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KR100486716B1 - 2-ｄ 액튜에이터 및 그 제조방법 - Google Patents

2-ｄ 액튜에이터 및 그 제조방법 Download PDF

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KR100486716B1
KR100486716B1 KR10-2002-0063853A KR20020063853A KR100486716B1 KR 100486716 B1 KR100486716 B1 KR 100486716B1 KR 20020063853 A KR20020063853 A KR 20020063853A KR 100486716 B1 KR100486716 B1 KR 100486716B1
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comb electrode
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고영철
이진호
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삼성전자주식회사
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Abstract

2차원 구동 광스캐너 및 이의 제조방법에 관해 개시된다.
개시된 액튜에이터는: 상기 제 1 방향의 회전 중심축을 중심으로 제 1 방향과 제 2 방향에 수직인 제 3 방향으로 시이소 운동하는 스테이지와; 상기 스테이지의 시이소 운동을 지지하는 제 1 지지부와; 상기 스테이지의 하부에 스테이지와 소정간격을 두고 대면하며, 상기 스테이지 지지부에 의해 지지되는 베이스와; 상기 스테이지의 저면과 이에 대면하는 베이스의 상면에 각각 형성되는 제 1 구동 콤전극 및 이에 대응하는 제 1 고정 콤 전극을 구비하는 스테이지 구동부와; 상기 제 2 방향의 회전 중심축을 중심으로 상기 제 1 지지부가 시이소 운동하도록 상기 제 1 지지부를 지지하는 제 2 지지부와; 상기 제 1 지지부의 시이소 운동을 발생시키도록 상기 제 1 지지부에 마련되는 제 2 구동 콤전극과 제 2 구동 콤전극에 대응하게 위치 고정된 제 2 고정 콤 전극을 구비하는 제 1 지지부 구동부를; 구비한다.

Description

2-Ｄ 액튜에이터 및 그 제조방법{2-dimensional actuator and manufacturing method thereof}
본 발명은 MEMS(Micro Electro-Mechanical System)에 의해 제공된 액튜에이터 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 상세히는 2 축방향의 시이소 구동을 위한 액튜에이터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
광 스캐너등에 적용되는 MEMS에 의한 액튜에이터는 정전기력에 의해 1축 방향 또는 2 축 방향으로 운동하는 마이크로 미러를 구비한다.
미국특허 제 5,025,346호에 빗살 모양의 콤 전극(comb-typed electrode) 구조에 의한 정전효과(electro static effect)를 이용하는 마이크로 액튜에이터에 관해 개시되어 있다. 미국 특허 제 5,025,346호에 개시된 마이크로 액튜에이터는 이동구조물과 고정구조물에 상호 교번적으로 배치되는 이동 콤 전극과 고정 콤 전극이 마련되는 구조를 가진다. 상기 이동구조물은 주위의 지지구조물에 의해 현가되어 있고, 상기와 같은 현수 구조물이 수평공진 주파수로 가진(driving)되도록 되어 있다.
상기 종래 마이크로 액튜에이터는 운동체인 스테이지 또는 이동구조물의 평면에 대해 나란한 방향으로 구동 콤 전극이 형성되고, 이 구동 콤 전극에 대응하는 고정 콤 전극은 위치 고정된 상태에서 상기 구동 콤 전극과 교호적으로 배치되고, 상기 구동 콤 전극과 같이 상기 스테이지의 평면방향에 나란하게 형성되는 구조를 가진다. 이상과 같은 종래 마이크로 액튜에이터는 스테이지의 주변에 콤 전극이 마련되어 있기 때문에 스테이지 또는 이동구조물에 비해 전체적인 크기가 상당히 확대되게 되고, 결과적으로 따라서 이러한 구조의 액튜에이터가 적용될수 있는 대상이 제한된다.
한편, 하랄드 셍크(harald Schenk) 등에 의해, 상기와 같은 1축 구동 구조물을 제2의 시이소 운동구조물에 지지됨으로써 2축 구동 가능한 액튜에이터가 제안되었다.(Sensors and Actuators A 89 (2001) pp. 104-111 IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, vol.6, no.5 (2000) pp. 715-722 )
하랄드 셍크가 제안한 2 축 구동 액튜에이터는 상기한 1축 구동 액튜에이터의 구조가 응용된 것으로서 스테이지의 제1축 구동을 위한 고정 콤 전극 및 구동 콤 전극, 그리고 제2축 구동을 위한 고정 콤전극 및 구동 콤 전극 들이 모두 하나의 평면 상에 위치되는 구조를 가진다. 따라서, 전술한 제1축 구동 액튜에이터에서와 같은 콤 전극의 배치구조에 의해 광 스캐닝을 위한 스테이지의 유효면적이 크게 제한된다. 또한, 공진형 스캐너이기 때문에 정적인 미러 포지셔닝이 불가능하고 따라서 선형 구동이 불가능하다.
또한, 구동 콤 전극과 고정 콤 전극이 스테이지 및 프레임 등의 평면 상에 배치됨으로써 구동 콤 전극과 고정 콤전극 들간의 대칭적 전계에 의해 초기 구동력을 얻을 수 없고, 따라서 별도의 비대칭적 전계 형성을 위한 시동 전극(starting electrode)이 요구된다. 또한, 하나의 스캐너에 하나의 스테이지가 마련되는 구조이기 때문에 충분한 크기의 반사면을 요구하는 레이저 텔레비전 등에 적용되기 어렵다. 1*1mm2 이상의 충분한 반사면을 가지면서도 레이저 텔레비전등에서 요구되는 10KHz 이상의 구동속도을 위해 다수의 미러 플레이트를 어레이 형태로 배치하는 것이 필요하지만 하랄드 셍크가 제안한 스캐너에는 다수의 미러 플레이트를 배치할 수 없다.
본 발명의 제1의 목적은 콤전극의 효율적인 배치에 의해 넓은 면적의 반사면을 가지면서도 고속 구동이 가능한 2축 구동 액튜에이터 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제2의 목적은 전체 동작 구간 내에서 선형적인 반사면의 구동이 가능한 액튜에이터 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제3의 목적은 스타팅 전극이 없이도 초기 시동이 가능하고 전기적적으로 분리 및 제어가 용이한 2축 구동 액튜에이터 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액튜에이터는,
제 1 방향과 이에 직교하는 제 2 방향을 가지며 상기 제 1 방향의 회전 중심축을 중심으로 제 1 방향과 제 2 방향에 수직인 제 3 방향으로 시이소 운동하는 스테이지와;
상기 스테이지의 시이소 운동을 지지하는 제 1 지지부와;
상기 스테이지의 하부에 스테이지와 소정간격을 두고 대면하며, 상기 스테이지 지지부에 의해 지지되는 베이스와;
상기 스테이지의 저면과 이에 대면하는 베이스의 상면에 각각 형성되는 제 1 구동 콤전극 및 이에 대응하는 제 1 고정 콤 전극을 구비하는 스테이지 구동부와;
상기 제 2 방향의 회전 중심축을 중심으로 상기 제 1 지지부가 시이소 운동하도록 상기 제 1 지지부를 지지하는 제 2 지지부와;
상기 제 1 지지부의 시이소 운동을 발생시키도록 상기 제 1 지지부에 마련되는 제 2 구동 콤전극과 제 2 구동 콤전극에 대응하게 위치 고정된 제 2 고정 콤 전극을 구비하는 제 1 지지부 구동부를; 구비하는 액튜에이터가 제공된다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면,
제 1 방향과 이에 직교하는 제 2 방향을 가지며 상기 제 1 방향의 회전 중심축을 중심으로 제 1 방향과 제 2 방향에 수직인 제 3 방향으로 시이소 운동하는 스테이지가 다수 나란하게 배치된 스테이지 어레이와;
상기 각 스테이지들의 시이소 운동이 가능하게 상기 스테이지 어레이를 지지하는 제 1 지지부와;
상기 스테이지 어레이의 하부에서 스테이지들과 소정간격을 두고 대면하며, 상기 스테이지 지지부에 의해 지지되는 베이스와;
상기 스테이지들의 각 저면과 이에 대면하는 베이스의 상면에 각각 대응하게 형성되는 다수의 제 1 구동 콤 전극 및 이에 대응하는 다수의 제 1 고정 콤 전극을 구비하는 스테이지 구동부와;
상기 제 2 방향의 회전 중심축을 중심으로 상기 제 1 지지부가 시이소 운동하도록 상기 제 1 지지부를 지지하는 제 2 지지부와;
상기 제 1 지지부의 시이소 운동을 발생시키도록 상기 제 1 지지부에 마련되는 제 2 구동 콤전극과 제 2 구동 콤전극에 대응하게 위치 고정된 제 2 고정 콤 전극을 구비하는 제 1 지지부 구동부를; 구비하는 액튜에이터가 제공된다.
본 발명의 액튜에이터에 있어서,
상기 제 1 지지부는:
상기 스테이지의 양측으로부터 상기 제 1 방향에 나란하게 연장되는 한 쌍의 제 1 토션바와; 상기 제 1 토션바 각각이 연결되는 상호 나란한 한 쌍의 제 1 부분과 상기 제 1 방향에 나란하게 연장되는 나란한 한 쌍의 제 2 부분을 가지는 4각 테두리형 운동 프레임;을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면,
상기 제 2 지지부는:
상기 제 1 지지부의 제 2 부분의 각각으로부터 제 2 방향으로 연장되는 한 쌍의 제 2 토션바와; 상기 제 2 토션바가 연결되는 나란한 한 쌍의 제 2 부분과 상기 제 2 방향에 나란하게 연장되는 나란한 한 쌍의 제 1 부분을 가지는 4 각 테두리형 고정 프레임;을 구비한다.
또한, 상기 스테이지 구동부에서, 상기 스테이지 저면에 형성된 제 1 구동 콤 전극 및 상기 베이스 상의 제 1 고정 콤 전극은 상기 제 3 방향으로 다수 나란하고 교호적으로 연장되며, 상기 제 1 지지부 구동부는: 상기 제 1 지지부의 각 제 1 부분으로 부터 상기 제 1 방향으로 연장되는 제 2 구동 콤 전극과; 제 2 구동 콤 전극과 교호적으로 배치되는 제 2 지지부의 제 1 부분에 형성되는 고정 콤 전극을; 구비한다.
상기 제 2 구동 콤 전극과 제 2 고정 콤 전극은 상기 제 3 방향으로 비대칭적 전계를 형성하도록 제 3 방향으로 상호 어긋나게 배치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 운동 프레임은 상기 베이스 측의 제 2 부분 운동 프레임과 그 상부의 제 1 부분 운동 프레임을 포함하며, 상기 제 2 구동 콤 전극은 상기 제 1 부분 운동 프레임으로부터 연장 형성된다.
상기 고정 프레임은 상부의 제 1 부분 고정 프레임 및 이 하부의 제 2 부분 고정 프레임을 포함하며, 상기 제 2 구동 콤 전극에 대응하는 제 2 고정 콤 전극이 상기 제 1 부분 고정프레임으로부터 연장 형성된다.
상기 제 1 토션바는 상기 스테이지 및 제 1 부분 운동 프레임과 일체적으로 형성되며, 상기 제 2 토션바는 상기 운동 프레임과 제 1 부분 고정 프레임과 일체적으로 형성된다.
이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 액튜에이터의 바람직한 실시예 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 각각 설명한다. 이하의 실시예의 설명에서, 도면에 도시된 구성요소들은 필요에 따라 과장되게 표현되거나, 도면의 복잡성을 피하고 이해를 돕기 위해 특정 도면에서 생략될 수 있고, 이러한 변형된 도면 상의 표현은 본원 발명의 기술적 범위를 제한하지 않음을 밝힌다.한편 본 실시예의 설명에서 일반적인 명사가 아닌 제1방향, 제2방향, 제3방향 등과 같이 방향에 대한 용어나 제1부분, 제2부분등과 같은 용어가 사용된다. 이와 같이 숫자가 포함되어 있는 용어는 일반적인 x, y, z 좌표계에서와 같이 방향 및 위치를 정의하고, 이 좌표계에 대해 액튜에이터를 구성하는 구성요소의 위치를 설정함으로써 용이하게 구조의 이해를 돕기 위한 것이다. 따라서 구성요소의 명칭에 사용되는 1, 2, 3 등의 숫자는 수치적인 의미나 순서적인 의미를 가지지 않는 구성요소의 개별적으로 나타내기 위한 식별자에 불과하다.
제 1 실시예
도 1은 본 발명에 따른 액튜에이터의 기본적인 구조를 가지는 제 1 실시예를 개략적으로 보인 사시도이며, 도 2는 그 평면도, 도 3은 도 2의 x - x 선단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 미러(미도시)가 그 표면에 형성되는 스테이지(100)가 제 1 토션바(210) 및 사각 테두리형 운동 프레임(200)을 포함하는 제 1 지지부에 의해 제 1 방향의 중심축(x-x)를 중심으로 시이소 운동가능하게 지지된다. 그리고 스테이지(100)를 지지하는 제 1 지지부는 제 2 토션바(310) 및 사각 테두리형 고정 프레임(300)을 포함하는 제 2 지지부에 의해 제 2 방향의 중심축(y-y)을 중심으로 시이소 운동 가능하게 된다. 따라서, 상기 스테이지(100)는 상기 제 1 지지부 및 제 2 지지부에 의해 2 축 방향으로의 움직임이 가능하게 지지된다.
좀더 구체적으로 살펴보면, 제 1 방향(x)과 제 2 방향(y)을 가지는 스테이지(100)가 제 1 방향(x)으로 연장되는 두 제 1 토션바(210, 210)에 의해 사각 테두리형 운동 프레임(200)에 연결되어 있다. 따라서, 상기 스테이지(100)는 그 양측의 제 1 토션바(210, 210)에 의해 제 1 방향의 중심축(x - x)을 중심으로 시이소 운동이 가능하게 지지된다. 상기 사각 테두리형 운동 프레임(200)은 토션바(210)가 그 중앙에 연결되는 것으로 y - y 축에 나란하게 연장되는 나란한 두 제 1 부분(200y)과 후술하는 제 2 토션바(310)가 그 중앙에 연결되는 x-x 축에 나란하게 연장되는 나란한 제 2 부분(200x)을 갖춘다. 상기 사각 테두리형 운동 프레임(200)의 둘레에는 이를 에워싸는 것으로 제 1 방향(x)으로 연장되는 제 1 부분(300y)과 제 2 방향(y)으로 연장되는 제 2 부분(300x)을 갖춘 사각 테두리형 고정 프레임(300)이 마련된다. 고정 프레임(300)과 운동 프레임(200)은 각각의 제 2 부분(200x, 300x)들 사이의 중앙에 위치하는 전술한 제 2 토션바(310)에 연결된다. 상기 제 2 토션바(310)는 제 2 방향(y)으로 연장되며 따라서 제 2 토션바(310)에 의해 운동 프레임(200)이 제 2 방향의 중심축(y - y)을 중심으로 시이소 운동할 수 있게 지지된다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 운동 프레임(200) 및 고정 프레임(300)은 다중의 적층(201, 202, 203) (301, 302, 303, 304)의 구조를 가지고 있다. 이러한 다층구조는 단일의 모재로부터 상기와 같은 다양한 형태의 구조물을 얻을 수 없고, 따라서 SI, SOI, 글래스 기판 등으로부터 얻어진 다중의 적층(201,203,301,303, 304)에 의해 스테이지(100), 운동 프레임(200) 및 고정 프레임(300)등이 형성되며, 참조번호 "202" 및 "302"는 그 상하의 적층(201, 203)(301, 303)을 접착하기 위한 접착층, 구체적으로는 유택틱 본딩층이다. 이러한 다층구조에 대해서는 본 발명에 따른 액튜에이터의 제조방법의 설명을 통해서 이해될 것이다. 제조방법에서 설명되겠지만, 상기 접착층은 액튜에이터를 구성하는 상부 구조물과 하부 구조물을 접착하는 것이며, 따라서 상부 구조물과 하부 구조물은 별도로 제작된 후 마지막 공정에서 하나로 결합된다.
본 발명의 특징에 따라, 상기 스테이지(100)의 시이소 운동을 발생시키는 스테이지 구동부는, 도 3에 도시된 바와 같이, 스테이지의 저면에 형성되는 제 1 구동 콤 전극(120) 및 그 하부의 베이스(110) 상에 형성되는 제 2 고정 콤 전극(130)에 의해 제공된다. 도 3의 y - y 선 단면도인 도 4에 도시된 바와 같이 스테이지(100)의 저면에서 스테이지(100)의 회전축인 제 1 토션바(210)를 중심으로 그 양쪽에 구동 콤 전극(120, 120)이 배치되고 이에 대응하게 고정 콤 전극(130, 130)가 베이스(110)에 배치된다.
한편, 상기 스테이지(100) 및 이를 지지하는 운동 프레임(200)을 y 방향의 중심축을 통해 시이소 운동시키는 운동 프레임 구동부는 운동 프레임(200)과 고정 프레임(300) 사이에 마련된다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 운동 프레임(200)의 제 1 부분(200y)과 이에 대면하는 고정 프레임(300)의 제 1 부분(300y)의 대향하는 측면에 제 2 구동 콤 전극(410) 및 제 2 고정 콤 전극(420)이 상호 교호적으로 배치되어 있다. 여기에서 본 발명에 따른 또 하나의 특징적 구조로서, 상기 제 2 구동 콤 전극(410)과 제 2 고정 콤 전극(420)은 스테이지(100)의 평면에 수직인 방향(z), 즉 제 2 토션바(310)를 중심으로하는 운동 프레임(200)의 운동방향으로 상호 어긋나게 편위되어 있다. 이러한 전극의 편위는 전극 간의 제 3 방향의 비대칭적 전계에 의해 제 3 방향으로의 상호 정전인력을 발생시키고 따라서 제 2 구동 콤 전극이 결합되고 제 2 토션바(310)에 의해 지지된 운동 프레임(200)의 시이소형 운동력을 발생시킨다.
상기와 같은 본 발명에 따른 액튜에이터의 기술적 특징의 하나는 스테이지를 구동하는 콤 전극들이 스테이지의 하방에 위치함으로써, 이들 콤 전극에 의해 별도의 차지면적이 없다는 것이다. 따라서, 스테이지가 차지할 수 있는 전체 면적이 최대화될 수 있게된다.
이하에서 설명되는 실시예 2는 스테이지가 다수 나란하게 어레이 형태로 배열된 액튜에이터에 관한 것이다.
실시예 2
도 5은 보다 진보적인 구조를 가지는 본 발명에 따른 액튜에이터의 제 2 실시예를 개략적으로 보인 사시도이며, 도 6는 그 평면도, 도 7은 도 6의 x - x 선단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 미러(미도시)가 그 표면에 형성되는 스테이지(100a)가 어레이 형태로 다수 나란하게 배치되고 이들 스테이지 어레이를 사각 테두리형 운동 프레임(200)이 에워싸고 있다. 각 스테이지(100a)의 양단에는 상기 사각 테두리형 운동 프레임(200)과 함께 제 1 지지부를 구성하는 제 1 토션바(210a)가 연장되어 있다. 따라서, 상기 스테이지(100a)들은 제 1 지지부에 의해 제 1 방향의 나란한 중심축(x0 - x0 ~ xn - xn)들을 중심으로 각각 시이소 운동dl 가능하게 지지된다. 그리고 전술한 제 1 실시예에서와 마찬가지로 상기 스테이지(100a)를 지지하는 제 1 지지부가 제 2 토션바(310) 및 사각 테두리형 고정 프레임(300)을 포함하는 제 2 지지부에 의해 제 2 방향의 중심축(y - y)을 중심으로 시이소 운동 가능하게 지지되어 있다. 따라서, 상기 스테이지(100a)들은 상기 제 1 지지부 및 제 2 지지부에 의해 2 축 방향으로의 움직임이 가능하게 지지된다.
좀더 구체적으로 살펴보면, 제 1 방향(x0 ~ xn)과 제 2 방향(y)을 가지는 다수 나란한 스테이지(100a) 들 각각이 제 1 방향(x0 ~ xn)으로 연장되는 두 제 1 토션바(210a, 210a)에 의해 사각 테두리형 운동 프레임(200)에 연결되어 있다. 따라서, 상기 스테이지(100a)들은 그 양측의 제 1 토션바(210a, 210a)에 의해 제 1 방향의 중심축(x0 - x0 ~ xn - xn)을 중심으로 시이소 운동 가능하게 지지된다. 상기 스테이지 어레이를 지지하는 사각 테두리형 운동 프레임(200)은 토션바(210)가 그 중앙에 연결되는 것으로 y - y 축에 나란하게 연장되는 나란한 두 제 1 부분(200y)과 제 2 토션바(310)가 그 중앙에 연결되는 x - x 축에 나란하게 연장되는 나란한 제 2 부분(200x)을 갖춘다. 상기 사각 테두리형 운동 프레임(200)의 둘레에는 이를 에워싸는 것으로 제 1 방향으로 연장되는 제 1 부분(300y)과 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 연장되는 제 2 부분(300x)을 갖춘 사각 테두리형 고정 프레임(300)이 마련된다. 고정 프레임(300)과 운동 프레임(200)은 각각의 제 2 부분(200x, 300x)들 사이에 중앙에 위치하는 전술한 제 2 토션바(310)에 연결된다. 상기 제 2 토션바(310)는 제 2 방향(y)으로 연장되며 따라서 제 2 토션바(310)에 의해 운동 프레임(200)이 제 2 방향의 중심축(y - y)을 중심으로 시이소 운동할 수 있게 지지된다.
전술한 실시예 1에서와 마찬가지로 운동 프레임(200) 및 고정 프레임(300)은 다중의 적층(201, 202, 203)(301, 302, 303, 304)의 구조를 가지고 있다. 이러한 다층구조에 대해서는 제조방법의 설명에서 구체적으로 설명된다.
본 실시예 2는 본 발명의 특징에 따라, 상기 스테이지(100a)들의 시이소 운동을 발생시키는 스테이지 구동부는, 도 7에 도시된 바와 같이, 스테이지(100a)의 저면에 형성되는 제 1 구동 콤 전극(120) 및 그 하부의 베이스(110) 상에 형성되는 제 2 고정 콤 전극(130)에 의해 제공된다. 도 6의 y - y 선단면도인 도 8에 도시된 바와 같이 각 스테이지(100a)의 저면에서 스테이지(100a)의 회전축인 제 1 토션바(210a)를 중심으로 그 양쪽에 구동 콤 전극(120, 120)이 배치되고, 상기 모든 스테이지(100a)들의 구동 콤전극들에 대응하는 고정 콤 전극(130, 130)이 어레이 형태로 베이스(110)에 배치된다.
한편, 상기 스테이지(100a) 및 이를 지지하는 운동 프레임(200)을 y 방향의 중심 축을 통해 시이소 운동시키는 운동 프레임 구동부는 운동 프레임(200)과 고정 프레임(300) 사이에 마련된다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 운동 프레임(200)의 제 1 부분(200y)과 이에 대면하는 고정 프레임(300)의 제 1 부분(300y)의 대향하는 측면에 제 2 구동 콤 전극(410) 및 제 2 고정 콤 전극(420)이 상호 교호적으로 배치되어 있다. 따라서, 개별적으로 제1방향의 축을 중심으로 시이소 운동하는 스테이지(100a)들이 상기 운동 프레임(200)에 의해 제2방향의 축을 중심으로 동시에 시이소 운동하게 된다. 여기에서 본 발명에 따른 또 하나의 특징적 구조로서 전술한 실시예 1에서와 마찬가지로, 상기 제 2 구동 콤 전극(410)과 제 2 고정 콤 전극(420)은 스테이지(100a)의 평면에 수직인 방향(z), 즉 제 2 토션바(310)를 중심으로하는 운동 프레임(200)의 운동방향으로 상호 어긋나게 편위되어 있다. 이러한 전극의 편위는 전극 간의 제 3 방향(스테이지의 시이소 운동 방향)의 비대칭적 전계에 의해 제 3 방향으로의 상호 정전인력을 발생시키고 제 2 토션바(310)에 의해 지지된 운동 프레임(200)의 시이소형 운동력을 발생시킨다.
한편 전술한 실시예 1, 2에 있어서, 상기 스테이지(100, 100a)의 저면 및 이에 대응하는 베이스의 상면에 스테이지(100, 100a)에 구동력을 제공하기 위한 것이 아니고 스테이지(100, 100a)의 거동을 전기적 캐패시턴스 변화로서 검출하는 일종의 센서로서 고정 콤 전극 및 구동 콤 전극과 같은 대향된 전극 구조를 가지는 센서 전극이 선택적으로 마련될 수 있다.
실시예 2 에 따른 액튜에이터는 도 9에 도시된 바와 같이 다수의 스테이지(100a)가 동시 작동하는 구조에 의해 입사되는 하나의 입사빔을 다수의 스테이지로 입사시켜 반사시키도록 함으로써 하나의 스테이지를 이용해 입사빔을 반사시키는 구조에 비해 광 스캐너의 전체 두께를 낮출 수 있게 되어 각각의 스테이지의 무게를 크게 줄일 수 있으며, 따라서 구동속도를 크게 증가시킬 수 있게 된다.
상기한 실시예 1 및 2의 설명 및 여기에서 참조된 도면들에는 스테이지 및 전극 들에 대한 전기적 결선 구조가 설명되거나 도시되지 않았다. 그러나, 이들 구조에는 외부로 부터의 전기적 배선을 위한 배선층, 층간 전기적 연결을 위한 스루우 홀이 존재한다. 전기적 통로는 주로 실리콘에 의해 제공되며, 이 실리콘은 각 구조물의 자체를 이룬다. 스테이지(100, 100a)로의 전기적 통로는 실리콘으로 된 토션바(210, 210a)이며, 국부적으로 전기적 분리 및 절연이 필요한 곳에는 실리콘이 패터닝되고 필요부분에 절연물질이 충전된다. 또한, 스루우홀을 통한 층간 콘택을 위해 스루울홀 내에 도전성 물질이 채워진다.
본 발명의 실시예 1, 2에 있어서, 스테이지(100, 100a)의 운동을 위해 적어도 3개 경로의 배선이 필요하며, 그리고 운동 프레임(200)의 운동에도 3개의 경로가 필요하다. 여기에서 그라운드를 동일전위로 유지할 경우 전체 전기적 경로는 5개가 필요하다. 도 10 은 액튜에이터의 전기적 경로를 설명하기 위한 본 발명에 따른 액튜에이터의 평면도이다. 도면에서 어둡게 채색된 부분(600)은 전기적 절연층 또는 절연부이며, 참조번호 P1, P2, P3, P4, P5는 외부 회로와의 결선을 위한 패드이다.
도 10를 참조하며, 제1패드(P1)는 제 2 부분(300x)의 일측(도면에서 상부측)에 마련되며, 제 2 토션바(310)를 통하여 제 2 구동 콤전극(410) 및 스테이지 하부의 구동 콤 전극(120)에 연결된다. 여기에서 제1패드(P1)는 가상 접지단(virtual ground)으로서의 역할을 수행하다. 제 2 패드(P2, P3)는 고정 프레임(300)에서 절연부(602)에 의해 전기적으로 고립된 고정 프레임(300)의 양 제 1 부분(300y)에 마련된다. 따라서, 상기 제 2 고정 콤전극(420)과 제 2 구동 콤 전극(410)간에 정전기력을 발생하기 위한 전기적 회로 형성이 가능하다. 한편, 제 4 패드(P4) 및 제 5 패드(P5)는 고정 프레임(300)의 일측(도면에서 하부) 제 2 부분(300x)에 마련되며, 상기 제 1 부분(300y)과 전기적으로 분리되어 있고, 그리고 제 2 토션바를 종단하는 절연부(601)에 의해 전기적으로 분리되어 있고, 각각 제 2 토션바(310)를 통해 운동 프레임(200)으로 연결된다. 제 4, 5 패드(P4, P5)가 연결되는 운동 프레임(200)의 제 2 부분(200x)은 중앙의 절연부(601) 및 그 양쪽의 절연부(603)에 의해 전기적으로 분리된 부분을 가진다. 상기 제 4, 5 패드(P4, P5)가 연결되는 부분은 스루우홀 및 이에 충전되는 도전성 물질에 의해 베이스(110) 상의 제 1 고정 콤전극(130)들로 연결된다.
도면 상부의 제 2 토션바를 종단하는 절연부(600)는 실제적으로 전기적으로 분리하기 위한 것이 아니고, 도면 하부의 절연부(601)와 동일한 형태의 제 2 토션바를 만들기 위하여 삽입한 것이다.
이하, 상기와 같은 구조의 본 발명의 액튜에이터를 제작하기 위한 본 발명에 따른 제조방법의 바람직한 실시예를 단계별로 설명한다. 이하의 실시예에서는 전술한 제 2 실시예의 제조방법이 설명된다. 이러한 제조방법의 설명을 통해서 전술한 실시예 2의 액튜에이터의 구체적인 구조를 이해할 수 있을 것이며, 필요에 따라 도 5 내지 도 10에 도시된 구성요소가 참조번호와 함께 인용된다.
1. 상부 구조물 제작 방법
<< 홀더의 제작>>
가) 도 11a에 도시된 바와 같이, 액튜에이터를 고정하기 위한 홀더의 재료로서, 파이렉스 글래스(10)를 준비한 후, 그 상면에 DFR(Dry Film Resist) 필름(11)을 코팅한 후 패터닝한다. 이때에 개구되는 윈도우(11a)의 크기는 액튜에이터의 고정 프레임(300)의 가장자리 부분이 얹힌 상태에서 고정될 수 있는 정도의 크기를 가진다.
나) 도 11b에 도시된 바와 같이, 상기 윈도우(11a)에 덮히지 않은 파이렉스 글래스(10)의 노출부분을 샌드 블라스터링에 의해 에칭하고, 도 11c에 도시된 바와 같이 상기 DFR 필름을 제거하여 소정 패턴의 윈도우(10a)를 가지는 완성된 홀더(10)를 얻는다.
<<상부 구조물의 본체 제작>>
가) 도 12a에 도시된 바와 같이, 상부 구조물로 가공될 소재로서, 약 500미크론 정도의 두께를 가지는 것으로서, 제 1, 제 2 구동 콤 전극등의 형성시에 식각 저지층(etch stop)으로 사용하기 위하여 상부 실리콘막(22)과 하부 실리콘 본체(20)의 사이에 SiO2 산화막(21)이 형성되어 있는 SOI(silicon on insulator) 웨이퍼를 준비한다.
나) 도 12b에 도시된 바와 같이, 실리콘막(22) 위에 소정 패턴의 윈도우(23a)를 갖는 포토레지스트 마스크(23)를 형성한다. 여기에서 마스크(23)에 덮힌 부분은 스테이지(100a)가 형성될 부분(W1), 운동 프레임 영역(W2), 고정 프레임 영역(W3) 및 토션바 등이 형성될 영역(미도시)을 포함한다.
다) 도 12c에 도시된 바와 같이, 실리콘(22)에서 상기 마스크(23)에 덮히지 않은 부분을 ICPRIE(Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching)법에 의해 에칭하여 상기 마스크(23)의 윈도우(23a)를 통하여 절연막(21)이 노출되게 하고 에칭이 완료된 후 상기 마스크(23)를 스트립핑 등에 의해 제거한다.
라) 도 12d에 도시된 바와 같이, 상기 실리콘막(22) 및 노출된 절연막(21)위에 열산화 방법으로 SiO2 절연막(21a)을 형성한다. 따라서, 하부의 절연막(21)과 상부의 절연막(21a)에 의해 상기 상부 실리콘막(22)이 외부로부터 완전히 격리된다.
마) 도 12e에 도시된 바와 같이, 상기 절연막(21, 21a) 위에 Si3N4 질화막(24)을 형성한다.
바) 도 12f에 도시된 바와 같이, 상기 질화막(24) 위에 윈도우(25a)를 갖는 포토레지스트 마스크(25)를 형성한다. 상기 윈도우(25a)는 전기적 연결을 위한 스루울홀을 형성하기 위한 패턴이다. 따라서, 상기 윈도우(25a)는 스테이지(100a)가 형성될 부분(W1), 운동 프레임 영역(W2) 및 고정 프레임 영역(W3) 등에 소정 크기 및 소정 개수로 형성된다.
사) 도 12g에 도시된 바와 같이, 건식 식각법에 의해 상기 윈도우(25a)들을 통해 노출된 부분을 에칭하여 실리콘 막(22)의 표면이 그 바닥에 노출되는 초기형태의 스루우홀(26)을 형성하고, 이에 이어 도 12h에 도시된 바와 같이, ICPRIE 법에 의해 상기 스루우홀(26)의 바닥에 노출된 실리콘막(22) 및 그 하부의 절연막(21)을 에칭하며, 에칭이 완료된 후 상기 포토레지스트 마스크(25)를 제거한다.
아) 도 12i에 도시된 바와 같이, 상기 결과물의 최상면에 전기적 배선을 위한 도전성 금속막, 예를 들어 Au/Cr 막(27)을 전면 증착한다.
자) 도 12j에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 마스크(28)를 형성한 후 마스크에 덮히지 않은 부분의 Au/Cr을 제거하여 필요한 부분에만 Au/Cr을 잔류시킨다. Au/Cr 이 잔류하는 부분, 즉 마스크(28)에 의해 덮히는 부분은, 스테이지 영역(W1) 및 운동 프레임 영역(W2)에서는 스루우홀(26)에 대응하는 부분이며, 고정 프레임 영역(W3)의 경우는 스루우홀(26)과 패드(P1, P2, P3, P5) 로 사용될 부분이다.
차) 도 12k에 도시된 바와 같이, 상기 포토레지스트 마스크(28)를 제거하여, SOI 웨이퍼로부터 얻어진 반가공상태의 상부 구조물의 본체을 얻는다.
<< 홀더와 상부 구조물 본체의 결합 및 후속 공정>>
도 13a에 도시된 바와 같이, 전술한 과정을 통해 얻어진 홀더(10)에 상기 상부 구조물 본체를 장착한다. 이때에 사용되는 접합법은 양극접합법(anodic bonding)이며 전술한 실리콘 본체(20)의 저면이 상방을 향하도록 한다. 이와 같이 실리콘 본체(20)가 홀더(10)에 장착된 상태에서 상방을 향하고 있는 본체의 저면(20a)을 CMP(Chemical Mechanical Polishing)에 의해 연마한다.
도 13b에 도시된 바와 같이, 상기 저면(20a)에 SiO2 절연막(29)을 증착한다.
도 13c에 도시된 바와 같이, 상기 절연막(29) 위에 소정 패턴의 윈도우(30a)를 갖는 포토레지스트 마스크(30)를 형성한다. 이때에 마스크가 잔류하는 부분은 스테이지(100a)의 제 1 구동 콤 전극 형성 영역(W4), 제 2 구동 콤전극 형성 영역(W5) 및 고정 프레임 형성 영역(W6)에 대응한다. 도 13d에 도시된 바와 같이 포토레지스트 마스크(30)에 덮히지 않은 절연막(29)의 노출부분을 건식 식각법에 의해 제거하고, 이에 이어 포토레지스트 마스크(30)를 제거한다.
도 13e에 도시된 바와 같이 Au/Cr 종자층(31)을 전면 증착한 후, 그 위에 소정 패턴의 윈도우(32a)를 갖는 포토레지스트 마스크(32)를 형성한다. 금속종자층(31)은 500Å정도의 Cr을 증착하고, 이 위에 1500~2000Å 정도의 Au를 증착함으로써 얻을 수 있다. 상기 윈도우(32a)는 상기 운동 프레임 영역(W2), 고정 프레임 영역(W3)에 형성된 스루우홀(27)들에 대응하게 배치된다.
도 13f에 도시된 바와 같이 도금법에 의해 상기 윈도우(32a)를 통해 노출된 종자층(31)의 표면에 도전성 금속막, 예를 들어 AuSn 막(33)을 형성하고, 상기 포토레지스트 마스크(32)를 제거한다. 상기 AuSn 막(33)은 후술되는 하부 구조물과의 결합시 유택틱 본딩층으로 사용된다.
도 13g에 도시된 바와 같이, 포토레지스트의 코팅 및 패터닝에 의해 상기 AuSn 막(33) 위에 포토레지스트 마스크(34)를 형성한다.
도 13h에 도시된 바와 같이, 상기 포토레지스트 마스크(34)에 덮히지 않은 종자층(31)을 습식식각에 의해 에칭한다.
도 13i에 도시된 바와 같이, ICPRIE에 의해 상기 AuSn 막(33) 및 SiO2 절연막(29)에 덮히지 않은 본체(20)의 모재를 소정 깊이 에칭하여, 스테이지(100a) 하부(도 13i에서는 윗쪽)의 구동 콤 전극(120), 이를 에워싸는 운동 프레임(200), 운동 프레임(200)의 바깥쪽 측면에 형성되는 제 2 구동 콤 전극(410) 그리고 고정 프레임(300) 등을 본체(200)의 모재로 부터 분리 형성한다. 이때에 ICPRIE 특성상 에칭이 SOI 구조에서의 SiO2 절연막(21)에서 정지된다.
도 13j에 도시된 바와 같이 ICPRIE 후 잔류하는 SiO2 절연막(21) 및 Si3N4 절연막(24)을 관통시켜 운동 프레임(200), 운동 프레임(200)의 바깥쪽 측면에 형성되는 제 2 구동 콤 전극(410) 그리고 고정 프레임(300)을 완전히 분리한다. 이러한 분리에 의해서 상기 스테이지(100a)와 운동 프레임(200)이 제 1 토션바(210)에 의해 연결되어 있고, 상기 운동 프레임(200)과 고정 프레임(300)은 제 2 토션바(310)에 의해 연결되어 있다. 이로써 액튜에이터에 적용되는 상부 구조물이 완성된다.
도 13k 상기 상부 구조물을 광 스캐너로서 사용하기 위하여 상기 스테이지(100a)의 상면에 반사물질 예를 들어 Au/Cr을 증착하여 반사막(140)을 형성한다.
위에서 설명된 과정은 하나의 소자 제조에 집중되었다. 그러나, 일반적으로 하나의 웨이퍼에 대해 다수의 소자를 얻기 위한 웨이퍼 단위의 공정에 의해 상기 소자가 제조될 수 있다. 이와 같이 웨이퍼 단위로 소자가 일괄 가공되는 동안 부수적인 공정 등이 수반될 수 있고, 필연적으로 소자를 웨이퍼로 부터 분리하는 다이싱 공정이 수행되며, 다이싱 공정 등의 과정에서 상기 구동콤전극등이 손상될 우려가 있기 때문에 다이싱 공정 이전에 구동콤전극을 보호하기 위한 보호층을 상기 구동콤전극에 형성할 수 있고 다이싱이 완료된 후 개별 소자에 형성된 보호층이 최종적으로 제거된다. 이러한 부가적인 공정 들은 본원발명의 범위를 제한하지 않는다.
2. 하부 구조물 제작 방법
<<하부 구조물의 하부 몸체 제작>>
가) 도 14a에 도시된 바와 같이, 파이렉스 유리 등으로 된 것으로서 본 발명의 액튜에이터에서 하부 구조물의 지지체로서 사용되는 기판(40)을 준비한 후, 이의 표면에 Si3N4 절연막(41)을 형성한다.
나) 도 14b에 도시된 바와 같이, 상기 절연막(41)위에 소정 패턴의 윈도우(42a)를 가지는 포토레지스트 마스크(42)를 형성한다. 상기 윈도우(42a)는 하부 구조물에서, 운동 프레임(200)과 고정 프레임(300) 사이의 공간에 대응하며, 양 윈도우(42a) 사이의 부분은 제 1 고정 콤 전극(130)을 지지하는 베이스(110)로 가공되는 부분이며, 그리고 그 양 바깥쪽 부분은 고정 프레임(300)의 최하부 적층(304)으로 가공되는 부분이다.
다) 도 14c에 도시된 바와 같이, 건식식각에 의해 상기 포토레지스트 마스크(42)에 덮히지 않은 Si3N4 절연막(41)의 노출부분을 제거한다.
라) 도 14d에 도시된 바와 같이, Si3N4 절연막(41)의 에칭에 이어, 습식 식각에 의해기판(40)의 노출부분을 에칭하여 소정 깊이의 우물(40a)을 형성한다.
마) 도 14e에 도시된 바와 같이 상기 포토레지스트 마스크(42)를 제거함으로써, 반가공된 하부 구조물에서의 하부 몸체를 얻는다.
<<하부 구조물의 상부 몸체 제작>>
가) 도 15a에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(50)를 준비 한 후, 이의 표면에 소정 패턴의 윈도우(51a)를 가지는 포토레지스트 마스크(51)를 형성한다.
상기 윈도우(51a)는 하부 구조물에서 두 부분으로 분리되어 있는 제 1 고정 콤 전극 간의 경계 영역, 운동 프레임과 고정 프레임간의 경계영역, 고정 프레임에서 제 2 고정 콤전극과 운동 프레임간의 경계영역 등 제거되어야 할 부분 등에 대응하여 형성된다.
나) 도 15b에 도시된 바와 같이 상기 포토레지스트 마스크(51)에 덮히지 않은 기판(50)의 표면을 소정 깊이 에칭고, 포토레지스트 마스크를 제거하여, 반가공된 하부 구조물의 상부 몸체를 얻는다.
<< 하부 구조물의 상하부 몸체의 결합 및 후속 공정 >>
가) 도 16a에 도시된 바와 같이, 상기 하부 구조물의 상하부 몸체의 가공면을 상호 대접하도록 양극 본딩에 의해 상호 결합한다.
나) 도 16b에 도시된 바와 같이, 상기 유리 기판(40)의 노출된 일측면(도면에서 상면)에 DFR 필름에 의한 마스크(60)를 형성한다. 마스크(60)에 덮히는 부분은 고정 프레임(300)의 최하부 적층(304)으로 가공되는 부분이다.
다) 도 16c에 도시된 바와 같이, 상기 유리기판(40)을 샌드브라스터링에 의해 소정 깊이 에칭하여, 제 1 고정 콤 전극이 지지되는 초기 형태의 베이스(110) 및 고정 프레임(300)의 최하부 적층(304)을 형성한다. 이때에 베이스(110)의 임시 연결부(111)에 의해 최하부 적층(304)과 연결되어 있으며, 다음에 진행되는 에칭에 의해 베이스(110)의 두께가 얇아 지면서 상기 연결부(111)가 제거될 것이다.
라) 도 16d에 도시된 바와 같이 DFR 마스크(60)를 제거하고, 기판(50)의 외측면(도면에서 상부)을 CMP 에 의해 연마를 행한다.
마) 도 16e에 도시된 바와 같이 CMP 처리된 기판(50)의 노출면에 SiO2 절연막(52)을 증착한 후 이 위에 소정 패턴의 포토레지스트 마스크(53)을 형성한다. 이때에 포토레지스크 마스크(53)는 베이스(110) 상의 제 1 고정 콤 전극, 고정 프레임(300)에서의 중간 적층(303) 및 여기로부터 연장 형성되는 제 2 고정 콤 전극(420)에 대응하는 패턴을 가진다.
바) 도 16f에 도시된 바와 같이 상기 포토레지스트 마스크(53)에 덮히지 않은 절연막(52)의 노출 부분을 에칭한 후 포토레지스트 마스크(53)를 제거한다.
사) 도 16g에 도시된 바와 같이, 상기 공정에서 패터닝된 절연막(52) 위에 포토레지스트 마스크(54)를 형성한다. 여기에서의 포토레지스트 마스크(54)는 상부 구조물로부터 얻어지는 고정프레임의 상부층(301), 운동프레임의 상부층(201)과의 물리적 및 전기적 결합을 위해 상기 절연막(52)과 그 하부의 실리콘 기판(50)을 소정 깊이 에칭하기 위한 윈도우(54a)를 가진다(도 16h 참조).
아) 도 16h에 도시된 바와 같이, 먼저 마스크(54)에 덮히지 않은 절연막(52)을 습식식각에 의해 제거한 후, 도 16i에 도시된 바와 같이 ICPRIE에 의해 실리콘 기판(50)을 소정 깊이에 에칭하여 주어진 패턴에 대응하는 우물(50a)을 형성한다.
자) 도 16j에 도시된 바와 같이, 상기 포토레지스트 마스크(54)를 제거한 후, 다시 도 16k에 도시된 바와 같이 포토레지스트 희생층(55)을 전단계의 에칭에 의해 형성된 우물(50a)을 제외한 실리콘 기판(50)의 최상면에 형성한다.
차) 도 16l에 도시된 바와 같이, 상기 실리콘 기판(50) 전체에 Au/Cr을 증착하여 금속막(56)을 형성한 후, 도 16m에 도시된 바와 같이 상기 희생층(55)을 제거하여 우물(50a)의 바닥에만 금속막(56)을 잔류시킨다.
카) 도 16n에 도시된 바와 같이, 금속막(56)과 SiO2 절연막(52)에 덮히지 않은 부분을 건식식각에 의해 에칭하여 제 1 고정 콤전극(130), 제 2 고정 콤전극(420) 등을 형성한다. 이러한 식각에 의해 하부 구조물에서의 베이스(110)와 고정프레임(300)의 하부 적층(304)를 연결하는 임시 연결부(111)를 제외하고는 모든 요소가 실질적으로 완성된 상태이다.
3. 상하부 구조물의 결합 및 후속 공정
위의 과정에서 얻어진 상하부 구조물을 하나로 결합하여 최종의 액튜에이터를 완성하는 단계이다.
도 17a에 도시된 바와 같이, 전술한 공정에서 완성된 상하부 구조물을 적절한 결합장치에 의해 상호 위치정렬 시킨 후, 도 17b에 도시된 바와 같이 유택틱 본딩에 의해 상기 상하부 구조물을 하나로 결합하고, 베이스(110)와 고정 프레임(300)을 연결하였던 임시 연결부(111)를 제거하여 목적하는 액튜에이터를 완성한다. 예를 들어 도 17a에 도시된 바와 같이 진공척 등에 의해 상하부 구조물을 정렬한 후 하나로 결합한 후 플립 칩 본더(flip chip bonder)를 이용하여 접합한다. 두 진공척에 상하부 구조물을 각각 고정한 후(상부 구조물은 양쪽 프레임의 상부를 진공척으로 고정하며, 하부 구조물은 중심부를 진공척으로 고정한다.), 현미경으로 관찰하면서 두 구조물을 정렬하고, 정렬이 완료되면 두 진공척을 접근시켜 두 상하부 구조물을 하나로 결합한다. 이때에 일정한 압력와 유택틱 온도를 유지하면, 프레임 사이의 금속 유택틱 본딩층이 녹아 붙어서 상기 상하부 구조물이 하나로 결합된다.
상기와 같은 본 발명의 액튜에이터는 스테이지 하부에 스테이지 구동용 고정 콤 전극 및 구동 콤 전극이 형성되어 있고, 이들 구동 콤 전극 및 고정 콤 전극들이 스테이지 구동 방향으로 상호 겹쳐져 있기 때문에 스테이지의 구동용 콤 전극들의 효율적인 배치가 가능하고 따라서 이러한 배치에 의해 넓은 면적의 반사면을 가지면서도 고속 구동이 가능하다. 또한, 전체 동작 구간 내에서 선형적인 반사면의 구동이 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 액튜에이터는 구동 방향으로 비대칭적 전계를 형성하는 구조를 가지기 때문에 종래 액튜에이터에서와 같은 스타팅 전극이 없이도 초기 시동이 가능하며, 전기적 분리 및 제어가 용이하다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 고안의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 고안의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 액튜에이터의 제1실시예의 개략적 구조를 보인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 액튜에이터의 평면도이다.
도 3은 도 2의 x - x 선 단면도이다.
도 4는 도 3의 y - y 선 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 액튜에이터의 제2실시예의 개략적 구조를 보이는 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 본 발명에 따른 액튜에이터의 개략적 평면도이다.
도 7는 도 5에 도시된 본 발명에 따른 액튜에이터의 개략적 횡단면도이다.
도 8은 도 5에 도시된 본 발명에 따른 액튜에이터의 개략적 종단면도이다.
도 9는 도 5에 도시된 본 발명에 따른 액튜에이터에 의한 광반사를 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 액튜에이터에서의 전기적 회로 구성을 설명하는 도면이다.
도 11a 내지 도 11c 은 본 발명에 따른 액튜에이터에 있어서, 상부 구조물을 지지하는 홀더의 제작과정을 개략적으로 보인 본 발명에 따른 액튜에이터의 제조방법의 공정도이다.
도 12a 내지 도 12k 은 본 발명에 따른 액튜에이터에 있어서, 상부 구조물의 본체를 제작하는 과정을 보인 본 발명에 따른 액튜에이터의 제조방법의 공정도이다.
도 13a 내지 도 13k 은 본 발명에 따른 액튜에이터에 있어서, 홀더에 상부 구조물의 본체를 장착한 상태에서의 상부 구조물에 대한 후속 가공을 보이는 본 발명에 따른 액튜에이터의 제조방법의 공정도이다.
도 14a 내지 도 14e는 본 발명에 따른 액튜에이터에 있어서, 하부 구조물의 하부 몸체의 가공 과정을 보인 보이는 본 발명에 따른 액튜에이터의 제조방법의 공정도이다.
도 15a 내지 도 15b는 본 발명에 따른 액튜에이터에 있어서, 하부 구조물의 상부 몸체의 가공 과정을 보이는 본 발명에 따른 액튜에이터의 제조방법의 공정도이다.
도 16a 내지 도 16o는 본 발명에 따른 액튜에이터에 있어서, 하부 구조물의 상부 몸체와 하부 몸체가 결합된 상태에서의 후속 가공 과정을 보이는 본 발명에 따른 액튜에이터의 제조방법의 공정도이다.
도 17a 는 본 발명에 따른 액튜에이터의 하부 구조물과 상부 구조물의 결합 및 마무리 과정을 보이는 본 발명에 따른 액튜에이터의 제조방법의 공정도이다.

Claims (28)

  1. 임의의 제 1 방향과 이에 직교하는 제 2 방향을 가지며 상기 제 1 방향의 회전 중심축을 중심으로 제 1 방향과 제 2 방향에 수직인 제 3 방향으로 시이소 운동하는 스테이지와;
    상기 스테이지의 시이소 운동을 지지하는 제 1 지지부와;
    상기 스테이지의 하부에 스테이지와 소정간격을 두고 대면하며, 상기 스테이지 지지부에 의해 지지되는 베이스와;
    상기 스테이지의 저면과 이에 대면하는 베이스의 상면에 각각 형성되는 제 1 구동 콤전극 및 이에 대응하는 제 1 고정 콤 전극을 구비하는 스테이지 구동부와;
    상기 제 2 방향의 회전 중심축을 중심으로 상기 제 1 지지부가 시이소 운동하도록 상기 제 1 지지부를 지지하는 제 2 지지부와;
    상기 제 1 지지부의 시이소 운동을 발생시키도록 상기 제 1 지지부에 마련되는 제 2 구동 콤전극과 제 2 구동 콤전극에 대응하게 위치 고정된 제 2 고정 콤 전극을 구비하는 제 1 지지부 구동부를; 구비하는 것을 특징으로 하는 액튜에이터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 지지부는:
    상기 스테이지의 양측으로부터 상기 제 1 방향에 나란하게 연장되는 한 쌍의 제 1 토션바와; 상기 제 1 토션바 각각이 연결되는 상호 나란한 한 쌍의 제 1 부분과 상기 제 2 방향에 나란하게 연장되는 나란한 한 쌍의 제 2 부분을 가지는 4각 테두리형 운동 프레임;을 구비하는 것을 특징으로 하는 액튜에이터.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 지지부는:
    상기 제 1 지지부의 제 2 부분의 각각으로부터 제 2 방향으로 연장되는 한 쌍의 제 2 토션바와; 상기 제 2 토션바가 연결되는 나란한 한 쌍의 제 2 부분과 상기 제 2 방향에 나란하게 연장되는 나란한 한 쌍의 제 1 부분을 가지는 4 각 테두리형 고정 프레임;을 구비하는 것을 특징으로 하는 액튜에이터.
  5. 제 2 항 또는 제 4 항 중에 있어서,
    상기 스테이지 구동부에서, 상기 스테이지 저면에 형성된 제 1 구동 콤 전극 및 상기 베이스 상의 제 1 고정 콤 전극은 상기 제 3 방향으로 다수 나란하고 교호적으로 연장되는 것을 특징으로 하는 액튜에이터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 지지부 구동부는: 상기 제 1 지지부의 각 제 1 부분으로 부터 상기 제 1 방향으로 연장되는 제 2 구동 콤 전극과; 제 2 구동 콤 전극과 교호적으로 배치되는 제 2 지지부의 제 1 부분에 형성되는 고정 콤 전극을; 구비하는 것을 특징으로 하는 액튜에이터.
  7. 제 2 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 지지부 구동부는: 상기 제 1 지지부의 각 제 1 부분으로 부터 상기 제 1 방향으로 연장되는 제 2 구동 콤 전극과; 제 2 구동 콤 전극과 교호적으로 배치되는 제 2 지지부의 제 1 부분에 형성되는 고정 콤 전극을; 구비하는 것을 특징으로 하는 액튜에이터.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 구동 콤 전극과 제 2 고정 콤 전극은 상기 제 3 방향으로 비대칭적 전계를 형성하도록 제 3 방향으로 상호 어긋나게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액튜에이터.
  9. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 운동 프레임은 상기 베이스 측의 제 2 부분 운동 프레임과 그 상부의 제 1 부분 운동 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 액튜에이터.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 구동 콤 전극은 상기 제 1 부분 운동 프레임으로부터 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 액튜에이터.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 고정 프레임은 상부의 제 1 부분 고정 프레임 및 이 하부의 제 2 부분 고정 프레임을 포함하며, 상기 제 2 구동 콤전극에 대응하는 제 2 고정 콤 전극이 상기 제 1 부분 고정프레임으로부터 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 액튜에이터.
  12. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 토션바는 상기 스테이지 및 제 1 부분 운동 프레임과 일체적으로 형성되며, 상기 제 2 토션바는 상기 운동 프레임과 제 1 부분 고정 프레임과 일체적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액튜에이터.
  13. 임의의 제 1 방향과 이에 직교하는 제 2 방향을 가지며 상기 제 1 방향의 회전 중심축을 중심으로 제 1 방향과 제 2 방향에 수직인 제 3 방향으로 시이소 운동하는 스테이지가 다수 나란하게 배치된 스테이지 어레이와;
    상기 각 스테이지들의 시이소 운동이 가능하게 상기 스테이지 어레이를 지지하는 제 1 지지부와;
    상기 스테이지 어레이의 하부에서 스테이지들과 소정간격을 두고 대면하며, 상기 스테이지 지지부에 의해 지지되는 베이스와;
    상기 스테이지들의 각 저면과 이에 대면하는 베이스의 상면에 각각 대응하게 형성되는 다수의 제 1 구동 콤 전극 및 이에 대응하는 다수의 제 1 고정 콤 전극을 구비하는 스테이지 구동부와;
    상기 제 2 방향의 회전 중심축을 중심으로 상기 제 1 지지부가 시이소 운동하도록 상기 제 1 지지부를 지지하는 제 2 지지부와;
    상기 제 1 지지부의 시이소 운동을 발생시키도록 상기 제 1 지지부에 마련되는 제 2 구동 콤전극과 제 2 구동 콤전극에 대응하게 위치 고정된 제 2 고정 콤 전극을 구비하는 제 1 지지부 구동부를; 구비하는 것을 특징으로 하는 액튜에이터.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 지지부는:
    상기 스테이지의 양측으로부터 상기 제 1 방향에 나란하게 연장되는 한 쌍의 제 1 토션바와; 상기 제 1 토션바 각각이 연결되는 상호 나란한 한 쌍의 제 1 부분과 상기 제 2 방향에 나란하게 연장되는 나란한 한 쌍의 제 2 부분을 가지는 4각 테두리형 운동 프레임;을 구비하는 것을 특징으로 하는 액튜에이터.
  15. 삭제
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 제 2 지지부는:
    상기 제 1 지지부의 제 2 부분의 각각으로부터 제 2 방향으로 연장되는 한 쌍의 제 2 토션바와; 상기 제 2 토션바가 연결되는 나란한 한 쌍의 제 1 부분과 상기 제 2 방향에 나란하게 연장되는 나란한 한 쌍의 제 2 부분가지는 4 각 테두리형 고정 프레임;을 구비하는 것을 특징으로 하는 액튜에이터.
  17. 제 14 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 스테이지 구동부에서, 상기 스테이지 저면에 형성된 제 1 구동 콤 전극 및 상기 베이스 상의 제 1 고정 콤 전극은 상기 제 3 방향으로 다수 나란하고 교호적으로 연장되는 것을 특징으로 하는 액튜에이터.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 지지부 구동부는: 상기 제 1 지지부의 각 제 1 부분으로 부터 상기 제 1 방향으로 연장되는 제 2 구동 콤 전극과; 제 2 구동 콤 전극과 교호적으로 배치되는 제 2 지지부의 제 1 부분에 형성되는 고정 콤 전극을; 구비하는 것을 특징으로 하는 액튜에이터.
  19. 제 14 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 지지부 구동부는: 상기 제 1 지지부의 각 제 1 부분으로 부터 상기 제 1 방향으로 연장되는 제 2 구동 콤 전극과; 제 2 구동 콤 전극과 교호적으로 배치되는 제 2 지지부의 제 1 부분에 형성되는 고정 콤 전극을; 구비하는 것을 특징으로 하는 액튜에이터.
  20. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 제 2 구동 콤 전극과 제 2 고정 콤 전극은 상기 제 3 방향으로 비대칭적 전계를 형성하도록 제 3 방향으로 상호 어긋나게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액튜에이터.
  21. 제 14 항 또는 제 16 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 운동 프레임은 상기 베이스 측의 제 2 부분 운동 프레임과 그 상부의 제 1 부분 운동 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 액튜에이터.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 2 구동 콤 전극은 상기 제 1 부분 운동 프레임으로부터 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 액튜에이터.
  23. 제 16 항에 있어서,
    상기 고정 프레임은 상부의 제 1 부분 고정 프레임 및 이 하부의 제 2 부분 고정 프레임을 포함하며, 상기 제 2 구동 콤전극에 대응하는 제 2 고정 콤 전극이 상기 제 1 부분 고정프레임으로부터 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 액튜에이터.
  24. 제 14 항 또는 제 16 항 중에 있어서,
    상기 제 1 토션바는 상기 스테이지 및 제 1 부분 운동 프레임과 일체적으로 형성되며, 상기 제 2 토션바는 상기 운동 프레임과 제 1 부분 고정 프레임과 일체적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액튜에이터.
  25. 그 저면에 제 1 구동 콤 전극이 수직방향으로 형성되어 있는 스테이지와, 스테이지를 소정 폭의 제 1 분리영역을 두고 감싸는 제 1 부분 운동 프레임과, 제 1 부분 운동 프레임을 소정 폭의 제 2 분리영역을 두고 감싸는 제 1 부분 고정 프레임, 상기 스테이지의 양측으로 부터 제 1 방향으로 연장되어 상기 제 1 부분 운동프레임에 연결되는 토션바, 상기 제 1 부분 운동 프레임으로부터 제 2 방향으로 연장되어 상기 제 1 부분 고정 프레임에 연결되는 제 2 토션바 그리고 상기 제 1 부분 운동 프레임으로부터 제 1 방향으로 연장되어 상기 제 2 분리영역에 위치하는 다수 나란한 제 2 구동 콤 전극을 포함하는 상부 구조물을 형성하는 단계;
    상기 스테이지에 대응하는 베이스, 베이스를 지지하며 상기 제 1 부분 운동 프레임에 대응하는 제 2 부분 운동 프레임, 상기 베이스 상에 형성되며 상기 스테이지의 제 1 구동 콤 전극에 대응하는 제 1 고정 콤 전극, 제 1 부분 고정 프레임에 대응하는 제 2 부분 고정 프레임, 상기 제 2 부분 고정 프레임으로부터 제 2 분리영역으로 제 1 방향으로 다수 나란하게 연장되는 형성되는 제 2 고정 콤 전극 그리고 상기 제 2 부분 운동 프레임과 제 2 부분 고정 프레임을 임시로 연결하는 제 2 분리 영역 내의 임시 연결부를 포함하는 하부 구조물을 형성하는 단계;
    상기 제 1 부분 운동 프레임과 제 2 부분 운동 프레임, 그리고 제 1 부분 고정 프레임과 제 2 부분 고정 프레임을 상호 대응하게 접촉시킨 후 접착하는 단계;
    상기 임시 연결부를 제거하여 상기 제 1 부분 운동 프레임과 제 2 부분 운동 프레임에 의해 형성된 운동 프레임이 상기 제 1 부분 고정 프레임과 제 2 부분 고정 프레임에 의해 형성된 고정 프레임에 상기 제 2 토션바에 의해 현가되도록 하는 운동 프레임 분리 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액튜에이터의 제조 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    제 1 부분 운동 프레임과 제 2 부분 운동 프레임부분, 제 1 부분 고정 프레임과 제 2 부분 고정 프레임부분을 각각 유택틱본딩에 의해 접착하는 것을 특징으로 하는 액튜에이터의 제조방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 상부 구조물 형성단계에서, 상기 스테이지의 저면에 수직방향의 제 1 구동 콤 전극과 상기 운동 프레임의 제 2 구동 콤 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 액튜에이터의 제조방법.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 하부 구조물 형성단계에서, 상기 기판의 상면에 상기 스테이지 저면의 제 1 구동 콤 전극에 대응하는 제 1 고정 콤 전극과, 상기 제 2 구동 콤 전극에 대응하는 제 2 고정 콤 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 액튜에이터의 제조방법.
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