專利名稱：可變形鏡的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可變形鏡的制造方法，所述可變形鏡裝在光學(xué)拾取裝置上。
背景技術(shù)：
通常，在市場上可以獲得壓縮盤(CD)或數(shù)字多用盤(DVD)來作為 光學(xué)記錄介質(zhì)記錄諸如圖像和聲音的信息。而且，近些年，新一代DVD正 在商品化，其使用具有短波長的紫色激光束來實現(xiàn)較高密度的記錄。為了使 用這樣的光盤，需要光盤設(shè)備作為驅(qū)動設(shè)備。所述光盤設(shè)備驅(qū)動光盤旋轉(zhuǎn)并 使激光束射到光盤的記錄表面上，由此記錄或擦除信息，且所述信息基于來 自記錄表面的反射光而重現(xiàn)。而且，為了實現(xiàn)這樣的功能，光盤設(shè)備裝有光 學(xué)拾取裝置作為一組單元，用于發(fā)射激光束、使激光束射向光盤的記錄表面 形成束斑、并接收來自光盤記錄表面的反射光。這里，根據(jù)需要滿足的標(biāo)準(zhǔn)，光學(xué)拾取裝置，特別是新一代DVD適于 高數(shù)值孔徑(NA)。這樣，當(dāng)光盤厚度稍微變化時所產(chǎn)生的球面像差的影 響將變得明顯，因此可能不會得到小束斑。因此，使重現(xiàn)信號的抖動惡化， 且降低了記錄峰值功率，從而降低了記錄和再現(xiàn)的質(zhì)量。此外，由于光盤的翹曲等將導(dǎo)致激光束的光軸相對于記錄表面稍微傾 斜。這樣，激光束的光路將被彎曲從而產(chǎn)生彗形像差，使得激光束難以聚焦 到合適的斑直徑內(nèi)。結(jié)果，使得記錄和重現(xiàn)的質(zhì)量惡化。使得記錄和重現(xiàn)質(zhì) 量惡化的其它因素還包括光學(xué)系統(tǒng)(例如作為光學(xué)拾取裝置的元件的光學(xué)透 鏡或分光器)的定位精度，其會導(dǎo)致像散差。為了防止上述情況，提出了一種可變形鏡，其可以校正諸如球面像差等 的波像差。例如，如圖4所述，在光學(xué)系統(tǒng)中使用可變形鏡1的光學(xué)拾取裝 置由半導(dǎo)體激光器12、準(zhǔn)直透鏡13、分光器14、可變形鏡1、四分之一波 片15、物鏡16、聚光透鏡17、光電檢測器18等構(gòu)成。從半導(dǎo)體激光器12
發(fā)出的激光束由準(zhǔn)直透鏡13轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫泄馐?，該平行光束通過分光器14， 并在其偏振狀態(tài)被四分之一波片15改變之后被可變形鏡1反射，并且隨后由物鏡16聚集在光盤D的記錄表面上。進(jìn)而，從光盤D的記錄表面反射的 激光束通過物鏡16，之后被可變形鏡1反射，然后通過四分之一波片15， 隨后再由分光器14反射，并且由聚光透鏡17聚集從而最終引導(dǎo)至光電檢測 器18?？勺冃午Rl具有所謂凸鏡(rise up mirror)的功能，其向光盤D反射激 光束并平行于光盤D反射來自光盤D的反射光?？勺冃午R1的另一功能是 為了微調(diào)激光束的反射角而在必要時改變可變形鏡l的反射面，以校正波像 差。這樣，基于從光電檢測器18獲得的信號，設(shè)置于光學(xué)拾取裝置中的控 制部分在需要校正波像差時將信號發(fā)送給可變形鏡1，以改變反射面的形狀， 從而校正該像差。對于可變形鏡1，有一種利用由壓電材料制成的壓電元件的特性的可變 形鏡(參見例如JP-A-2004-109769和JP-A-2004-226457)。這種可變形鏡1 一般由支撐基板、由支撐柱支撐且與支撐基板相對的鏡基板、以及夾在支撐 基板和鏡基板之間的壓電元件組成。鏡基板的外表面設(shè)置有反射膜作為激光 束的反射面。當(dāng)對壓電元件施加預(yù)定電壓從而形成電場時，壓電元件在支撐 基板和鏡基板之間膨脹或收縮。鏡基板隨著此膨脹或收縮彈性地變形，反射 膜(即，反射面)隨著鏡基板的變形而變形。在現(xiàn)有環(huán)境下，還沒有出現(xiàn)適于大規(guī)模制造這樣的可變形鏡的方法。例 如，在目前的條件下，構(gòu)成每個可變形鏡的支撐基板和鏡基板是由晶圓上切 割下來的，且支撐柱和壓電元件夾在支撐基板和鏡基板之間。然后，將晶圓 與支撐柱、晶圓與壓電元件分別接合。隨后，在鏡基板的外表面上形成反射 膜。從而，最終得到可變形鏡。然而，根據(jù)這種方法，由于在鏡基板與支撐柱之間的接合截面和鏡基板 與壓電元件之間的接合截面處會產(chǎn)生局部殘留的應(yīng)力，因此鏡基板在很多情 況下會發(fā)生扭曲。如果鏡基板有扭曲，在其外表面上形成的反射膜也會有扭 曲，因此不會得到合適的反射面。這樣，所得的可變形鏡的產(chǎn)量下降，因此， 這樣的方法不適于大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種可變形鏡的制造方法，其適于 大規(guī)模生產(chǎn)。
為達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明第一方案的可變形鏡的制造方法，其中每 個可變形鏡包括支撐基板、鏡基板、和壓電元件。所述鏡基板與支撐基板 相對且由支撐柱支撐并在表面具有反射膜，所述壓電元件夾在支撐基板和鏡 基板之間，當(dāng)施加電場時，壓電元件膨脹或收縮使鏡基板和反射膜變形。所 述制造方法包括接合步驟，用于將所述支撐柱和所述壓電元件夾在所述支 撐基板和所述鏡基板之間，并且至少分別將所述支撐基板與所述支撐柱、所 述支撐基板與所述壓電元件、所述鏡基板與所述支撐柱相互接合；彈性膜形 成步驟，用于在所述鏡基板的外表面形成平坦的彈性膜；以及反射膜形成步 驟，用于在所述彈性膜上形成所述反射膜。
根據(jù)這個結(jié)構(gòu)，在平坦的彈性膜的外表面上形成反射膜，其中所述平坦 的彈性膜形成于鏡基板的外表面上。因此反射膜的反射面也變成平坦的，從 而可以可靠地獲得高質(zhì)量的可變形鏡。
在根據(jù)本發(fā)明第二案的制造方法中，優(yōu)選使用樹脂制造所述彈性膜。
在根據(jù)本發(fā)明第三方案的制造方法中，優(yōu)選將薄金屬層設(shè)置在所述支撐 基板與所述支撐柱之間的接合部分以及所述支撐基板與所述壓電元件之間 的接合部分上，且當(dāng)所述支撐基板與所述支撐柱以及所述支撐基板與所述壓 電元件在受熱時相互擠壓從而相互接合。
在根據(jù)本發(fā)明第四方案的制造方法中，優(yōu)選將薄金屬層設(shè)置在所述鏡基 板與所述支撐柱之間的接合部分以及所述鏡基板與所述壓電元件之間的接 合部分上，且當(dāng)所述鏡基板與所述支撐柱以及所述鏡基板與所述壓電元件在 受熱時相互擠壓從而相互接合。
根據(jù)本發(fā)明的可變形鏡的制造方法，可以可靠地獲得可變形鏡，且該方 法適于大規(guī)模生產(chǎn)。


圖1A和圖1B是根據(jù)本發(fā)明實施方式的制造方法所制造的可變形鏡的截 面圖。
圖2是可變形鏡的分解立體圖以示出其大體結(jié)構(gòu)；圖3A 圖3D是可變形鏡的截面圖以示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的可變形 鏡的制造方法的過程；圖4是采用可變形鏡的光學(xué)拾取裝置的大體結(jié)構(gòu)的平面圖。
具體實施方式
下文將參考

本發(fā)明的實施方式。圖1A和圖1B是根據(jù)本發(fā)明實 施方式的制造方法所制造的可變形鏡的截面圖。圖1A示出未驅(qū)動狀態(tài)，而 圖1B示出驅(qū)動狀態(tài)。圖2是可變形鏡的分解立體圖以示出其大體結(jié)構(gòu)，且 圖3A 圖3D是可變形鏡的截面圖以示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的可變形鏡的 制造方法的過程。首先，說明可變形鏡l。如圖1A和圖2所示，本實施方式中的可變形 鏡1包括基本為方形的支撐基板2，與支撐基板2相對且基本為比支撐基板 2小的方形的鏡基板3，在預(yù)定位置夾在支撐基板2與鏡基板3之間的多個 壓電元件4和多個支撐柱5。本實施方式的可變形鏡1包括支撐柱5，如圖2 所示設(shè)置在鏡基板3的4個角以及四條邊的大體中間位置；以及壓電元件4， 以預(yù)定間隔設(shè)置在位于四條邊上的支撐柱5的內(nèi)側(cè)。換句話說，將壓電元件 4和支撐柱5以從鏡基板3的中心橫向向外的方式順序設(shè)置。支撐基板2是支撐各個組件的基底。玻璃可以作為制造支撐基板2的材 料使用。然而，只要具有絕緣性能，也可使用例如陶瓷等的其它材料。支撐 基板2設(shè)置有由硅(Si)制成的薄膜部分，該薄膜部分形成在支撐基板2的 朝向鏡基板3的表面(即，內(nèi)表面)上設(shè)置有壓電元件4和支撐柱5的位置 處(圖2中陰影部分)。特別是，將由相同的Si制成的布線圖案(未示出) 從設(shè)置有壓電元件4的位置的Si薄膜部分引到支撐基板2的邊緣附近。注意， Si薄膜部分和Si布線圖案通過微影等工藝而形成。鏡基板3是可以彈性變形的板材?？梢允褂肧i作為制造鏡基板3的材料。 然而，只要可以彈性變形，也可使用例如玻璃等材料。該鏡基板3裝有彈性 膜7，該彈性膜7具有反射面的作用，并形成于鏡基板3的與朝向支撐基板 2的表面(內(nèi)表面)相對的基本上整個表面(外表面)上?？梢允褂铆h(huán)氧系 統(tǒng)的樹脂或聚酰亞胺系統(tǒng)的樹脂等作為制造彈性膜7的材料。但是，并不局 限于上述材料，只要是可以彈性變形的材料都可以作為制作彈性膜7的材料。 該彈性膜7裝有反射膜6，該反射膜6具有反射面的作用，且形成于彈性膜7的基本上整個表面(外表面)上。反射膜6是由鋁(Al)等制造的金屬膜， 其通過氣相沉積或濺射等形成。壓電元件4是由施加電場時可以膨脹或收縮的壓電材料而制成的規(guī)則的 固體形狀的元件?？梢允褂肞ZT(Pb(Zr，Ti)03，鋯鈦酸鉛)作為壓電元件4的 材料。然而，也可使用除PZT以外的其它壓電陶瓷或例如聚偏氟乙烯等的壓 電聚合物。注意壓電元件4的形狀可以是圓柱形或矩形柱形。每個壓電元件4經(jīng)由薄金屬層部分(未示出)接合到形成在支撐基板2 的內(nèi)表面的Si薄膜部分上?？梢允褂肁u (金)作為薄金屬層部分的材料， 且薄金屬層部分通過氣相沉積或濺射等形成在支撐基板2的內(nèi)表面的Si薄膜 部分上。然而，除了 Au,薄金屬層部分還可由Pt (鉑)等制成。在此實施 方式中，在加熱時，支撐基板2和每個壓電元件4相互擠壓，使其間薄金屬 層部分的金屬(Au)原子擴(kuò)散到支撐基板2的內(nèi)表面的Si薄膜部分中和壓 電元件4 (PZT)中。因此，支撐基板2和每個壓電元件4在擴(kuò)散結(jié)中可靠 地接合。以同樣的方法，通過擴(kuò)散結(jié)，使鏡基板3經(jīng)由薄金屬層部分(未示出) 接合到每個壓電元件4上。所述薄金屬層部分通過氣相沉積或濺射等形成在 鏡基板3的內(nèi)表面上。因此，在本實施方式中，支撐基板2的內(nèi)表面上的Si薄膜部分與每個壓 電元件4經(jīng)由薄金屬層部分電連接，以使該Si薄膜部分作為對每個壓電元件 4施加電場時的獨立電極。另一方面，由Si制成的鏡基板3與每個壓電元件 4經(jīng)由薄金屬層部分電連接，以使該鏡基板3作為對每個壓電元件4施加電 場時的公共電極。雖然在本實施方式中，使用薄金屬層部分作為一種通過擴(kuò)散結(jié)使支撐基 板2與每個壓電元件4、以及鏡基板3與每個壓電元件4接合的粘結(jié)劑，但 是也可以使用導(dǎo)電粘結(jié)劑將它們接合。另外，還可以使用環(huán)氧系統(tǒng)等非導(dǎo)電 粘結(jié)劑將它們接合，但是在這種情況下，必須通過額外的引線接合等，使支 撐基板2內(nèi)表面的Si薄膜部分的Si布線圖案與壓電元件4之間、以及由Si 制成的鏡基板3與壓電元件4之間電連接。此外，也可以不通過節(jié)點而通過 觸點，使鏡基板3與壓電元件4之間電連接。雖然在本實施方式中，鏡基板3與壓電元件4相互接合，但是也可以使用例如具有從兩邊引出的電極的層壓壓電元件(laminated piezoelectric element)作為壓電元件4。這樣，如果支撐基板2的內(nèi)表面的Si薄膜部分被 分成兩部分從而使每個Si薄膜部分與層壓壓電元件的每個電極連接，則可以 對每個壓電元件4施加電場。因此，不必將鏡基板3和壓電元件4相互接合， 只要在它們之間形成簡單的接觸狀態(tài)就已經(jīng)足夠了。支撐柱5支撐鏡基板3。在本實施方式中的支撐柱5由與壓電元件4相 同的材料制成，且支撐柱5與支撐基板2和鏡基板3之間以與上述壓電元件 4相同的方式接合。雖然在本實施方式中，支撐柱5與支撐基板2是分別形 成的，但是其可以與支撐基板2以整體形成。對于具有上述結(jié)構(gòu)的可變形鏡1，如圖1A所示，在未驅(qū)動狀態(tài)下(即 在對每個壓電元件4都未施加電壓的狀態(tài)下)，鏡基板3的反射膜6的反射 面是平坦的。另一方面，如圖1B所示，當(dāng)對每個壓電元件4施加預(yù)定電壓 以形成用于驅(qū)動的電場時，每個壓電元件4在支撐基板2和鏡基板3之間膨 脹。隨著膨脹，向上擠壓鏡基板3使其彈性變形成凸形，并且反射膜6的反 射面隨著鏡基板3的變形而變形。因此，在光學(xué)拾取裝置的光學(xué)系統(tǒng)中使用 這樣的可變形鏡1可以校正激光束中的波像差。接下來，將會解釋上述可變形鏡的制造方法。首先，如圖3A所示，制 備可變形鏡1的各個元件支撐基板2、鏡基板3、壓電元件4和支撐柱5。例 如，從每個晶圓上切割下支撐基板2和鏡基板3，并制備支撐基板2和鏡基 板3。注意，在本實施方式中，如上述作為可變形鏡l的結(jié)構(gòu)描述的Si薄膜 部分、Si布線圖案和薄金屬層部分形成于支撐基板2的表面，同時薄金屬層 部分形成于鏡基板3的表面。接下來，如圖3B所示，排列支撐基板2和鏡基板3，使形成有Si薄膜 部分等的支撐基板2的表面與形成薄金屬層部分的鏡基板3的表面相互面 對。這里，支撐柱5和壓電元件4夾在支撐底2和鏡基板3之間，并且使支 撐基板2與支撐柱5、支撐基板2與壓電元件4、鏡基板3與支撐柱5、以及 鏡基板3與壓電元件4分別接合。在本實施方式中，支撐基板2與支撐柱5、 支撐基板2與壓電元件4、鏡基板3與支撐柱5、以及鏡基板3與壓電元件4
在受熱時相互擠壓，使支撐基板2與支撐柱5、支撐基板2與壓電元件4、 鏡基板3與支撐柱5、以及鏡基板3與壓電元件4通過擴(kuò)散結(jié)可靠地接合。 注意，鏡基板3和壓電元件4可以僅相互接觸而不接合。
使用這種方法，在接合支撐基板2、鏡基板3、壓電元件4和支撐柱5 之后，在鏡基板3與支撐柱5之間以及鏡基板3與壓電元件4之間會產(chǎn)生局 部殘余應(yīng)力。主要由于殘余的應(yīng)力，在鏡基板3中會發(fā)生扭曲，使鏡基板3 成為微小的波動狀態(tài)。圖3B顯示放大的狀態(tài)。如果鏡基板3保持扭曲，則 形成在其外表面上的反射膜6也會扭曲，因而不能得到合適的平坦的反射面。 在本實施方式中，通過如下步驟消除這樣的扭曲。
如圖3C所示，形成平坦的彈性膜7以覆蓋鏡子基板3的整個外表面。 在本實施方式中，使用樹脂作為彈性膜7，且如下所示，具有平坦的外表面 的平坦的彈性膜7形成于鏡基板3的外表面上。例如，如旋涂方法一樣，高 速旋轉(zhuǎn)鏡基板3，使樹脂滴落到旋轉(zhuǎn)的鏡基板3的外表面上。可選地，將樹 脂倒入平凹形模具中，并從外表面將鏡基板3放置在平凹形模具的上面。然 后，在樹脂固化以后，將樹脂從模具上脫模?？蛇x地，將樹脂涂覆到鏡基板 3的外表面，且將樹脂的表面加熱到樹脂的玻璃轉(zhuǎn)化溫度以上。在此狀態(tài)下， 將平板壓到樹脂表面。除了上述方法之外，還有很多方法。
然后，如圖3D所示，在彈性膜7的平坦的外表面上形成反射膜6。用 這樣的方法可以得到可變形鏡1。
由于上述所得的可變形鏡1具有形成在位于鏡基板3外表面上的彈性膜 7的平坦的表面上的反射膜6，因此反射膜6的表面也是平坦的。因此，根 據(jù)本實施方式的制造方法，可以確保得到具有高質(zhì)量的可變形鏡1。因此， 本實施方式的制造方法足以適于大規(guī)模生產(chǎn)。
雖然彈性膜7和反射膜6為本實施方式中獨立的元件，但是它們也可以 共用相同的元件。更具體而言，彈性膜7可以由與鏡基板3外表面上的反射 膜6相同的金屬制成，從而具有一定的厚度，且將砂輪壓在彈性膜7的整個 外表面上以對其拋光。然后，形成平坦的反射面而無需形成額外的反射膜6。
而且，本發(fā)明不限于上述實施方式，其可以用各種在本發(fā)明范圍內(nèi)而不 偏離本發(fā)明的精神的變型來實現(xiàn)。例如，雖然在上述實施方式中，可變形鏡 1是通過使用預(yù)先從晶圓上切割的片狀的支撐基板2和鏡基板3而制造，但
是各個可變形鏡1也可以在晶圓階段組裝在一起，然后再將晶圓分割成各個 可變形鏡1。
在這種情況下，分別制備作為支撐基板2和鏡基板3的晶圓，將支撐柱5和壓電元件4夾在晶圓之間，使晶圓與支撐柱5、晶圓與壓電元件4分別 相互接合。然后，在將要成為鏡基板3的晶圓的外表面上形成彈性膜7。之 后，使用盤形(disc-shaped)切割機(jī)沿著將要成為可變形鏡1的區(qū)域之間的 邊界分別切割每個晶圓，使其分割成各個可變形鏡1。然后，在每個可變形 鏡1的鏡基板3的外表面上形成反射膜6。
因此，可同時得到大量的可變形鏡1，從而提高了可變形鏡l的制造效 率，且該方法更適于大規(guī)模生產(chǎn)。注意，該方法可使作為鏡基板3的薄脆的 晶圓通過彈性膜7而增強，因此可能降低在使用切割機(jī)切割晶圓時由于切壞 (chipping)或折斷所引起的晶圓損壞。
本發(fā)明的制造方法適用于制造可變形鏡。
權(quán)利要求
1. 一種可變形鏡的制造方法，每個所述可變形鏡包括 支撐基板；鏡基板，所述鏡基板與所述支撐基板相對且由所述支撐柱支撐，并且所述鏡基板的表面上具有反射膜；以及壓電元件，所述壓電元件夾在所述支撐基板和所述鏡基板之間，當(dāng)施加 電場時，所述壓電元件膨脹或收縮使所述鏡基板和所述反射膜變形；且所述制造方法包括接合步驟，用于將所述支撐柱和所述壓電元件夾在所述支撐基板和所述 鏡基板之間，并且至少分別將所述支撐基板與所述支撐柱、所述支撐基板與 所述壓電元件、所述鏡基板與所述支撐柱相互接合；彈性膜形成步驟，用于在所述鏡基板的外表面形成平坦的彈性膜；以及 反射膜形成步驟，用于在所述彈性膜上形成所述反射膜。
2. 如權(quán)利要求1所述的可變形鏡的制造方法，其中所述彈性膜由樹脂 制成。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的可變形鏡的制造方法，其中將薄金屬層設(shè) 置在所述支撐基板與所述支撐柱之間的接合部分處以及所述支撐基板與所 述壓電元件之間的接合部分處，當(dāng)所述支撐基板與所述支撐柱以及所述支撐 基板與所述壓電元件在受熱時相互擠壓從而相互接合。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的可變形鏡的制造方法，其中將薄金屬層設(shè) 置在所述鏡基板與所述支撐柱之間的接合部分處以及所述鏡基板與所述壓 電元件之間的接合部分處，且當(dāng)所述鏡基板與所述支撐柱以及所述鏡基板與 所述壓電元件在受熱時相互擠壓從而相互接合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可變形鏡的制造方法，其適于大規(guī)模生產(chǎn)，所述方法包括接合步驟，用于將支撐柱(5)和壓電元件(4)夾在支撐基板(2)和鏡基板(3)之間，并且至少分別將支撐基板與支撐柱、支撐基板與壓電元件、鏡基板與支撐柱相互接合；彈性膜形成步驟，用于在鏡基板的外表面形成平坦的彈性膜(7)；以及反射膜形成步驟，用于在彈性膜上形成反射膜(6)。本發(fā)明的可變形鏡的制造方法可以可靠地獲得可變形鏡，且適于大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號H01L41/08GK101122678SQ20071014138
公開日2008年2月13日 申請日期2007年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月9日
發(fā)明者前田重雄, 杉山進(jìn), 田中克彥, 石井明 申請人:船井電機(jī)株式會社