專利名稱：簡化的微鏡制造工藝的制作方法
簡化的微鏡制造工藝技術(shù)領(lǐng)域本公開涉及微鏡的制造。
技術(shù)背景空間光調(diào)制器(SLM)可由具有反射面的傾斜微鏡陣列構(gòu)成。每 個鏡面可以因靜電力繞著軸傾斜到"開"位置和"關(guān)"位置。靜電力 可由鏡面與鏡面之下的電極之間的電勢差產(chǎn)生。在"開"位置，微鏡 面反射入射光以形成顯示圖像中的給定像素。在"關(guān)"位置，微鏡面 將入射光引離顯示圖像。鏡面可被機械制動器保持在"開"或"關(guān)" 位置。發(fā)明內(nèi)容在一個總體方面，本發(fā)明涉及一種微鏡，包括由襯底支撐的鉸 鏈連接柱，其中所述鉸鏈連接柱包括底層和圍繞所述鉸鏈連接柱中央 處的腔體的側(cè)面層；與所述鉸鏈連接柱的所述側(cè)面層連接的鉸鏈部件； 以及被配置為繞著所述鉸鏈部件傾斜的鏡面。在另一總體方面，本發(fā)明涉及一種在襯底上制造鏡面的方法。所 述方法包括在所述襯底上形成鉸鏈支撐柱；同時形成在所述鉸鏈支 撐柱上的鉸鏈連接柱和與所述鉸鏈連接柱連接的鉸鏈層；在所述鉸鏈 層上形成反射面；以及有選擇地去除部分的所述反射層和所述鉸鏈層， 以形成所述鏡面和連接到所述鉸鏈連接柱和所述鉸鏈層的鉸鏈部件， 其中，所述鏡面被配置為繞著所述鉸鏈部件傾斜。在另一總體方面，本發(fā)明涉及一種在襯底層上制造鏡面的方法。 所述方法包括在襯底上形成鉸鏈支撐柱；在襯底和鉸鏈支撐柱上設(shè) 置犧牲材料；在犧牲材料中形成通孔以暴露鉸鏈支撐柱的上表面；淀鏈層；有選擇地去除鉸鏈層中的導(dǎo)電材料來形成鉸鏈層中的開口，以 定義鉸鏈層中并且在鉸鏈連接柱上的鉸鏈；在鉸鏈層和鉸鏈上形成隔 體層；在隔體層上形成反射層；去除部分的反射層、隔體層和鉸鏈層 以暴露犧牲材料；以及去除犧牲材料以形成鏡面和與鉸鏈連接柱和鉸 鏈層連接的鉸鏈部件，其中鏡面被配置為繞著鉸鏈部件傾斜。實現(xiàn)這個系統(tǒng)可能包括下面中的一個或多個。側(cè)面層可以是圓錐 形狀的。側(cè)面層和底層可以形成杯狀結(jié)構(gòu)。側(cè)面層、底層和鉸鏈部件 可以形成整體結(jié)構(gòu)。側(cè)面層、底層和鉸鏈部件基本上可以由同一材料 制成。側(cè)面層可以基本上垂直于襯底。鏡面可以包括反射層和鉸鏈層。 鉸鏈連接柱、鉸鏈部件和鉸鏈層可以形成整體結(jié)構(gòu)。鉸鏈部件和鉸鏈 層可以形成共面結(jié)構(gòu)。鉸鏈接連柱、鉸鏈部件和鉸鏈層可以基本上由 同一材料組成。鉸鏈連接柱、鉸鏈部件和鉸鏈層可以包括導(dǎo)電材料。此技術(shù)實現(xiàn)可以具有下面優(yōu)點中的一個或多個。所公開的系統(tǒng)和 方法可以提供用于在襯底上制造微鏡的簡化工藝，微鏡的改進的機械 完整性和強度。鏡面和支撐結(jié)構(gòu)的一些組件可以被形成為整體組件并在在單個步驟中形成。盡管已經(jīng)參照多個實施例具體地示出和描述了本發(fā)明，但是相關(guān) 領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下在此 可以進行形式和細節(jié)上的各種改變。


下面的附圖被并入于此并構(gòu)成說明書的一部分，附圖示出了本發(fā) 明的實施例并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。 圖1示出微鏡的透視圖。 圖2是圖1的微鏡的鏡面的底視圖。圖3示出圖1的微鏡中的鉸鏈、鉸鏈連接柱和鉸鏈支撐柱的詳細 視圖。圖4示出制造微鏡的工藝流程圖。圖5至圖8是沿圖2的線A-A的截面視圖，示出了在襯底上制造 微鏡的一些步驟。圖9至圖12是沿圖2的線B-B的截面視圖，示出了在襯底上制 造微鏡的一些步驟。圖13和圖14是沿圖2的線A-A的截面視圖，示出了在襯底上制 造微鏡的一些步驟。圖15、 16、 17A、 18A、 19A和20A是沿圖2的線C-C的截面視 圖，示出了在襯底上制造微鏡的一些步驟。圖17B、 18B、 19B和20B是沿圖2的線A-A的截面視圖，示出 了在襯底上制造微鏡的一些步驟。圖21和22分別是沿圖2的線C-C和A-A的截面視圖，示出了在 襯底上形成的微鏡。
具體實施方式
參照圖1至圖3，鏡面110可以包括反射層111、隔體層113和鉸 鏈層114。在一些實施例中，隔體層113包括一對孔112a和112b以 及一對開口 108a和108b。在一些實施例中鉸鏈層114包括兩個鉸鏈 部件120a和120b。每個鉸鏈部件120a或120b在中央處包括腔體125a 或125b。鉸鏈部件120a和120b分別通過伸長的鉸鏈163a和163b與 鉸鏈層114的主體部分相連。伸長的鉸鏈163a和163b通過間隙162a 和162b與鉸鏈層114的主體部分相分離。鉸鏈部件120a和120b通 過間隙161與鉸鏈層114的主體部分相分離。鏡面110可以關(guān)于由所 述兩鉸鏈部件120a和120b所限定的軸傾斜。在一些實施例中，鉸鏈 層114還包括兩對孔109a和109b，它們分別在隔體層中的孔112a和 112b的下面。每對孔109a或109b在鉸鏈層114中限定橋107a或107b。 橋107a或107b位于隔體層113中的孔112a或112b的下面。如圖17 至圖21所示，每個橋107a或107b位于襯底上的著落擋塊(landing stop) 140a和140b的上面。圖2中的線A-A、 B-B和C-C示出了對 于圖5至圖20中的截面視圖的截面。鉸鏈部件120a(或120b )與鉸鏈部件120a下面的鉸鏈連接柱122a 相連。如圖22所示，鉸鏈連接柱122a包括底層312和側(cè)面層315， 側(cè)面層315限定了鉸鏈連接柱122a中央的腔體125a。腔體125可以 具有如圖1至圖3所示的圓形開口，或者矩形開口，如正方形開口。 在一些實施例中，側(cè)面層315可以基本上垂直于襯底。在實施例中， 側(cè)面層315具有錐形壁。側(cè)面層315可以與底層312相結(jié)合，形成杯 狀結(jié)構(gòu)。在具有圓形開口的腔體中，側(cè)面層315可以是圓錐狀的或者 具有平行壁。在具有矩形開口的腔體中，側(cè)面層315可以具有一個錐 形壁或者相互平行的多個錐形壁。在實施例中，鉸鏈連接柱具有與鉸 鏈部件中的開口相同的形狀或者截面。鉸鏈連接柱122a的底面與鉸鏈支撐柱121a在襯底上連接。側(cè)面 層315和底層312可以基本上由相同材料組成并形成整體結(jié)構(gòu)。側(cè)面 層315和鉸鏈層114可以基本上具有相同厚度。在一些實施例中，側(cè) 面層315比底層312薄。鉸鏈部件120a、 120b和鉸鏈層可以由同一平 面層(鉸鏈層114 )形成。鉸鏈支撐柱121a可以包括上部123a和下 部124b，它們可以在另外的淀積步驟中形成。參照圖1、圖4和圖5，鉸鏈支撐柱121a、 121b，臺階式電極130a、 130b、 131a和131b，以及著落擋塊140a和140b形成在襯底150上 (步驟410 - 435 )。襯底150可以包括連接到鉸鏈支撐柱Ula、 Ulb， 臺階式電極130a、 130b、 131a、 131b以及著落擋塊140a、 140b的電 路。鉸鏈層114，鉸鏈連接柱122a、 122b和支撐柱121a、 121b由導(dǎo) 電材料形成。由此，鉸鏈層114通過鉸鏈連接柱122a和122b與鉸鏈 支撐柱121a、 121b電連接。可以控制鉸鏈層114和臺階式電極130a、 130b、 131a、 131b的電勢，來產(chǎn)生在鉸鏈層114與臺階式電極130a、 131a或臺階式130b、 131b間的電勢差。產(chǎn)生的靜電力可以使鏡面110 繞著由兩個鉸鏈部件120a和120b所限定的軸傾斜。步驟410-435 的詳細信息在2006年5月10日提交的題為"Method for Fabricating a Micro Structure"的序列號為11/382,630的美國專利申請中公開， 為了所有目的，通過引用將該申請并入于此。參照圖6，犧牲材料305被設(shè)置于，例如旋涂于，襯底150、鉸鏈 支撐柱121a、 121b、臺階式電極130a、 130b、 131a、 131b以及著落 擋塊"Oa、 140b上(步驟440)。該犧牲材料可以包括光刻膠材料、 非晶碳、聚芳(polyarylene )、聚芳醚(polyarylene ether, 也可稱 為SILK)和氫倍半硅氧烷(hydrogen silsesquioxane HSQ )。在硬 化后，如果需要，犧牲材料305可以通過化學(xué)機械拋光(CMP)將其 平面化到一個預(yù)定高度，這個高度限定了在鏡面110中的鉸鏈層114 的下表面與襯底150之間的距離(參見圖8至圖22)。在位于鉸鏈支 撐柱121a上的犧牲材料305中形成通孔310，以暴露鉸鏈支撐柱121a 的上表面(如圖7A所示)。通孔310可以具有圓形或者矩形的開口。通孔310最初包括基本上垂直于襯底150的側(cè)壁316。隨后對襯 底150和鉸鏈支撐柱121a、 121b以及犧牲材料305進行高溫處理，使 得光刻膠溢出以形成相對于襯底150傾斜的側(cè)壁317，如圖7B所示。 在一些實施例中，傾斜的側(cè)壁317可以通過各向異性的蝕刻形成在通 孔310中。接下來，例如通過物理氣相淀積(physical vapor deposition )， 將導(dǎo)電材料淀積在犧牲材料305和鉸鏈支撐柱121a的上表面上，以形 成鉸鏈層114，如圖8所示。被淀積的導(dǎo)電材料還同時在通孔310中 形成一個或者多個側(cè)面層315和底層312 (步驟445)。側(cè)面層315 和底層312限定腔體125a。鉸鏈連接柱122a由側(cè)面層315和底層312 形成。導(dǎo)電材料的示例包括鈦、鈦鋁合金、鈦鎳合金和鋁銅合金。同 時形成鉸鏈層114、側(cè)面層315和底層312將其它設(shè)備的幾個制造步 驟合并成為一個步驟，由此簡化了微鏡的制造。因為鉸鏈層114、側(cè) 面層315和底層312被形成為整體層的，所以鏡面110的機械完整性 和強度得到了改進。接下來介紹光刻膠層318，其在鉸鏈層114、側(cè)面層315和底層 312的上面，如圖9所示(步驟450)。光刻膠層318被構(gòu)圖以形成兩 個開口 320來暴露鉸鏈層114。光刻膠層318還包括凹槽用以形成兩 對孔109a和109b (在圖9中沒有示出)。然后，蝕刻鉸鏈層114以在鉸鏈層114中并在開口 320的下面形成間隙162a和兩對孔109a和 109b，如圖11所示。這樣，犧牲材料305在孔109a和109b中被暴 露。隨后去除光刻膠層318，來限定在鉸鏈層114中的延長的連接部 分163a，如圖12所示。參照圖13,設(shè)置犧牲材料325，如光刻膠，來填充腔體125a(步 驟455 )。在隨后步驟中，犧牲材料325允許在腔體125a和鉸鏈層114 上形成隔體層113。犧牲材料325也經(jīng)由孔109a和109b設(shè)置在犧牲 材料305上，并填充孔109a和109b。犧牲材料325可以被旋涂在鉸 鏈層和通孔310上。接下來將鉸鏈層114上的犧牲材料325去除。由 于單個的旋涂不可能設(shè)置足夠的犧牲材料325以填充腔體125a，因此 可以進行犧牲材料325的多次旋涂，每次旋轉(zhuǎn)涂抹后緊接著將犧牲材 料325從鉸鏈層114的頂部去除。平面化犧牲材料325的上表面以形 成平坦的表面，即，處于與鉸鏈層114的上表面相同的高度。接下來，隔體層113被淀積在鉸鏈層114上，如圖14所示(步驟 460 )。隔體層113可以由例如非晶硅材料形成。接下來，光刻膠層 127被旋涂在隔體層113上，如圖15所示(步驟465)。然后光刻膠 層127 ,皮構(gòu)圖以形成凹槽126a和126b來暴露著落擋塊140a、 140b 上的隔體層113的上表面，如圖16所示。在鉸鏈113上的光刻膠層 127形成凹槽。然后在凹槽126a和126b的暴露區(qū)域中蝕刻隔體層113, 以形成腔體112a和112b，如圖17A所示。隔體層113也被蝕刻以形 成在鉸鏈部件120a上的腔體128，如圖17B所示。然后用犧牲材料 330填充腔體112a、 112b和兩對孔109a、 109b,如圖18A所示。腔 體128也被犧牲材料330填充，如圖18B所示?？?09a和109b中的 犧牲材料330與在鉸鏈層114和襯底150之間的犧牲材料305相接觸。接下來，反射層111被淀積在隔體層113和犧牲材料330上，如 圖19A、 19B所示(步驟470)。適合于反射層112的材料可以包括 金、鋁和金/鋁合金。接下來使用光刻膠掩模并且進行蝕刻來形成開口 340，以限定每 個鏡面110的邊界，如圖20A、 20B所示(步驟475)。也就是說，開口 340將鏡面110與其相鄰的鏡面110a、 110b分離開，并暴露犧牲 材料305。去除犧牲材料305、 325和330以分離鏡面110，如圖21a和22 所示(步驟480)。鏡面100包括反射層111、隔體層113和鉸鏈層 114。鉸鏈連接柱122a和122b中的每一個都包括一個或者多個側(cè)面層 315、底層312和位于中央的腔體125a或125b。鉸鏈部件120a與鉸 鏈連接柱122a的側(cè)面層315相連。鉸鏈連接柱122a進一步與鉸鏈支 撐柱121a在襯底150上相連。鉸鏈層114、鉸鏈連接柱122a、 122b 和鉸鏈支撐柱121a、 121b都是導(dǎo)電的，以允許通過在襯底150上的電 路控制鉸鏈層114的電勢。在由鉸鏈層114與在襯底150上的電極130a - 131b之間的電勢差 產(chǎn)生的靜電扭矩下，鏡面110關(guān)于由鉸鏈部件120a和120b所限定的 軸傾斜。當(dāng)橋107a或者107b與著落擋塊140a或140b接觸時，鏡面 110的傾斜運動可以停止。著落擋塊140a和140b可以將鏡面110限 定在一個準(zhǔn)確的傾斜角度，在該傾斜角度處，反射層lll可以沿預(yù)定 方向反射入射光。靜電力可以使橋107a或107b產(chǎn)生變形。當(dāng)靜電力 被去除或者反向時，所存儲的彈性能可以被釋放以幫助鏡面110與著 落擋塊107a或107b分離。在一些實施例中，微鏡的尺寸如下所示。鉸鏈部件120a、 120b 可以是大約2-7nm長，大約0.2-0.6nm寬，大約0.04-O.lnm厚。鉸鏈 支撐柱121a、121b可以是大約0.5-l.lnm寬，l-2jim高。著落擋塊140a、 140b可以是0.5-2.0nm高，0.2-0.6nm寬。電極130a、 130b可以是 0.2-0.5pm高。臺階式電極131a、 131b可以是0.5-l.Ojim高。反射層 111可以是500?；蚋俚暮穸?。應(yīng)該理解，所公開的方法與微鏡的其它構(gòu)造是相兼容的。與上述 不同的材料可以被用來形成微鏡的不同的層、鉸鏈連接柱、鉸鏈支撐 柱、電極和著落擋塊。電極可以包括如圖所示的臺階，或者單一高度 的上表面。鏡面也可以有不同的形狀，如六邊形、菱形和八邊形。
權(quán)利要求
1、一種微鏡，包括由襯底支撐的鉸鏈連接柱，其中所述鉸鏈連接柱包括底層和圍繞所述鉸鏈連接柱中央處的腔體的側(cè)面層；與所述鉸鏈連接柱的所述側(cè)面層連接的鉸鏈部件；以及被配置為繞著所述鉸鏈部件傾斜的鏡面。
2、 如權(quán)利要求l所述的微鏡，其中，所述側(cè)面層是相對于所述襯 底傾斜的。
3、 如權(quán)利要求l所述的微鏡，其中，所述側(cè)面層是圓錐形狀，并 且所述側(cè)面層和所述底層形成杯狀結(jié)構(gòu)。
4、 如權(quán)利要求l所述的微鏡，其中，所述側(cè)面層、所述底層和所 述鉸鏈部件形成整體結(jié)構(gòu)。
5、 如權(quán)利要求l所述的微鏡，其中，所述側(cè)面層、所述底層和所 述鉸鏈部件基本上由相同材料制成。
6、 如權(quán)利要求l所述的微鏡，其中，所述側(cè)面層基本上垂直于所 述襯底。
7、 如權(quán)利要求l所述的微鏡，其中，所述鏡面包括反射層和鉸鏈層。
8、 如權(quán)利要求7所述的微鏡，其中，所述鉸鏈連接柱、所述鉸鏈 部件和所述鉸鏈層形成整體結(jié)構(gòu)。
9、 如權(quán)利要求7所述的微鏡，其中，所述鉸鏈部件和所述鉸鏈層是共面的。
10、 如權(quán)利要求7所述的微鏡，其中，所述鉸鏈連接柱、所述鉸 鏈部件和所述鉸鏈層基本上由相同材料制成。
11、 如權(quán)利要求7所述的微鏡，其中，所述鉸鏈連接柱、所述鉸 鏈部件和所述鉸鏈層包括導(dǎo)電材料。
12、 一種在襯底上制造鏡面的方法，包括 在所述襯底上形成鉸鏈支撐柱；同時形成在所述鉸鏈支撐柱上的鉸鏈連接柱和與所述鉸鏈連接柱連接的鉸鏈層;在所述鉸鏈層上形成反射面；以及有選擇地去除部分的所述反射層和所述鉸鏈層，以形成所述鏡面 和連接到所述鉸鏈連接柱和所述鉸鏈層的鉸鏈部件，其中，所述鏡面 被配置為繞著所述鉸鏈部件傾斜。
13、 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，形成所述鉸鏈連接柱的步 驟包括在所述襯底和所述鉸鏈支撐柱上設(shè)置犧牲材料； 在所述犧牲材料中形成通孔，以暴露所述鉸鏈支撐柱的上表面； 淀積導(dǎo)電材料，以同時在所述通孔中形成鉸鏈連接柱以及在所述 犧牲材料上形成所述鉸鏈層。
14、 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述通孔包括相對于所述 襯底傾斜的表面。
15、 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述通孔包括基本上垂直 于所述襯底的表面。
16、 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述鉸鏈連接柱包括底層 和錐狀側(cè)面層，其中，所述錐狀側(cè)面層的下邊沿與所述底層相連以定 義腔體。
17、 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述鉸鏈部件和所述鉸鏈 層是共面的。
18、 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述鉸鏈連接柱、所述鉸 鏈部件和所述鉸鏈層包括導(dǎo)電材料。
19、 如權(quán)利要求12所述的方法，進一步包括 在所述襯底和所述鉸鏈支撐柱上設(shè)置犧牲材料； 在所述犧牲材料中形成通孔以暴露所述鉸鏈支撐柱的上表面； 其中，形成所述鉸鏈連接柱的步驟包括淀積導(dǎo)電材料，以同時在所述通孔中形成鉸鏈連接柱和在所述材料上形成所述鉸鏈層；有選擇地去除在所述鉸鏈層中的導(dǎo)電材料，以在所述鉸鏈層中形成開口來在所述鉸鏈層中并且在所述鉸鏈連接柱上定義鉸鏈部件；在所述鉸鏈層和所述鉸鏈部件上形成隔體層；其中，有選擇地去除部分的所述反射層的步驟包括暴露所述犧牲 材料和去除所述犧牲材料以形成所述鏡面和與所述鉸鏈連接柱和所述 鉸鏈層連接的鉸鏈部件。
全文摘要
一種微鏡，包括襯底上的鉸鏈支撐柱；鉸鏈支撐柱上的鉸鏈連接柱，其中，鉸鏈連接柱包括與鉸鏈支撐柱連接的底層和圍繞鉸鏈連接柱中央處的腔體的側(cè)面層；與鉸鏈連接柱的側(cè)面層相連的鉸鏈部件；以及被配置為繞著鉸鏈部件傾斜的鏡面。
文檔編號G02B26/08GK101276050SQ200710192870
公開日2008年10月1日 申請日期2007年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月28日
發(fā)明者潘曉和 申請人:視頻有限公司