(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光デバイスであって、
基板と、
前記基板上に形成され、アルミニウム層を有する膜スタックを包含して光を吸収することができる静的光コンポーネントと、
前記基板の上の動的光コンポーネントと
を有し、前記静的光コンポーネントが、前記動的光コンポーネントに対し部分的に横方向へずれていることを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
前記静的光コンポーネントが、ブラックマスクを有することを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記静的光コンポーネントが、有機材料を包含することを特徴とする請求項１又は２に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記有機物質が、フォトデフィニション（photodefinition）を有するブラック樹脂であることを特徴とする請求項３に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記膜スタックが、２つの光反射材料相互間にサンドイッチされた誘電体材料であることを特徴とする請求項１ないし４のうちの一項に記載の光デバイス。
【請求項６】
前記誘電体材料が、酸化物層を包含することを特徴とする請求項５に記載の光デバイス。
【請求項７】
前記静的光コンポーネントが、前記動的光コンポーネントの一部のための機械的支持体の少なくとも一部を形成していることを特徴とする請求項１ないし６のうちの一項に記載の光デバイス。
【請求項８】
前記静的光コンポーネントの少なくとも一部が、前記基板と前記動的光コンポーネントの一部のための機械的支持体の間に形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のうちの一項に記載の光デバイス。
【請求項９】
前記静的光コンポーネントが、前記非アクティブ領域からの周囲光の反射を減らすように形成されていることを特徴とする請求項１ないし８のうちの一項に記載の光デバイス。
【請求項１０】
前記動的光コンポーネントが、干渉変調器を包含することを特徴とする請求項１ないし９のうちの一項に記載の光デバイス。
【請求項１１】
前記動的光コンポーネントが、駆動状態及び非駆動状態を有し、各状態は、入射光に対する特徴的な光学的応答を有することを特徴とする請求項１ないし１０のうちの一項に記載の光デバイス。
【請求項１２】
前記動的光コンポーネントの一部が、駆動状態において、前記基板の上の反射層により隣接して設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の光デバイス。
【請求項１３】
前記動的光コンポーネント部が、反射膜を有し、該反射膜が、駆動状態において、前記基板の上の反射層により隣接して設けられていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の光デバイス。
【請求項１４】
前記反射膜が前記反射層により隣接して駆動させられる時、前記反射膜及び反射層が、変調される光干渉を生じる光共振キャビテイを形成することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光デバイス。
【請求項１５】
光デバイス製造方法であって、
基板の上にアルミニウム層を有する膜スタックを含む静的光吸収コンポーネントを作成するステップと、
前記基板の上に少なくとも一つの動的光コンポーネントを作成するステップとを有し、前記静的光コンポーネントが、前記動的光コンポーネントに対し部分的に横方向へずれていることを特徴とする光デバイス製造方法。
【請求項１６】
前記静的光コンポーネントが、ブラックマスクを有することを特徴とする請求項１５に記載の光デバイス製造方法。
【請求項１７】
前記動的光コンポーネントが、干渉変調器の少なくとも一部を包含することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の光デバイス製造方法。
【請求項１８】
前記動的光コンポーネントが、反射膜を有することを特徴とする請求項１５ないし１７のうちの一項に記載の光デバイス製造方法。
【請求項１９】
前記動的光コンポーネントの一部を支持するために、前記静的光吸収コンポーネント上に支柱を形成するステップをさらに有することを特徴とする請求項１５ないし１８のうちの一項に記載の光デバイス製造方法。
【請求項２０】
前記静的光吸収コンポーネントを形成するステップが、前記基板上に膜スタックを形成するステップを包含することを特徴とする請求項１５ないし１９のうちの一項に記載の光デバイス製造方法。
【請求項２１】
前記静的光吸収コンポーネントを形成するステップが、２つの光反射材料相互間にサンドイッチされた誘電体材料を配置するステップを包含することを特徴とする請求項２０に記載の光デバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイス及びその製造方法に関する。特に、本発明は、微小光電子機械デバイス及びこれを作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、多種多様な光デバイス、例えば微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを微細加工及び微小電子作製法を用いて作製できる。
例えば、或る場合には、ＭＥＭＳデバイスは、光コンポーネントを有し、特に微小光電子機械システム、即ち“ＭＯＥＭＳ”デバイスと呼ばれている。かかるＭＯＥＭＳデバイスの一例は、米国特許第５，８３５，２５５号明細書に記載された分岐干渉変調器（ＩＭＯＤ）デバイスである。米国特許第５，８３５，２５５号のＩＭＯＤデバイスをアレイ状に作製し反射ディスプレイに用いることができ、各ＩＭＯＤは、所望の光学的応答を生じさせる画素として機能する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
所望の光学的応答を向上させるため、ＩＭＯＤの或る特定の非アクティブ領域からの反射周辺光の影響を減少させることが必要である。かくして、ＩＭＯＤのこれら非アクティブ領域は、光吸収性であるよう作られることが必要であり、このことは、一般に光デバイスを覆い隠し又は光デバイス中に光吸収性非アクティブ領域を作る必要性を示している。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一特徴によれば、透明な基板上に形成された少なくとも１つのアクティブな光コンポーネントを有する光デバイスを作製する方法であって、光吸収性を呈すべき基板の領域を決定する工程を有し、決定された領域は、少なくとも１つのアクティブな光コンポーネントから側方にずれており、前記方法は、少なくとも１つのアクティブな光コンポーネントの作製前に光吸収性マスクを決定された領域上に作製する工程を更に有していることを特徴とする方法が提供される。
【０００５】
本発明の第２の特徴によれば、光デバイスであって、基板と、基板上に形成された第１及び第２の光コンポーネントとを有し、第１の光コンポーネントは、２つのモードを有し、各モードは、第１の光コンポーネントに入射した光に対する別々の光学的応答を生じ、第２の光コンポーネントは、光を吸収し、第１のコンポーネントが形成される前に基板上に形成されることを特徴とするデバイスが提供される。
【０００６】
本発明の第３の特徴によれば、光デバイスを微細加工する方法であって、光を吸収する静的光コンポーネントを基板上に形成する工程と、動的光コンポーネントを静的光コンポーネントに隣接して形成する工程とを有し、動的光コンポーネントは、駆動状態及び非駆動状態を有し、各状態は、入射光に対する特徴的な光学的応答を有することを特徴とする方法が提供される。
【０００７】
本発明の別の特徴によれば、光デバイスであって、基板と、基板上に設けられた光を吸収する静的光コンポーネントと、静的光コンポーネントに隣接して設けられた動的光コンポーネントとを有し、動的光コンポーネントは、駆動及び非駆動状態を有し、各状態は、入射光に対して特徴的な光学的応答を有することを特徴とするデバイスが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に従って覆い隠された非アクティブ領域を有するディスプレイの端面図である。
【図２】本発明の一実施形態に従ってブラックマスク又は光吸収性領域を有するＭＥＭＳデバイスの断面図である。
【図３】本発明の別の実施形態に従ってブラックマスク又は光吸収性領域を有するＭＥＭＳデバイスの別の実施形態を示す図である。
【図４】図２のＭＥＭＳデバイスの光吸収性又はブラックマスク層を構成する種々の層を示す図である。
【図５Ａ】本発明によるＭＥＭＳデバイスの作製における一工程を示す図である。
【図５Ｂ】本発明によるＭＥＭＳデバイスの作製における別の工程を示す図である。
【図５Ｃ】本発明によるＭＥＭＳデバイスの作製における別の工程を示す図である。
【図５Ｄ】本発明によるＭＥＭＳデバイスの作製における別の工程を示す図である。
【図５Ｅ】本発明によるＭＥＭＳデバイスの作製における別の工程を示す図である。
【図５Ｆ】本発明によるＭＥＭＳデバイスの作製における別の工程を示す図である。
【図５Ｇ】本発明によるＭＥＭＳデバイスの作製における別の工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の説明において、説明の目的上、本発明の完全な理解を得るために多くの特定の細部が記載されている。しかしながら、当業者であれば、本発明はこれら特定の細部無しに実施できることは明らかであろう。
本明細書において「一実施形態」又は「実施形態」という場合、これは、当該実施形態と関連して説明する特定の特徴、構造又は特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれていることを意味する。本明細書の種々の箇所で文言「一実施形態では（において）」が見えることは、必ずしも全て同一の実施形態を引き合いに出しているとは限らず、別個の又は変形実施形態が相互に他の実施形態を排除するものではない。さらに、実施形態によっては示され、実施形態によっては示されない種々の特徴が記載される。これと同様に、実施形態によっては必要条件であり、実施形態によってはそうではない種々の必要条件が記載される。
【００１０】
本発明は、一実施形態では、静的光コンポーネント及び動的光コンポーネントを有するＭＯＥＭＳデバイスの形態をしたＭＥＭＳデバイスを開示し、静的光コンポーネントは、周辺光又は迷光を吸収し、それにより動的光コンポーネントの光学的応答を向上させる「ブラックマスク」として役立つ。
ＩＭＯＤを含むＭＥＭＳデバイスを用いて本発明を説明するが、本発明は、光吸収性であることが必要であるが、ＩＭＯＤを含まない非アクティブ領域を有する他の光デバイス、例えば一般にイメージングディスプレイや光電子デバイスを含むことは理解されるべきである。
【００１１】
次に図面のうち図１を参照すると、ディスプレイデバイス１００の端面図が示されている。ディスプレイ１００の多くのコンポーネントは、本発明を不明瞭にしないよう省かれていることは理解されるべきである。ディスプレイデバイス１００は、ＩＭＯＤデバイス１０４の形態をした２つのアクティブな光コンポーネントを含み、ＩＭＯＤデバイスは代表的には、矢印１０４で示された方向で基板１０２に向かって駆動されると、所望の光学的応答を生じさせる反射膜の構成体から成る。ＩＭＯＤデバイス１０４の動作原理は、米国特許第５，８３５，２５５号明細書に記載されており、かかる米国特許明細書の記載内容を本明細書の一部を形成するものとしてここに引用する。参照符号１０８は、ＩＭＯＤデバイス１０４の非アクティブ領域を示しており、これら非アクティブ領域は、光吸収性であり又は「ブラックマスク」として機能することが必要とされ、したがって、見る人が矢印１１０で示された方向からディスプレイ１００を見ると、ＩＭＯＤデバイス１０４により生じた実際の光学的応答が非アクティブ領域１０８からの周辺光の反射によっては劣化しないようになる。
【００１２】
各非アクティブ領域１０８を、光を吸収し又は減衰させる光学的応答を有するよう選択された材料で作製するのがよい。本発明の実施形態によれば、各非アクティブ領域１０８を薄膜のスタックとして作製するのがよい。例えば、一実施形態では、薄膜のスタックは、以下に詳細に説明するように、２つの光反射クロム層相互間にサンドイッチされた非光吸収性誘電体層から成るのがよい。他の実施形態では、非アクティブ領域１０８は、光を減衰させ又は吸収する有機材料又は無機材料の単一の層から成っていてもよい。
【００１３】
図面の図２は、本発明の一実施形態のＩＭＯＤデバイス２００の断面図である。ＩＭＯＤデバイス２００は、クロム反射層２０４、酸化シリコン層２０６、空隙２０８及び基板２０２上に作製されたメカニカルメンブレン２１０から成るアクティブなコンポーネントを有する。メカニカルメンブレン２１０は、ポリマー支柱２１２によって支持されている。使用に当たり、機械的メンブレン２１０を駆動して酸化シリコン層２０６に接触させ、それにより矢印２１４で示された方向から見たときに、所望の光学的応答を生じさせる。
ポリマー支柱２１２が形成された各ＩＭＯＤ２００の領域は、ＩＭＯＤのアクティブなコンポーネントの一部ではなく、したがって、アクティブなＩＭＯＤコンポーネントの所望の光学的応答を妨害する迷光又は周辺光を減少させるために光吸収性である必要がある。これら非アクティブ領域は、円で囲んだ領域２１６により示された静的コンポーネントを定め、光吸収性である光学的性質を有するように選択された膜のスタックを形成するよう作製される。一実施形態では、本発明は、基板２０２のうちどの領域が光吸収性であることが必要であるかを決定する工程及びＩＭＯＤのアクティブな光コンポーネントを形成する前に光吸収性又はブラックマスクを決定された領域上に作製する工程を含む。ブラックマスクは、薄膜のスタックを含むのがよく、この薄膜のスタックは、一実施形態では、クロムベース２１８、酸化物中間層２２０及びクロム層２０４を有するのがよい。
【００１４】
次に図面の図３を参照すると、参照符号３００は、本発明の一特徴としてのＩＭＯＤデバイスの別の実施形態を全体的に示している。ＩＭＯＤデバイス３００は、ＩＭＯＤデバイス２００と類似しており、したがって、同一又は類似の参照符号が同一又は類似のコンポーネントを示すために用いられている。ＩＭＯＤ３００とＩＭＯＤ２００の主要な差は、ポリマー支柱２１２全体が光吸収性又はブラックマスクとして有効に機能する有機材料、例えばフォトデフィニション（photodefinition）又は光規定可能なブラック樹脂、例えばブリューワ・サイエンス・インコーポレイテッド製のＤＡＲＣ１００として知られている材料で構成されていることにある。ＩＭＯＤ３００の一利点は、支柱２１２が２つの機能を果たすということにある。第１に、支柱２１２は、メカニカルメンブレン２１０の機械的支持体としての役目を果たす。第２に、支柱２１２は、ＩＭＯＤを覆い隠し又はＩＭＯＤの光吸収性非アクティブ領域を形成する光マスクとしての役目を果たす。
【００１５】
図４は、本発明の一実施形態としての薄膜ブラックマスクを構成する種々の層が示された略図である。
図４を参照すると、薄膜ブラックマスク４０２が、基板４００上に作製された状態で示されている。ブラックマスク４０２は、３つの膜の層から成り、これら膜の層は、クロム層４０４、酸化シリコン層４０６及びアルミニウム層４０８から成っている。ブラックマスクを作製するために種々の材料を選択することができる。一実施形態では、ブラックマスクを構成する膜は、アクティブなＩＭＯＤコンポーネントの作製に用いられたものと同一の膜であり、かくして、同一の被着パラメータを用いて非アクティブな及びアクティブなコンポーネントを作製することができる。
【００１６】
次に、図面の図５Ａ〜図５Ｇを参照して薄膜ブラックマスク４０２の製造の種々の工程を説明する。
図５Ａを参照すると、ガラス基板５００を作製する初期準備工程後、例えばクリーニングされた反射クロム層５０２を例えば基板５００上にスパッタ被覆することにより被着させる。一実施形態では、クロム層５０２の厚さは、約６０オングストロームであるのがよい。
【００１７】
しかる後、従来技術を用いてクロム層５０２にパターン付けしてこれを現像し、それにより後にクロムの露出部を残し、このクロムの露出部は、ブラックマスクとして役立つ薄膜スタックのためのベース層として役立つことになる（図５Ｂ参照）。
次に、代表的には約３００〜８００オングストロームのブラックマスク酸化物層、例えばＳｉＯ2をスパッタ被覆により被着させる。ブラックマスク酸化物層の厚さは、必要とされるブラック（black ）状態の品質で決まる。
次に、別の反射クロム層５０６をブラックマスク酸化物層５０４上にスパッタ被覆する。層５０６の厚さは代表的には約６０オングストロームであり、その正確な厚さは、最終的に得られるディスプレイの所要のブライトネスで決まり、薄い層は、より明るいディスプレイを生じさせる。
しかる後、層５０８，５１０をそれぞれ層５０６にスパッタ被覆する。層５０８は、酸化シリコンから成り、厚さが約３００〜８００オングストロームであり、これに対し、層５１０は、モリブデンから成る犠牲層であり、厚さは代表的には約０．２〜１．２ミクロンであろう。かくして、層５０４〜５１０は、図５Ｃで理解できるように基板５０２上の厚い膜スタックを構成する。
【００１８】
図５Ｄを参照すると、パターン付け及びエッチング工程を実施して、薄膜スタックを通ってクロム露出部５０２まで延びる凹部５１２を形成する。
図５Ｅを参照すると、ポリマー支柱５１４を凹部５１２内に形成するが、その手段として、ネガ型のフォトレジスト材料、例えばフューチュレックス・インコーポレイテッド製のＮＲ７−３５０Ｐと呼ばれている材料を薄膜スタック上に回転塗布し、これを適当なマスクを介して露出させ、そして現像して支柱５１４を形成する。これら工程は、従前通りであり、したがってこれ以上説明しない。
【００１９】
次に図５Ｆを参照すると、一実施形態では、アルミニウム合金から成るメカニカルメンブレン５１６を、モリブデン層５１０にスパッタ被覆することにより被着させる。
しかる後、モリブデン層５１０をエッチングし、後に図面図５Ｇに示すように空隙５１６を残す。
本発明を特定の例示の実施形態に関して説明したが、特許請求の範囲い記載された本発明の最も広い精神から逸脱することなくこれら実施形態について種々の改造例及び変更例を想到できることは明らかである。したがって、明細書及び図面の記載は、本発明を限定するものではなく説明のためであると解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
0005575155.tif 000009
【図５Ｅ】
0005575155.tif 000010
【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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