KR20030028755A - 공명스캐너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프레임(3), 작동판(4), 반사경(5) 및 토션스프링(6,7)으로 작동부(1)가 형성되고, 상기 프레임(3) 내부의 작동판(4)이 2개의 제 1 토션스프링(6)을 통해 고정되어 양쪽의 토션스프링(6)의 공통의 제 1 토션대(8) 주위로 상기 작동판(4)이 진동가능하며, 상기 작동판(4)의 내부의 반사경(5)이 2개의 제 2 토션스프링(7)을 통해 고정되어 양쪽의 토션스프링(7)의 공통의 제 2 토션대(9) 주위로 상기 반사경(5)이 진동가능하고, 상기 제 1 토션대(8) 및 상기 제 2 토션대(9)는 서로서로 평행하게 있으며, 또한 상기 작동부(1)의 프레임(3)만이 박스모양의 고정자부(2)에 고정되고, 상기 고정자부(2)의 기저(11) 상에 구동수단(고정자전극(15) 또는 코일(24))이 작동판(4)의 기하학적 평면고정 확장 범위에만 배열되어 있으며, 반사경(5)의 기하학적 평면고정 확장 범위에 기저(11)가 계곡부(13)를 가지고, 상기 계곡부는 적어도 크게 할당되어 있어, 반사경의 최대 기계적 진폭이 기저로 인해 제한되지 않으며, 상기 구동수단(고정자 전극(15) 또는 코일(24))이 직접적으로 작동판(4)에만 힘을 미쳐, 이들 주기 함수의 작용이 발생하고, 반사경(5)의 고유주파수에 대해 주기함수의 주기가 조정되며, 상기 반사경의 주파수는 작동판(4)의 고유주파수의 주기와는 다르다.

Description

공명스캐너{Resonance Scanner}

전기장치적 광편향시스템의 주원리가 스탄 라이히(Stan Reich)의 레이저 스캐닝 부품 및 기술(1976), 제84권, 도 1의 "전기장치적 거울 스캐닝장치의 사용" 에 기술되어 있다. 도면부의 오른쪽에 스캐너 그룹은 공명스캐너 발명에 관해 나타나있다. 공명스캐너에서 반사경면의 구동수단은 전자기 구동수단, 정전기 구동수단또는 압전 구동수단을 통해 반사경의 큰 운동 및 요구되는 운동에 의해 제공된다.

정전기적 구동수단은 자주 사용된다. 이러한 원리의 장점은, 예를 들면 금속 리딩트램(leading tram), 또는, (전기동역학적 구동수단에서와 같이) 자기재료 또는 (압전 구동수단에서와 같이) 압전재료가 반사경에 사용되어져야만 하는 어떠한 부가적인 재료가 없다는 것이며, 이러한 재료들은 최고점의 공명주파수 크기, 스캔속도 및 때때로 광 반사면의 균일함에 부정적인 영향을 끼친다.

그러나 정전기 작동수단은 반사경과 작은 간격으로 장착된 전극 사이에서 큰 전기장 세기를 얻기 위해 형성되는 전기장 공간을 필요로 한다. 종래와 같이 전극은 반사경의 정상상태에 대하여 단단히 부착되고, 최대한 평평하며, 평행하게 형성된다. 이 배열의 장점은 또한 진폭되는 반사경에 의한 작동모멘트가 감소되지 않고 스캐너가 특히 효과적으로 최대 진폭까지 구동될 수 있다. 약 500 ㎛ 까지의 범위내에 요구되는 작은 거리로 인해, 스캐너와 같은 진폭 각은 상기 예에서 형성된 기계적 정지장치 및 정전기적 작용(pull-in 효과)의 불안정성에 기인하여 실질적으로 제한된다.

이러한 문제가 부분적으로 경감되는 상기 모델의 해결방안이 기술된다. 케이. 라이머(K. Reimer), 에치.제이. 켄쩌(H.J. Quenzer), 엠. 유르쓰(M. Jurss), 비. 바그너(B. Wagner)의 "1 레벨 그레이 톤(gray tone) 리소그라피를 이용한 미소 광학 제조"의 제목으로 "미소 광학 및 미소 역학을 이용한 축소된 시스템 Ⅱ, Proc. SPIE 3008, pp.279-288, 1997"에 경사진 전극의 반사경에 대해 개시되며, 반사경 프레임에 대해 큰 거리를 두고 이로 인해 큰 진폭이 가능해진다. 그러나 프레임에서의 더 작은 전기장으로 인해 더 큰 구동전압이 필요하다. 또 다른 구성은 에이치. 쉥크(H. Schenk), 피. 뒤르(P. Durr), 에이치. 퀵(H. Kuck)의 "새로운 정전기적으로 구동되는 토션구동수단"의 제목으로 Proc. Of MOEMS '99 Conference, Mainz, 독일 및 알.에이. 코난트(R.A. Conant), 제이.티. 니(J.T. Nee), 케이.와이. 라우(K.Y.Lau), 알.에스. 뮬러(R.S. Muller)의 "수평 고주파 스캐닝 마이크로 미러"의 제목으로 IEEE Solid state Sensor and Acutator Workshop, Hilton Head, 2000년 6월, pp.6-9,에 기술되며, 상기 구성에서는 크고 평평한 전극 대신에, 반사경을 진동시키기 위해서, 특히 반사경 프레임에 형성된 콤브전극(comb electrodes), 즉, 부가적으로 부착된 작동다리(Antriebsstegen)에 대한 정전기 분산장을 이용한다.

이러한 해결방안에 의해 상기 언급한 구동수단은 최대로 가능한 진폭각을 제한하지 않는다. 그러나 분산장을 이용하기 때문에 정전기적으로 형성된 토크가 진동운동의 일부에서만 특히 세고, 나머지 주기운동 동안 구동수단이 덜 효과적으로 작동한다.

독일특허 제 DE 197 285 98 C2호는 이러한 개선된 장치를 참조하여 제안한 것으로, 제 1 토션진자로서 형성된 작동부와 이와 함께 연결된 반사경면을 가지고 있는 제 2 토션진자를 가진 토션 이중진자가 형성된다. 연결된 제 2 토션진자의 공명주파수와 일치하는 하나의 주파수로, 제 1 토션진자의 작동을 통해 제 2 토션진자의 공명높이기와 함께 큰 진폭이 달성된다.

유사한 토션 이중진자가 독일특허 제DE 433 426 7 A1호에 공개되었으며, 상기 특허에서는 제 1 토션진자가 프레임 모양의 작동판이고, 제 2 의 연결된 토션진자에는 둘러쌀 수 있는 반사경면이 달려있다. 이 프레임 모양의 작동판은 기저대 상에 판모양의 고정요소 위에 부착되어 있다.

부저 알.(Buser R.)의 "실리콘 단결정 공명구조에 대한 이론 및 실험조사" 제목의 학위논문, 노이카텔 대학, 스위스, 1989, pp.165-179 에서 뿐만 아니라 부저 알 및 루이 엔.(Rooij N.)의 "단결정 실리콘 센서 및 작동기에서의 매우 큰 Q-팩터 공진기"의 제목으로 A21-A23, 1990, pp 323-327 에서 토션진자로 이루어진 다른 구조가 기술되어 있다. 상기 참고문헌에서 센서(즉, 압력센서)로서 토션 이중진자가 사용되고, 내부진자는 프레임 상의 토션스프링의 보조에 의해 놓여지고 상기 프레임은 다시 프레임을 둘러싼 고정부장치 상에 토션스프링의 보조에 의해 놓여진다. 내부 진자와 프레임이 유리판 위에 배열된다. 유리판 위에 활성화된 고정자전극은 내부진자의 표면영역을 더 멀리 뻗쳐 덮는다. 토션스프링에 인접한 영역은 전극코팅 조차도 포함하지 않는다. 전술한 센서의 사용으로 내부진자의 진폭변경이 측정된다.

본 발명의 기본적인 과제는 간단하게 제조되고 적은 비용으로 작동되는 공명스캐너를 제공하는 것에 있다. 그럼으로써 더 큰 반사면에서의 진동하는 반사경면은 또한 더 큰 편향주파수에서 큰 편향각을 가능하게 하여야 한다.

본 발명은 고정자부, 작동판, 반사경 및 토션스프링과 함께 결합하기 위한 고정요소들을 제시한 작동부와, 상기 작동판이 2개의 제 1 토션스프링 쪽의 고정요소에 고정되어 상기 제 1 토션스프링의 공통의 제 1 토션대 주위로 진동가능하며 제 1 고유주파수를 생성하고, 상기 작동판 내부 및 상기 작동판 상에 있는 상기 반사경이 2개의 제 2 토션스프링을 통해 고정되어 상기 제 2 토션스프링의 공통의 제 2 토션대 주위로 진동가능하며 상기 제 1 고유주파수와는 다른 제 2 고유주파수를 생성하고, 상기 제 1 토션대와 상기 제 2 토션대가 평행하게 서로 놓여있게 구성되며, 상기 작동판의 확장영역에 배열되고, 상기 작동판에 미치는 직접적인 힘에 의하여 구동되며, 제 2 고유주파수의 주기에 일치하는 주기함수의 작용이 수반되도록 구동가능한 고정자부 상의 구동수단을 가지는 공명스캐너에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 공명스캐너를 위한 제조방법에 관한 것이다.

도 1은 반사경의 영역을 공백으로, 정전기적 구동수단은 빗살무늬로 표현한 공명스캐너의 단면도;

도 2는 도 1의 공명스캐너의 정면도;

도 3은 양측의 정전기적 구동수단을 가진 공명스캐너의 단면도;

도 4는 도 3의 공명스캐너의 작동부의 단면도;

도 5는 도 4의 작동부에 대한 정면도;

도 6은 도 3의 공명스캐너의 고정자부의 단면도;

도 7은 도 6의 고정자부에 대한 정면도;

도 8은 빗살무늬의 전자기적 구동수단 및 진동하는 평면 평행판의 영역을 공백으로 표현한 공명스캐너의 단면도;

도 9는 도 1의 공명스캐너의 대향편에서의 변경된 구조도;

도 10은 도 2와 유사한 변경된 구조의 정면도;

도 11은 도 3과 유사한 공진체형스캐너의 변경된 단면도;

도 12는 도 6과 유사한 변경된 구조의 단면도;

도 13은 도 7과 유사한 변경된 구조의 정면도;

도 14 내지 도 17은 공명스캐너의 제조에 있어서 작동웨이퍼 및 고정자웨이퍼의 정면도.

이 과제의 해결은 둘러 싼 평면벽들과 하나의 기저를 가진 박스모양의 고정자부가 형성되고, 상기 고정자부의 평면벽 상에 고정되는 프레임과 같은 고정요소가 형성되며, 상기 고정자부의 기저에 구동수단이 놓여지고, 반사경의 범위에 있는 기저는 계곡부를 가지며, 상기 계곡부는 반사경의 댐핑(damping)을 줄이고, 적어도 크게 할당되어 있어, 상기 반사경의 최대 기계적 진폭이 기저로 인해 제한되지 않는 본 발명에 따른 서론에 상술한 기술의 공명스캐너에 의해 성공적이다.

이 과제는 작동웨이퍼 상에 다수의 작동부가 구성되어 만들어지고 고정자웨이퍼 상에 다수의 고정자부가 구성되어 만들어지며, 하나의 고정자웨이퍼와 함께 한면에 구성된 작동웨이퍼 또는 2개의 고정자웨이퍼와 함께 양면에 구성된 작동웨이퍼가 미소 기계적 접합과정을 통해 접합되고 이러한 접합은 분리절단을 통해 수 많은 공명스캐너로 개별화되는 이러한 공명스캐너 제조방법을 통해 더 해결된다.

진동 시스템은 반사경 및 작동판으로부터 작동주파수를 갖는 힘작용의 주기함수에 의한 작동판의 진폭에 대해 반사경 진폭의 실질적이며 유용한 증폭이 나타나도록 수치화된다. 작동주파수 f_A는 힘작용의 진폭변조에 의해 일정하고 반사경의 진동장치 시스템의 공명주파수 f_R에 가깝다. 작동주파수 f_A가 반사경의 공명주파수 f_R에 정확하게 일치하지 않을 때는 반사경의 가감제어가 유리하다. 기계적 진동 반사경의 큰 댐핑에 의해 작동주파수 f_A는 공명주파수 f_R에 더 가까우며, 작은 댐핑에 의해서 공명주파수 f_R로부터 더 멀어진다. 힘작용의 주파수변조에 의해 힘작용의 진폭은 ㅿf_A영역 내에서 일정하게 유지된다.

작동주파수가 정확하게 반사경의 공명주파수에 일치하면, 반사경의 가장 큰진동진폭이 달성된다. 작동주파수가 공명주파수에 근접하면, 대응하는 진폭이 그 보다 더 작아진다. 변조방법과 대응하는 작동주파수의 선택으로 인해 전술한 구조적 수치화에 따라 요구되는 스캔 이동의 위상각과 요구되는 진폭을 산출한다.

본 발명의 공명스캐너는 작동판과 상기 작동판에 직접적으로 부착된 제 1 토션스프링이 외부 공진기를 형성하고, 반사경과 상기 반사경에 직접적으로 부착된 제 2 토션스프링이 내부 공진기를 형성하는 2개의 연결된 토션진자로 구성된다.

이 연결된 진자시스템은 2개의 기능이 동일한 주요 회전자유도를 나타낸다. 2개의 고유주파수 및 부수적인 고유진자형태가 동시에 존재한다. 높이 솟은 스캐너의 큰 진폭을 위해 공명주파수로 진자형태가 활성화되며, 상기 진자형태의 고유벡터는 외부진자와 작동판에 대한 내부진자와 반사경의 큰 진폭비를 나타낸다. 여자(勵磁)는 단지 작동판의 외부진자 상에 발생된다. 작동판은 비교적 큰 표면넓이를 갖는다. 결과적으로 한편으로는 더 큰 작용력을 생성하고, 다른 한편으로는 댐핑이 더 커진다.

작동판과 반사경에서 진동시스템의 분리로 각각의 구성요소 배열의 최적화가 상기 진동시스템의 주위 내부에 실현된다. 반사경 영역에서 고정자부의 계곡부는 반사경의 큰 진동진폭을 가능하게 하고 반사경의 댐핑을 줄인다.

공명스캐너에서 반사경, 즉, 내부진자의 정확한 높이는 광학적 특성에 대해 휘어진 진폭 크기이며, 전체구조는 가능한 한 휨에 견고하게 수행되어야 한다. 이는 둘러싼 평면벽들과 하나의 기저로 박스모양의 고정자부가 형성된 본 발명의 공명스캐너에 의해 실현가능하다. 이러한 박스모양의 구조는 큰 구조적 견고성을 제공하며 작동시 발생된 진동에 의해 특히 작은 비틀림 경향을 나타낸다.

가능한 한 고정되고 각각 견고한 공명스캐너를 유지하기 위해서, 인접한 내부진자의 작동에 의해 또는 공명주파수의 작동에 의해 공명스캐너가 가능한 한 작게 휘고 이로 인해 양호한 광학적 특성이 보장되며, 박스모양의 고정자부의 둘러싼 평면벽들 상에 프레임이 고정되고, 작동판과 함께 토션스프링에 상기 프레임이 부착되는 것이 또한 제시된다. 고정자부의 둘러싼 평면벽들 상에 고정된 프레임에 의해 매우 견고한 공명스캐너가 달성되고, 상기 공명스캐너는 또한 큰 작동주파수에 의한 원치않는 비틀림이 나타나지 않으며, 이를 통해 내부진자의 진동형태가 매우 정확하게 예측되고 이와 동시에 제어가능해진다. 그러므로써, 예를 들면, 프로젝션(projection) 적용에 대해 요구되는 바와 같이 스캐너의 큰 광학적 특성이 보장된다. 고정된 프레임 상에 결합한 박스형태의 고정자부는 움직이는 토션진동에 대해 발생한 고정자 또는 작동기의 변형없이 큰 작동력을 허용한다. 부가적으로, 작동판과 함께 토션스프링 주위에 부착된 프레임은 모든 라인에 대해, 장착동안에도, 재료의 고유장력이 특히 토션스프링의 영역에서 불변임을 보장한다.

고정자부로부터 작동판의 가능한 작은 간격은 궁국적으로 큰 힘을 전달하고 작은 각운동을 발생하는 작동의 최적화를 가능하게 하며, 반사경의 큰 진폭에서 +/- 10˚크기까지 기계적 결합을 통해 해석된다.

작동판을 가진 구동수단은 동력의 생성을 위해 상호작용하거나 작동판 그 자체가 구동수단의 일부로 포함된다. 바람직하게 작동판은 작동을 위해 정전기력 및/또는 전자기력에 의해 작동된다. 이로 인해 구동수단은 정전기력 및/또는 전자기력을 생성하며, 고정자부 상에 고정 배열된 구동수단의 구성요소와 하나의 기저상에 속한 구동수단의 구성요소가 배열된 작동판의 면 또는 작동판 자체의 면과 상호작용하는 또 다른 구조가 선호된다. 그러나 본 발명은 이러한 작동개념에 제한되는 것이 아니라 오히려 참고문헌으로부터 더 적합한 작동개념 및 대안이 충분히 인식될 수 있다.

작동판 상에 작용하는 힘은 예를 들면 정전기, 전자기, 기압 또는 압전에 대해 생성된다. 본 발명에 따른 공명스캐너의 실질적인 잇점은 작동판이 양면인 평면을 갖고, 작동력을 약화시키거나 작동력을 생성할 수 있다. 결과적으로 작동판 상에 하나의 작동시스템 또는 동시에 2개의 작동시스템이 작동할 수 있다. 이는 작동부 프레임 상의 실행형태에 양면성이 있고, 고정자부 각각은 서로서로 대향하여 고정된다.

특별한 잇점은 비교적 적은 비용으로 실현되고 작동될 수 있는 정전기적 구동수단이 제공된다는 것이다. 정전기적 구동수단에 의해 공명스캐너는 상당히 평평하게 서로 대향하여 놓여 있는 전극들에 상관없이 작동된다. 작동판의 진동면은 전극의 기능을 가지며, 이러한 진동면은 전극에 더 멀리 대향하여 있으며, 상기 전극은 고정자부과 결합된다.

작동판은 하나의 고정된 전극을 제시하고, 고정자부의 기저에는 대향한 전극이 견고히 배열된다. 반사경은 제 2 토션스프링에 대한 작동판을 통해 반사경의 고유주파수 또는 인접한 고유주파수로 진동을 간접적으로 초래한다.

반사경 자체 주위에는 어떠한 전자기력도 요구되지 않는다. 전자기력은 심지어 전적으로 바람직하지 못하며, 작동판 위에서만 대항전극이 생성되게 하거나 단지 이러한 것으로서 대항전극이 작용하는 것이 유용할 수 있다. 이를 통해 반사경과 케이스로서 둘러싸여진 고정자부 사이의 간격이 잇점적으로 크게 선택될 수 있어, 비교적 큰 반사경의 진폭각이 실현가능하고, 진폭각의 크기는 기계적 접촉에 의해 제한되지 않는다.

부가적으로, 케이스부와 반사경 사이의 가능한 큰 자유공간은 달성하려는 공명경사면의 크기에 대해 직접적인 영향을 끼치는 둘러싼 공기에 의해 상당히 작은 반사경의 댐핑을 초래한다. 더 큰 기계적 요인 및 이를 통해 증대된 진폭은 공기댐핑의 감쇠로 동시에 실현된다.

작동판 범위에서 2개의 비교적 상당히 평평하게 형성된, 서로서로 평행하게 위치한 전극이 특히, 서로서로 작은 간격(예를 들면 30㎛)을 두고 배열된다. 반사경/스프링 시스템의 공명주파수로 인해 작동판은 상대적으로 반사경쪽으로 실질적으로 작은 진폭을 생성하며, 전극거리의 최소화 및 이로 인해 비례적으로 감소된 작동전압이 부족할 수 있다.

공명스캐너의 제조는 프레임, 작동판, 반사경 및 토션스프링으로 구성된 작동부가 영구 토션 스프링재료로 한 유닛으로 구성될 때 특히 간단히 제조된다. 광재료에 의해 작동부는 레이저 절단을 통해 유용하게 제조된다. 특히 단결정 실리콘이 바람직하게는 리소그라피의 제조과정에서 구성을 위해 적용되고 삽입된다.

단결정 실리콘은 토션응력에 의한 피로현상을 전혀 보이지 않고, 대량생산을 위한 발전된 기술공정의 요구에 부응하는 점에서 뛰어나다. 그러나, 본 발명은 재료의 사용에 제한되지 않는다. 주로 예를 들어 특수종 강철판, 특수유리 또는 세라믹을 사용한다.

반사경은 바람직하게는 반사되어야만 하는 파장에 대해 요구되는 큰 반사능을 가지는 재료로 만들어져야 한다. 이는 반사경의 작용면이 반사층 또는 반사층 연속물과 적층될 때 잇점적이다.

2중 작동 구동시스템에는 작동판의 하부 전극시스템 및 작동판의 상부 전극시스템이 배열된다. 반발력에 의해 구동응력의 크기가 더 감소되거나 대응하는 작동력이 증가된다.

반사경 및 구동수단의 공간적 분리는 서로서로 대향한 반사경면으로 이중의 광학적 진입구가 만들어진다는 잇점을 갖는다. 구동수단은 반사경의 외부로 멀리 위치해 있어 이로 인해 광학적 광경로에 대해 실질적인 어떠한 제한도 발생하지 않는다.

공명스캐너의 적절한 배열은 반사경의 2개의 작용면, 예를 들면, 제 1 반사면과 제 2 반사면은 평행으로 서로서로 대향하여 놓여있고, 이들 반사면 각각은 적어도 하나의 전자기적 스펙트럼 파장이 반사되게 관련되어 구성된다. 반사경의 이러한 배열은 제 1 면이 유효광선에 대해서 설치되고 제 2 면이 측정광선에 대해서 설치되는 것을 가능하게 한다.

그럼으로써 반사경면으로 유효광선을 편향시킬 수 있고 대향한 뒷면의 반사경면으로 반사경의 위치를 광학적으로 검출할 수 있다. 반사경의 상태 측정은 또한 작동판 주위의 정전용량의 측정을 통해서도 가능하며, 작동판 상에 진동하는 반사경의 반작용도 측정된다.

본 발명은 반사경으로서 지정된 구성요소가 전자기적 스펙트럼의 파장을 투과시키는 경우에 또한 적용될 수 있다. 이 때 반사경은 진동하는 평행판의 작용 또는 진동하는 렌즈의 작용을 가지며, 마찬가지로 예를 들면 광편향을 제공한다.

반사경으로 지정된 구성요소의 또 다른 배열은 반사경의 제 1 평면 및/또는 제 2 평면이 곡면을 나타내며 이로 인해 광형태의 작용을 가지게 구성된다.

또 다른 적절한 배열은 반사경 범위에서 고정자부의 계곡부가 형성되어, 상기 범위에서 고정자부가 관통하는 개구부를 가지도록 구성된다. 이러한 수단으로 광편향에 대한 제한없이 후면의 반사경면이 거의 접근될 수 있다. 반사경에 대해 투과가능한 파장을 가진 빛이 반사경에 들어오더라도, 이 광학적 개구는 고정자부에 의해 제한되지 않는다. 진동 반사경의 기계적 댐핑은 자유 개구부를 통해 부가적으로 감소된다.

작동부는 고정자부로부터 양면으로 둘러싸이고, 양쪽의 고정자부는 개구부에 설치되는 것이 바람직하다.

또한 공명스캐너는 바람직하게 단결정 실리콘으로 구성된 작동웨이퍼 상의 수많은 작동부들에 의해 구성되고 제조되고, 바람직하게 단결정 실리콘으로 구성된 고정자웨이퍼 상의 수많은 고정자부들에 의해 구성되고 제조되는 공명스캐너의 제조방법을 통하여 특징된다.

그럼으로써 구성된 작동웨이퍼는 미소 기계적 접합공정을 통하여 구성된 고정자웨이퍼와 접합된다. 이러한 방식의 제조방법은 예를 들면 점착, 납땜, 유리접합(anglasen), 또는 웨이퍼접합, 특히 저온실리콘 직접접합, 양극처리(anodized) 접합이나 공정(共晶)접합이다. 이 접합은 공명스캐너에서 분리절단을 통해 개별화된다.

2개의 고정자부가 하나의 작동부에 배치되므로, 각각 고정자부의 2개의 구성된 평면 상에 하나의 구성된 작동웨이퍼가 각각의 고정자웨이퍼와 결합한다.

작동웨이퍼 및 고정자웨이퍼는 특히 웨이퍼재료로 된 습윤 및 건조엣칭의 조합을 통해 합당한 비용으로 제조될 수 있다.

웨이퍼재료의 제조, 전극의 패킹, 전기 도체, 센서 뿐만 아니라 제어 및 측정 전자기술은 전자공학 기술로부터 공지된 방법에 따른다. 이러한 방법들에 의한 현 기술을 가지고 합당한 비용으로 대량생산이 실현될 수 있다.

공명스캐너는 일반적으로 +/-1°및 +/-10°사이의 범위를 가지는 기계적 편향각에 대해 0.5mm 부터 5mm까지 범위의 반사경직경을 가지고 20kHz 이상의 공명주파수로 제조될 수 있다.

예를 들면 24kHz의 작동주파수에서 2mm의 반사경직경으로 +/- 6°의 기계적 편향각이 제조될 수 있다.

큰 작동주파수를 얻기 위해, 구동수단의 배열에 따라 가능한 작은 작동수단의 설치 용적을 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우 고정자부의 기저 상에 배열된 구동수단과 고정자부 자체의 도전요소 사이에 형성된 기생용적이 섭동된다. 이러한 기생용적은 절연층을 가지나 그 자체가 절연되는 것이 아닌 실리콘웨이퍼로 만들어진 전극이 활성화되어질 경우 생긴다. 그럼으로써 고정자전극 및 실리콘 본체 사이에 형성된 전기용량이 전극과 작동판 사이에 형성된 전기용량 보다 더 클 수 있다. 그러면 공명스캐너의 작동을 위한 전원의 전압이 상대적으로 높기 때문에 작동이 매우 어렵게 된다.

이 목적으로 고정자부가 큰 전기저항을 가진 기저재료로 제조되는 것이 선호되며, 이에 따라 기생용적이 작으며, 특히 고정자전극과 작동판 사이의 용적보다 기생용적이 더 작아진다. 따라서, 고정자부가 전기적 절연물질, 특히 유리, 세라믹 또는 석영으로 된 본체로 만들어지는 것이 유용하다. 특히 정전기적 작동에 의해 이러한 본체를 가진 전기용량은 실질적으로 작동판과 기저 상의 구동수단을 통하여 결정된다.

따라서 부가적인 센서를 필요로하지 않고도 작동판의 진동 및 이에 따른 반사경의 위치를 용적 제조방법에 의해 검출할 수 있다. 구동수단과 작동판 사이에 있는 용적의 크기 내에 놓여진 기생용적에 의해 이러한 측정은 심하게 섭동된다.

공명스캐너의 간단한 배치를 위해서 작동은 인접상황들에 의해 조정된다. 특히 공명스캐너의 주파수작동은 기압에 가능한 한 작게 의존해야만 한다. 압력의 감소를 위해 압력케이스는 편향광을 위한 투과보조창이 부가적으로 필요하다; 이 창은 자체적으로 섭동된 감쇠 및 반사를 초래한다. 이와는 별개로 공명스캐너의 프레임 크기가 또한 크게 확대된다.

고정자부의 기저와 작동판, 또는 반사경의 하부면 사이의 공간은 또한 정상 상태에서 규칙적으로 주변압력에 의해 공기가 채워진다. 이 영역은 작동판 및 내부진자로서 형성된 반사경의 움직임에 대해 감소하게 하는 공기스프링을 또한 형성한다. 공기스프링이 가능한 한 멀리 전류로부터 차단되게 하기 위해 본 발명은 반사경의 기저영역에 계곡부가 설치되어 있고, 이 계곡부는 반사경 움직임의 댐핑을 약화시킨다. 특히 이 공기스프링은 기저에 개구부로서 계곡부가 형성될 때 감소된다. 따라서 뚜렷히 감소된 댐핑이외에 계곡부는 토션진동운동 동안 반사경의 접촉이 기저 상에서 가능하지 않는 또 다른 잇점을 가지기 때문에, 계곡부가 더 크게 할당되어 반사경의 최대의 기계적 진폭은 기저로 인해 더 이상 제한되지 않는다. 반사경의 토션진동운동시 반사경은 계곡부에 유지된다.

이러한 개념에 의하여 작동판과 기저 사이의 거리는 반사경에 의해 수행된 토션진동의 진폭 또는 주파수가 기저 상에 접촉 또는 공기스프링 작용을 통하여 제한됨이 없이 더욱더 매우 작게 유지된다.

이러한 관점 하에서, 반사경 테두리로부터 수행가능한 곡선운동이 기저상에 자리잡을 수 없도록 계곡부, 또는, 개구부가 설치될 때, 기저 상에 어떠한 기계적 접촉도 되지 않게 된다. 또한 기저에 닿지 않고 반사경을 360도 회전하게 하는 것도 이론적으로 가능해야 한다.

공기 스프링작용의 감소라는 관점 하에서 이 계곡부는 최저한도로 놓여있어야만 한다. 따라서 반사경이 정상상태에 있을 때 기저면 상에 놓여진 반사경의 투영보다 계곡부가 큰 것이 선호된다. 이를 통해 공기 스프링작용이 최소화된다. 이러한 방식으로 구성된 계곡부는 상기 광학적 비율이 반사경의 기계적 진폭을 기저로 인해 제한됨이 없이, 한편으로는 작동판의 댐핑과 작동모멘트의 최적비율을 가능하게 하고 다른 한편으로는 반사경의 가능한 작은 댐핑의 최적비율을 가능하게한다.

개구부로서 기능이 수행되어 질 수 있는 계곡부의 확대는 실재로 구동수단의 고정을 위해 이용가능한 평면, 즉, 고정자전극이 가질 수 있는 최대평면을 줄인다. 그러나 작동모멘트는 작동면의 축소에 의해 하향비례로 줄지만, 댐핑은 특히 상승하는 높은 주파수에서 계곡부, 또는 개구부의 확대에 상향비례로 줄어드나, 개선은 확대된 계곡부를 통해 이루어진다. 이는 계곡부가 감쇠된 댐핑과 기계적 접촉의 회피의 관점 하에 요망되는 토션대에 가로방향으로 가능한 한 크게 유지시킬 뿐만 아니라 토션대에 평행하게 가능한 한 크게 유지시키므로 선호된다. 특히 작동판의 확장에서와 같이 적어도 길게 토션대를 따라 확장된 계곡부가 선호된다. 이러한 계곡부를 통해 반사경의 댐핑이 줄어들 뿐만 아니라 작동판의 댐핑도 또한 잇점적으로 줄어든다. 따라서 이와 관련된 가능한 주파수영역이 또한 위로 확장된다.

작동판 및 구동수단이 가깝게 접촉한 상태에 있으면, 항상 구동수단의 형태에 손상이 발생할 수 있다. 따라서 정전기적 작동에 의한 전압 플래시오버(flashover)는 전극의 파괴 또는 손상의 결과를 가진다. 또한 작동판의 접착이 전극에 발생할 수 있고, 때때로 단지 짧은 시간의 접착이더라도, 요구된 작동판과 또한 반사경의 진동반응이 섭동되고 변경된다. 다른 한편으로는 큰 작동주파수를 위해 때때로 비교적으로 강한 구동수단의 작동, 즉, 고정자전극 상에 제어전압을 필요로하기 때문에, 본 발명은 작동판과 구동수단 사이에 어떠한 접촉도 발생할 수 없도록 구동수단이 형성되는 것이 더 잇점적으로 선호된다. 이를 위해 적절한 진폭이 제공될 수 있기 때문에, 작동판이 구동수단에 부딪칠 수 있는 것이 방지된다. 매우 평평하게 만들어진 구동수단의 경우에, 즉, 고정자전극에서, 고정자부의 기저 자체를 고정장치로 사용하는 것이 가능하고, 기저 상에 놓여진 구동수단이 고정자전극에 형성되는 동안, 또한 완전히 진폭된 기저 상에 놓여진 구동수단에 의해 항상 구동수단과 작동판 사이에 간격, 즉, 거리가 형성된다. 구동수단은 가장 멀리 놓여지고 가장 큰 진동진폭을 수행하는 토션대의 작동판 외부가장자리, 즉, 각 작동판 테두리가 기저에 놓일 때 틈이 또한 형성되도록 토션대 방향으로, 또는 토션대에 인접하여 이동될 수 있다. 또한 구동수단에 계곡부가 제공될 수 있다. 계곡부는 구동수단의 표면의 감소가 가능한 한 작게 되도록 하는 잇점을 갖는다.

고정자부 위의 전극은 바람직하게는 작동판 영역에만 형성되며, 작동판은 한편으로는 고정자부의 기저 상의 계곡부를 통하여 제한되고 다른 한편으로는 작동판이 최대로 진폭될 때 기저에 접촉할 수 있는 영역을 포함하지 않는다. 따라서, 이는 매번 작동판의 하부면과 전극 사이의 간격을 보장하는 거리를 허용한다. 또한 더 높은 전압이 인가될 때 고정자전극과 작동판 즉, 고정프레임 또는 반사경 사이에 어떠한 파열방전도 일어날 수 없다. 그러므로 큰 작동전압에 의한 안전한 작동이 실현된다.

토션대로부터 최대한 멀리 고정자전극의 외부가장자리, 즉, 각 프레임이 멀리 떨어져 있고, 결과적으로 작동판의 외부가장자리와 고정프레임의 내부가장자리로부터 자체적으로 항상 충분히 멀리 있어 전기장세기 피크(peak)가 이 위치에서 줄어든다. 더욱이, 고정자전극과 작동판이 전혀 접촉될 수 없기 때문에 과부하시에는 고정자전극과 작동판의 열접합이 불가능하게 된다.

본 발명은 반도체기술의 제조방법의 도움으로 제조되는 공명스캐너에 대한 수많은 예들이 직접적으로 기술되어져야만 한다. 하기의 기술된 도면들은 기준에 맞게 도시된 것은 아니다. 기하학적 치수는 마이크로미터 범위에서의 횡단면치수 이다. 공명스캐너의 크기는 센티미터 범위이고, 반사경의 크기 자체는 일반적으로 밀리미터 범위이다. 하기의 사항이 도면에 도시된다:

도 1 및 도 2에 따른 구동수단을 가진 빗금친 공명스캐너는 각각 단결정 실리콘으로 강화된 작동부(1) 층 및 고정자부(2) 층의 2부분으로 구성된다. 또한 고정자부는 유리, 석영 또는 세라믹중 선택적으로 제조될 수 있다. 작동부(1) 및 고정자부(2)는 빗살무늬의 구동수단을 갖는 미소 기계적장치 공명스캐너의 전체 부분을 한편으로는, 제 1 및 제 2 토션스프링(6,7)과 함께 작동판(4)과 반사경(5)의 기계적 구성요소 형태로, 다른 한편으로는, 고정자전극(15), 전원선(16), 및 결합버튼장치(17)의 구동수단의 형태로 포함한다. 본 발명에서 실시예로 기술된 정전기적으로 구동되는 공명스캐너는 반사경(5)의 기계적 접촉이 없으면서 이와 동시에 평행의 고정자전극(15)이 넓은 표면을 갖는 장점이 있다.

작동부(1)는 300㎛ 두께의 실리콘판으로 구성된 부분이다. 도 2의 정면도에서 도시된 바와 같이, 상기 작동부는 편의상 직사각형의 기저면을 갖는다. 이 기저면은 상당히 구조적이어서, 내부 프레임(3)이 통로부(18)를 둘러싸고 있을 뿐만 아니라 제 1 토션스프링(6), 작동판(4), 제 2 토션스프링(7) 및 반사경(5)으로 구성된 진동 시스템을 위한 지지장치로서도 제공되어 진다.

제 1 토션스프링(6)은 작동부(1)의 프레임(3)과 작동판(4)을 연결한다. 이로 인해 상기 작동판(4)이 프레임(3)에 부착된다. 토션스프링(7)은 작동판(4)과 반사경(5)을 연결한다.

제 1 토션스프링(6)은 제 1 토션대(8)에 고정되고, 제 2 토션스프링(7)은 제 2 토션대(9)에 고정된다. 이로 인해 2개의 서로서로 독립된 진동부; 작동판(4) 및 반사경(5)이 생성된다.

실질적으로, 제 1 토션대(8) 및 제 2 토션대(9)는 서로 평행하게 정렬되어 있다. 이러한 수단을 통해 진동하는 작동판(4) 및 반사경(5)을 갖는 강하게 연결된 진동 시스템이 생성된다. 2개의 토션대(8 및 9)가 더 잘 접합할수록 접합 강도가 더 커진다.

도 1에서는 도 2의 공명스캐너의 횡단면도가 도시되어 있다. 실시예에서 작동부(1)는 작동판(4), 제 1 토션스프링(6), 제 2 토션스프링(7) 및 반사경(5)이 각각 상이한 두께를 갖도록 구성된다. 그 결과로서 제 1 토션대(8)와 제 2 토션대(9)는 서로서로 평행하게 놓여진다. 작동부(1)에 있는 진동부의 동적 움직임의 요구되는 특성은 실시예에서 각각 부분들의 두께의 수치화로 달성된다. 반사경(5)은 100㎛ 두께이고, 작동판(4)는 250㎛ 두께이다. 실시예에서는 제 2 토션스프링(7)은 50㎛ 두께이며 제 1 토션스프링(6)은 70㎛ 두께이다.

고정자부(2)는 구성되지 않은 기저면을 가지는 525㎛ 두께의 실리콘판 또는 유리판이다. 고정자부(2)는 작동부(1)와 외부 치수(dimension)에서 동일하다. 고정자부(2)의 내부치수는 작동부(1)의 내부프레임(3)의 치수와 일치한다.

고정자부(2)는 개구(19)를 가지며, 상기 개구의 길이와 치수는 작동부(1)의 통로부(18)와 일치한다. 개구(19)는 구동수단의 전류 도관과 측정수단 및 전송 수단의 연결을 위해 결합버튼장치(17)의 입구로서 제공되나 도면 상에 도시되어 있지 않다.

작동부(1)에 있는 통로부(18)는 전기적 결합을 이루도록 접속장치에 대한 접근을 보장한다.

또한, 자유공간(12)은 구동수단의 필요공간을 위해 고정자부(2)에 제공된다. 자유공간(12)은 상당히 크게 할당되어, 작동부(1)의 프레임(3)의 내부 한계와 일치한다. 자유공간(12) 및 개구(19)를 통하여 형성된 고정자부(2)의 평면벽(10)은 접합층(26)을 보조함으로써 작동부(1)의 프레임(3)이 고정된다. 평면벽(10)과 프레임(3)의 고정을 통해 하나의 튼튼한 결합이 이루어 진다.

구동수단은 실시예에서 정전기 장치이고, 2개의 파라페이지(paraphase) 작동하는 고정자전극(15)과 하나의 대항전극으로 구성되며, 상기 대항전극은 실시예에서 작동판(4)의 도전재료 자체에 의해 형성된다. 하나의 극단자(21)가 전기적 접속을 생성한다. 자유공간(12)에서 절연체층(27) 위에 2개의 고정자전극(15)은 기저면쪽으로 절연되어 서로서로 평행하게 있고, 나란히 배열되어 전원선(16) 위의 각각의 결합버튼장치(17)와 연결된다. 고정자부의 절연된 기저부에서 절연층은 또한 패시베이션(passivation) 층으로서의 역할을 하거나 또한 전체적으로 분리될 수 있다.

양 고정자전극(15)은 작동판(4)을 뒤덮을 정도로 표면적이 확장된다. 특히 반사경(5)의 하부영역은 고정자전극(15)이 제공되어 있지 않으며, 마찬가지로 토션대(8,9)의 하부영역 뿐만 아니라 둘러싼 테두리에도 고정자전극이 제공되어 있지않다.

게다가 고정자전극(15)이 작용될 수 없는 반사경(5)의 표면고정 확장부분에 자유공간(12)이 제시되며, 상기 자유공간(12)은 실질적으로 확장된 계곡부(13)를 제시한다.

계곡부(13)는 본원 발명의 본질적인 특징이다. 상기 계곡부를 통해 요구되는 반사경(5)의 비교적 큰 진동진폭이 가능하게 한다. 가능한 더 큰 본체간격의 구현을 통해 공기완충(air cushion)작용이 실질적으로 감소될 수 있어, 반사경(5)의 동적 특성이 실질적으로 개선된다.

반사경(5) 위의 반사경층(20)은 기저(11)에 대향하여 놓인 평면 위에 놓여있다.

도 3은 양면에 구동수단을 갖는 공명스캐너의 횡단면도를 도시하고 있다. 도 3에서 작동부(1)는 하부의 고정자부(2')와 상부의 고정자부(2")의 2개의 고정자부로 연결된다. 작동판(4)의 양면 상에 전기적 작동력이 감쇠된다.

도 4의 횡단면도 및 도 5의 정면도에서 작동부(1)가 다시 도시되어 있다. 도 2의 정면도에 도시된 바와 같이, 이는 통로부(18')를 갖는 작동부(1)와 기본적으로 일치하나, 차이 점으로는, 도 3에서 또 다른 통로부(18")가 제공되어 있으며, 상기 통로부(18")는 오른쪽 프레임 주위에 도시되어 있다. 또 다른 차이 점은 도 3 및 도 4의 실시예에서 도시된 작동부(1)가 200㎛의 균일한 두께로 구성된다는 것이다. 제 1 토션대(8)는 제 2 토션대(9)와 일치한다. 이러한 수단은 결합된 진동 시스템의 안정성을 향상시킨다. 작동부(1)의 기하학적 치수의 최적화를 통해 (도 1에서도시된 바와 같은) 횡단면도의 구조가 버려지게 되어 생산비용을 크게 줄일 수 있다. 게다가, 도 3 및 도 4의 반사경(5)은 양면으로 분리된 반사경층(20' 및 20")으로 제시된다.

도 6은 도 3에 따른 공명스캐너를 위한, 여기에서는 하부의 고정자부(2')인,고정자부의 횡단면도를 도시하고 있다. 도 7에서는 정면도가 도시되어 있다. 하부의 고정자부(2')는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 구조로 일치한다. 차이 점은 오른쪽 프레임 주위에 결합개구부(30)가 나타나 있다는 것이다.

더욱이, 도 1에 대한 차이점으로, 도 3의 실시예에서 계곡부(13)가 입구부 (14')로서 하부의 고정자부(2')에 형성되어 있다. 상부 고정자부(2")는 동일한 입구부(14")를 갖는다. 입구부(14' 및 14")는 각각의 반사경층(20' 및 20")에 대한 탁트인 광학적 복사 진입을 보장한다. 각각의 반사경면(20' 및 20")은 광속의 반사를 위해, 예를 들면, 사용 광속 및 측정 광속의 반사를 위해 사용된다. 부가적으로, 이들 입구부(14' 및 14")는 반사경(5)의 자유로운 방해받지 않는 운동 뿐만 아니라 공기댐핑의 감쇠를 제공한다.

공명스캐너의 축대칭형 구조에서 상부의 고정자부(2")는 하부의 고정자부(2')와 정확히 같이 만들어 진다. 이런 방법은 생산비용을 절감시킨다. 작동부(1)는 먼저 접합층(26')의 하부 고정자부(2')에 접합된다. 이 접합은 접합층(26") 위의 상부 고정자부(2")를 가진 작동부(1)의 자유롭게 놓인 면과 또한 접합된다. 상부 고정자부(2") 및 하부 고정자부(2')는 동일하고 서로서로 거울상으로 작동부(1)에 장착된다. 2개의 각각의 고정자전극(15' 및 15")이 작동판(4)의 평면에 각각 대향하여 위치되는 것이 도 3에서 명백하다.

작동부(1)의 통로부(18')는 상부 고정자부(2")의 결합개구부(22")와 일치하고 작동부(1)의 통로부(18")는 하부 고정자부(2')의 결합개구부(22')와 일치한다. 각각의 고정자부(2' 및 2")의 결합개구부(22' 및 22") 뿐만 아니라 작동부(1)의 통로부(18' 및 18")는 전기적 접속의 형성을 위해 결합장치의 진입을 보장한다.

도 8은 전자기적 작동으로 구동수단이 실행되는 차이 점을 갖는 도 1 내지 도 7에 기술된 공명스캐너에 따른 공명스캐너의 횡단면도를 도시하고 있다. 작동부(1)는 고정자부(2)로 향한 면에 경질의 영구자기 층(23)을 가지고 있다. 고정자부(2)에서 2개의 전기회로가 절연층(27) 위의 자유공간(12) 영역에 고안되고 상기 전기회로의 도시된 코일(24)은 가변 전자기력을 생성하는 평면코일이다. 전기회로의 2개의 평면코일은 서로 거리를 두고 도 2 또는 도 7의 고정자전극(15)에 따라 토션대(8,9)에 대하여 대칭적으로 양쪽으로 배열된다. 코일(24)의 접촉은 전원선(16) 위에 제공된다. 지금까지 반사경(5)으로서 작동부(1)에 지정된 소자는 도 8에서 광학 평행판(25)으로 형성된다. 도 8에서 고정자부(2)는 하부에 개구부(14)를 가지므로, 예를 들어 적외선 분광사진기에서 실리콘에 의한 자유 광통로진입이 보장된다. 광학적 평행판(25)은 여기에서 단지 광선에 영향을 주는 광학적 소자에 대한 하나의 작동예이다. 더욱이, 진동하는 반사경(5)으로서 렌즈, 반사 거울, 광학 그리드(grid) 또는 프레즈넬(fresnel) 구조가 적용 가능하다.

도 9는 도 1과 유사한 공명스캐너의 단면도를 도시하고 있다. 차이 점은 고정자부(10)가 유리로 만들어졌다는 것이며, 절연체층(27)이 패시베이션층이므로,상기 층이 고정자전극(15) 뿐만 아니라 전원선(16)의 더 양호한 접착성을 야기한다. 도 9에서의 또 다른 차이 점은 개구부(13)로서만 계곡부가 형성되고, 또한 큰 영역까지 상기 개구부가 확장되어 있는 도 1에 대한 공명스캐너를 도시한 것이다. 이외에 도 9의 공명스캐너는 도 1의 공명스캐너와 일치한다.

도 10에서 개구부(13)의 크기는 도 2의 정면도에 도시된 바와 같이 쉽게 인식가능하다. 기저(11) 평면상에 도시된 투영에서, 개구부(13)는 반사경(5)보다 더 넓게 토션대를 가로지른다. 토션대의 방향으로 개구부(13)가 기저(11)상에 작동판(4)의 투영한 테두리를 지나 확장된다.

도 11은 입구부(14' 및 14")가 전술한 개구부보다 좀 더 크게 달성되는 차이 점이 있으며, 도 3에서 도시된 공명스캐너와 실질적으로 일치하는 양면으로 구동되는 공명스캐너의 단면도를 도시한 것이다. 이러한 큰 입구부들을 통하여 광선빔이 반사경면(20' 또는 20")으로부터 반사되어질 수 있고 또한 도 3의 구성에서보다 상당히 더 경사진 각을 발생시킬 수 있다.

도 12는, 도 11의 공명스캐너의 하부 고정자부(2)인, 고정자부의 단면도를 도시하고 있으며, 실질적으로 도 6의 도면에 일치하나, 한편으로는, 입구부(14)가 더 크게 이루어진 차이를 갖는다. 또한 도 12에서 고정자부(2')는 유리로 되기 때문에, 절연층이 경질의 패시베이션층(27)을 통해 대체된다.

도 13은 고정자부 위에서 장치의 정면도를 도시한 것으로, 상당히 큰 개구부(14)가 쉽게 인식될 수 있다. 도 7에 도시된 고정자부에 대한 추가적 변경으로, 전극(15)이 현 실시예의 경우 직사각형으로 된 후미부(28)를 도시한다. 후미부(28)는 기저(11) 상으로 최대 진폭을 고려할 때 작동판(4)이 접촉되는 영역에 형성된다. 후미부(28)를 통하여 작동판(4)이 완전히 진폭될 때 전극(15)이 또한 작동판(4)과 접촉될 수 없다는 것이 보장된다. 그러므로써 타격 응력(stress)에 대해, 즉, 전극 상에 작동판의 접착이 불가능하게 하기 위해 전극(15)와 작동판(4) 사이에 충분한 거리, 즉, 충분한 틈이 영원히 보장되도록 후미부(28)의 치수가 선택된다.

실시예의 작동부 및 고정자부의 제조과정 뿐만 아니라 공명반사경에 대한 조립이 하기에 기술되어져야만 한다.

수많은 동일한 작동부(1)의 동시생산용 공급재료는 200 ㎛의 두께를 갖는 윤이나는 양면 실리콘웨이퍼이며, 작동웨이퍼로서 다음과 같이 기술된다. 제 1 알루미늄층을 갖는 앞면과 제 2 알루미늄층을 갖는 뒷면에 작동웨이퍼가 적층된다. 증기증착은 대개 마그네트론 스퍼터를 통해 형성된다. 구성된 작동웨이퍼의 앞면 상의 알루미늄층은 래커(lacquer)층의 보조로 접합된다. 이러한 구성은 바람직하게는 플라즈마엣칭을 통해 제공된다. 이렇게 구성된 알루미늄층은 마스크로서 다음의 건조엣칭단계에만 제공된다. 이 단계에서 제 1 토션스프링(6)을 가진 작동판(4) 뿐만 아니라 토션스프링(7)을 가진 반사경(5)이 구성된다. 제조과정의 이 단계의 결과가 작동웨이퍼의 정면도를 도시한 도 14에 나타난다. 작동판(4)과 함께 토션스프링(6)이 부착된 프레임(3)이 보장됨으로써, 재료의 고유장력이, 특히 토션스프링(6)의 영역에서, 변경됨이 없이 얻어진다.

그런 후 알루미늄층이 한 습식화학 엣칭처리를 통하여 제거되고,반사경층(20)이 반사경(5)의 앞면으로부터 분리된다. 반사경층(20)의 재료는 반사된 파장에 대해 일치하게 선택된다. 대개 재료는 일치하는 보호층을 가진 알루미늄이거나 크롬과 금의 중첩(sandwich) 또는 은이다.

수많은 동일한 작동부(2, 2' 및 2")의 동시생산용 공급재료는 525㎛ 두께를 갖는 양면이 윤이나는 실리콘웨이퍼이며, 다음의 고정자웨이퍼로서 규정된다. 고정자웨이퍼는 열산화되고 질화물 층을 양면에 제공한다. 고정자웨이퍼의 산화층 및 질화층은 포토리소그라피의 공정 및 플라즈마 엣칭단계의 보조로 구성된다.

그럼으로써 계곡부(13) 또는 개구부(14)의 레이아웃(layout)과, 자유공간(12), 또한, 개구(19) 및 결합개구부(22)가 정의되고 구성된다. 고정자웨이퍼로는 유리가 사용되고, 플라즈마 엣칭으로 직접적인 포토리소그라피가 수행될 수 있다.

모든 마스크 층이 제거됨에 따라 개구(19)에 및 자유공간(12)의 기저면 위에 있는 절연층(27)이 활성화된다. 이 때 기저면 위의 금속피복 층이 분리되고 상당히 구조적이어서 고정자전극(15), 전원선(16), 결합버튼(17) 및 극연결부(21)가 형성된다. 이 상태가 고정자웨이퍼 위에서의 정면도인 도 15에 나타난다.

전자기적 작동의 경우에 고정자부(2)를 가진 코일(24)이 자유공간(12)의 내부에 고정된다. 이 코일(24)은 자유공간(12)의 기저면 상에 평면코일로서 작은 제조높이를 충족시키기 위해 적절히 활성화된다. 이 코일(24)은 또한 즉 나선형 전선을 가진 코일(24)일 수 있으며, 상기 코일은 고정자부(2)에 적절히 고정되고 자유공간(12)에 돌출한 전극에 삽입될 수 있다.

작동웨이퍼(1)는 저온접합공정을 통해 고정자웨이퍼(2 또는 2')에 접합된다. 유리웨이퍼에 의해 양극이 접합되거나 점착될 수 있고, 세라믹에 의해 점착이 가능하다. 정면도로서 도 16에 결과가 도시되어 있다.

양면 구동수단의 경우에 발생한 접합은 또 다른 상위의 고정자웨이퍼(2")와 저온접합공정을 통하여 접합된다. 접합의 분리는 절단톱을 통해 이루어 진다. 도 15에서 절단선이 점선으로 그어져 있다. 그리고 나서 다수의 작용가능한 공명반사경이 생성된다.

본 발명의 상세한 설명에 포함됨.

Claims (15)

1. 고정자부(2), 작동판(4), 반사경(5) 및 토션스프링(6,7)과 함께 결합하기 위한 고정요소들을 제시하는 작동부(1)와, 상기 작동판(4)이 2개의 제 1 토션스프링(6) 쪽의 고정요소에 고정되어 상기 제 1 토션스프링(6)의 공통의 제 1 토션대(8) 주위로 진동가능하며 제 1 고유주파수를 생성하고, 상기 작동판(4) 내부 및 상기 작동판 상에 있는 상기 반사경(5)이 2개의 제 2 토션스프링(7)을 통해 고정되어 상기 제 2 토션스프링(7)의 공통의 제 2 토션대(9) 주위로 진동가능하며 상기 제 1 고유주파수와의 다른 제 2 고유주파수를 생성하고, 상기 제 1 토션대(8)와 상기 제 2 토션대(9)가 평행하게 서로 놓여있게 구성되며, 상기 작동판(4)의 확장영역에 배열되고, 상기 작동판(4)에 미치는 직접적인 힘에 의하여 구동되며, 제 2 고유주파수의 주기에 일치하는 주기함수의 작용이 수반되도록 구동가능한 고정자부(2) 상의 구동수단(15,24)을 가지는 공명스캐너에 있어서,

   상기 고정자부(2)는 둘러싼 평면벽(10) 및 기저(11)를 가진 박스모양으로 형성되고, 상기 고정자부(2)의 상기 평면벽(10) 상에 고정되는 프레임(3)과 같은 고정요소가 형성되며, 상기 고정자부(2)의 기저(11)에 구동수단이 놓여지고, 반사경(5)의 범위에 있는 기저(11)는 계곡부(13)를 가지며, 상기 계곡부는 반사경(5)의 댐핑을 줄이고, 적어도 크게 할당되어 있어 상기 반사경(5)의 최대 기계적 진폭이 기저(11)로 인해 제한되지 않는 것을 특징으로 하는 공명스캐너.
2. 제 1 항에 있어서,

   구동수단(15)은 정전기력 및/또는 전자기(24)력을 생성하며, 고정자부(2) 위에 단단히 고정된 구동수단의 구성요소는 기저(11) 상에 배열된 구동수단의 구성요소로서 작동판(4)의 움직이는 평면이나 작동판(4) 그 자체와 상호작용하는 것을 특징으로 하는 공명스캐너.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   각각 대향한 반사경(5)의 양면에 있는 작동부(1)의 프레임(3)에 상기 고정자부(2)가 고정되는 것을 특징으로 하는 공명스캐너.
4. 제 1 항에 있어서,

   작동부(1)는 토션불변의 스프링재료로 한 유닛으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 공명스캐너.
5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,

   반사경(5)의 광학 작용면이 반사층 또는 연속 반사층으로 적층되는 것을 특징으로 하는 공명스캐너.
6. 제 1 항, 제 4 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   반사경(5)의 2개의 작용면이 평행하게 서로 대항하며, 상기 작용면 각각은전자기적 스펙트럼의 파장을 반사시키며, 유효 광선의 반사에 대한 작용면과 측정 광선의 반사에 대한 나머지 작용면이 설치되는 것을 특징으로 하는 공명스캐너.
7. 제 1 항, 제 5 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   반사경(5)이 전자기적 스펙트럼의 파장을 투과시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 공명스캐너.
8. 제 1 항 또는 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   반사경(5)의 작용면을 통해, 작용면이 광학적 형태의 작용을 하는 것을 특징으로 하는 공명스캐너.
9. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   고정자부(2)의 기저(11)는 상기 반사경(5)의 영역이 제거된 입구부(14)를 갖는 것을 특징으로 하는 공명스캐너.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    고정자부(2)가 전기적 절연 물질, 특히 유리, 세라믹 또는 석영으로 구성된 본체로 형성되는 것을 특징으로 하는 공명스캐너.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

    계곡부(13)가 기저(11)면 위에 투사된 반사경(5)의 투영보다 큰 것을 특징으로 하는 공명스캐너.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

    구동수단은 기저(11) 상에 놓여진 전극(15)을 나타내며, 상기 작동판(4)이 기저(11)에 완전히 진폭되어 인접할 때, 상기 작동판(4)과 상기 전극(15) 사이에 간격이 있도록 전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 공명스캐너.
13. 작동웨이퍼 상에 다수의 작동부(1)가 구성되어 만들어지고 고정자웨이퍼 상에 다수의 고정자부(2)가 구성되어 만들어지며, 하나의 고정자웨이퍼와 함께 한면에 구성된 하나의 작동웨이퍼 또는 2개의 고정자웨이퍼와 함께 양면에 구성된 하나의 작동웨이퍼가 미소 기계적 접합과정을 통해 접합되고 이러한 접합은 분리절단을 통해 수 많은 공명스캐너로 개별화되어지는 것을 특징으로 하는 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 공명스캐너 제조방법.
14. 작동부와 고정자부가 습윤엣칭방법 및 건조엣칭방법의 조합을 통해 웨이퍼로 부터 만들어지는 것을 특징으로 하는 제 10 항의 공명스캐너 제조방법.
15. 미소 기계적 접합방법으로서 점착, 납땜, 유리접합, 저온직접접합, 웨이퍼접합 또는 공정(共晶)접합이나 양극처리 접합이 되는 것을 특징으로 하는 제 10 항의공명스캐너 제조방법.