微机械结构体系统及其制造方法

专利名称：微机械结构体系统及其制造方法
技术领域：
本发明涉及驱动由弹性支承部件支承的微小可动部的微机械结构体系 统，特别是涉及适于在可动部具有光反射面的微镜、以及将该微镜排列成 二维阵列形状以能够独立驱动的微镜器件的微机械结构体系统及其制造方 法。
背景技术：
近年来，面向实现补偿光学领域中的光波阵面的控制、或对光束进行 反射从而使其入射到位于规定位置上的光电元件或光纤上的机械式光开关，提出了使用MEMS (Micro Electro Mechanical System,微机电系统) 技术的极小型微镜器件。在微镜器件中，为了提高反射光的品质，需要提高镜面的平面度。为 了实现该平面度的提高，提出了将SOI (Silicon on Insulator,绝缘硅)基 板的单晶硅层用于镜面的方案。SOI基板所具有的单晶硅层具有无残余应 力、平坦性优良的特点，从而可形成平面度高的反射镜。此外，由于可通 过DRIE (DEEP REACTIVE ION ETCHING,深反应离子刻蚀)技术在单 晶硅层上形成垂直凹槽，因而可使用该技术来形成反射镜。但是，难以在单晶硅层的内部形成与单晶硅层平行的凹槽，仅对单晶 硅层进行加工是无法实现使驱动电极和反射镜相对的中空形状的。因此， 在必须有驱动电极和反射镜相对的结构的微镜器件中，采用了另外准备只 形成驱动电极的基板，并通过接合来将反射镜基板和电极基板一体化的方 法(例如，参见专利文件1)。图24是示出专利文献1所记载的传统的反射镜阵列的制造工序的中 间阶段中的结构的截面图。在图24所示的阶段，单独制作的反射镜基板100和电极基板120以层
叠的状态被夹在载物台901和粘片机701之间。具体地，反射镜基板100 被反固定在载物台901下，电极基板120被固定在粘片机701之上。反射镜基板100通过用照相技术和蚀刻技术将SOI基板图案化而形 成，具有反射镜105。反射镜105由没有图示的框架部弹性支承，并去掉 了周围的绝缘层和支撑(handle)基板以能够自由转动。另一方面，在电极基板120的与反射镜105相对的位置形成了控制电 极124。在电极基板120上形成了支承部件125，在支承部件125之上形 成了空间图案(spacer pattern) 801。空间图案801通过另外在转印板(没 有图示)上形成导电性胶状图案(没有图示)，然后将其压印到支承部件 125之上来形成。此时，如果导电性胶状图案过厚，则空间图案S01可能 会倒塌变形甚至突出，因此要精密控制导电性胶状图案的厚度。为了形成图24所示的层叠结构体，通过相对移动承载反射镜基板100 的载物台901和承载电极基板120的粘片机701,使电极基板120的空间 图案801和反射镜基板IOO—侧的没有图示的框架部抵接。通过在此状态 下进行烧成来将电极基板120—侧和反射镜基板IOO—侧粘接起来，从而 反射镜105和空间图案801相隔固定的距离而被固定。控制电极124可通过布线层123独立供电，例如可通过将反射镜105 设定为接地电位，并向控制电极124施加驱动电位，来在反射镜105和控 制电极124之间产生静电力，从而能够使反射镜105转动。发明内容根据上述的现有技术，由于驱动载物台901和粘片机120来对准位置 时的对准精度的限制，反射镜105和控制电极124之间会在与反射镜基板 100平行的方向上产生大的接合位置误差。如果产生这样的位置误差，则 作用于反射镜105上的静电力的作用点就会偏移，因此旋转力矩发生变 化，从而会使反射镜的转动动作发生大的误差。接合时的载物台901和粘 片机702的对准通常不指望高精度，而且再加上空间图案801变形的影 响，有时反射镜105和控制电极124在与反射镜基板IOO平行的方向上的 对准误差会变大。因此，如果通过接合法，则作用于反射镜105上的静电
力的作用点发生偏移，旋转力矩发生变化就成为较大的问题。此外，在上述的现有技术中，也难以将在反射镜105和控制电极124 之间发生的与反射镜基板100垂直的方向上的相对距离的偏差抑制得较 小。其结果是，在反射镜105和控制电极124之间发生的静电力的偏差变 大，从而还存在导致反射镜的控制发生大的误差的问题。反射镜105和控制电极124之间的相对距离取决于空间图案801的厚 度。空间图案801的厚度根据导电性胶状图案的粘性和加压力的不同而会 发生大的变化，难以形成始终均匀的厚度。此外，当粘接反射镜基板100 和控制基板120时，还存在空间图案801变形，相对距离容易进一步发生 偏差的问题。由于反射镜105和控制电极124之间的静电力与相对距离的 平方成反比地变动，因而静电力的偏差也会非常大，从而导致反射镜的控 制发生大的误差。本发明就是为了解决上述问题而作出的，其目的在于，提供减小电极 与可动结构体(反射镜)之间的相对距离以及相对位置的偏差，从而可高 精度地驱动控制可动结构体的微机械结构体系统及其制造方法。本发明的微机械结构体系统包括可动结构体，其至少一部分由单晶 材料形成；弹性支承部件，其支承所述可动结构体；固定电极部，其至少 一部分与所述可动结构体相对；以及基台，其设有电路部以及与所述电路 部电连接的所述固定电极部，其中，所述固定电极部包括相对于所述可动 结构体而定位的第一电极层、和相对于所述基台而定位的第二电极层，所 述第一 电极层和所述第二电极层直接或者经由导电性物质而接合。在优选的实施方式中，所述第一电极层投影到所述基台的上表面的区 域被包含在所述第二电极层投影到所述基台的上表面的区域内。在优选的实施方式中，所述第一电极层包含从所述第二电极层横向外 伸的部分。在优选的实施方式中，所述第一电极层具有第一固定电极和第二固定 电极，所述第一固定电极支承所述弹性支承部件，所述第二固定电极的至 少一部分间隔规定的空隙而与所述可动结构体相对。在优选的实施方式中，所述第一固定电极和所述第二固定电极的至少
一部分形成在大致相同的平面上。在优选的实施方式中，在所述可动结构体的与所述基台相对的面的相 反面具有光反射膜。在优选的实施方式中，所述弹性支承部件配置在所述可动结构体和所 述基板之间。在优选的实施方式中，还包括在所述可动结构体和所述第二固定电极 之间间隔规定的空隙而配置的中间电极，所述中间电极与所述可动结构体 连接并构成所述可动结构体的一部分。在优选的实施方式中，还包括在所述可动结构体和所述第二固定电极 之间间隔规定的空隙而配置的中间电极，所述中间电极与所述第二固定电 极连接并构成所述第二固定电极的一部分。在优选的实施方式中，所述第一电极层相对于所述可动结构体的位置 偏移、以及所述第二电极层相对于所述基台的位置偏移均小于所述第一电 极层和所述第二电极层之间的位置偏移。根据本发明的微机械结构体系统的制造方法，包括准备具有单晶硅 层和支撑基板的第一基板、并将所述单晶硅层加工成可动结构体的形状的 工序(Al);在所述单晶硅层上形成第一牺牲层的工序(A2);在所述 第一牺牲层上形成弹性支承层的工序(A3);在所述弹性支承层上堆积形成第二牺牲层的工序(A4);在所述第二牺牲层上形成作为固定电极层的一部分而发挥功能的第一电极层的工序(A5);准备具有电路和第二电极层的第二基板的工序(B)，所述第二电极层与所述电路电连接并作为所 述固定电极的一部分而发挥功能；使所述第一基板和所述第二基板相对、并将所述第一电极层接合到所述第二电极层上的工序(C);去除所述支撑基板来露出所述可动结构体的工序(D);以及去除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层、使所述固定电极的至少一部分与所述可动结构体相对的工序(E)。在优选的实施方式中，在所述工序(D)之后，包括在所述可动结构 体的表面形成光反射膜的工序。在优选的实施方式中，在所述工序(Al)之后，包括形成应力调节膜的工序。
本发明的光学拾取器包括发射光束的光源；将所述光束会聚到光盘 上的物镜；接收从所述光盘反射的光束并生成电信号的光检测器；以及修 正所述光束的像差的像差修正元件，其中，所述像差修正元件包括可动 结构体，其至少一部分由单晶材料形成；弹性支承部件，其支承所述可动
结构体；固定电极部，其至少一部分与所述可动结构体相对；以及基台， 其设有电路部以及与所述电路部电连接的所述固定电极部，所述固定电极 部包括相对于所述可动结构体而定位的第一电极层、和相对于所述基台而 定位的第二电极层，所述第一电极层和所述第二电极层直接或者经由导电 性物质而接合。
本发明的光盘装置包括使光盘旋转的马达；访问所述光盘的期望磁 道的光学拾取器；以及根据所述光学拾取器的输出、从所述光盘再现数据 的信号处理部；其中，所述光学拾取器包括发射光束的光源；将所述光 束会聚到光盘上的物镜；接收从所述光盘反射的光束并生成电信号的光检 测器；以及修正所述光束的像差的像差修正元件，所述像差修正元件包 括可动结构体，其至少一部分由单晶材料形成；弹性支承部件，其支承 所述可动结构体；固定电极部，其至少一部分与所述可动结构体相对；以 及基台，其设有电路部以及与所述电路部电连接的所述固定电极部，所述 固定电极部包括相对于所述可动结构体而定位的第一电极层、和相对于所 述基台而定位的第二电极层，所述第一电极层和所述第二电极层直接或者 经由导电性物质而接合。
本发明的显示装置包括发射光束的光源；根据图像信号来调制所述 光束的强度的光源驱动部；以及用所述光束扫描屏幕的扫描镜部；其中， 所述扫描镜部包括可动结构体，其至少一部分由单晶材料形成；弹性支 承部件，其支承所述可动结构体；固定电极部，其至少一部分与所述可动 结构体相对；以及基台，其设有电路部以及与所述电路部电连接的所述固 定电极部，所述固定电极部包括相对于所述可动结构体而定位的第一电极 层、和相对于所述基台而定位的第二电极层，所述第一电极层和所述第二 电极层直接或者经由导电性物质而接合，所述可动结构体的至少一部分作
为反射所述光束的反射镜而发挥功能。
根据本发明的其他微机械结构体系统包括可动结构体，其至少一部 分由单晶材料形成；弹性支承部件，其支承所述可动结构体；固定电极 部，其至少一部分与所述可动结构体相对；以及基台，其设有电路部以及 与所述电路部电连接的所述固定电极部；其中，所述固定电极部具有包含 直接或者经由导电性物质而彼此接合的第一电极层和第二电极层的层叠结 构，所述第一电极层相对于所述可动结构体的位置对准偏差、以及所述第 二电极层相对于所述基台的位置对准偏差均在10Pm以下。
发明效果
根据本发明的微机械结构体系统及其制造方法，当接合由单晶材料形 成的可动结构体和电路部时，不需要高精度的位置对准精度。其结果是， 可提高制造成品率，并可提供能够以低成本生产的微机械结构体系统。此 外，由于可动结构体和电极之间的相对距离和相对位置的偏差变小，因而 可提供能够高精度地驱动控制可动结构体的微机械结构体系统。


图1是本实施方式中的微机械结构体系统的分解立体图。 图2是本实施方式中的微机械结构体系统的阵列状态的分解立体图。 图3是示出本实施方式中的微机械结构体系统的制造方法的结构体形 成工序的说明图。
图4是示出本实施方式中的微机械结构体系统的制造方法的第一牺牲 层形成工序的说明图。
图5是示出本实施方式中的微机械结构体系统的制造方法的弹性支承 部件形成工序的说明图。
图6是示出本实施方式中的微机械结构体系统的制造方法的第二牺牲 层形成工序的说明图。
图7是示出本实施方式中的微机械结构体系统的制造方法的固定电极 体形成工序的说明图。
图8是示出本实施方式中的微机械结构体系统的制造方法的粘接层形
成工序的说明图。
图9是示出本实施方式中的微机械结构体系统的制造方法的接合工序 的说明图。
图10是示出本实施方式中的微机械结构体系统的制造方法的可动结 构体露出工序和反射膜形成工序的截面图。
图11是示出本实施方式中的微机械结构体系统的制造方法的牺牲层 去除工序的截面图。
图12是本发明第二实施方式中的微机械结构体系统的分解立体图。 图13是示出本发明第二实施方式中的微机械结构体系统的制造方法
的从结构体形成工序至第一牺牲层形成工序的说明图。
图14是示出本发明第二实施方式中的微机械结构体系统的制造方法 的从第二牺牲层形成工序至牺牲层去除工序的截面图。
图15是本发明第三实施方式中的微机械结构体系统的分解立体图。
图16是示出本发明第三实施方式中的微机械结构体系统的制造方法 的从结构体形成工序到形成第三牺牲层为止的工序的说明图。
图17是示出本发明第三实施方式中的微机械结构体系统的制造方法 的从弹性支承部件形成工序至牺牲层去除工序的说明图。
图18是本实施方式中的微机械结构体系统的分解立体图。
图19是示出本实施方式中的微机械结构体系统的制造方法的从结构 体形成工序至第三牺牲层形成工序的说明图。
图20是示出本实施方式中的微机械结构体系统的制造方法的从固定 电极层形成工序至牺牲层去除工序的说明图。
图21是根据本发明的光学拾取器的实施方式的示意图。
图22是根据本发明的光盘装置的实施方式的示意图。
图23是根据本发明的显示器的实施方式的示意图。
图24是传统的反射镜阵列的截面图。
符号说明
1反射镜
la反射镜表面
2光反射膜 3中间电极 4第一连接部件
5可动结构体 6铰链部件 7铰链外周端 8反射镜连接柱 9铰链柱 10弹性支承部
ll铰链电极(第一固定电极) 12致动器电极(第二固定电极) 13上层固定电极层(第一电极层) 15第一粘接部件 16第二粘接部件 20电路部 21绝缘层 22基台
23第一电路电极
24第二电路电极
25下层固定电极(第二电极层)
30SOI基板(第一基板)
31支撑基板
32埋入绝缘层
33单晶硅层
34凹槽
40第一牺牲层
41导孔
42导孔
43导孔
45铰链层
50第二牺牲层 51导孔 52孔
55固定电极层
60粘接层
61反射镜晶片
61a反射镜晶片切断部位
62 CMOS晶片(第二基板)
70中间电极
71电极接合部
72第二连接部件
73导孔
74应力调节膜
80导孔
84铰链柱
85止动器
86第三牺牲层
86a中间肩部
87导孔
88铰链凹槽
90铰链部件
91铰链外周端
92导孔
具体实施例方式
下面，参考附图对本发明的实施方式进行说明。 (第一实施方式)
参考图1，对根据本发明的机械结构体系统(微镜器件)的第一实施
方式进行说明。图1是本实施方式中的微机械结构体系统(微镜器件)的 分解立体图。在图1中示出了一个反射镜，但本实施方式的微镜器件具有 二维排列配置的多个反射镜的阵列。
本实施方式中的微机械结构体系统包括至少一部分由单晶材料形成 的可动结构体5、支承可动结构体5的弹性支承部件10、至少一部分与可
动结构体相对的固定电极部13和25、以及具有电路部并固定有固定电极 部13、 25的基台22。
本实施方式中的特征在于，固定电极部13、 25具有相对于可动结构 体5而被定位的第一电极层(上层固定电极层)13、和相对于基台22而 被定位的第二电极层(下层固定电极层)25，并且，第一电极层13和第 二电极层25通过粘接层15、 16而接合。
可动结构体5包括反射镜1、光反射膜2、中间电极3以及第一连接 部件4，这些部件彼此连接从而总是成一体动作。
反射镜1由一个边约为50Pm的六边形单晶硅(厚度例如为5 lOtoi)形成。由于单晶硅没有残余应力，难以发生弯曲，因此反射镜l的 平面度高，光学特性优良。光反射膜2是设在反射镜1上的金属薄膜(例 如Al或Ag)，其提高规定波长的光的反射率来抑制光量损失。光反射膜 2的厚度例如为几十nm。中间电极3是由多晶硅形成的厚度为0.3Pm Wm的电极，每对应一个反射镜1，有三个中间电极3与反射镜1相隔规 定的间隙而设置。中间电极3的每一个在中央相连接。反射镜1和中间电 极3通过由多晶硅构成的第一连接部件4而刚性结合。在每个中间电极3 上各设有四个第一连接部件。
弹性支承部IO包括铰链部件6、铰链外周端7、反射镜连接柱8、铰 链柱9。铰链部件6是由多晶硅形成并从中间电极3的中央部附近向外周 方向延伸的例如宽度为1 4Mm左右的细长的梁。铰链部件6具有弹性， 具备反射镜1发生位移时使其恢复到原来的位置上的恢复力。铰链支承部 7是设置于铰链部件6的外周端的铰链外周端。反射镜连接柱8是由多晶 硅形成并连接反射镜1和铰链部件6的柱。铰链柱9是由多晶硅形成并且 其一端与铰链外周端7结合的柱。
在本实施方式中，上层固定电极层13由铰链电极11和致动器电极12构成，下层固定电极23由第一电路电极23和第二电路电极24构成。下面 对它们的结构进行说明。铰链电极(第一固定电极)11是由多晶硅形成的例如厚度为lto的 电极，其兼作为通过铰链柱9支承铰链外周端7的台。致动器电极(第二 固定电极)12是由多晶硅形成的电极，与铰链电极11形成在大致相同的 平面上。与中间电极3相对设置了三个致动器电极12，该三个致动器电极 12与中间电极3 —起构成了三个静电致动器。当向致动器电极12施加电压时，会在与相对的中间电极3之间产生 静电力，从而能够使中间电极3向靠近致动器电极12的一侧发生位移， 直至到达与弹性支承部10的弹力相抵的位置。通过为三个致动器电极12 独立设定电压，能够独立改变三个中间电极3的位置，因此，可使反射镜 l平行位移或转动。通常，静电致动器的静电力与电极间距离的平方成反比。在本实施方 式中，不用反射镜1和致动器电极12构成静电致动器，而是用设置于致 动器电极12和反射镜1之间的中间电极3和致动器电极12来构成静电致 动器。因此，能够縮短电极间的距离，从而使静电力变大，使低电压驱动 成为可能。第一粘接部件15是厚度为2 3Pm的Au膜，其被设置在铰链电极11 的背面。第二粘接部件16是设置于致动器电极12的背面上的Au膜，由 与第一粘接部件15相同材质、相同厚度的膜形成。电路部20是生成用来对反射镜1进行独立控制的控制信号的电路 组，典型的是被称为CMOS基板的集成电路基板。绝缘层21是保护电路 部20的绝缘膜。电路部20和绝缘层21构成了基台22。第一电路电极23设置在绝缘层22上，并通过导孔(没有图示)而连 接在电路部20上。第一电路电极23输出在电路部20生成的给铰链电极 ll的控制信号。第二电路电极24设置在绝缘层22上，并通过导孔(没有 图示)而连接在电路部20上。第二电路电极23输出在电路部20生成的给 致动器电极12的控制信号。第一和第二电路电极23、 24都最好用Au形 成。如上所述，第一电路电极23和第二电路电极24构成了下层固定电极 层25。图2是本实施方式中的微机械结构体系统的阵列状态的分解立体图。 为了示出内部结构，省略了部分结构，仅示出了阵列的一部分。在图2中，正六边形的反射镜1以相邻间隔1 2Mm配置。在用于补 偿光学中的光波阵面的控制中的微机械结构体系统中，例如将大约1000 个反射镜1配置在同一基板上，并通过分别独立驱动来控制反射波阵面的 相位。各个反射镜1的可动行程例如为0.5tai。在该例子中，包含铰链支承部6等在内的弹性支承部10的整体被完 全容纳在反射镜1的下面，从而减少不起到反射镜功能的面积以减少光量 损失。致动器电极12通过第二粘接部件16而接合在第二电路电极24上。由 于致动器电极12的外形小于第二电路电极24，所以致动器电极12的几乎 整个面接合在第二电路电极24上。构成致动器电极12的多晶硅不可避免 地在厚度方向上具有应力梯度，并且如果致动器电极12存在未被固定的 部分，就会发生弯曲，但由于将致动器电极12的几乎整个面接合在第二 电路电极24上，因而可防止所述弯曲。这对于铰链电极ll也一样。接着，利用图3 图11，对本实施方式中的微机械结构体系统的制造 方法进行说明。在下面的截面图中，厚度方向的尺寸并不一定反应实际的 尺寸。图3是示出本实施方式中的微机械结构体系统的制造方法的结构体形 成工序的说明图。图3 (a)是SOI基板的截面图，图3 (b)是结构体形 成工序之后的俯视图，图3 (c)是结构体形成工序之后的沿点划线A—A 的截面图。如图3 (a)所示，SOI基板(第一基板)30包括支撑基板31、埋入 绝缘层32 (厚度为0.5 化m)、以及单晶硅层33。如图3 (b)、图3 (c)所示，相邻的反射镜1通过形成凹槽34而被 分开。凹槽34的宽度例如为1 2Pm。在凹槽34的形成中，可利用在单 晶硅层33上涂布光致抗蚀剂、通过具有凹槽形状的掩模进行曝光、显影 的公知的平版印刷术、以及DRIE (DEEP REACTIVE ION ETCHING)技 术。如果通过DRIE技术来形成从单晶硅层33的表面到埋入绝缘层32的 深度的凹槽34，则可将单晶硅层33分割成单个的反射镜1。图4是示出本实施方式中的微机械结构体系统的制造方法的第一牺牲层形成工序的说明图。图4 (a)是第一牺牲层形成工序之后的俯视图，图4 (b)是第一牺牲层形成工序之后的沿点划线A—A的截面图。如图4 (a)、图4 (b)所示，在堆积第一牺牲层(厚度为2 3tai) 40之后，在第一牺牲层40中形成导孔41、导孔42、导孔43。导孔41和 导孔42分别设置在反射镜1的中央部附近，导孔43在反射镜1的外周部 附近设置9个。第一牺牲层40由PSG (phosphosilicate glass,磷硅酸盐玻璃)形成。 PSG使用SiH4气体同时添加PH3并通过LPCVD (Low pressure chemical vapor deposition,低压化学气相沉积)堆积而成。在堆积第一牺牲层40之 前，最好通过LPCVD预先形成未图示的氧化硅膜(厚度为200nm)。该 氧化硅膜不掺有杂质，被设置在第一牺牲层40 (PSG)和反射镜1之间， 防止PSG中的杂质向反射镜1中扩散。导孔41、导孔42、导孔43通过平版印刷术以及DRIE (DEEP REACTIVE ION ETCHING)技术而形成。这些导孔41 43贯穿第一牺牲 层40，使反射镜l的一部分露出。图5是示出本实施方式中的微机械结构体系统的制造方法的弹性支承 部件形成工序的说明图。图5 (a)是弹性支承部件形成工序之后的俯视 图，图5 (b)是弹性支承部件形成工序之后的沿点划线A—A的截面图。如图5 (a)、图5 (b)所示，铰链层45被堆积在第一牺牲层40之 上。铰链层45例如是厚度为0.3Wn Wm的多晶硅层。铰链层45中的一 部分进入设置在图4所示的第一牺牲层40中的孔的导孔41、导孔42、导 孔43中，形成连接反射镜1和铰链部件6的第一连接部件4和反射镜连接 柱8。按以下的步骤形成铰链层45。首先，通过LPCVD在第一牺牲层40的整个面上堆积多晶硅。然后在
其上通过LPCVD堆积200nm厚的PSG (没有图示)，之后在1050'C下进 行l小时的退火。由此，多晶硅从两面通过PSG被掺入杂质，从而降低了 其阻抗值，并缓解了其残余应力。接着涂布光致抗蚀剂，并用规定铰链层45的形状的掩模进行曝光、 显影来进行图案化。之后，通过RIE首先蚀刻PSG来形成硬掩模，接着蚀 刻多晶硅来形成铰链层45的形状。最后去除光致抗蚀剂，并通过RIE来 去除PSG硬掩模。这里，反射镜1和反射镜连接柱8不通过粘接部件等，而是通过 LPCVD直接堆积结合，并且，反射镜连接柱8和铰链部件6形成为一体。 如此，由于在由反射镜1、反射镜连接柱8、铰链部件6构成的可动部位 没有通过接合而连接的部位，因此，即便长期进行驱动、振动，也不会由 于粘接部的恶化而发生破损等，从而能够提供可靠性高的微机械结构体系 统。图6是示出本实施方式中的微机械结构体系统的制造方法的第二牺牲 层形成工序的说明图。图6 (a)是第二牺牲层形成工序之后的俯视图，图 6 (b)是第二牺牲层形成工序之后的沿点划线A—A的截面图。如图6 (a)、图6 (b)所示，在堆积第二牺牲层50之后，在第二牺 牲层50中形成导孔51。第二牺牲层50例如具有34m的厚度。导孔51形 成在铰链外周端7之上，使铰链外周端7露出。孔52是为反映铰链层45 的凹坑而形成在牺牲层50的上表面的凹部。第二牺牲层50由PSG形成，其与第一牺牲层40 —样，通过LPCVD 堆积而成。第二牺牲层50例如在温度400°C、压力300mTorr的条件下， 以12.5nm/min的堆积速度被成膜。其厚度可通过控制堆积时间来高精度地 控制，相对于目标厚度，例如可将误差限制在几十nm以内。通过平版印 刷术和RIE来形成导孔51。图7是示出本实施方式中的微机械结构体系统的制造方法的固定电极 形成工序的说明图。图7 (a)是固定电极形成工序之后的俯视图，图7 (b)是固定电极形成工序之后的沿点划线A—A的截面图。如图7 (a)、图7 (b)所示，在第二牺牲层50上堆积形成固定电极
层55。固定电极层55例如是厚度为lWii的多晶硅层。固定电极层55中的 一部分形成致动器电极12 (第二固定电极)，其他部分进入导孔51 (参 考图6)中并形成铰链柱IO和铰链电极11 (第一固定电极)。由于铰链 柱10和铰链层45相连接，因而在电气上处于同电位，设置于铰链层45上 的中间电极3可通过铰链电极11被设定在所期望的电位上。致动器电极12以与孔52不搭接的方式形成。当与孔52搭接地形成致 动器电极12时，致动器电极12的一部分进入孔52中，并朝着中间电极3 形成棒状的结构，从而致动器电极12和中间电极3的相对距离变短，存 在当中间电极3发生转动位移时相互冲突的问题。通过与孔52不搭接地 形成致动器电极12，可避免致动器电极12和中间电极3的相对距离变 短。以与铰链层45相同的步骤来形成固定电极层55。首先，通过LPCVD 在第二牺牲层50的整体上堆积多晶硅。然后在其上通过LPCVD形成 200nm厚度的PSG膜(没有图示)，之后在1050。C下进行1小时的退 火。接着，涂布光致抗蚀剂，并用规定固定电极层55的形状的掩模进行 曝光、显影来图案化，然后通过RIE首先蚀刻PSG来形成硬掩模。接着蚀 刻多晶硅来形成固定电极层55的形状。最后去除光致抗蚀剂，并通过RIE 来去除PSG硬掩模。这里，中间电极3和致动器电极12在垂直于支撑基板31的方向上的 相对距离由第二牺牲层50的厚度来决定。第二牺牲层50通过LPCVD堆 积而形成，可将误差抑制在几十nm，因此也能够将中间电极3和致动器 电极12的相对距离的偏差抑制得很小，从而可将在中间电极3和致动器 电极12之间产生的静电力的偏差抑制得非常小。形成在固定电极层55上的致动器电极12在平行于支撑基板31的方向 上的位置精度由曝光时的掩模的对准精度决定，只有几Wn (10toi以下， 例如5toi以下，最好为2Wn以下)的很小的误差。该大小与参考图24进 行说明的传统的接合方法下的位置偏移(20Pm左右)相比明显小。从 而，能够将铰链层50中的中间电极3和致动器电极12的位置偏移抑制得 非常小。由此，静电力作用点的偏移变小，转动力矩的变化变小，从而可
将反射镜1的转动动作的误差抑制得很小。图8是示出本实施方式中的微机械结构体系统的制造方法的粘接层形成工序的说明图。图8 (a)是堆积粘接层后的俯视图，图8 (b)是堆积 粘接层后的沿点划线A—A的截面图。如图8 (a)、图8 (b)所示，在电极11、 12上形成具有厚度为2 3Pm的Au膜的粘接层60。在Au膜和固定电极层55之间还形成了没有图 示的Cr薄膜，提高了 Aii膜和固定电极层55的多晶硅的粘接性。构成粘 接层60的第一粘接部件15和第二粘接部件16在与基台22的接合中作为 粘接材料而发挥功能。第一粘接部件15和第二粘接部件16分别形成在铰 链电极11和致动器电极12的几乎整个面上，并在外周一侧空出1 2Wn 的间隙。可通过公知的举离(liftoff)技术来形成粘接层60。涂布光致抗蚀 剂，并通过规定粘接层60的形状的掩模进行曝光、显影，然后通过溅射 法来形成Cr、 Aii膜，最后去掉光致抗蚀剂和不需要的部分。这里，铰链电极11和致动器电极12通过LPCVD形成在大致相同的 平面上，形成在它们之上的第一粘接部件15和第二粘接部件16也形成在 同一平面上。反射镜晶片61的制作到该工序为止结束。图9是示出本实施方式中的微机械结构体系统的制造方法的接合工序 的说明图。图9 (a)是接合工序前的截面图，图9 (b)是接合工序后的 截面图。如图9 (a)、图9 (b)所示，反射镜晶片61被配置成固定电极层60 的一侧与CMOS晶片62相对。在具有电路部20和绝缘层21的CMOS晶 片62的表面，用Au膜形成了第一电路电极23和第二电路电极24。这 里，铰链电极11和第一电路电极23、致动器电极12和第二电路电极24 分别以处于相向的位置上的方式形成。反射镜晶片61和CMOS晶片62的接合例如可通过低温等离子接合来 进行。首先，通过Ar等离子体来使第一电路电极23、第二电路电极24、 粘接层60的表面活化。接着，在不破坏用CMOS形成的电路部20的低温(例如20(TC左右)下，用规定压力使晶片彼此抵接。由此，铰链电极11 和第一电路电极23、致动器电极12和第二电路电极24分别通过第一粘接 材料15、第二粘接材料16而机械结合。这样，反射镜晶片61和CMOS 晶片62被形成为一体同时还被电结合，从而可从CMOS晶片62—侧的电 路部20通过致动器电极12和铰链电极11提供驱动信号。在这种接合工序中的反射镜晶片61和CMOS晶片62之间在面内方向 上的位置对准不需要高的精度。只要具有足够的机械接合强度并且电连 接，则允许有一定的位置偏差。因此，能够提高制造成品率，并以低成本 实现微机械结构体系统。当进行该接合工序时，如果在反射镜晶片61和CMOS晶片62之间产 生了如超过10Pm这样的大的位置对准偏差，则例如致动器电极12的一部 分也有可能比第二电路电极24在横向上外伸。即便在这样的情况下，在 本实施方式中只要在上下两个电极12、 24之间确保电导通，就不会发生 大的问题。如此，本实施方式中的固定电极部具有下述的显著特点，即其包括 相对可动结构体而定位的第一电极层(固定电极13)、和相对基台22而 定位的第二电极层(电路电极25)，并且固定电极13和电路电极25直接 或者通过导电性物质而接合。其结果是，固定电极13相对于可动结构体 的位置对准偏移以及电路电极25相对于基台22的位置对准偏移均被降低 到10Pm以下(最好为2Pm以下)。这样，高精度地规定了可动结构体和 固定电极13的配置关系，从而可使可动结构体准确地转动。在本实施方式中，由于在上述以外的部位没有接合部位，在可动部位 没有接合部，所以即便经过长时间的驱动，接合部也难以恶化，从而可实 现可靠性高的微机械结构体系统。铰链电极11向第一电路电极23的投影形状小于第一电路电极23的外 形，在接合后，能够将铰链电极11的几乎整个接合面经由第一粘接部件 15而粘接到第一电路电极23上，因此，能够防止铰链电极ll发生弯曲。 同样地，致动器电极12向第二电路电极24的投影形状小于第二电路电极 24的外形，因此也能够防止致动器电极12发生弯曲。
由于铰链电极11和致动器电极12形成在同一平面上，因而第一电路电极23和第二电路电极24也形成在同一平面上即可。因此，不需独立控制各自的高度，从而可削减工序，能够以低成本提供微机械结构体系统。图10是示出本实施方式中的微机械结构体系统的制造方法的可动结 构体露出工序和反射膜形成工序的截面图。图10 (a)是可动结构体露出 工序后的截面图，图10 (b)是反射膜形成工序后的截面图。如图10 (a)所示，通过去除支撑基板31和埋入绝缘膜32来使反射 镜1的表面la露出。在通过切削来去除支撑基板31后，通过RIE来去除 埋入绝缘膜32。如图10 (b)所示，通过Al或Ag的溅射法和举离来形成光反射膜2。图11是示出本实施方式中的微机械结构体系统的制造方法的牺牲层 去除工序的截面图。图11 (a)是切割后的截面图，图11 (b)是牺牲层 去除工序后的截面图。在图11 (a)中，为了简便而示出了切出一个反射镜1的状态，但本 实施方式的微镜器件具有约1000个反射镜1。此外，根据本实施方式的制 造方法，能够从一片晶片形成多个微镜器件。此时，通过切割将晶片切成 各个微镜器件。在图11 (a)所示的例子中，在反射镜晶片切断部位61a、 COMS晶 片切断部位62a进行切断。当切割时，由于没有去除第一牺牲层40和第二 牺牲层50，因而切割产生的碎片不会混入中间电极3和致动器电极12之 间，从而可提供可靠性高的微机械结构体系统。如图11 (b)所示，例如通过使用HF溶液的牺牲层蚀刻来去除通过 切割而切出的各个微镜阵列中的第一牺牲层40和第二牺牲层50。在去除 第一牺牲层40和第二牺牲层50后，铰链层45可自由变形。其结果是，通 过从电路部20提供驱动电压，可使中间电极3和致动器电极12作为静电 致动器而动作。如此，根据本实施方式，由于用单晶材料构成反射镜1，并只在上层 固定电极13和下层固定电极25之间设置接合部位，因而在实现平面度高、光学特性优良的反射镜的同时，不需要进行高精度对准的接合，并 且，由于在可动部位不具有接合部，因此接合部难以恶化，能够提供可靠 性高的微机械结构体系统。此外，由于铰链电极11以及致动器电极12分别向第一电路电极23、 第二电路电极24的投影形状小于第一电路电极23、第二电路电极24的外 形，所以几乎能够将整个面接合到第一电路电极23、第二电路电极24 上，从而能够提供不发生弯曲且可高精度地确保中间电极3和致动器电极 12的相对距离的微机械结构体系统。此外，由于通过LPCVD在高精度地控制厚度的情况下形成决定中间 电极3和致动器电极12的相对距离的第二牺牲层50，因而可提供相对距 离的偏差小、静电力的偏差小、且控制性能优良的微机械结构体系统。此外，由于能够以平版印刷术的精度将中间电极3和致动器电极12 在面内方向上的位置偏移抑制得很小，因而也能够减小成为静电力作用点 的驱动中心位置的偏差，从而反射镜1进行转动动作时的转动力矩大小的 偏差也变小，由此能够提供可高精度地控制转动动作的微机械结构体系此外，由于铰链电极11和致动器电极12形成在同一平面上，所以第 一电路电极23和第二电路电极24也形成在同一平面上即可，不需独立控 制各自的高度，因此可削减工序，能够以低成本提供微机械结构体系统。此外，由于弹性支承部IO配置在反射镜l和基台22之间，所以如果 将反射镜1配置成阵列状态，则整个弹性支承部IO将完全被纳入反射镜1 之下，能够减少不起反射镜功能的面积，从而可提供光量损失少的微机械 结构体系统。此外，由于在致动器电极12和反射镜l之间设置中间电极3，并用致 动器电极12和中间电极3构成了静电致动器，所以，能够縮短电极间的 距离，能够提供静电力大、可进行低电压驱动的微机械结构体系统。此外，由于在切割之后才去除牺牲层，所以能够提供切割产生的碎片 不会混入中间电极3和致动器电极12之间的可靠性高的微机械结构体系 (第二实施方式)图12是本发明第二实施方式中的微机械结构体系统(微镜器件)的 分解立体图。在图12中，对于与第一实施方式相同的结构要素，使用相同的符号并省略说明。如图12所示，在与铰链部件6相同的平面上用多晶硅形成中间电极 70。中间电极70是不与铰链部件6连接、即便铰链部件6变形也不变形的 平板电极。电极接合部71由多晶硅形成，并经由第二粘接部件16而接合 在第二电路电极24上。第二连接部件72由多晶硅形成，并将中间电极70 和电极接合部71可导通地连接起来。第二连接部件72将在电路部20中生 成的控制信号传递给中间电极70。中间电极70、电极接合部71、第二连 接部件72构成了致动器电极12 (第二固定电极)。中间电极70构成了反 射镜1和静电致动器。这里，由于不用反射镜1和致动器电极12构成静电 致动器，而是用设置于致动器电极12和反射镜1之间的中间电极70和反 射镜1构成静电致动器，所以，能够縮短电极间的距离，能够提供静电力 大、可进行低电压驱动的微机械结构体系统。应力调节膜74被设在反射镜1上的光反射膜2的相反面一侧，并由与 光反射膜2相同的材料形成为几乎相同的厚度和形状。如果反射镜1和光 反射膜2的材质不同，则在环境温度变动时，由于热膨胀系统不同的原因 而发生弯曲。在要求反射镜1所要求的平面度具有高精度的情况下，有时 仅根据依赖于反射镜1的厚度的刚性是难以将弯曲抑制在容许值以内的。 因此，通过在相反面设置与光反射膜2相同材质、相同形状的膜，可使热 膨胀系数在厚度方向上的分布对称，从而能够防止弯曲。应力调节膜74 的材质没有必要一定要与光反射膜2相同，也可以是热膨胀系数接近光反 射膜2的材质的其他材质。反射镜l、光反射膜2、应力调节膜74构成了 可动结构体5。接着，利用图13和图14，对本发明第二实施方式中的微机械结构体 系统的制造方法进行说明。对于与第一实施方式相同内容的工序，省略说 明。图13是示出本发明第二实施方式中的微机械结构体系统的制造方法 的结构体形成工序至第一牺牲层形成工序的说明图。图13 (a)是结构体 形成工序后的截面图，图13 (b)是第一牺牲层形成工序后的俯视图，图 13 (c)是第一牺牲层形成工序后的沿点划线A—A的截面图。如图13 (a)所示，在形成反射镜1的外形之后，通过溅射法和举离 形成与光反射膜2 (没有图示)相同材质、形状、厚度的应力调节膜74。如图13 (b)、图13 (c)所示，在堆积第一牺牲层40之后，在第一 牺牲层40上形成具有露出应力调节膜74的深度的导孔73。图14是示出本发明第二实施方式中的微机械结构体系统的制造方法 的第二牺牲层形成工序至牺牲层去除工序的截面图。图14 (a)是第二牺 牲层形成工序后的截面图，图14 (b)是固定电极形成工序后的截面图， 图14 (c)是牺牲层去除工序后的截面图。如图14 (a)所示，在第二牺牲层50形成导孔80。此外，通过在导孔 (参考图13)上堆积铰链层45来形成反射镜连接柱8,从而连接应力调 节膜74和铰链部件6。铰链层45通过用LPCVD将多晶硅堆积在第一牺牲 层40上而形成。这里，通过堆积铰链层45而形成的中间电极70和应力调节膜74之间 的相对距离由第一牺牲层40的厚度决定。第一牺牲层40通过LPCVD形 成，其厚度可通过控制堆积时间来高精度地控制。从而，也能够将在中间 电极70和应力调节膜74 (以及反射镜1)之间产生的静电力的偏差抑制 得很小。此外，中间电极70在平行于基板的方向上的位置精度由曝光时 的掩模的对准精度决定，只具有几Wn的很小的误差。从而，也能够将中 间电极70和反射镜1的位置偏移抑制得非常小。由此，能够抑制静电力 作用点的偏移，能够提供转动力矩的变化小、反射镜1的转动动作误差小 的微机械结构体系统。如图14 (b)所示，固定电极层55通过用LPCVD将多晶硅堆积在第 二牺牲层50上而形成。由此形成电极接合部71和铰链电极11，同时还在 导孔80的内部形成第二连接部件72。如图14 (c)所示，电极接合部71通过第二粘接部件16而与第二电 路电极24接合。电极接合部71形成得比第二电路电极24小，电极接合部 71的几乎整个面被接合在第二电路电极24上。当构成电极接合部71的多 晶硅在厚度方向上具有应力梯度时，电极接合部71会发生弯曲，但通过 将电极接合部71的几乎整个面接合在第二电路电极24上，能够防止发生 弯曲。如上所述，根据本实施方式，由于通过LPCVD高精度地控制决定中 间电极70和反射镜1的相对距离的第一牺牲层40的厚度，因而能够提供 相对距离的偏差小、静电力的偏差小、且控制性能优良的微机械结构体系统。此外，由于能够以平版印刷术的精度将中间电极'70和反射镜1在面 内方向上的位置偏移抑制得很小，因而也能够减小成为静电力作用点的驱 动中心位置的偏差，从而反射镜1进行转动动作时的转动力矩大小的偏差 也变小，由此能够提供可高精度地控制转动动作的微机械结构体系统。此外，由于在致动器电极12和反射镜1之间设置中间电极70，并用 反射镜1和中间电极70构成了静电致动器，所以，能够縮短电极间的距 离，能够提供静电力大、可进行低电压驱动的微机械结构体系统。此外，由于在反射镜1的光反射膜2的相反面设置与光反射膜2相同 材质、形状、厚度的应力调节膜74，因而能够提供反射镜1不会因热膨胀 系数不同而发生弯曲的微机械结构体系统。 (第三实施方式)图15是本发明第三实施方式中的微机械结构体系统的分解立体图。 如图15所示，对于与第一和第二实施方式相同的构成要素，使用相同的 符号并省略说明。如图15所示，在铰链部件6的外周端与铰链部件6垂直地形成了铰链 柱84。铰链柱84与铰链电极11的端部结合，并支承铰链部件6。铰链电 极ll、铰链柱84、铰链部件6、反射镜连接柱8如后所述被形成为一体。止动器85是在基台22的表面扩张第二电路电极24的电极图案的一部 分而设置的板状部件。当可动结构体5大幅度转动时，止动器85先与可 动结构体5的端部接触，以使可动结构体5不与致动器电极24接触。接着，利用图16和图17，对本发明第三实施方式中的微机械结构体
系统的制造方法进行说明。在下面的截面图中，厚度方向的尺寸并不一定 反映实际的尺寸。图16是示出本发明第三实施方式中的微机械结构体系统的制造方法的从结构体形成工序到形成第三牺牲层为止的工序的说明图。图16 (a) 是第三牺牲层形成中的第一工序后的截面图，图16 (b)是第三牺牲层形 成中的第二工序后的截面图，图16 (c)是第三牺牲层形成中的第二工序 后的沿点划线A_A的截面图。如图16 (a)所示，在形成反射镜1和应力调节膜74之后，通过 LPCVD用PSG形成第三牺牲层86。第三牺牲层86的厚度例如为4Wn， 可通过控制堆积时间来将厚度偏差抑制得很小。第三牺牲层86的通过蚀 刻进行的图案化分为两个工序进行。导孔87通过RIE形成在第三牺牲层86上。在第三牺牲层蚀刻的第一 工序中，导孔86的深度例如为2pm，形成到第三牺牲层86的一半厚度的 位置。如图16 (b)、图16 (c)所示，通过RIE在第三牺牲层上形成宽幅 的铰链凹槽88。在第三牺牲层蚀刻的第二工序中，铰链凹槽88例如形成 到第三牺牲层86的一半厚度的位置，使之具有2.5iim的深度。此时，位 于铰链凹槽88中的导孔86也进一步被挖深，从而被蚀刻到露出应力调节 膜74的深度。通过形成铰链凹槽88，形成了中间肩部88a，在下一个工序 中，在中间肩部88a之上形成铰链部件6。图17是示出本发明第三实施方式中的微机械结构体系统的制造方法 的从弹性支承部件形成工序至牺牲层去除工序的说明图。图17 (a)是弹 性支承部件形成工序后的俯视图，图17 (b)是弹性支承部件形成工序后 的沿点划线A — A的截面图，图17 (c)是牺牲层去除工序后的的截面 图。如图17 (a)、图17 (b)所示，铰链层45通过LPVCD堆积多晶硅 而形成，并通过蚀刻形成反射镜连接柱8、铰链部件6。同时，还形成铰 链柱84、铰链电极ll。即，铰链层45兼作固定电极层55。在形成于第三 牺牲层86中的中间肩部88a上形成铰链部件6，沿着与中间肩部88a垂直
的面形成铰链柱84，并同时可在第三牺牲层86的表面形成铰链电极11。 由此，无需形成两层牺牲层，也没有必要另外形成固定电极层55，因此能 够提供可削减工序的低成本的微机械结构体系统。如图17 (c)所示，铰链支承部件6通过去除牺牲层能够向反射镜1 一侧以及基台20—侧自由变形，从而可弹性支承反射镜1。根据本实施方式，由于在第三牺牲层86中设置中间肩部88a，并在其 上形成铰链部件6，因而无需形成两层牺牲层，能够提供可将铰链层45和 固定电极层55并用的低成本的微机械结构体系统。由于通过LPCVD在高精度地控制厚度的情况下形成决定反射镜1和 致动器电极12的相对距离的第三牺牲层86，因而可提供相对距离的偏差 小、静电力的偏差小、且控制性能优良的微机械结构体系统。由于能够以平版印刷术的精度将反射镜1和致动器电极12在面内方 向上的位置偏移抑制得很小，因而也能够减小成为静电力作用点的驱动中 心位置的偏差，从而反射镜1进行转动动作时的转动力矩大小的偏差也变 小，由此能够提供可高精度地控制转动动作的微机械结构体系统。由于在基台22的表面设置了止动器85，因而能够提供即便在反射镜 1大幅度转动时也不会短路第二电路电极24的可靠性高的微机械结构体系(第四实施方式)图18是本实施方式中的微机械结构体系统的分解立体图。如图18所 示，对于与第一至第三实施方式相同的结构要素，使用相同的符号并省略 说明。如图18所示，铰链部件90与反射镜1同样地由单晶硅形成在同一平 面上，作为弹性支承部件的一部分而发挥功能。铰链外周端91由与反射 镜1相同的单晶硅形成，并连接在铰链部件90的一端，作为铰链支承部 而发挥功能。当反射镜1被配置成阵列状时，由相邻的两个没有图示的反 射镜1共用铰链部件90。铰链柱9、铰链部件90、铰链外周端91构成了 弹性支承部10。由相邻的两个没有图示的反射镜1共用第一电路电极 23。
接着，利用图19 图20，对本实施方式中的微机械结构体系统的制 造方法进行说明。在下面的截面图中，厚度方向的尺寸并不一定反映实际 的尺寸。图19是示出本实施方式中的微机械结构体系统的制造方法的从结构 体形成工序至第三牺牲层形成工序的说明图。图19 (a)是结构体形成工 序后的俯视图，图19 (b)是结构体形成工序后的沿点划线A—A的截面 图，图19 (c)是第三牺牲层形成后的截面图。首先，如图19 (a)、图19 (b)所示，通过DRIE在单晶硅层33上 形成到达埋入绝缘层32的深度的凹槽，并形成反射镜1、铰链部件90、 铰链外周端91。接着，如图19 (c)所示，在堆积形成第三牺牲层86之后，通过RIE 形成导孔92。导孔92贯穿第三牺牲层86使铰链外周端91露出。图20是示出本实施方式中的微机械结构体系统的制造方法的从固定 电极形成工序至牺牲层去除工序的说明图。图20 (a)是固定电极层形成 工序后的截面图，图20 (b)是第三牺牲层去除工序后的截面图。如图20 (a)所示，在通过LPVCD堆积多晶硅之后，通过RIE来形 成起到固定电极55的作用的铰链电极11以及致动器电极12。在铰链电极 11上形成第一粘接部件15，在致动器电极12上形成第二粘接部件16。如图20 (b)所示，铰链支承部件90通过去除第三牺牲层86而能够 自由变形，从而可弹性支承反射镜1。根据本实施方式，由于用单晶材料构成反射镜1，并只在铰链电极 11、致动器电极12与第一电路电极23、第二电路电极24之间设置接合部 位，因而在实现平面度高、光学特性优良的反射镜的同时，不需要进行高 精度对准的接合。而且，由于在可动部位不具有接合部，因此，接合部难 以恶化，能够提供可靠性高的微机械结构体系统。此外，由于通过LPCVD高精度地控制决定反射镜1和致动器电极12 之间的相对距离的第三牺牲层86的厚度，因而可提供相对距离的偏差 小、静电力的偏差小、且控制性能优良的微机械结构体系统。由于能够以平版印刷术的精度将反射镜1和致动器电极12在面内方
向上的位置偏移抑制得很小，因而也能够减小成为静电力作用点的驱动中 心位置的偏差。从而反射镜1进行转动动作时的转动力矩大小的偏差也变 小，能够提供可高精度地控制转动动作的微机械结构体系统。 (第五实施方式)图21示出了具有本发明微机械结构体的光学拾取器的结构例，图22 示出了具有该光学拾取器的光盘装置的结构例。图21的光学拾取器包括发射激光的半导体激光器181;使激光平行 的校准透镜182;对向规定的方向偏振的直线偏振光进行反射的偏振光束 分光器183;用于将直线偏振光变换为圆偏振光的四分之一波长板184;微镜阵列器件185;将激光会聚到光盘187上的物镜186;以及改变物镜 186的位置的致动器188。微镜阵列器件185具有将图2所示的多个反射镜1排列在基台22上的 结构。通过未图示的驱动电路，向分配给微镜阵列器件185的每个反射镜 1的固定电极提供电压，由此来控制反射镜1的位置和姿态。通过将由微镜阵列器件185的所有的反射镜1所形成的反射面作为整 体进行调节，可通过该反射面的形状来控制入射光束的波阵面相位，并可 控制球面像差等光学参数。在图21中示出了一个光源181，但在一个光学拾取器中也可以设置多 个光源。接着，参考图22，对根据本发明的光盘装置的实施方式进行说明。该 实施方式包括具有图21所示结构的光学拾取器300、使光盘200旋转的光 盘马达302、以及进行各种信号处理的部分。在图22所示的例子中，光学拾取器300的输出经由前端信号处理部 306被送给编码器/解码器308。当读出数据时，编码器/解码器308基于由 光学拾取器300获得的信号，对光盘200中记录的数据进行解码。当写入 数据时，编码器/解码器308编码用户数据，生成应写入光盘200中的信号 并将其送给光学拾取器300。前端信号处理部306基于光学拾取器300的输出来生成再现信号，另 外还生成会聚误差信号FE和寻轨误差信号TE。会聚误差信号FE和寻轨
误差信号TE被送给伺服控制部310。伺服控制部310通过驱动器放大器 304控制光盘马达302,另外还通过光学拾取器300内的致动器来控制物 镜的位置。由CPIJ309控制编码器/解码器308以及伺服控制部310等结构要素。 根据本发明的光盘装置不局限于具有图22所示的结构，也可以通过将本发明的光学拾取器替换成其他公知的光盘装置中的光学拾取器来获得。(第六实施方式)图23是示出根据本发明的激光投影仪的实施方式的结构图。 本实施方式中的激光投影仪400包括发射三原色(RGB)的光束的三 个激光光源401和扫描镜部416等，该扫描镜部416对从激光光源401发 射的光束进行反射，并用反射光束扫描屏幕420。在本实施方式中，从激 光光源401发射的三色的光束在被各自的校准透镜402縮小之后，在二向 色棱镜403中合成为一条投射光束404。投射光束404在被扫描镜部406 反射后，经由开口 407被投向屏幕420。扫描镜部406是具有第一实施方 式所述的结构的微机械结构体。扫描镜部406具有平面度高的一个反射 镜，并根据施加电压而被高速驱动。其结果是，投射光束404扫描大画面 的屏幕420，从而可在其上任意形成图像。扫描镜部406所具有的反射镜 的形状例如是内接于直径为100Pm左右的圆的六边形。规定显示在屏幕420上的图像的图像信号410被输入控制部411。与 激光调制电路412对激光的调制同步，反射镜驱动部413驱动扫描镜部 406。规定扫描镜部406的角度的角度位移信号416被提供给控制部411来 执行反馈控制。通过扫描镜部406而扫描屏幕420的光束404在屏幕20上绘出束斑轨 迹421。在本实施方式的显示器中，由于扫描镜部406的可动部正确转动，因 而可通过反射镜驱动部413进行正确的驱动。 工业实用性本发明的微机械结构体系统可用作用于驱动高速改变光方向的偏光器
的微镜的结构体，尤其适合作为要求高精度的平面度的波阵面像差修正元 件用的微镜器件，应用于各种补偿光学系统。
权利要求
1.一种微机械结构体系统，其特征在于，包括可动结构体，其至少一部分由单晶材料形成；弹性支承部件，其支承所述可动结构体；固定电极部，其至少一部分与所述可动结构体相对；以及基台，其设有电路部以及与所述电路部电连接的所述固定电极部，其中，所述固定电极部包括相对于所述可动结构体而定位的第一电极层、和相对于所述基台而定位的第二电极层，所述第一电极层和所述第二电极层直接或者经由导电性物质而接合。
2. 如权利要求1所述的微机械结构体系统，其特征在于，所述第一电 极层投影到所述基台的上表面的区域被包含在所述第二电极层投影到所述 基台的上表面的区域内。
3. 如权利要求1所述的微机械结构体系统，其特征在于，所述第一电 极层包含从所述第二电极层横向外伸的部分。
4. 如权利要求1所述的微机械结构体系统，其特征在于， 所述第一电极层具有第一固定电极和第二固定电极， 所述第一固定电极支承所述弹性支承部件，所述第二固定电极的至少一部分间隔规定的空隙而与所述可动结构体相对。
5. 如权利要求1所述的微机械结构体系统，其特征在于，所述第一固 定电极和所述第二固定电极的至少一部分形成在大致同一平面上。
6. 如权利要求1所述的微机械结构体系统，其特征在于，在所述可动 结构体的与所述基台相对的面的相反面具有光反射膜。
7. 如权利要求1所述的微机械结构体系统，其特征在于，所述弹性支 承部件配置在所述可动结构体和所述基板之间。
8. 如权利要求7所述的微机械结构体系统，其特征在于， 还包括在所述可动结构体和所述第二固定电极之间间隔规定的空隙而配置的中间电极，所述中间电极与所述可动结构体连接并构成所述可动结构体的一部 分。
9. 如权利要求7所述的微机械结构体系统，其特征在于， 还包括在所述可动结构体和所述第二固定电极之间间隔规定的空隙而配置的中间电极，所述中间电极与所述第二固定电极连接并构成所述第二固定电极的一 部分。
10. 如权利要求1所述的微机械结构体系统，其特征在于， 所述第一电极层相对于所述可动结构体的位置偏移、以及所述第二电极层相对于所述基台的位置偏移均小于所述第一电极层和所述第二电极层 之间的位置偏移。
11. 一种微机械结构体系统的制造方法，其特征在于，包括 准备具有单晶硅层和支撑基板的第一基板、并将所述单晶硅层加工成可动结构体的形状的工序(Al);在所述单晶硅层上形成第一牺牲层的工序(A2);在所述第一牺牲层上形成弹性支承层的工序(A3);在所述弹性支承层上堆积形成第二牺牲层的工序(A4);在所述第二牺牲层上形成作为固定电极层的一部分而发挥功能的第一 电极层的工序(A5);准备具有电路和第二电极层的第二基板的工序(B)，所述第二电极 层与所述电路电连接并作为所述固定电极的一部分而发挥功能；使所述第一基板和所述第二基板相对、并将所述第一电极层接合到所 述第二电极层上的工序(C);去除所述支撑基板来露出所述可动结构体的工序(D);以及去除所述第一牺牲层和所述第二牺牲层、使所述固定电极的至少一部 分与所述可动结构体相对的工序(E)。
12. 如权利要求11所述的微机械结构体系统的制造方法，其特征在 于，在所述工序(D)之后，包括在所述可动结构体的表面形成光反射膜 的工序。
13. 如权利要求12所述的微机械结构体系统的制造方法，其特征在 于，在所述工序(Al)之后，包括形成应力调节膜的工序。
14. 一种光学拾取器，其特征在于，包括 发射光束的光源； 将所述光束会聚到光盘上的物镜；接收从所述光盘反射的光束并生成电信号的光检测器；以及修正所述光束的像差的像差修正元件，其中，所述像差修正元件包括可动结构体，其至少一部分由单晶材料形成;弹性支承部件，其支承所述可动结构体；固定电极部，其至少一部分与所述可动结构体相对；以及基台，其设有电路部以及与所述电路部电连接的所述固定电极部，所述固定电极部包括相对于所述可动结构体而定位的第一电极层、和相对于所述基台而定位的第二电极层，所述第一电极层和所述第二电极层直接或者经由导电性物质而接合。
15. —种光盘装置，其特征在于，包括 使光盘旋转的马达；访问所述光盘的期望磁道的光学拾取器；以及根据所述光学拾取器的输出、从所述光盘再现数据的信号处理部；其中，所述光学拾取器包括发射光束的光源；将所述光束会聚到光盘上的物镜；接收从所述光盘反射的光束并生成电信号的光检测器；以及修正所述光束的像差的像差修正元件，所述像差修正元件包括可动结构体，其至少一部分由单晶材料形成；弹性支承部件，其支承所述可动结构体；固定电极部，其至少一部分与所述可动结构体相对；以及基台，其设有电路部以及与所述电路部电连接的所述固定电极部，所述固定电极部包括相对于所述可动结构体而定位的第一电极层、和 相对于所述基台而定位的第二电极层，所述第一电极层和所述第二电极层 直接或者经由导电性物质而接合。
16.—种显示装置，其特征在于，包括发射光束的光源；根据图像信号来调制所述光束的强度的光源驱动部；以及用所述光束扫描屏幕的扫描镜部；其中，所述扫描镜部包括.-可动结构体，其至少一部分由单晶材料形成；弹性支承部件，其支承所述可动结构体；固定电极部，其至少一部分与所述可动结构体相对；以及基台，其设有电路部以及与所述电路部电连接的所述固定电极部，所述固定电极部包括相对于所述可动结构体而定位的第一电极层、和相对于所述基台而定位的第二电极层，所述第一电极层和所述第二电极层直接或者经由导电性物质而接合，所述可动结构体的至少一部分作为反射所述光束的反射镜而发挥功
全文摘要
本发明的微机械结构体系统包括至少一部分由单晶材料形成的可动结构体(5)、支承可动结构体(5)的弹性支承部件(10)、至少一部分与可动结构体(5)相对的固定电极部(13、25)、以及具有电路部并固定有固定电极部(13、25)的基台(22)。固定电极部(13、25)包括相对可动结构体(5)而定位的第一电极层(上层固定电极层)(13)和相对基台(22)而定位的第二电极层(下层固定电极层)(25)，第一电极层(13)和第二电极层(25)经由粘接层(15、16)而接合。
文档编号B81B3/00GK101160257SQ200680012509
公开日2008年4月9日 申请日期2006年4月14日 优先权日2005年4月15日
发明者富田浩稔, 梶野修, 虫鹿由浩 申请人:松下电器产业株式会社