CN101441324A - 振荡器装置制造方法及具有振荡器装置的光偏转器和光学器械 - Google Patents

Abstract

公开了一种基于蚀刻单晶硅基底的振荡器制造方法包括：掩模形成步骤，用于在单晶硅基底上形成具有带有包括多个相互连接振荡器的重复形状的图案的蚀刻掩模，振荡器中的每一个包括在支承基底和可动部件之间的扭簧；蚀刻步骤，用于在使用蚀刻掩模作为掩模的同时蚀刻单晶硅基底，从而在单晶硅基底上形成包括多个相应的相互连接振荡器的重复形状；和切割步骤，用于确定处于重复形状的每一个振荡器的可动部件和支承基板的宽度，当它们用作振荡器时，所述宽度有效地确定各个振荡器所需要的谐振频率，并且切割步骤用于以确定的所述宽度在毗连的振荡器之间切割可动部件和支承基板而进行切断。还公开了相应的光偏转器和光学器械。

Description

振荡器装置制造方法及具有振荡器装置的光偏转器和光学器械

技术领域

本发明涉及一种制造振荡器装置的方法和包括根据所述制造方法生产的振荡器装置的光偏转器和光学器械，所述振荡器装置具有用于扭转振荡(torsional oscillation)的、被弹性支承的可动部件。

特别地，根据所述制造方法生产的振荡器装置可用于光偏转器或例如成像设备等使用所述光偏转器的光学器械中。

例如，本发明优选用于通过光的扫描偏转而投射图像的投影显示器或具有电子照相处理的成像设备例如激光束打印机或数字复印机中。

背景技术

通过使用半导体加工工艺从晶片传统地生产出的精密机器部件(minute machine member)可加工到微米级，并且基于这些精密机器部件获得了各种精密的功能装置。

包括通过这样的技术生产的振荡器并且具有被扭转振荡来进行光学扫描的反射表面的光偏转器与使用例如多角镜的旋转多棱镜的光学扫描光学系统相比较具有下述有利的特征。

即，可以使光学偏转器的尺寸变小；并且功率损耗低。

而且，如果这种光偏转器在振荡器的扭转振荡的谐振频率附近被驱动，则可以使功率损耗更低。

特别地，如果基于上述振荡器装置的光偏转器用来构造成像设备，则需要具有大反射面积的振荡器装置。

传统地，为了制造包括振荡器(比如上述振荡器)的精密机器部件，例如，日本特开(Laid-Open)专利申请No.5-27193公开了一种基于半导体加工工艺中使用的蚀刻技术而由晶片制造所述精密机器部件的方法。

而且，美国专利申请公开No.2005/0141070的说明书公开了用于所述蚀刻技术的各相异性蚀刻的使用。

当使用这种蚀刻工艺生产精密机器部件时，每单个晶片的产品数量越大，它们的生产成本就越低。

而且，如果微振荡器的弹簧使用碱性水溶液基于硅的各向异性蚀刻来生产，则可以使接收大应力的弹簧表面变平滑。

因而，通过该平滑表面可以避免应力集中，并且可以生产出带有具有良好耐久性的弹簧的微振荡器。

另一方面，日本特开专利申请No.7-58345公开了一种在对单晶硅基底进行各相异性蚀刻来生产半导体加速度传感器时使用修正图案的技术。

发明内容

但是，当基于晶片蚀刻工艺来生产属于例如上面提到的精密机器部件的振荡器时，需要不同的蚀刻掩模来生产具有不同谐振频率的振荡器。

这意味着每一次产品需要的谐振频率不同就必须改变蚀刻掩模的制造工艺。这使得制造工艺非常复杂并且降低效率。

而且，如果基于振荡器装置的光偏转器用于构成上述的成像设备，则需要具有大反射面积的振荡器装置。在此，如果微振荡器基于蚀刻形成有四边形反射表面时，将造成下述缺点。

当微振荡器通过蚀刻形成有四边形反射表面时，由于反射表面的顶角是圆角，将减少有效的反射面积。特别地，在各相异性蚀刻的情况下，为了避免这点，可使用一种在将形成顶角的部分形成修正图案的技术(参见日本特开专利申请No.7-58345)。但是，对于该程序，必须使用额外的图案，更严重的是，即使使用了这样的额外图案，仍然很难以直角形成顶角。

如果大区域用于反射表面来克服这些缺点，则会存在装置尺寸增大的问题。

而且，由于蚀刻中的顶角最终误差将导致可动部件的转动惯量误差，因此必然导致谐振频率的制造离差增加。

本发明提供了一种振荡器装置的制造方法，通过所述方法，可通过使用相同的蚀刻掩模来制造不同谐振频率的微振荡器，并且通过所述方法可以很好地抑制有效反射面积降低和谐振频率的制造离差。

而且，本发明提供了一种包括根据所述制造方法制造的振荡器装置的光偏转器和/或光学器械。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于蚀刻单晶硅基底来制造振荡器的方法，所述振荡器包括支承基板、扭簧和可动部件，所述可动部件由所述扭簧支承，用于相对于所述支承基板围绕扭转轴线进行振荡运动，而且所述振荡器围绕所述扭转轴线具有至少一个谐振频率，所述方法包括：掩模形成步骤，用于在所述单晶硅基底上形成蚀刻掩模，所述蚀刻掩模具有带有包括多个相互连接的振荡器的重复形状的图案，所述多个相互连接的振荡器中的每一个包括在所述支承基板和所述可动部件之间的扭簧；蚀刻步骤，用于在使用所述蚀刻掩模作为掩模的同时蚀刻单晶硅基底，从而在所述单晶硅基底上形成包括多个相应的相互连接的振荡器的重复形状；和切割步骤，用于确定在所述蚀刻步骤中形成的所述重复形状的每一个振荡器的所述可动部件和所述支承基板的宽度，所述宽度有效地确定所述各个振荡器当用作振荡器时所需要的谐振频率，并且所述切割步骤用于以确定的所述宽度来在毗连的振荡器之间切割所述可动部件和所述支承基板而进行切断。

在本发明的该方面的一个优选形式中，所述方法还包括分离步骤，用于在所述切割步骤之后切断有多个振荡器连接在一起的单晶硅基底的区域以将所述振荡器分离为单件。

所述蚀刻步骤可以使用晶体各相异性蚀刻溶液来进行蚀刻。

所述方法还可以包括频率调节部件形成步骤，用于在所述切割步骤之后为可动部件提供调节部件，所述调节部件构造成用于调节所述谐振频率。

所述方法还可以包括修整步骤，用于在所述频率调节部件形成步骤之后，通过去除所述频率调节部件的一部分来调节所述谐振频率。

根据本发明的另一个方面，提供了一种光偏转器，包括：根据上述振荡器装置制造方法制造的振荡器装置；以及设在所述振荡器装置的振荡器上的光偏转元件。

根据本发明的另一个方面，提供了一种光学器械，包括：光源；感光部件或图像显示部件；以及如上所述的光偏转器；其中，所述光偏转器构造成用于从所述光源偏转光，以使至少一部分光入射在所述感光部件或所述图像显示部件上。

本发明的这些和其他目的、特征和优点将在考虑下面结合附图的本发明优选实施例的描述时变得更显而易见。

附图说明

图1是用于说明根据本发明第一实施例的微振荡器的俯视图。

图2A和2B是用于说明使用根据本发明第一实施例的微振荡器的光偏转器的示意图，其中，图2A是示出了第一实施例的光偏转器的俯视图，图2B是沿图2A的C-C’的剖视图，示出了第一实施例的光偏转器的可动部件。

图3是当生产本发明第一实施例中的微振荡器时使用的硅基底的俯视图。

图4A-4C是用于说明本发明第一实施例的微振荡器制造方法中的掩模形成步骤的示意图，其中，图4A是掩模形成步骤中的俯视图，图4B是在掩模形成步骤中沿图4A的A-A’的剖视图，图4C是在掩模形成步骤中沿图4A的B-B’的剖视图。

图5A-5C是用于说明本发明第一实施例的微振荡器制造方法中的蚀刻步骤的示意图，其中，图5A是在蚀刻步骤中的俯视图，图5B是在蚀刻步骤中沿图5A的A-A’的剖视图，图5C是在蚀刻步骤中沿图5A的B-B’的剖视图。

图6A-6C是用于说明本发明第一实施例的微振荡器制造方法中的切割步骤的示意图，其中，图6A是在切割步骤中的俯视图，图6B是在切割步骤中沿图6A的A-A’的剖视图，图6C是在切割步骤中沿图6A的B-B’的剖视图。

图7是用于说明通过根据本发明第一实施例的微振荡器制造方法的切割步骤来制造具有不同谐振频率的微振荡器的方法的俯视图。

图8A和8B是用于说明与传统实例相比较的本发明第一实施例的微振荡器制造方法的示意图，其中，图8A是在传统实例的蚀刻步骤之后的硅基底的俯视图，图8B是示出了在本发明蚀刻步骤之后的硅基底的俯视图。

图9是沿图8A的Q-Q’的剖视图，显示了在传统实例的蚀刻步骤之后被断开的可动部件。

图10A和10B是示意图，显示了具有在传统实例的蚀刻步骤中发生的蚀刻误差的可动部件的顶角的形状，其中，图10A显示了其中已经形成蚀刻掩模的表面，其与图1中以虚线描述的区域处于相同位置，图10B是在附着表面侧处的可动部件的俯视图。

图11A-11C是用于说明根据本发明第二实施例的使用微振荡器的光偏转器的示意图，其中，图11A是示出了所述第二实施例的光偏转器的俯视图，图11B是从反射表面侧看图11A的光偏转器的俯视图，图11C是沿图11B的D-D’的剖视图，示出了第二实施例的光偏转器的第二可动部件。

图12A-12C是用于说明在本发明第二实施例的微振荡器制造方法中的掩模形成步骤的示意图，其中，图12A是显示了放大比例的硅基底100的一部分的俯视图，图12B是沿图12A的E-E’的剖视图，图12C是沿图12A的D-D’的剖视图。

图13A-13C是用于说明本发明第二实施例的微振荡器制造方法中的蚀刻步骤的示意图，其中，图13A是蚀刻步骤中的俯视图，图13B是在蚀刻步骤中沿图13A的E-E’的剖视图，图13C是在蚀刻步骤中沿图13A的D-D’的剖视图。

图14A-14C是用于说明本发明第二实施例的微振荡器制造方法中的切割步骤的示意图，其中，图14A是在切割步骤中的俯视图，图14B是在切割步骤中沿图14A的E-E’的剖视图，图14C是在切割步骤中沿图14A的D-D’的剖视图。

图15A-15C分别是用于说明本发明第二实施例的微振荡器制造方法中的形成频率调节部分的步骤的俯视图。

图16A和16B是用于说明一种基于传统蚀刻步骤的情况的示意图，其中，图16A是用于说明在传统实例中的掩模形成步骤的俯视图，图16B是用于说明在传统实例中的蚀刻步骤的俯视图。

图17A是用于说明根据传统实例的有效反射面积的俯视图。

图17B是用于说明基于本发明的该实施例的有效反射面积的俯视图。

图18是用于说明根据本发明第三实施例的成像设备的结构的透视图。

具体实施方式

现在将参照附图描述本发明的优选实施例。

[实施例1]

将参照其中对单晶硅基底进行蚀刻的振荡器制造方法的结构实例来描述本发明的第一实施例。

图1示出了用于说明通过本实施例的制造方法来制造的微振荡器结构实例的示意图。

图2A和2B是用于说明包括本实施例的微振荡器的光偏转器的示意图，其中，图2A是其俯视图，图2B是沿图2A的C-C’示出了其可动部件的剖视图。

图3到图7是用于说明本发明该实施例的微振荡器制造方法的示意图。

在图1中2处标示的是支承基板，3处标示的是扭簧。6处标示的是可动部件，14处标示的是扭转轴线。16处标示的部分示出了所述可动部件顶角周围的区域。

本实施例布置成用来提供包括由扭簧3支承的可动部件6的微振荡器，所述扭簧3用于相对于固定的支承基板2围绕扭转轴线14进行振荡运动。可动部件6围绕扭转轴线14具有至少一个谐振频率。

在此，可动部件6具有由一对扭簧支承到所述支承基板2的结构。

处于相对端的支承基板2被机械固定。成对的两个扭簧3构造成用于弹性支承可动部件6以便围绕扭转轴线14进行扭转振荡。因而，围绕扭转轴线14的扭转振荡的谐振频率可由下面的方程(1)表示：

$f=1/(2\·\mathrm{\π})\·\sqrt{(2\·K/I)}---\left(1\right)$

其中K为围绕扭转轴线14的一个扭簧3的扭簧常数，I为可动部件6围绕扭转轴线14的转动惯量。

图2A中显示了基于该微振荡器的光偏转器的结构实例。如图2A中所示，可动部件6具有反射表面4。

另一方面，如图2B中所示，在远离形成反射表面4侧的一侧处有永磁体7，永磁体沿所示出的方向被极化。

存在构造成用于沿图2B中所示的磁场方向15的方向或其相反方向产生磁场的驱动装置(未显示)。

在此，驱动装置在大约等于谐振频率f的频率下驱动可动部件6。因此，实现了节约功率的驱动。

接下来，参照图3到图7，将说明本实施例的微振荡器制造方法。

本实施例的微振荡器制造方法提供了一种可以有效地制造该谐振频率f不同的微振荡器的方法。

而且，不管使用的蚀刻工艺如何，可动部件6的顶角(例如，在虚线16处示出了一个顶角)可以以直角精确地形成。因此，可以使反射表面4的有效反射面积很大。

图3是在生产本实施例微振荡器时将使用的硅基底100的俯视图。

如所示出的，使用通常在半导体生产中使用的硅基底，在单片晶片上可以制造多个微振荡器。

接下来，参照图4A到图6C，将按照步骤进行的顺序来说明本实施例的制造方法的过程。

图4A-4C到图6A-6C是示出了本实施例制造方法的工艺过程示意图。

图4A是掩模形成步骤中的俯视图。图4B是在掩模形成步骤中沿图4A的A-A’的剖视图。图4C是在掩模形成步骤中沿图4A的B-B’的剖视图。

图4A-4C是用于说明本实施例微振荡器制造方法中的掩模形成步骤的示意图。

本实施例的掩模形成步骤是用于在单晶硅基底上形成蚀刻掩模的工艺，所述蚀刻掩模具有包括多个相互连接的微振荡器的重复形状的图案，所述相互连接的微振荡器的每一个包括如上所述的在支承基板和可动部件之间的扭簧。

更特别地，硅基底100附着到保持基底(未显示)上，蚀刻掩模101形成在不同于附着表面的表面上，如图4A所示。

在该工艺中，蚀刻掩模101可以根据用作基体材料的硅基底100的厚度使用多种材料制成。

例如，蚀刻掩模101可以通过蒸镀铝并且通过使用光刻技术为铝形成图案而制成，如图4A所示。

对于本实施例的掩模形成步骤，可以制成具有如图4B所示的沿将在后面步骤提供扭簧的材料部分的轮廓形成的形状的蚀刻掩模。

另一方面，如图4C所示，将提供可动部件的材料部分具有连续形状，所述连续形状如所示出的在将生产成各个成品的多个微振荡器上方延伸。

下一个步骤是蚀刻步骤，通过所述蚀刻步骤，以下述方式蚀刻硅基底100。

图5A-5C示出了本发明第一实施例的微振荡器制造方法中的蚀刻步骤。

图5A是蚀刻步骤中的俯视图。图5B是在蚀刻步骤中沿图5A的A-A’的剖视图。图5C是在蚀刻步骤中沿图5A的B-B’的剖视图。

在本实施例的蚀刻步骤中，在上面提到的蚀刻掩模用作掩模的同时蚀刻单晶硅基底，由此，在单晶硅基底上形成了多个相互连接的振荡器的重复形状。

更具体地，如图5A、5B和5C中所示，在硅基底100中形成遵循已经在图4A-4C的掩模形成步骤生产出的蚀刻掩模101的轮廓的蚀刻孔。

在此，由于硅基底100已经附着到保持基底(未显示)上，因此可以进行蚀刻，以使孔完全延伸穿过硅基底100。蚀刻工艺可以使用通常使用的硅的深干蚀刻技术。

一旦蚀刻完成，去除蚀刻掩模101。

以这种方式，通过该步骤形成扭簧3，如图5B所示。

下一个步骤是切割步骤。首先，确定在蚀刻步骤中形成的重复形状的各个振荡器的可动部件和支承基板的宽度，当它们(可动部件和支承基板)用作单个振荡器时，该宽度确定了所需的谐振频率。然后，以该确定的宽度通过在毗连的振荡器之间切割来切断可动部件和支承基板。

更具体地，以下述方式切断硅基底100，所述硅基底100具有在前述蚀刻步骤中形成在其上的扭簧3。

图6A-6C是用于说明本实施例的微振荡器制造方法中的切割步骤的示意图。

图6A是切割步骤中的俯视图。图6B是在切割步骤中沿图6A的A-A’的剖视图。图6C是在切割步骤中沿图6A的B-B’的剖视图。

在本实施例的切割步骤中，如图6A中所示，硅基底100沿Y方向以宽度19A的间距被切断。

该切断步骤可使用通常用于切断硅基底的切割装置或激光束机加工来进行。

如果在考虑了切割边缘的同时制备的蚀刻掩模101，则可以在如图6C所示的该步骤中生产出具有宽度19B的可动部件6。

在下面的描述中，术语“可动部件的宽度”指垂直于扭转轴线的尺寸，如在图6C中19B处所示。

下一个步骤是在切割步骤之后的分离步骤。在该分离步骤中，其中多个振荡器相互连接的单晶硅基底的区域被切断，以使这些振荡器分离为各个单独件。在本实施例的分离步骤中，其上连接有多个振荡器的支承基板被沿着如图6A中所示的横向方向切断成各个振荡器(即，沿图6A中X方向切断)。同样，在该分离步骤中，可以使用切割装置或激光束机加工装置。

应注意的是，分离步骤可以在切割步骤之前进行。即，在本实施例中，连接多个振荡器的支承基板可沿横向方向(X方向)(分离步骤)被切断，并且之后，硅基底100可以以宽度19A的间距沿着纵向(沿Y方向)被切断(切割步骤)。

接下来，将说明基于本实施例切割步骤的具有不同谐振频率的微振荡器的制造方法。

图7是用于说明基于本实施例切割步骤的不同谐振频率的微振荡器的制造方法。

图7所示的情况为：已经进行了与直到图5A-5C所示步骤完全相同的程序并且仅仅切割步骤的切断间距与图6A所示的切断间距不同。

使用本实施例的切割步骤，如图7所示，硅基底100以宽度19C的间距被切断，所述宽度19C的间距小于图6A所示的宽度19A的间距。

通过该步骤，可以生产出包括基于宽度19C间距的可动部件的微振荡器，所述宽度19C小于图6C所示的宽度。

如在前面提到的方程(1)中所提出的，谐振频率与转动惯量I有关。由于可动部件6的转动惯量I近似以沿宽度19B或19C的方向的尺寸的立方变化，因此，通过改变可动部件的宽度，可以生产出具有不同谐振频率的微振荡器。

通过如上所述的本实施例的程序，不仅可以使用相同的蚀刻掩模来生产出不同谐振频率的微振荡器，而且每一个可动部件的顶角可以以直角形状精确地形成。

即，通过本实施例的程序，顶角不是如前面描述的传统实例的蚀刻步骤所产生的圆角，而是可以形成精确的直角形状。因此，可以在单片硅基底100上生产出大量具有宽反射表面的微振荡器。

接下来，将通过与传统实例进行比较来更详细地说明本实施例的程序。

图8A和8B是与传统实例相比较用于说明本实施例的微振荡器制造方法的示意图。图8A是已经通过传统实例的蚀刻步骤加工出的硅基底的俯视图。图8B是示出了通过本发明蚀刻步骤加工出的硅基底的俯视图。

图9是沿图8A的Q-Q’的剖视图，示出了已经通过传统实例中的蚀刻步骤加工出的分离的可动部件。

从图9可以看出，通过蚀刻步骤加工的孔的形状显示了典型的蚀刻误差。即，如由凹槽25A和25B所描绘的，具有由加工造成的缺口。

凹槽25A由对蚀刻掩模的边缘快速蚀刻而造成。凹槽25B是由以下现象造成的，即在穿透过程中由于在附着基底表面处进行蚀刻的原子团或离子的反射而使蚀刻横向前进。

图10A和10B示出具有由上述的传统实例的蚀刻步骤所造成的蚀刻误差的可动部件6的顶角形状。

图10A显示了类似于图1中由虚线16描绘的区域的表面部分，其中已经形成了蚀刻掩模。图10B是在其附着表面侧的可动部件6的俯视图。从这些附图可以看出，顶部表面侧和底部表面侧上的顶角的拐角由于出现了由蚀刻造成的凹槽25A和25B而成为圆角。

特别地，如图10B所示，使在附着表面侧的宽度由于凹槽25B而变小。

如上所述，通过传统的蚀刻步骤，提供反射表面的可动部件6的顶角为圆角，并且宽度也变得比蚀刻掩模中所限定的宽度小。

因而，为了形成期望的反射面积，蚀刻掩模必须以较大的尺寸形成。这必然导致可以从单片硅基底100生产出的微振荡器的数量减少。

另一方面，根据本发明的制造方法，当通过切割步骤来形成对应于图9所示的那些可动部件6时，可通过该切割步骤形成比通过蚀刻更精确的直角形状。其结果是，可以防止顶角形成圆角，并且可从单片硅基底100生产出具有大反射表面的更大数量的微振荡器。

而且，如图8B所示，利用本实施例的制造方法，在蚀刻步骤之后，保留将提供各个微振荡器的扭簧和可动部件的区域，所述区域以肋状结构20连接。

其结果是，整个硅基底具有提高的强度，这有效地减少了断裂的可能性。而且，即使在与保持基底附着处存在硅基底的局部强度不均匀性，由于通过肋状结构20的连接，仍能降低一些部分剥落而造成缺陷的可能性，并且因而可以提高产量。

[实施例2]

本发明的第二实施例将参照使用微振荡器的光偏转器的结构实例进行描述，所述微振荡器通过将本发明的振荡器装置制造方法应用到微振荡器制造方法中而生产出。

图11A-11C是用于说明根据本发明第二实施例的使用微振荡器的光偏转器的示意图。

图11A是示出了本实施例光偏转器的俯视图。图11B是图11A所示的光偏转器从其反射表面侧看的俯视图。图11C是沿图11B的D-D’的剖视图，示出了本实施例的光偏转器的第二可动部件。

图12A到图15C是用于说明本发明该实施例的微振荡器制造方法的示意图。

在图11A-11C中，在2处标示的是支承基板，在4处标示的是反射表面。在5处标示的是调节部件，在7处标示的是永磁体。在31处标示的是第一扭簧，在32处标示的是第二扭簧。在14处标示的是扭转轴线。附图标记16描绘了围绕第一可动部件顶角的区域。在61处标示的是第一可动部件，在62处标示的是第二可动部件。

本实施例布置成用于提供包括第一可动部件61和第二可动部件62的微振荡器，所述第一可动部件61和第二可动部件62由扭簧31和32支承，以便围绕扭转轴线14相对于固定的支承基板2振荡运动。第一和第二可动部件61和62围绕扭转轴线14具有至少两个谐振频率。

在此，第一可动部件61由第二可动部件62通过单件第一扭簧31支承，并且第二可动部件62由支承基板2通过单件第二扭簧32支承。

支承基板2被机械固定，并且其支承用于围绕扭转轴线14扭转振荡的两个可动部件。因而，其提供了相对于扭转轴线14的扭转振荡的两个谐振频率。

在本实施例的微振荡器中，微振荡器的尺寸设计成使这两个谐振频率具有1:2的关系。

然后，如图11B所示，第一可动部件61具有由铝形成的反射表面4。

另一方面，如图11A和11C所示，第二可动部件62设有沿所示方向极化的永磁体7。

具有构造用于交替地在沿图11C所示的磁场方向15的方向或其相反方向产生磁场的驱动装置(未显示)。

在此，驱动装置在大约对应于两个谐振频率的两个频率下驱动微振荡器。因此，一旦这两个同时激发的频率的振幅以适当比率设置，第一可动部件61将由双重频率关系的正弦波复合波形驱动。

因而，通过利用反射表面4反射来自光源的光，与由正弦波进行扫描的情况相比较，可以在宽角度范围内进行恒定角速度的优良光扫描。

而且，本实施例的微振荡器设有调节部件5。

这些调节部件5形成为悬臂结构，该悬臂结构在第一和第二可动部件61和62上的最远离扭转轴线14的位置处平行于扭转轴线14延伸。

通过使用例如激光束机加工方法来去除该部分，这些调节部件5构造成独立地调节两个可动部件的转动惯量。由于它们形成为悬臂结构，因此机加工过程中的热或由机加工产生的灰尘不会影响反射表面4。

接下来，将参照图12A到图15C按照进行步骤的顺序来描述本实施例的制造方法的程序。

图12A-12C到图15A-15C为示出了本实施例制造方法的工艺过程示意图。

图12A是以放大比例显示硅基底100的一部分的俯视图。图12B是沿图12A的E-E’的剖视图，图12C是沿图12A的D-D’的剖视图。图12A-12C是用于说明本实施例微振荡器制造方法中掩模形成步骤的示意图。

本实施例的掩模形成步骤是用于在具有沿(100)方向的平面定向的硅基底100的相对表面上形成蚀刻掩模101的过程，如图12A所示。图12A所示的矩形形状的掩模图案具有与硅基底100的<110>方向对准形成的其相应侧面。

在该过程中，蚀刻掩模101可以通过使用根据后续蚀刻步骤中将使用的蚀刻溶液的各种类型的多种材料而制成。

例如，关于蚀刻掩模101，氮化硅薄膜可通过化学气相合成法形成，并且其可以使用光刻技术如所示出的z在蚀刻掩模101中形成图案。

通过本实施例的掩模形成步骤，如图12B中所示，在将提供第一可动部件61或第二可动部件62的材料部分处形成连续的蚀刻掩模。另一方面，如图12C中所示，在将形成第一扭簧31和第二扭簧32的材料部分处，分别沿顶部和底部表面上的轮廓形成具有相同结构的蚀刻掩模。

接下来的步骤是蚀刻步骤，其中硅基底100以下述方式被蚀刻。

图13A-13C示出了本发明第二实施例的微振荡器制造方法的蚀刻步骤。

图13A是在蚀刻步骤中的俯视图。图13B是在蚀刻步骤中沿图13A的E-E’的剖视图。图13C是在蚀刻步骤中沿图13A的D-D’的剖视图。

在本实施例的蚀刻步骤中，如图13A、13B和13C所示，在硅基底100中形成蚀刻孔，遵循在图12A-12C的掩模形成步骤中已经制备好的蚀刻掩模101的轮廓。

在此，硅基底100使用硅晶体各相异性蚀刻溶液从其两侧进行蚀刻。例如，本实施例中使用氢氧化钾水溶液。

通过使用这样的晶体各相异性蚀刻溶液，通过蚀刻而形成的两个扭簧的部分可以具有由(111)等效表面围绕的特有多边形形状，如图13C所示。

在完成蚀刻之后，去除蚀刻掩模101。以这种方式，在该步骤形成了第一扭簧31和第二扭簧32。

接下来的步骤是切割步骤，其中，以下述方式切割具有通过前述蚀刻步骤在其上形成的扭簧31的硅基底100。

图14A-14C是用于说明本实施例的微振荡器制造方法的切割步骤的示意图。

图14A是在切割步骤中的俯视图。图14B是在切割步骤中沿图14A的E-E’的剖视图。图14C是在切割步骤中沿图14A的D-D’剖视图。

在本实施例的切割步骤中，硅基底100以宽度19A的间距进行切割，如图14A所示。

该切割步骤可使用通常用于切割硅基底的切割装置或激光加工来进行。

如果在考虑了切割边缘的同时制备的蚀刻掩模101，则在该步骤中可以生产出具有宽度19B的第一和第二可动部件61和62，如图14B所示。

同样，通过本实施例的制造程序，可以通过改变该切割步骤的间距来生产出不同宽度的可动部件，如图7所示。

因而，可通过相同的掩模形成步骤生产出包括具有不同频率的两个可动部件的微振荡器。

图15A-15C是显示用于形成频率调节部件的工艺过程的俯视图。

通过图14A-14C的切割步骤，本实施例的微振荡器以例如图15A所示的形状形成。

在此，第一可动部件61、第二可动部件62和支承基板2通过第一连接部22A和22B及第二连接部23A和23B结合在一起。

然后，如图15B所示，通过使用激光加工开始切割第一连接部22A和22B。

在此，第一可动部件61与第二可动部件63断开连接，以便它能扭转振荡。

因此，在图15B的状态中，可以检测由第一可动部件61和第一扭簧31形成的局部振动器的谐振频率。因而，通过基于其来调节切割部分24A和24B的去除量，第一可动部件61可以获得期望值。

而且，同样，第二连接部可通过激光加工而被切割，如图15C所示，由此，通过调节部件5，可以生产出包括两个可动部件和两个扭簧的本实施例的微振荡器。

而且，通过下述的修整步骤，可以将两个谐振频率调谐成期望值。

首先，通过扫描驱动装置的驱动频率来测量微振荡器的两个谐振频率。

如果测量的谐振频率相对于期望谐振频率具有误差，则可以通过例如使用激光来去除调节部件5的一部分，从而调节转动惯量。通过该调节，谐振频率可调成目标值。

由于调节部件5形成为如前面所述的悬臂结构，因此机加工过程中的热或由机加工产生的灰尘将不会影响反射表面4。

通过上述的制造方法生产的本实施例的微振荡器在蚀刻步骤中使用硅晶体各相异性蚀刻溶液。结果，可以使扭簧的表面变平滑。因而，可避免在扭转振荡过程中的应力集中，并且可实现了具有高可靠性的振荡器。因此，当该微振荡器用作光偏转器时，实现了具有长使用寿命的光偏转器。

顺便提及的是，通过传统实例的蚀刻工艺，可动部件的顶角部分将通过蚀刻而变圆。这将在下面进行详细说明。

图16A和16B是用于说明使用传统实例的蚀刻工艺的情况的示意图。

图16A是示出了传统实例的掩模形成步骤的俯视图，图16B是示出了传统实例的蚀刻步骤的俯视图。

参照图16A，将说明在传统实例中通过使用硅晶体各相异性蚀刻溶液来形成例如由图11B的虚线16所描述的可动部件顶角的实例。

在此，图16A示出了在掩模形成步骤中的两个相邻微振荡器的顶角。图16B示出通过使用图16A的蚀刻掩模由蚀刻步骤形成的顶角状态。

从图16B看出，对于传统实例，顶角由在18A所描绘的蚀刻而形成为圆角。

这由于在硅晶体各相异性蚀刻中蚀刻在顶角部分中快速进行造成的。

因此，需要在将形成顶角的部分制备比如图16A所示的修正图案21。

但是，即使使用这样的修正图案21，仍很难使顶角精确地变成直角，并且顶角将形成为图16B所示的圆角。

如果使用这样的可动部件形成反射表面，如图17A所示，则有效反射面积17相对于反射表面4的整个面积变得非常小。

与其进行比较，根据本实施例的制造方法，由于可动部件的形状由如图17B所示的切割步骤确定，因此避免了顶角为圆角，并且形状可以是比通过蚀刻获得的更精确的直角。因而，可以使有效反射面积17变大。

而且，传统的蚀刻工艺需要使用修正图案21来形成顶角部分，如图16A和16B所示。这造成了各个微振荡器不能彼此靠近地布置的缺点，并且因而减少可从单片硅基底生产出微振荡器的数量。

而且，在修正图案21的蚀刻掩模中，由于硅在蚀刻工艺的端点处蚀刻，因此仅蚀刻掩模具有悬臂结构。

这容易产生掩模断裂从而污染蚀刻剂的问题或掩模粘到任何其他部分从而形成蚀刻误差因素，导致产量下降的问题。

与其比较，根据本实施例的制造方法，不需要在蚀刻步骤中使用修正图案，并且可减少传统实例造成的缺点。

[实施例3]

将参照使用包括根据本发明微振荡器的光偏转器的光学器械的结构实例来描述第三实施例。

在此，成像设备显示为光学器械。

图18是用于说明根据本实施例的成像设备的结构实例的示意性透视图。

在图18中，在3001处标示的是激光源，在3002处标示的是透镜或透镜组。在3003处标示的是包括本发明振荡器装置的光偏转器。在3004处标示的是记录透镜或透镜组。在3005处标示的是鼓形感光部件。

本实施例的成像设备包括光源、感光部件和光偏转器，所述光偏转器具有布置在振荡器上的光偏转元件，并且包括本发明的振荡器装置。

来自光源的光被光偏转器偏转，并且所述光的至少一部分入射在感光部件上。

从激光源3001投射的激光束接收与光的扫描偏转的定时相关的预定强度调制。具体地，如图18所示，该强度调制光穿过透镜或透镜组3002。然后，输入光通过光偏转器3003进行一维扫描，所述光偏转器3003包括根据前述任一实施例的振荡器装置。

通过记录透镜3004，扫描激光束在感光部件3005上形成图像。

沿垂直于扫描方向并且围绕旋转轴线旋转的感光部件3005通过充电装置(未显示)均匀充电。当用光扫描感光部件表面时，静电潜像形成在被光扫描的部分上。

随后，通过显影装置(未显示)，调色剂图像形成在静电潜像的成影像部分上。然后调色剂图像转印到并且定影到纸张(未显示)上，由此在纸张上产生图像。

图像可通过使用本发明的具有期望频率的光偏转器3003来形成。

而且，通过该实施例的光偏转装置，可以使光扫描偏转的角速度在特定范围内基本恒定。

而且，通过使用包括本发明振荡器装置的光偏转器，降低了扫描位置的漂移，以实现可以产生清晰图像的成像设备。

虽然在前面的描述中本发明已经参照作为光学器械的成像设备的实例进行了说明，但是本发明不限于这样的结构。

例如，其可以包括光源、图像显示部件和包括本发明的振荡器装置的光偏转器，并且可以由此构成投影显示装置，布置成使来自光源的光被光偏转器偏转，并且入射在图像显示部件上。

虽然本发明已经参照在此公开的结构进行了描述，但是其并不限于所述的细节，并且本申请旨在覆盖可落入下列权利要求的改进用途或范围内的修改或改变。

Claims (7)

1.一种基于蚀刻单晶硅基底来制造振荡器的方法，所述振荡器包括支承基板、扭簧和可动部件，所述可动部件由所述扭簧支承，用于相对于所述支承基板围绕扭转轴线进行振荡运动，所述振荡器围绕所述扭转轴线具有至少一个谐振频率，所述方法包括：

掩模形成步骤，用于在所述单晶硅基底上形成蚀刻掩模，所述蚀刻掩模具有带有包括多个相互连接的振荡器的重复形状的图案，所述多个相互连接的振荡器中的每一个包括在所述支承基板和所述可动部件之间的扭簧；

蚀刻步骤，用于在使用所述蚀刻掩模作为掩模的同时蚀刻单晶硅基底，从而在所述单晶硅基底上形成包括多个相应的相互连接振荡器的重复形状；和

切割步骤，用于确定在所述蚀刻步骤形成的所述重复形状的每一个振荡器的所述可动部件和所述支承基板的宽度，所述宽度有效地确定所述各个振荡器当用作振荡器时所需要的谐振频率，并且所述切割步骤用于以确定的所述宽度，通过在毗连的振荡器之间切割所述可动部件和所述支承基板而进行切断。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括分离步骤，用于在所述切割步骤之后切断有多个振荡器连接在一起的单晶硅基底的区域，以将所述振荡器分离为单件。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻步骤使用晶体各相异性蚀刻溶液进行蚀刻。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括频率调节部件形成步骤，用于在所述切割步骤之后为可动部件提供调节部件，所述调节部件构造用于调节所述谐振频率。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括修整步骤，用于在所述频率调节部件形成步骤之后，通过去除所述频率调节部件的一部分来调节所述谐振频率。

6.一种光偏转器，包括：

根据权利要求1所述的振荡器装置制造方法制造的振荡器装置；和

光偏转元件，其布置在所述振荡器装置的振荡器上。

7.一种光学器械，包括：

光源；

感光部件或图像显示部件；和

如权利要求6所述的光偏转器；

其中，所述光偏转器构造成用于从所述光源偏转光，以使光的至少一部分入射在所述感光部件或所述图像显示部件上。

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