちの少なくとも１つであるｆ1at により基本モ
ードに直交する方向での梁の振動が誘導され、「横方
向」走査角度２７がもたらされる。この特性が２次元
（２−Ｄ）共振器の作成に利用される。一方がｆ0で振
動し他方がｆ1at で振動する２つの交流電圧が接続パッ
ド２３および２４上に時分割多重化されて２次元での共
振器の移動をもたらす。光源が（以下に説明されるよう
に）共振器の反射表面２５上に方向づけられると、２−
Ｄ走査光線が発生する。１つの光共振器は約２１０Ｈｚ
のそのｆ0 周波数で励起されると約１６°の垂直走査角
度をもたらし、約７００Ｈｚのそのｆ1at 周波数で励起
されると約１５°の横方向走査角度をもたらした。しか
しながら、典型的には横方向走査角は垂直走査角度の約
４分の１であることが示されている。好ましくは、所与
の片持ち梁の共振周波数は、アクチュエータ励起電圧の
周波数をゆっくりと掃引し、結果として生じた走査角度
を観察することにより経験的に決定される。
【００２６】２−Ｄ共振器を励起するための代替的な技
術には、周波数が変調されたアクチュエータ励起電圧が
用いられ、低共振周波数ｆ0 は高共振周波数ｆ1at にお
けるキャリア信号を変調する。
術には、周波数が変調されたアクチュエータ励起電圧が
用いられ、低共振周波数ｆ0 は高共振周波数ｆ1at にお
けるキャリア信号を変調する。
【００２７】図１に示される片持ち梁は単に例示の目的
のものである。たとえば、反射表面２５は好ましくは図
示されたものよりも平坦であり（以下に説明される製造
方法に従って達成可能である）、バイモルフアクチュエ
ータ周りの電極の配置は図示されるものと異なっていて
もよい。
のものである。たとえば、反射表面２５は好ましくは図
示されたものよりも平坦であり（以下に説明される製造
方法に従って達成可能である）、バイモルフアクチュエ
ータ周りの電極の配置は図示されるものと異なっていて
もよい。
【００２８】片持ち梁１０上の、バイモルフアクチュエ
ータのフットプリントの形状および梁自体の形状によ
り、共振器の性能が左右される。図２から図４には代替
的な３つのアクチュエータ／梁の形状の平面図が示され
る。図２では、幅の狭いアクチュエータ２８ａが用いら
れ、このアクチュエータ２８ａが、アクチュエータ２８
ａがそれに装着され、それ自体もアクチュエータの下の
領域で幅が狭くされているビーム２９ａに、２−Ｄ走査
に必要な横方向モードまたはねじりモードにおいて振動
できるようにする自由を与える。図３では、得られる垂
直走査角度を増加するよう、より大きなアクチュエータ
２８ｂがより小さな反射表面３０ｂと組合せられてい
る。図４では、Ｕ形のアクチュエータ２８ｃが２つのフ
ィンガー部分に分割され、これらのフィンガー部分は片
持ち梁２９ｃのそれぞれのエッジに沿って位置づけら
れ、これによりフィンガー部分間に中空領域が形成され
ている。３つの電極が用いられ、電極３１ｃ1 および３
１ｃ2 はそれぞれのフィンガー部分の上部にあり、１つ
の電極３１ｃ3 はフィンガー部分の下に共通の接地を与
える。フィンガー部分がそのエッジによってビーム２９
ｃを保持するため、残留応力による梁の湾曲が軽減され
る。好ましくは、３１ｃ1 ／３１ｃ3 および３１ｃ 2 ／
３１ｃ3 には共通の起動電圧が印加される。
ータのフットプリントの形状および梁自体の形状によ
り、共振器の性能が左右される。図２から図４には代替
的な３つのアクチュエータ／梁の形状の平面図が示され
る。図２では、幅の狭いアクチュエータ２８ａが用いら
れ、このアクチュエータ２８ａが、アクチュエータ２８
ａがそれに装着され、それ自体もアクチュエータの下の
領域で幅が狭くされているビーム２９ａに、２−Ｄ走査
に必要な横方向モードまたはねじりモードにおいて振動
できるようにする自由を与える。図３では、得られる垂
直走査角度を増加するよう、より大きなアクチュエータ
２８ｂがより小さな反射表面３０ｂと組合せられてい
る。図４では、Ｕ形のアクチュエータ２８ｃが２つのフ
ィンガー部分に分割され、これらのフィンガー部分は片
持ち梁２９ｃのそれぞれのエッジに沿って位置づけら
れ、これによりフィンガー部分間に中空領域が形成され
ている。３つの電極が用いられ、電極３１ｃ1 および３
１ｃ2 はそれぞれのフィンガー部分の上部にあり、１つ
の電極３１ｃ3 はフィンガー部分の下に共通の接地を与
える。フィンガー部分がそのエッジによってビーム２９
ｃを保持するため、残留応力による梁の湾曲が軽減され
る。好ましくは、３１ｃ1 ／３１ｃ3 および３１ｃ 2 ／
３１ｃ3 には共通の起動電圧が印加される。
【００２９】この発明に従った光共振器の代替的な２ア
クチュエータ実施例が図５に示される。独立した２つの
バイモルフアクチュエータ３２および３３が片持ち梁１
０の固定端上で絶縁層１７の部分１９上に並行して配置
される。アクチュエータは、その上部のそれぞれの電極
３６および３７とその下部の共通の接地電極３８との間
に配置されたそれぞれのバイモルフ材料層３４および３
５を含み、３つの電極は互いに電気的に絶縁されてい
る。接続パッド４０、４２および４４はアクチュエータ
から延び、電極３６、３７および３８とそれぞれ電気接
触する。アクチュエータ３２および３３がいずれも同じ
交流電圧によって励起すると、共振器は図１の１つのア
クチュエータを有する形態と同様に動作する。しかしな
がら、特定的にはそれぞれの直流バイアス電圧である２
つの駆動電圧が等しくない場合、梁１０にはねじれが誘
導され、これは反射表面２５の光学的平面性を高める
か、または（以下に説明する）レンズ反射表面の光学的
性能を高めるために用いることができる。各梁／アクチ
ュエータ構造の共振周波数はほぼ等しく、アクチュエー
タはいずれも単一の周波数で駆動されることが好まし
く、共振周波数のわずかな差による違いは好ましくは、
それぞれのアクチュエータ励起電圧の直流バイアスを調
節することにより補償される。
クチュエータ実施例が図５に示される。独立した２つの
バイモルフアクチュエータ３２および３３が片持ち梁１
０の固定端上で絶縁層１７の部分１９上に並行して配置
される。アクチュエータは、その上部のそれぞれの電極
３６および３７とその下部の共通の接地電極３８との間
に配置されたそれぞれのバイモルフ材料層３４および３
５を含み、３つの電極は互いに電気的に絶縁されてい
る。接続パッド４０、４２および４４はアクチュエータ
から延び、電極３６、３７および３８とそれぞれ電気接
触する。アクチュエータ３２および３３がいずれも同じ
交流電圧によって励起すると、共振器は図１の１つのア
クチュエータを有する形態と同様に動作する。しかしな
がら、特定的にはそれぞれの直流バイアス電圧である２
つの駆動電圧が等しくない場合、梁１０にはねじれが誘
導され、これは反射表面２５の光学的平面性を高める
か、または（以下に説明する）レンズ反射表面の光学的
性能を高めるために用いることができる。各梁／アクチ
ュエータ構造の共振周波数はほぼ等しく、アクチュエー
タはいずれも単一の周波数で駆動されることが好まし
く、共振周波数のわずかな差による違いは好ましくは、
それぞれのアクチュエータ励起電圧の直流バイアスを調
節することにより補償される。
【００３０】図５に示される３端子／２アクチュエータ
共振器の実現例は２−Ｄ走査をもたらすために用いられ
たが、このねじり技術によって得られる横方向走査角度
は許容できないほど小さく、典型的には５°未満であっ
た。２−Ｄ動作には、上述の２周波数時間または周波数
分割多重化アクチュエータ励起電圧機構が好ましい。
共振器の実現例は２−Ｄ走査をもたらすために用いられ
たが、このねじり技術によって得られる横方向走査角度
は許容できないほど小さく、典型的には５°未満であっ
た。２−Ｄ動作には、上述の２周波数時間または周波数
分割多重化アクチュエータ励起電圧機構が好ましい。
【００３１】主な利点はこの発明によって、シリコン基
板上にそれを好ましく実現することによって与えられ
る。これにより、バイモルフアクチュエータの駆動に必
要なアクチュエータ励起回路構成などの他の回路構成
を、図５に示すように同じ基板上に一体化することが可
能になる。たとえば、一体化された多くの活性デバイス
４８を含むアクチュエータ励起回路構成４６は、回路構
成４６とアクチュエータ３２および３３の接続パッド４
０、４２および４４との間に延びる金属トレース５０を
介して光共振器に相互接続される。図示される活性デバ
イスは単に例示の目的のものであり、典型的に活性デバ
イスを相互接続し得る金属トレースは示していない。
板上にそれを好ましく実現することによって与えられ
る。これにより、バイモルフアクチュエータの駆動に必
要なアクチュエータ励起回路構成などの他の回路構成
を、図５に示すように同じ基板上に一体化することが可
能になる。たとえば、一体化された多くの活性デバイス
４８を含むアクチュエータ励起回路構成４６は、回路構
成４６とアクチュエータ３２および３３の接続パッド４
０、４２および４４との間に延びる金属トレース５０を
介して光共振器に相互接続される。図示される活性デバ
イスは単に例示の目的のものであり、典型的に活性デバ
イスを相互接続し得る金属トレースは示していない。
【００３２】他の利点は本質的に、一体化された光共振
器にあり、これらの利点には、非常に小さなサイズであ
ること、コストが非常に低いことおよび軽量であること
が含まれる。コンポーネントの質量が非常に小さいため
高い信頼性が期待され、故障したり性能を顕著に劣化す
ることなく５０億回を超える回数も１つの共振器のビー
ムを循環することにより、経験的に確立されている。
器にあり、これらの利点には、非常に小さなサイズであ
ること、コストが非常に低いことおよび軽量であること
が含まれる。コンポーネントの質量が非常に小さいため
高い信頼性が期待され、故障したり性能を顕著に劣化す
ることなく５０億回を超える回数も１つの共振器のビー
ムを循環することにより、経験的に確立されている。
【００３３】この光共振器を用いる光スキャナエンジン
が図６に示される。光共振器６０は基板６２と、反射表
面６５を有する片持ち梁６４と、アクチュエータ電極６
８を含むバイモルフアクチュエータ６６と、光源７０と
を含み、これらは光源から発生した出力７２が片持ち梁
の反射表面６５に当たるように配置される。光源の出力
７２は好ましくは、反射表面がその中央位置にあるとき
に反射表面６５の中点７４付近に当たるよう方向づけら
れ、光７２が反射する走査角度を増加する。アクチュエ
ータ６６を駆動するためのアクチュエータ励起回路構成
７５は基板６２上で共振器６０と一体化される。共振器
６０、光源７０および回路構成７５により光スキャナエ
ンジンが形成され、活性化されると走査光線７６を発生
する。
が図６に示される。光共振器６０は基板６２と、反射表
面６５を有する片持ち梁６４と、アクチュエータ電極６
８を含むバイモルフアクチュエータ６６と、光源７０と
を含み、これらは光源から発生した出力７２が片持ち梁
の反射表面６５に当たるように配置される。光源の出力
７２は好ましくは、反射表面がその中央位置にあるとき
に反射表面６５の中点７４付近に当たるよう方向づけら
れ、光７２が反射する走査角度を増加する。アクチュエ
ータ６６を駆動するためのアクチュエータ励起回路構成
７５は基板６２上で共振器６０と一体化される。共振器
６０、光源７０および回路構成７５により光スキャナエ
ンジンが形成され、活性化されると走査光線７６を発生
する。
【００３４】スキャナエンジンのコンポーネントは好ま
しくはハウジング７８（エンジンコンポーネントを示す
ために壁部が切取られて示される）内に含まれ、これは
好ましくは、たとえば接続ピン８０およびワイヤボンド
８２を介して外部信号をエンジンコンポーネントに伝送
するための手段を含む。スキャナエンジンの動作に必要
な外部信号にはたとえば、１つまたはそれ以上の電源電
圧が含まれ得る。これに代えてアクチュエータ励起回路
構成７５が（依然としてハウジング７８内にあるが）共
振器６０とは別個のダイ上に置かれてもよく、またはハ
ウジングの外部に、接続ピンを介してアクチュエータに
接続されてもよい。共振器の反射表面は入射光の波長に
関係なく機能するため、この発明はいかなるタイプの光
源でも動作する。好ましくは、光源７０は、多くの一般
的なレーザダイオードに見られるシリンドリカルレンズ
によって引き起こされる収差を低減するよう円形コリメ
ートレーザダイオードである。これに代えて、コリメー
トおよび合焦光学素子８３が光源７０と反射表面６５と
の間に置かれてもよい。（以下に説明される）別の代替
例としては、反射表面６５の領域に単一表面のコリメー
タを製造し、これにより、簡単なレーザダイオードを光
源７０として用いて、よくコリメートされた出力光線を
与えるようにすることが挙げられる。
しくはハウジング７８（エンジンコンポーネントを示す
ために壁部が切取られて示される）内に含まれ、これは
好ましくは、たとえば接続ピン８０およびワイヤボンド
８２を介して外部信号をエンジンコンポーネントに伝送
するための手段を含む。スキャナエンジンの動作に必要
な外部信号にはたとえば、１つまたはそれ以上の電源電
圧が含まれ得る。これに代えてアクチュエータ励起回路
構成７５が（依然としてハウジング７８内にあるが）共
振器６０とは別個のダイ上に置かれてもよく、またはハ
ウジングの外部に、接続ピンを介してアクチュエータに
接続されてもよい。共振器の反射表面は入射光の波長に
関係なく機能するため、この発明はいかなるタイプの光
源でも動作する。好ましくは、光源７０は、多くの一般
的なレーザダイオードに見られるシリンドリカルレンズ
によって引き起こされる収差を低減するよう円形コリメ
ートレーザダイオードである。これに代えて、コリメー
トおよび合焦光学素子８３が光源７０と反射表面６５と
の間に置かれてもよい。（以下に説明される）別の代替
例としては、反射表面６５の領域に単一表面のコリメー
タを製造し、これにより、簡単なレーザダイオードを光
源７０として用いて、よくコリメートされた出力光線を
与えるようにすることが挙げられる。
【００３５】好ましくは、ハウジングは光ウインドウ８
４を含み、これを通して走査光線７６が通る。上記のコ
ンポーネントはすべて共通のＴＯ−８ハウジング内に入
れることができ、便利で頑丈で信頼性の高い光スキャナ
エンジンをもたらすことができる。
４を含み、これを通して走査光線７６が通る。上記のコ
ンポーネントはすべて共通のＴＯ−８ハウジング内に入
れることができ、便利で頑丈で信頼性の高い光スキャナ
エンジンをもたらすことができる。
【００３６】光検出器８６を光スキャナエンジンに加え
ると光走査システムがもたらされる。光検出器８６は、
バーコードなどのターゲット８８から反射して光ウイン
ドウ８４を通って戻る走査光線７６からの光を受ける。
光検出器８６は、受けた光に応じて変化する出力を発生
し、この出力は付加的な回路構成（図示せず）に送られ
て処理される。
ると光走査システムがもたらされる。光検出器８６は、
バーコードなどのターゲット８８から反射して光ウイン
ドウ８４を通って戻る走査光線７６からの光を受ける。
光検出器８６は、受けた光に応じて変化する出力を発生
し、この出力は付加的な回路構成（図示せず）に送られ
て処理される。
【００３７】製造 ここに記載した光共振器は、６つのマスクレベルを有す
る両面バルクマイクロ機械加工プロセスを用いて製造す
ることができる。図７から図１３には１つの可能なプロ
セスシーケンスの断面図が示される。基板１００はＳｉ
Ｏ2 の成長した層１０２で上面および下面が覆われる。
第１のマスクレベルはメサ領域１０４を規定し、この上
部は共振器の反射表面となり、２５％のテトラメチルア
ンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）溶液を用いてエッ
チングが行なわれ、この結果図７に示される構造が得ら
れる。酸化物層１０２は除去され、新しい酸化物層１０
５が成長する。第２のマスクレベルは切削パターンを特
徴とし、これはエッチングされると、片持ち梁の長さ、
幅および厚さを確立するチャネル１０６をもたらし、エ
ッチングはＴＭＡＨ溶液によって行なわれ、この結果図
８に示される構造が得られる。メサ１０４および梁（図
１３の１１６を参照）構造の完全性を保つために角部保
護機構が用いられる。このような機構の１つは決定的に
重要な角部にあるシリコンの余分な突起部（tab ）を突
き止め、その後のエッチング工程時に角部に損傷を与え
るのではなく、デバイスの製造過程で突起部をエッチン
グ除去する。酸化物層１０５が除去され新しい酸化物層
１０７が成長する。第３のマスクレベルは背面領域１０
８を規定し、この背面領域１０８は、所望のスキャナ梁
厚さが完全ではないがほぼ得られるまでＴＭＡＨによっ
てエッチングされる。図９に示されるように、切削チャ
ネル１０６の下部と背面１０８との間にはごくわずかな
量のシリコンが残され、後にエッチングされる。ＴＭＡ
Ｈエッチング法は、Sensors and Actuators, A34（1992
年）の５１頁から５７頁に記載されているオー・タバタ
（O. Tabata ）、アール・アサヒ（R. Asahi）、エイチ
・フナバシ（H. Funabashi）、ケイ・シマオカ（K. Shi
maoka ）およびエス・スギヤマ（S.Sugiyama ）による
「ＴＭＡＨ溶液中でのシリコンの異方性エッチング」
（“Anisotropic etching of silicon in TMAH solutio
ns”）に詳細に記載されている。前面−背面の整列は赤
外線／可視光源によって１×コンタクトアライナを用い
て行なわれる。背面整列のための位置合わせマークは、
アルミニウムを用いて規則正しいリフトオフプロセスに
よって前面にパターニングされる。背面の酸化物をパタ
ーニングした後、ＨＣｌ溶液を用いてアルミニウムを除
去する。
る両面バルクマイクロ機械加工プロセスを用いて製造す
ることができる。図７から図１３には１つの可能なプロ
セスシーケンスの断面図が示される。基板１００はＳｉ
Ｏ2 の成長した層１０２で上面および下面が覆われる。
第１のマスクレベルはメサ領域１０４を規定し、この上
部は共振器の反射表面となり、２５％のテトラメチルア
ンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）溶液を用いてエッ
チングが行なわれ、この結果図７に示される構造が得ら
れる。酸化物層１０２は除去され、新しい酸化物層１０
５が成長する。第２のマスクレベルは切削パターンを特
徴とし、これはエッチングされると、片持ち梁の長さ、
幅および厚さを確立するチャネル１０６をもたらし、エ
ッチングはＴＭＡＨ溶液によって行なわれ、この結果図
８に示される構造が得られる。メサ１０４および梁（図
１３の１１６を参照）構造の完全性を保つために角部保
護機構が用いられる。このような機構の１つは決定的に
重要な角部にあるシリコンの余分な突起部（tab ）を突
き止め、その後のエッチング工程時に角部に損傷を与え
るのではなく、デバイスの製造過程で突起部をエッチン
グ除去する。酸化物層１０５が除去され新しい酸化物層
１０７が成長する。第３のマスクレベルは背面領域１０
８を規定し、この背面領域１０８は、所望のスキャナ梁
厚さが完全ではないがほぼ得られるまでＴＭＡＨによっ
てエッチングされる。図９に示されるように、切削チャ
ネル１０６の下部と背面１０８との間にはごくわずかな
量のシリコンが残され、後にエッチングされる。ＴＭＡ
Ｈエッチング法は、Sensors and Actuators, A34（1992
年）の５１頁から５７頁に記載されているオー・タバタ
（O. Tabata ）、アール・アサヒ（R. Asahi）、エイチ
・フナバシ（H. Funabashi）、ケイ・シマオカ（K. Shi
maoka ）およびエス・スギヤマ（S.Sugiyama ）による
「ＴＭＡＨ溶液中でのシリコンの異方性エッチング」
（“Anisotropic etching of silicon in TMAH solutio
ns”）に詳細に記載されている。前面−背面の整列は赤
外線／可視光源によって１×コンタクトアライナを用い
て行なわれる。背面整列のための位置合わせマークは、
アルミニウムを用いて規則正しいリフトオフプロセスに
よって前面にパターニングされる。背面の酸化物をパタ
ーニングした後、ＨＣｌ溶液を用いてアルミニウムを除
去する。
【００３８】第４のマスクレベルは基板１００の上面に
下部電極１１０を規定し、これはＳｉＯ2 層１０７によ
って基板表面から電気的に絶縁され、電極はチタン／金
（基板に金を接着するためにチタンの（２００Åまで
の）薄膜を有する金）の層を蒸着によって堆積すること
により規定され、図１０に示される。第５のマスクレベ
ルは図１１のバイモルフ材料層１１２を形成し、これは
下部電極１１０の上部に亜鉛酸化物などのバイモルフ材
料の層をスパッタリングすることにより堆積される。図
１２に示されるように、第６のマスクレベルは上部電極
１１４を規定し、この上部電極１１４は下部電極１１０
と同じ方法によって形成され、蒸着はバイモルフ材料お
よび下部電極層上に十分な段差被覆性をもたらすよう回
転によって行なわれる。好ましくは、上部および下部電
極の両方のためのパターニングはMiniature and Micro-
OpticsのＳＰＩＥ第１７５１巻（１９９２年）の２２頁
から３２頁に記載されているエム・イー モタメディ
（M. E. Motamedi）、アール・ジェイ アンダーソン
（R. J. Anderson）、アール・ドゥラロザ（R. de la R
osa ）、エル・ジー ヘイル（L. G. Hale）、ダブリュ
ー・ジェイ ガニング（W.J. Gunning ）、アール・エ
ル ホール（R. L. Hall）およびエム・コシネビサン
（M. Khoshnevisan ）の「バイナリ光学素子薄膜マイク
ロレンズアレイ」（“Binary optics thin film microl
ens array ”）に記載されているように２０μｍの厚さ
のフォトレジストを用いて逆像（image-reversal）リフ
トオフプロセスによって行なわれる。
下部電極１１０を規定し、これはＳｉＯ2 層１０７によ
って基板表面から電気的に絶縁され、電極はチタン／金
（基板に金を接着するためにチタンの（２００Åまで
の）薄膜を有する金）の層を蒸着によって堆積すること
により規定され、図１０に示される。第５のマスクレベ
ルは図１１のバイモルフ材料層１１２を形成し、これは
下部電極１１０の上部に亜鉛酸化物などのバイモルフ材
料の層をスパッタリングすることにより堆積される。図
１２に示されるように、第６のマスクレベルは上部電極
１１４を規定し、この上部電極１１４は下部電極１１０
と同じ方法によって形成され、蒸着はバイモルフ材料お
よび下部電極層上に十分な段差被覆性をもたらすよう回
転によって行なわれる。好ましくは、上部および下部電
極の両方のためのパターニングはMiniature and Micro-
OpticsのＳＰＩＥ第１７５１巻（１９９２年）の２２頁
から３２頁に記載されているエム・イー モタメディ
（M. E. Motamedi）、アール・ジェイ アンダーソン
（R. J. Anderson）、アール・ドゥラロザ（R. de la R
osa ）、エル・ジー ヘイル（L. G. Hale）、ダブリュ
ー・ジェイ ガニング（W.J. Gunning ）、アール・エ
ル ホール（R. L. Hall）およびエム・コシネビサン
（M. Khoshnevisan ）の「バイナリ光学素子薄膜マイク
ロレンズアレイ」（“Binary optics thin film microl
ens array ”）に記載されているように２０μｍの厚さ
のフォトレジストを用いて逆像（image-reversal）リフ
トオフプロセスによって行なわれる。
【００３９】メサ構造１０４の上部は共振器の反射表面
としての役割を果たす。第５のマスクレベルおよび上部
電極の堆積はまた、その反射率を高めるようメサ構造１
０４の上にチタン／金の層を置くためにも用いることが
できる。これに代えて他の金属をメサ構造の上に堆積し
てもよいが、上部電極１１４の金属と異なる場合には付
加的なマスキングおよび堆積工程が必要である。
としての役割を果たす。第５のマスクレベルおよび上部
電極の堆積はまた、その反射率を高めるようメサ構造１
０４の上にチタン／金の層を置くためにも用いることが
できる。これに代えて他の金属をメサ構造の上に堆積し
てもよいが、上部電極１１４の金属と異なる場合には付
加的なマスキングおよび堆積工程が必要である。
【００４０】上側処理工程が完了すると、切削チャネル
１０６の下部と背面１０８との間に残留するシリコンが
Ｘ2 Ｆ2 （これは非常に優れたエッチ液であるため好ま
しい）またはＳＦ6 ガスエッチ液を用いて反応性イオン
エッチング（ＲＩＥ）によってエッチング除去され、自
由に湾曲する一端１１８を有する片持ち梁１１６が形成
される（図１３）。積層１０７、１１０、１１２、１１
４およびそれらの下にある梁１１６の部分によりバイモ
ルフアクチュエータ１１９が形成される。
１０６の下部と背面１０８との間に残留するシリコンが
Ｘ2 Ｆ2 （これは非常に優れたエッチ液であるため好ま
しい）またはＳＦ6 ガスエッチ液を用いて反応性イオン
エッチング（ＲＩＥ）によってエッチング除去され、自
由に湾曲する一端１１８を有する片持ち梁１１６が形成
される（図１３）。積層１０７、１１０、１１２、１１
４およびそれらの下にある梁１１６の部分によりバイモ
ルフアクチュエータ１１９が形成される。
【００４１】製造プロセスの結果として梁１１６には典
型的にはいくぶん残留応力が存在するため、その一方端
１１８が自由である場合には梁はめったに平らなままで
あることはない。その代わりに梁は一般に上向きに湾曲
する。自由にされたときに上向きに湾曲することは好ま
しい。なぜなら、下向きに湾曲すると梁の応力が増加
し、それによりその信頼性が低下し得るからである。
型的にはいくぶん残留応力が存在するため、その一方端
１１８が自由である場合には梁はめったに平らなままで
あることはない。その代わりに梁は一般に上向きに湾曲
する。自由にされたときに上向きに湾曲することは好ま
しい。なぜなら、下向きに湾曲すると梁の応力が増加
し、それによりその信頼性が低下し得るからである。
【００４２】メサ構造１０４は梁のうち残りの部分より
も厚く、したがって剛性がより高い梁領域を与える。こ
の付加的な剛性により、少なくともλ／４のメサの上の
反射表面の光学的平面性が達成できる（典型的なレーザ
ダイオードによって発生されるものとしてλは約０．６
μから０．７μと仮定する）。１つの機能的な光共振器
が製造され、これは長さが約６．８ｍｍであり、幅が約
３．４ｍｍであり、約１５μｍの厚さであるメサ領域を
除いては厚さが約１０μｍである大きさの梁を有する。
バイモルフアクチュエータは梁領域の半分よりわずかに
少ない部分を覆い、約１２ｍｍ2 である（その自由端に
おける）梁領域の残りの部分は反射表面のために向けら
れる。用途によっては、金属層または誘電層の積み重ね
を反射表面領域に加えて、特定的な光学効率仕様を満た
すことが必要である。
も厚く、したがって剛性がより高い梁領域を与える。こ
の付加的な剛性により、少なくともλ／４のメサの上の
反射表面の光学的平面性が達成できる（典型的なレーザ
ダイオードによって発生されるものとしてλは約０．６
μから０．７μと仮定する）。１つの機能的な光共振器
が製造され、これは長さが約６．８ｍｍであり、幅が約
３．４ｍｍであり、約１５μｍの厚さであるメサ領域を
除いては厚さが約１０μｍである大きさの梁を有する。
バイモルフアクチュエータは梁領域の半分よりわずかに
少ない部分を覆い、約１２ｍｍ2 である（その自由端に
おける）梁領域の残りの部分は反射表面のために向けら
れる。用途によっては、金属層または誘電層の積み重ね
を反射表面領域に加えて、特定的な光学効率仕様を満た
すことが必要である。
【００４３】反射表面領域および梁厚さのパラメータを
特定する場合には交換条件が必要である。大きな反射表
面領域（およびメサ領域）には付加的な梁厚さが必要で
あり、可能な走査角度を低減する剛性が加わり、逆に、
薄くてより曲がりやすい梁には、反射表面として役割を
果たすように十分に平坦な小さな領域が設けられる。
特定する場合には交換条件が必要である。大きな反射表
面領域（およびメサ領域）には付加的な梁厚さが必要で
あり、可能な走査角度を低減する剛性が加わり、逆に、
薄くてより曲がりやすい梁には、反射表面として役割を
果たすように十分に平坦な小さな領域が設けられる。
【００４４】図１４から図２１の断面図には、好ましい
新規な製造プロセスシーケンスが示される。図１４に示
されるように、基板１２０が得られ、この基板１２０は
「シリコン−オン−インシュレータ」（ＳＯＩ）ウエハ
として公知である、特定的な深さでその中に埋込まれた
酸化物層１２２を有する。このような基板は基板に酸化
物層を注入するか、または２つのウエハから始めてウエ
ハのうち一方の上に酸化物層を成長させ、間に酸化物を
介在させて他方のウエハに結合し、次いで上部ウエハを
所望の厚さにまで研磨することかのいずれかによって得
られる。ＳＯＩウエハはたとえばミズーリ州セントピー
ターズ（St. Peters, Missouri）にあるＭＥＭＣエレク
トロニックマテリアル社（MEMC Electronic Materials
Co. ）から入手可能である。上述の処理工程と同様に、
ＳｉＯ2 層１２３がまず基板の上部および下部上に成長
する。第１のマスクによりメサ構造１２４（図１４）が
確立し、第２のマスクにより切削チャネル１２６（図１
５）が規定され、これらはいずれもＴＭＡＨを用いてエ
ッチングされる。酸化物層１２３は除去され第１および
第２のマスキング工程の間に新しい酸化物層１２５が成
長する。第２のマスク工程の後に酸化物層１２５が除去
され新しい酸化物１２７が成長し、その部分１２８はそ
の後の処理工程時にそれを保護するように切削チャネル
の下部を覆う。図１６において、背面１２９がマスキン
グされＴＭＡＨによってエッチングされ、酸化物層の下
のシリコンの全部ではないが大部分を除去する。図１
７、図１８および図１９のマスク４、５および６はそれ
ぞれ、先程と同じように下部電極１３０、バイモルフ材
料層１３２および上部電極１３４を規定および堆積す
る。上部電極を規定するマスクおよび堆積はまた、その
反射率を高めるように反射表面１２４の上にチタン／金
の層を置くために用いることもできる。図２０では、切
削チャネルの下部にある保護酸化物層１２８は梁を自由
にするのに備えて除去されている。
新規な製造プロセスシーケンスが示される。図１４に示
されるように、基板１２０が得られ、この基板１２０は
「シリコン−オン−インシュレータ」（ＳＯＩ）ウエハ
として公知である、特定的な深さでその中に埋込まれた
酸化物層１２２を有する。このような基板は基板に酸化
物層を注入するか、または２つのウエハから始めてウエ
ハのうち一方の上に酸化物層を成長させ、間に酸化物を
介在させて他方のウエハに結合し、次いで上部ウエハを
所望の厚さにまで研磨することかのいずれかによって得
られる。ＳＯＩウエハはたとえばミズーリ州セントピー
ターズ（St. Peters, Missouri）にあるＭＥＭＣエレク
トロニックマテリアル社（MEMC Electronic Materials
Co. ）から入手可能である。上述の処理工程と同様に、
ＳｉＯ2 層１２３がまず基板の上部および下部上に成長
する。第１のマスクによりメサ構造１２４（図１４）が
確立し、第２のマスクにより切削チャネル１２６（図１
５）が規定され、これらはいずれもＴＭＡＨを用いてエ
ッチングされる。酸化物層１２３は除去され第１および
第２のマスキング工程の間に新しい酸化物層１２５が成
長する。第２のマスク工程の後に酸化物層１２５が除去
され新しい酸化物１２７が成長し、その部分１２８はそ
の後の処理工程時にそれを保護するように切削チャネル
の下部を覆う。図１６において、背面１２９がマスキン
グされＴＭＡＨによってエッチングされ、酸化物層の下
のシリコンの全部ではないが大部分を除去する。図１
７、図１８および図１９のマスク４、５および６はそれ
ぞれ、先程と同じように下部電極１３０、バイモルフ材
料層１３２および上部電極１３４を規定および堆積す
る。上部電極を規定するマスクおよび堆積はまた、その
反射率を高めるように反射表面１２４の上にチタン／金
の層を置くために用いることもできる。図２０では、切
削チャネルの下部にある保護酸化物層１２８は梁を自由
にするのに備えて除去されている。
【００４５】図２１では、背面１２９上の残りのシリコ
ンの厚さがＸ2 Ｆ2 （これは非常に優れたエッチ液であ
るため好ましい）またはＳＦ6 ガスエッチ液を用いてＲ
ＩＥによってエッチング除去され、これにより埋込まれ
たＳｉＯ2 層１２２まで正確に、それを超えることなく
シリコンを除去し、梁の端部を自由にする。こうして、
片持ち梁の厚さは正確に既知の厚さとなり、この結果、
剛性、共振周波数および有用な反射表面領域のパラメー
タははるかに予測可能となり、埋込まれた酸化物層１２
２の深さを単に特定することにより容易に制御可能とな
る。
ンの厚さがＸ2 Ｆ2 （これは非常に優れたエッチ液であ
るため好ましい）またはＳＦ6 ガスエッチ液を用いてＲ
ＩＥによってエッチング除去され、これにより埋込まれ
たＳｉＯ2 層１２２まで正確に、それを超えることなく
シリコンを除去し、梁の端部を自由にする。こうして、
片持ち梁の厚さは正確に既知の厚さとなり、この結果、
剛性、共振周波数および有用な反射表面領域のパラメー
タははるかに予測可能となり、埋込まれた酸化物層１２
２の深さを単に特定することにより容易に制御可能とな
る。
【００４６】片持ち梁の製造時にＳＯＩウエハを用いる
ことに起因する別の大きな利点は、光学的平面性の改善
である。梁の両側に対称的な酸化物層を設けることによ
り梁の残留応力が低減し、このため梁が自由になったと
きに生ずる湾曲が低減する。
ことに起因する別の大きな利点は、光学的平面性の改善
である。梁の両側に対称的な酸化物層を設けることによ
り梁の残留応力が低減し、このため梁が自由になったと
きに生ずる湾曲が低減する。
【００４７】図７から図１３または図１４から図２１の
光共振器と同じ基板上にアクチュエータ励起回路構成を
製造することは、好ましくは、共振器を形成するのに必
要な処理工程に先立って行なわれる。共振器の処理工程
が行なわれている間には回路構成は不活性化されている
べきであり、回路構成の接触部は共振器の完成と同時に
露出される。
光共振器と同じ基板上にアクチュエータ励起回路構成を
製造することは、好ましくは、共振器を形成するのに必
要な処理工程に先立って行なわれる。共振器の処理工程
が行なわれている間には回路構成は不活性化されている
べきであり、回路構成の接触部は共振器の完成と同時に
露出される。
【００４８】アクチュエータ励起回路構成はまた、別個
のダイ上に製造され、その後たとえばワイヤボンドを介
して共振器に相互接続されてもよい。この混成アプロー
チには、回路構成および共振器に必要なそれぞれの製造
プロセスが簡単になるという利点があるが、典型的に回
路の性能を劣化するワイヤボンドが導入されるという欠
点がある。
のダイ上に製造され、その後たとえばワイヤボンドを介
して共振器に相互接続されてもよい。この混成アプロー
チには、回路構成および共振器に必要なそれぞれの製造
プロセスが簡単になるという利点があるが、典型的に回
路の性能を劣化するワイヤボンドが導入されるという欠
点がある。
【００４９】プロセスシーケンスは、好ましくは図７か
ら図１３または図１４から図２１の第１のマスキング工
程の後に行なわれ、これにより片持ち梁のメサ構造の上
に単一表面のコリメータが置かれ、レーザダイオード光
源と共振器との間にコリメートおよび合焦光学素子を設
ける必要性を低減するレンズ反射表面を与える。このシ
ーケンスは図２２から図２５の部分的断面図に示され
る。図２２では、メサ構造１４２が片持ち梁１４４の自
由端に形成されている。図２３では、フォトレジスト１
４６の柱がメサ構造上に堆積される。梁１４４は炉に置
かれ、フォトレジストは溶解し、メサ１４２の上にフォ
トレジスト１４８の球状の山が残る。メサ構造１４２お
よびフォトレジスト１４８がその後ＲＩＥエッチングさ
れ、フォトレジストとメサの上部にあるシリコンの厚さ
をいくぶん除去し、これによりメサの上にシリコンの山
１５０が残る。球状レンズは収差を引き起こし得るた
め、ＲＩＥは残りのシリコンの山１５０が非球状となる
ことを保証するよう特定的に行なわれる。適切にエッチ
ングされると、残りのシリコン１５０は単一表面コリメ
ータとして機能する。このプロセスの詳細はＳＰＩＥ
Ｓａｎ Ｊｏｓｅ’９７第３００８巻（１９９７年）の
エム・イー モタメディ（M. E. Motamedi）、エイチ・
オー サンクール（H. O. Sankur）、エフ・ダービル
（F. Durville ）、ダブリュー・エイチ サウスウェル
（W. H. Southwell ）、アール・メレンデス（R. Melen
des ）、エックス・ウォン（X. Wang ）、シー・リュウ
（C. Liu）、アール・レディカー（R. Rediker）および
エム・コシネビサン（M. Khoshnevisan ）による「効率
よいファイバ結合のための光トランスフォーマおよびコ
リメータ」（“Optical Transformer and Collimator f
or Efficient Fiber Coupling”）に記載されている。
ら図１３または図１４から図２１の第１のマスキング工
程の後に行なわれ、これにより片持ち梁のメサ構造の上
に単一表面のコリメータが置かれ、レーザダイオード光
源と共振器との間にコリメートおよび合焦光学素子を設
ける必要性を低減するレンズ反射表面を与える。このシ
ーケンスは図２２から図２５の部分的断面図に示され
る。図２２では、メサ構造１４２が片持ち梁１４４の自
由端に形成されている。図２３では、フォトレジスト１
４６の柱がメサ構造上に堆積される。梁１４４は炉に置
かれ、フォトレジストは溶解し、メサ１４２の上にフォ
トレジスト１４８の球状の山が残る。メサ構造１４２お
よびフォトレジスト１４８がその後ＲＩＥエッチングさ
れ、フォトレジストとメサの上部にあるシリコンの厚さ
をいくぶん除去し、これによりメサの上にシリコンの山
１５０が残る。球状レンズは収差を引き起こし得るた
め、ＲＩＥは残りのシリコンの山１５０が非球状となる
ことを保証するよう特定的に行なわれる。適切にエッチ
ングされると、残りのシリコン１５０は単一表面コリメ
ータとして機能する。このプロセスの詳細はＳＰＩＥ
Ｓａｎ Ｊｏｓｅ’９７第３００８巻（１９９７年）の
エム・イー モタメディ（M. E. Motamedi）、エイチ・
オー サンクール（H. O. Sankur）、エフ・ダービル
（F. Durville ）、ダブリュー・エイチ サウスウェル
（W. H. Southwell ）、アール・メレンデス（R. Melen
des ）、エックス・ウォン（X. Wang ）、シー・リュウ
（C. Liu）、アール・レディカー（R. Rediker）および
エム・コシネビサン（M. Khoshnevisan ）による「効率
よいファイバ結合のための光トランスフォーマおよびコ
リメータ」（“Optical Transformer and Collimator f
or Efficient Fiber Coupling”）に記載されている。
【００５０】メサ構造の領域の梁の厚さをさらに増加す
ることにより、反射表面の領域に機械的剛性および光学
的平面性をさらに確保することができる。図２６には、
片持ち梁１６１の自由端の下面１６０の斜視図が示され
る。メサ構造および反射表面領域１６２の梁の厚さは前
述のものから、すなわち約１５μｍから、約２０μｍ−
２５μｍまで増加しており、これによりメサ領域に剛性
が付与され、かつ反射領域の光学的平面性が改善され
る。しかしながら、厚さが加えられることにより梁の重
量および質量が増加し、その共振周波数値に影響が及ぼ
される。これを補償するために、好ましくは、典型的に
は約５μｍから６μｍの深さである凹部１６４が、メサ
構造１６２とは反対側の梁の下表面に形成され、梁の重
量を１５μｍの厚さのメサの場合とほぼ同じにし、その
共振周波数を調整できるようにする。
ることにより、反射表面の領域に機械的剛性および光学
的平面性をさらに確保することができる。図２６には、
片持ち梁１６１の自由端の下面１６０の斜視図が示され
る。メサ構造および反射表面領域１６２の梁の厚さは前
述のものから、すなわち約１５μｍから、約２０μｍ−
２５μｍまで増加しており、これによりメサ領域に剛性
が付与され、かつ反射領域の光学的平面性が改善され
る。しかしながら、厚さが加えられることにより梁の重
量および質量が増加し、その共振周波数値に影響が及ぼ
される。これを補償するために、好ましくは、典型的に
は約５μｍから６μｍの深さである凹部１６４が、メサ
構造１６２とは反対側の梁の下表面に形成され、梁の重
量を１５μｍの厚さのメサの場合とほぼ同じにし、その
共振周波数を調整できるようにする。
【００５１】走査システムの中には、発振時の反射表面
の位置を既知のものとすることを要するものもある。図
２７および図２８ならびに図２９には２つの位置検出機
構が示される。図２７には片持ち梁１７０および反射表
面１７２の部分断面図が示され、これは梁の下の表面１
７３に対して特定的な角θ1 をなしている。光検出器ア
レイ１７４がさらに表面１７３上に置かれる。光源は光
１７５を反射表面１７２上に方向づけ、この反射表面１
７２は光１７５を反射して走査線を発生する。反射表面
１７２は入射光１７５のうちいくらかが表面を通過する
よう十分に薄くされている。表面は光がそれを通過する
とそれを屈折させ、屈折角は反射表面の入射光に対する
角によって左右される。アレイ１７４は、屈折光１７６
が少なくとも１つの光検出器に当たるように位置づけら
れる。
の位置を既知のものとすることを要するものもある。図
２７および図２８ならびに図２９には２つの位置検出機
構が示される。図２７には片持ち梁１７０および反射表
面１７２の部分断面図が示され、これは梁の下の表面１
７３に対して特定的な角θ1 をなしている。光検出器ア
レイ１７４がさらに表面１７３上に置かれる。光源は光
１７５を反射表面１７２上に方向づけ、この反射表面１
７２は光１７５を反射して走査線を発生する。反射表面
１７２は入射光１７５のうちいくらかが表面を通過する
よう十分に薄くされている。表面は光がそれを通過する
とそれを屈折させ、屈折角は反射表面の入射光に対する
角によって左右される。アレイ１７４は、屈折光１７６
が少なくとも１つの光検出器に当たるように位置づけら
れる。
【００５２】図２８において、梁は表面１７３に対して
第２の角θ2 まで移動されている。入射光１７５は反射
表面１７２を通過し、アレイ１７４上に屈折し、異なっ
た光検出器に当たる。アレイ１７４によって発生した信
号を処理することにより、梁の位置を確認することがで
きる。
第２の角θ2 まで移動されている。入射光１７５は反射
表面１７２を通過し、アレイ１７４上に屈折し、異なっ
た光検出器に当たる。アレイ１７４によって発生した信
号を処理することにより、梁の位置を確認することがで
きる。
【００５３】図２７および２８に関して説明した技術
は、入射光１７５が、約１．２μの赤外線波長などの、
シリコン片持ち梁を通過する波長である場合にのみ有用
である。反射表面１７２が金属層で被覆されている場
合、層は入射光のうちいくらかがそれを通過することが
できるよう十分に薄くされている必要がある。
は、入射光１７５が、約１．２μの赤外線波長などの、
シリコン片持ち梁を通過する波長である場合にのみ有用
である。反射表面１７２が金属層で被覆されている場
合、層は入射光のうちいくらかがそれを通過することが
できるよう十分に薄くされている必要がある。
【００５４】図２９には別の位置検出機構が示されてお
り、これはこの発明に従った光共振器の平面図を示す。
バイモルフアクチュエータ１８０は先程と同様に、基板
と、酸化物層と、下部および上部金属層と、バイモルフ
材料層とを片持ち梁１８１の上に含む、層の積み重ねを
備える。アクチュエータ１８０は好ましくは切削領域１
８２を有して製造される。物理的にはアクチュエータ１
８０から隔てられているが、好ましくはそれと同時に製
造できるよう同じ構成物の層を有する、層の第２の積み
重ね１８４が、切削領域１８２に置かれる。梁の、アク
チュエータによって誘導された移動によって、積み重ね
１８４が晒される応力により、梁の位置とともに変化す
る検流電流が発生する。積み重ね１８４によって発生し
た信号を処理することにより、梁の位置を確認すること
ができる。積み重ね１８４がバイモルフアクチュエータ
１８０の中央部にある必要はない。アクチュエータが受
けたものと同様な応力を受けるように積み重ね１８４
を、たとえばアクチュエータの中央部付近に、またはそ
のエッジのうち１つの付近に位置づけることで十分であ
ろう。
り、これはこの発明に従った光共振器の平面図を示す。
バイモルフアクチュエータ１８０は先程と同様に、基板
と、酸化物層と、下部および上部金属層と、バイモルフ
材料層とを片持ち梁１８１の上に含む、層の積み重ねを
備える。アクチュエータ１８０は好ましくは切削領域１
８２を有して製造される。物理的にはアクチュエータ１
８０から隔てられているが、好ましくはそれと同時に製
造できるよう同じ構成物の層を有する、層の第２の積み
重ね１８４が、切削領域１８２に置かれる。梁の、アク
チュエータによって誘導された移動によって、積み重ね
１８４が晒される応力により、梁の位置とともに変化す
る検流電流が発生する。積み重ね１８４によって発生し
た信号を処理することにより、梁の位置を確認すること
ができる。積み重ね１８４がバイモルフアクチュエータ
１８０の中央部にある必要はない。アクチュエータが受
けたものと同様な応力を受けるように積み重ね１８４
を、たとえばアクチュエータの中央部付近に、またはそ
のエッジのうち１つの付近に位置づけることで十分であ
ろう。
【００５５】この発明の特定的な実施例を示して説明し
たが、当業者にはさまざまな変形および代替的な実施例
が想起されるであろう。したがって、この発明は前掲の
特許請求の範囲においてのみ制限されるものとして意図
される。
たが、当業者にはさまざまな変形および代替的な実施例
が想起されるであろう。したがって、この発明は前掲の
特許請求の範囲においてのみ制限されるものとして意図
される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に従った光共振器の斜視図である。
【図２】この発明に従った光共振器のバイモルフアクチ
ュエータ／片持ち梁／反射表面構成の平面図である。
ュエータ／片持ち梁／反射表面構成の平面図である。
【図３】この発明に従った光共振器のバイモルフアクチ
ュエータ／片持ち梁／反射表面構成の平面図である。
ュエータ／片持ち梁／反射表面構成の平面図である。
【図４】この発明に従った光共振器のバイモルフアクチ
ュエータ／片持ち梁／反射表面構成の平面図である。
ュエータ／片持ち梁／反射表面構成の平面図である。
【図５】共振器と同じ基板上にアクチュエータ励起回路
構成を一体化したものをさらに示す、この発明に従った
光共振器の２アクチュエータ実施例の斜視図である。
構成を一体化したものをさらに示す、この発明に従った
光共振器の２アクチュエータ実施例の斜視図である。
【図６】この発明の光共振器を組込む光スキャナエンジ
ンおよび走査システムの斜視図である。
ンおよび走査システムの斜視図である。
【図７】この発明の光共振器を製造するためのプロセス
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図８】この発明の光共振器を製造するためのプロセス
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図９】この発明の光共振器を製造するためのプロセス
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図１０】この発明の光共振器を製造するためのプロセ
スを示す断面図である。
スを示す断面図である。
【図１１】この発明の光共振器を製造するためのプロセ
スを示す断面図である。
スを示す断面図である。
【図１２】この発明の光共振器を製造するためのプロセ
スを示す断面図である。
スを示す断面図である。
【図１３】この発明の光共振器を製造するためのプロセ
スを示す断面図である。
スを示す断面図である。
【図１４】この発明の光共振器を製造するための好まし
いプロセスを示す断面図である。
いプロセスを示す断面図である。
【図１５】この発明の光共振器を製造するための好まし
いプロセスを示す断面図である。
いプロセスを示す断面図である。
【図１６】この発明の光共振器を製造するための好まし
いプロセスを示す断面図である。
いプロセスを示す断面図である。
【図１７】この発明の光共振器を製造するための好まし
いプロセスを示す断面図である。
いプロセスを示す断面図である。
【図１８】この発明の光共振器を製造するための好まし
いプロセスを示す断面図である。
いプロセスを示す断面図である。
【図１９】この発明の光共振器を製造するための好まし
いプロセスを示す断面図である。
いプロセスを示す断面図である。
【図２０】この発明の光共振器を製造するための好まし
いプロセスを示す断面図である。
いプロセスを示す断面図である。
【図２１】この発明の光共振器を製造するための好まし
いプロセスを示す断面図である。
いプロセスを示す断面図である。
【図２２】この発明の光共振器に単一表面のコリメータ
を製造するためのプロセスを示す部分断面図である。
を製造するためのプロセスを示す部分断面図である。
【図２３】この発明の光共振器に単一表面のコリメータ
を製造するためのプロセスを示す部分断面図である。
を製造するためのプロセスを示す部分断面図である。
【図２４】この発明の光共振器に単一表面のコリメータ
を製造するためのプロセスを示す部分断面図である。
を製造するためのプロセスを示す部分断面図である。
【図２５】この発明の光共振器に単一表面のコリメータ
を製造するためのプロセスを示す部分断面図である。
を製造するためのプロセスを示す部分断面図である。
【図２６】ビームの剛性を高めるよう凹部を有して製造
された片持ち梁の自由端の下面を示す斜視図である。
された片持ち梁の自由端の下面を示す斜視図である。
【図２７】光検出器アレイを用いる梁位置検出機構の動
作を示す斜視図である。
作を示す斜視図である。
【図２８】光検出器アレイを用いる梁位置検出機構の動
作を示す斜視図である。
作を示す斜視図である。
【図２９】梁位置検出機構に用いるための、検流電流を
発生する層の積み重ねの使用を示す片持ち梁／アクチュ
エータ構成の平面図である。
発生する層の積み重ねの使用を示す片持ち梁／アクチュ
エータ構成の平面図である。
１０ 片持ち梁 １４ 基板 １８ アクチュエータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アングス・ピィ・アンドリュース アメリカ合衆国、91361 カリフォルニア 州、ウェストレイク・ビレッジ、ローズベ イ・コート、2037 (72)発明者 サングタエ・パーク アメリカ合衆国、93065 カリフォルニア 州、シミ・バレー、カントリー・クラブ・ ドライブ、861、ナンバー・12
Claims (59)
- 【請求項１】 一体的な光共振器であって、 基板と、 前記基板に一方端が取付けられた片持ち梁とを含み、前
記梁の少なくとも一部分は反射表面を有し、さらに前記
片持ち梁に取付けられ、第１の電気励振に応答する第１
のバイモルフアクチュエータを含み、前記アクチュエー
タは前記第１の励振に従って前記梁を移動させる、共振
器。 - 【請求項２】 前記基板がシリコンである、請求項１に
記載の共振器。 - 【請求項３】 前記片持ち梁がシリコンである、請求項
１に記載の共振器。 - 【請求項４】 前記バイモルフアクチュエータが、前記
片持ち梁上に複数の積み重ねられた材料層を含み、前記
第１のアクチュエータの層のうちの少なくとも２つは異
なった熱膨張係数を有する、請求項１に記載の共振器。 - 【請求項５】 前記梁が休止位置を有し、前記層のうち
少なくとも２つが電極を成し、前記電極は、前記電極間
に流れる電流により前記第１のアクチュエータが加熱
し、かつ前記梁が前記休止位置から遠ざかるよう移動
し、前記電極間に流れる電流を低減することにより前記
第１のアクチュエータが冷却し、かつ前記梁が前記休止
位置に向けて移動するように配置される、請求項４に記
載の共振器。 - 【請求項６】 前記電極が、薄いチタン膜の接着層を有
した金を含む、請求項５に記載の共振器。 - 【請求項７】 前記層のうちの１つが、前記電極間に介
在するバイモルフ材料を含む、請求項５に記載の共振
器。 - 【請求項８】 前記バイモルフ材料が亜鉛酸化物を含
む、請求項７に記載の共振器。 - 【請求項９】 前記バイモルフ材料が、１０3 Ω−ｃｍ
から１０4 Ω−ｃｍの抵抗率を有する、請求項７に記載
の共振器。 - 【請求項１０】 前記片持ち梁に取付けられ、第２の電
気励振に応答する第２のバイモルフアクチュエータをさ
らに含み、前記第２のアクチュエータは前記梁を前記第
２の励振に従って移動させ、前記第１および第２のアク
チュエータの各々は、前記片持ち梁上に複数の積み重ね
られた材料層をそれぞれ含み、前記各アクチュエータ
は、異なった熱膨張係数を有する少なくとも２つの層を
含む、請求項１に記載の共振器。 - 【請求項１１】 前記梁が休止位置を有し、前記層のう
ち３つが第１、第２および第３の電極を含み、前記第１
および第２の電極は前記第１および第２のアクチュエー
タの上部層をそれぞれ含み、前記電極は、前記第１およ
び第３の電極間に流れる電流により前記梁が第１の方向
にねじれ、前記第２および第３の電極間に流れる電流に
より前記梁が第２の方向にねじれるように配置される、
請求項１０に記載の共振器。 - 【請求項１２】 前記反射表面が、ミラーを形成する金
属の層を含む、請求項１に記載の共振器。 - 【請求項１３】 前記梁がメサ構造を含み、前記メサ構
造は、前記梁の残りの部分よりも厚く剛性が高い梁部分
を形成し、前記反射表面は前記メサ構造の上にある、請
求項１に記載の共振器。 - 【請求項１４】 前記メサ構造の下面が、前記片持ち梁
の重量を低減するよう少なくとも１つの凹部を含む、請
求項１３に記載の共振器。 - 【請求項１５】 前記反射表面が単一表面のコリメータ
を含み、前記コリメータは前記レーザダイオードから発
射した光をコリメートするのに適する、請求項１に記載
の共振器。 - 【請求項１６】 前記片持ち梁が、関連した基本共振周
波数と、前記励振とともに変化する偏移距離とを有し、
前記偏移距離は、前記アクチュエータが前記基本共振周
波数で励振されたときに増加する、請求項１に記載の共
振器。 - 【請求項１７】 およそ前記共振周波数で前記アクチュ
エータに励振をもたらすように配置されたアクチュエー
タ励起回路構成をさらに含む、請求項１６に記載の共振
器。 - 【請求項１８】 前記アクチュエータ励起回路構成およ
び前記共振器が前記基板上に一体化される、請求項１７
に記載の共振器。 - 【請求項１９】 前記片持ち梁が、関連した直交共振周
波数を有し、それにより、前記直交共振周波数で励振さ
れたときに、前記梁は、前記基本共振周波数で励振され
たときの方向に直交する方向に振動する、請求項１６に
記載の共振器。 - 【請求項２０】 前記基本周波数および前記直交周波数
の両方で前記アクチュエータに励振をもたらすように配
置されたアクチュエータ励起回路構成をさらに含み、前
記周波数は時分割多重化され、前記共振器は２−Ｄ走査
をもたらすのに適する、請求項１９に記載の共振器。 - 【請求項２１】 前記基本周波数および前記直交周波数
の両方で前記アクチュエータに励振をもたらすように配
置されたアクチュエータ励起回路構成をさらに含み、前
記周波数は周波数分割多重化され、前記共振器は２−Ｄ
走査をもたらすのに適する、請求項１９に記載の共振
器。 - 【請求項２２】 前記第１のバイモルフアクチュエータ
の幅が、前記反射表面の幅に対して狭く、前記幅の狭い
アクチュエータにより、前記梁が、幅の広いアクチュエ
ータよりも容易にねじれるようになる、請求項１に記載
の共振器。 - 【請求項２３】 前記バイモルフアクチュエータがＵ形
に配置され、前記Ｕの脚部はそれぞれのエッジに沿って
前記梁と接触し、前記エッジに沿った前記接触により前
記梁のねじれが防止されやすくなる、請求項１に記載の
共振器。 - 【請求項２４】 光スキャナエンジンにおける使用に適
した一体化された共振器であって、 基板と、 前記基板の第１の端部が取付けられ、第２の端部は前記
基板上を自由に延びる片持ち梁とを含み、前記自由端の
少なくとも一部分は反射表面を有し、さらに前記片持ち
梁に取付けられ、電気励振に応答するバイモルフアクチ
ュエータを含み、前記アクチュエータは、前記梁の前記
自由端を前記励振に従って移動させ、前記梁は、前記ア
クチュエータに電気励振がないときには休止位置にあ
り、前記アクチュエータは少なくとも２つの電極を含
み、前記電極は、前記電極間に流れる電流により前記ア
クチュエータが加熱し、かつ前記梁が前記休止位置から
遠ざかるように移動し、前記電極間に流れる電流が低減
することにより前記アクチュエータが冷却し、かつ前記
梁が前記休止位置に向けて移動するように配置される、
共振器。 - 【請求項２５】 前記アクチュエータが、前記電極間に
介在するバイモルフ材料層を含む、請求項２４に記載の
共振器。 - 【請求項２６】 前記反射表面が、ミラーを形成する金
属の層を含む、請求項２４に記載の共振器。 - 【請求項２７】 前記梁がメサ構造を含み、前記メサ構
造は、前記梁の残りの部分よりも厚く、剛性の高い梁部
分を形成し、前記反射表面は前記メサ構造の上にある、
請求項２４に記載の共振器。 - 【請求項２８】 前記反射表面が単一表面のコリメータ
を含み、前記コリメータはレーザダイオードから発射し
た光をコリメートするのに適する、請求項２４に記載の
共振器。 - 【請求項２９】 光出力を発生する光源をさらに含み、
前記出力は前記反射表面に方向づけられ、前記アクチュ
エータが励振されたときに走査光線を発生する、請求項
２４に記載の共振器。 - 【請求項３０】 前記光源がレーザである、請求項２９
に記載の共振器。 - 【請求項３１】 前記走査光線からの光を受けるよう配
置された光検出器をさらに含む、請求項２９に記載の共
振器。 - 【請求項３２】 走査光線を発生するための光スキャナ
エンジンであって、光共振器を備え、前記共振器は基板
と、 一端が前記基板に取付けられた片持ち梁とを含み、前記
梁の少なくとも一部分は反射表面を有し、さらに前記共
振器は前記片持ち梁に取付けられ、電気励振に応答する
バイモルフアクチュエータを含み、前記アクチュエータ
は、前記励振に従って前記梁を移動させ、さらに前記光
スキャナエンジンは、 光出力を発生する光源を備え、前記光源は、前記光出力
を前記反射表面上に方向づけるように配置され、さらに
前記光スキャナエンジンは、 前記アクチュエータに接続され、前記梁および前記反射
表面が振動するように前記アクチュエータに電気励振を
与えるように配置されたアクチュエータ励起回路構成を
備え、前記光源出力は、前記振動する反射表面で反射
し、走査光線を発生する、光スキャナエンジン。 - 【請求項３３】 前記光源がレーザである、請求項３２
に記載の光スキャナエンジン。 - 【請求項３４】 前記レーザが、円形コリメートレーザ
ダイオードである、請求項３３に記載の光スキャナエン
ジン。 - 【請求項３５】 前記片持ち梁が、前記アクチュエータ
に電気励振がないときに休止位置を有し、前記回路構成
は、前記アクチュエータに直流バイアス電圧を印加して
前記梁を中央位置に移動させ、かつ前記アクチュエータ
に交流電圧を印加して前記梁の振動周波数を制御するよ
うに配置される、請求項３２に記載の光スキャナエンジ
ン。 - 【請求項３６】 前記片持ち梁が、関連した基本共振周
波数と、偏移距離とを有し、前記偏移距離は、前記基本
共振周波数で前記アクチュエータに前記電気励振がもた
らされたときに最大であり、前記交流電圧は、およそ前
記基本共振周波数において前記アクチュエータに前記電
気励振をもたらすようにされる、請求項３２に記載の光
スキャナエンジン。 - 【請求項３７】 前記回路構成および前記共振器がいず
れも前記基板上に一体化される、請求項３２に記載の光
スキャナエンジン。 - 【請求項３８】 前記走査光線から光を受けるように配
置された光検出器をさらに含む、請求項３２に記載の光
スキャナエンジン。 - 【請求項３９】 前記反射表面が振動する際に前記反射
表面を通過する光を検出するよう位置づけられた光検出
器アレイをさらに含み、前記アレイは、それから梁位置
を決定することができる出力を発生する、請求項３２に
記載の光スキャナエンジン。 - 【請求項４０】 前記梁上で前記バイモルフアクチュエ
ータ付近に位置づけられた材料層の積み重ねをさらに含
み、前記層の積み重ねは、それから梁位置を決定するこ
とができる、前記梁の移動とともに変化する検流電流を
発生するように配置される、請求項３２に記載の光スキ
ャナエンジン。 - 【請求項４１】 光走査システムであって、 光共振器を備え、前記共振器は、 基板と、 一方端が前記基板に取付けられた片持ち梁とを含み、前
記梁の少なくとも一部分は反射表面を有し、さらに前記
共振器は、 前記片持ち梁に取付けられ、電気励振に応答するバイモ
ルフアクチュエータを含み、前記アクチュエータは、前
記励振に従って前記梁を移動させ、さらに前記光走査シ
ステムは、 光出力を発生する光源を備え、前記光源は、前記出力を
前記反射表面上に方向づけるように配置され、さらに前
記光走査システムは、 前記アクチュエータに接続され、前記梁および前記反射
表面が振動するように前記アクチュエータに電気励振を
もたらすように配置されたアクチュエータ励起回路構成
を備え、前記光源出力は前記振動する反射表面で反射
し、走査光線を発生し、さらに前記光走査システムは、 前記走査光線を受けるための光検出器を備える、光走査
システム。 - 【請求項４２】 前記共振器、光源、アクチュエータ励
起回路構成および光検出器が、共通のハウジング内に含
まれる、請求項４１に記載の光走査システム。 - 【請求項４３】 前記光源がレーザである、請求項４１
に記載の光走査システム。 - 【請求項４４】 光検出器アレイをさらに含み、前記光
検出器アレイは、前記反射表面が振動する際に前記反射
表面を通過する光を検出するように配置され、前記アレ
イは、それから梁位置を決定することができる出力を発
生する、請求項４１に記載の光スキャナエンジン。 - 【請求項４５】 前記梁の上で前記バイモルフアクチュ
エータの付近に位置づけられた材料層の積み重ねをさら
に含み、前記層の積み重ねは、それから梁位置を決定す
ることができる、前記梁の移動とともに変化する検流電
流を発生するように配置される、請求項４１に記載の光
スキャナエンジン。 - 【請求項４６】 光スキャナシステムにおける使用に適
した走査光線を発生するための方法であって、 反射表面と、関連した共振周波数とを有する片持ち梁を
製造するステップと、 第１のバイモルフアクチュエータを前記片持ち梁に取付
けるステップと、 前記片持ち梁がおよそ前記共振周波数で振動するように
前記第１のバイモルフアクチュエータを励振するステッ
プと、 前記反射表面上に光を方向づけるステップとを含み、前
記反射光により走査光線がもたらされる、方法。 - 【請求項４７】 前記第１のバイモルフアクチュエータ
を励振するステップが、前記アクチュエータに直流バイ
アスされた交流電圧を印加することにより行なわれる、
請求項４６に記載の方法。 - 【請求項４８】 光検出器によって前記走査光線を検出
するステップをさらに含む、請求項４６に記載の方法。 - 【請求項４９】 前記梁が、第１の共振周波数で励振さ
れたときに第１の方向に振動し、第２の共振周波数で励
振されたときに第２の方向に振動し、前記励振するステ
ップは、前記走査光線が２次元領域を追跡するように、
前記第１および第２の共振周波数で前記アクチュエータ
を時分割多重化励振することにより行なわれる、請求項
４６に記載の方法。 - 【請求項５０】 前記梁が、第１の共振周波数で励振さ
れたときに第１の方向に振動し、第２の共振周波数で励
振されたときに第２の方向に発振し、前記振動するステ
ップは、前記走査光線が２次元領域を追跡するように前
記第１および第２の共振周波数で前記アクチュエータを
周波数分割多重化励振することにより行なわれる、請求
項４６に記載の方法。 - 【請求項５１】 第２のバイモルフアクチュエータを前
記梁に取付け、前記アクチュエータの各々を独立して励
振させ、前記表面領域の平面性を調整するステップをさ
らに含む、請求項４６に記載の方法。 - 【請求項５２】 前記光がレーザによって与えられる、
請求項４６に記載の方法。 - 【請求項５３】 精密な厚さを有する片持ち梁を含む一
体化された光共振器を製造するための方法であって、 既知の深さに埋込まれた酸化物層を有する基板を準備す
るステップと、 前記基板の上面を通して前記埋込まれた酸化物層の深さ
まで切削チャネルをエッチングするステップと、 前記基板上にアクチュエータを製造するステップと、 前記基板の背面を前記埋込まれた酸化物層までエッチン
グするステップとを含み、前記エッチングにより前記切
削チャネルが切開かれ、片持ち梁が形成され、前記梁
は、前記埋込まれた酸化物層の深さにほぼ等しい精密な
厚さを有し、前記埋込まれた酸化物層により残留応力が
低減し、前記梁の平面性が高まる、方法。 - 【請求項５４】 前記第１のエッチングステップが、テ
トラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）溶液
を用いて行なわれる、請求項５３に記載の方法。 - 【請求項５５】 前記第２のエッチングステップが、二
フッ化キセノン（Ｘ 2 Ｆ2 ）ガスエッチ液を用いて行な
われる、請求項５３に記載の方法。 - 【請求項５６】 前記梁が前記メサ構造の領域において
厚くなるように前記片持ち梁の上にメサ構造を形成する
ステップをさらに含み、前記メサ構造により、光学的平
面性が改善された反射表面がもたらされる、請求項５３
に記載の方法。 - 【請求項５７】 前記メサ構造とは反対側の前記片持ち
梁の下面に凹部を形成するステップをさらに含み、前記
凹部は前記梁の重量を低減するためのものである、請求
項５６に記載の方法。 - 【請求項５８】 前記メサ構造上に単一表面のコリメー
タを形成するステップをさらに含む、請求項５６に記載
の方法。 - 【請求項５９】 前記単一表面のコリメータを形成する
ステップが、 前記メサ構造上にフォトレジストの柱を堆積するステッ
プと、 前記フォトレジストを溶解して球状のフォトレジストの
山を生成するステップと、 前記フォトレジストおよび前記メサ構造をエッチングし
て、単一表面のコリメータとして機能する非球状レンズ
を形成するステップとを含む、請求項５８に記載の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/847,018 US5903380A (en) | 1997-05-01 | 1997-05-01 | Micro-electromechanical (MEM) optical resonator and method |
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Publications (1)
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