(57)【要約】【課題】微小電気機械システムデバイスの製造中の表面電荷を低減するための方法を提供する。【解決手段】ＭＥＭＳデバイスの製造中における表面付随電荷の形成および蓄積と、それに付随する有害作用を防止する方法がここに提供される。いくつかの実施形態において、ここに提供する方法は、イオン化ガスの存在下において犠牲物質をエッチングする。イオン化ガスは、エッチングプロセスの間に生成される荷電種を中性化し、他のエッチング副産物と一緒にそれらの除去を可能にする。また、本発明の方法によって形成された微小電気機械デバイスと、そのようなデバイスを包含する視覚ディスプレイデバイスが示される。
2009545881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
犠牲層をエッチングする方法であり、
イオン化ガスの存在下において犠牲物質を気相化学エッチング液にさらすことを有し、前記イオン化ガスは前記犠牲物質に対して実質的に非エッチング性であり、
前記犠牲物質をエッチングし、前記エッチングは前記犠牲物質の実質的部分を除去することを有する方法。
【請求項２】
前記気相化学エッチング液は希ガスフッ化物エッチング液である、請求項１の方法。
【請求項３】
前記犠牲物質はモリブデンである請求項１〜２のいずれか一つの方法。
【請求項４】
前記犠牲物質は非晶質シリコンである、請求項１〜２のいずれか一つの方法。
【請求項５】
前記気相化学エッチング液はＸｅＦ２である、請求項１〜４のいずれか一つの方法。
【請求項６】
前記イオン化ガスは、Ｎ２、Ａｒ、Ｘｅ、Ｈｅおよび清潔な乾燥空気（ＣＤＡ）から成るグループから選ばれる、請求項１〜５のいずれか一つの方法。
【請求項７】
前記イオン化ガスの存在下において前記犠牲物質を前記気相化学エッチング液にさらすことの前に、前記犠牲物質を前記イオン化ガスにさらすことを有する、請求項１〜６のいずれか一つの方法。
【請求項８】
前記犠牲物質を基板上に堆積することと、
前記犠牲物質上に構造物質を堆積することをさらに有する、請求項１〜７のいずれか一つの方法。
【請求項９】
前記気相化学エッチング液は、前記構造物質と前記基板に対して実質的に非エッチング性である、請求項８の方法。
【請求項１０】
前記気相化学エッチング液は、前記イオン化ガスの存在下において、前記構造物質と前記基板に対して実質的に非エッチング性である、請求項８の方法。
【請求項１１】
前記犠牲物質をエッチングすることは、
前記構造物質に対して前記犠牲物質の実質的部分を除去することと、
ギャップによって前記基板から離間した構造層を形成することとを有し、前記構造層は少なくとも前記構造物質の一部を構成する、請求項８〜１０のいずれか一つの方法。
【請求項１２】
前記犠牲物質を堆積する前に前記基板を前記イオン化ガスにさらすことをさらに有する、請求項８〜１１のいずれか一つの方法。
【請求項１３】
前記犠牲物質を堆積することは、前記基板を前記イオン化ガスにさらすことをさらに有する、請求項８〜１２のいずれか一つの方法。
【請求項１４】
ＭＥＭＳデバイスを製造する方法であり、
犠牲物質を基板上に堆積することと、
前記犠牲物質上に構造物質を堆積することと、
前記犠牲物質をエッチングすることとを有し、前記エッチングは、（イオン化ガスの存在下において前記犠牲物質を気相化学エッチング液にさらすことを有し、前記イオン化ガスは前記犠牲物質に対して実質的に非エッチング性である方法。
【請求項１５】
前記イオン化ガスの存在下において前記犠牲物質を前記気相化学エッチング液にさらすことの前に、前記犠牲物質を前記イオン化ガスにさらすことを有する、請求項１４の方法。
【請求項１６】
前記犠牲物質を堆積する前に前記基板を前記イオン化ガスにさらすことをさらに有する、請求項１４〜１５のいずれか一つの方法。
【請求項１７】
前記犠牲物質を堆積することは、前記基板を前記イオン化ガスにさらすことをさらに有する、請求項１４〜１６のいずれか一つの方法。
【請求項１８】
前記エッチングは、前記犠牲物質を実質的に除去して、前記基板の上方につるされた構造層を形成することをさらに有し、前記構造層は少なくとも前記構造物質の一部を構成する、請求項１４〜１７のいずれか一つの方法。
【請求項１９】
前記構造層は、前記基板から第一の距離だけ離間した第一の位置と前記基板から第二の距離だけ離間した第二の位置との間で可動である、請求項１８の方法。
【請求項２０】
前記構造層は、前記基板と前記構造層との間の第一の電圧差に応じて前記第一の位置から前記第二の位置に移動し、前記基板と前記構造層との間の第二の電圧差に応じて前記第二の位置から前記第一の位置に移動し、前記第二の電圧差は前記第一の電圧差よりも低い、請求項１９の方法。
【請求項２１】
前記イオン化ガスの存在下において前記犠牲物質を前記気相化学エッチング液にさらすことは、前記第一と第二の電圧の間の差を低下させる、請求項２０の方法。
【請求項２２】
前記構造層は入射光に対して少なくとも部分的に反射的である、請求項１８〜２１のいずれか一つの方法。
【請求項２３】
前記基板は反射層を有し、前記反射層は、入射光に対して少なくとも部分的に透過的かつ少なくとも部分的に反射的である、請求項１４〜２２のいずれか一つの方法。
【請求項２４】
前記構造層によって反射された前記光の少なくとも一部は、前記反射層によって反射された前記光の少なくとも一部と干渉する、請求項２３の方法。
【請求項２５】
前記ＭＥＭＳデバイスは光干渉変調器であり、前記第一と第二の位置の間の前記構造層の前記移動は、前記反射層によって反射された光との前記構造層によって反射された光の干渉を変調する、請求項２３〜２４のいずれか一つの方法。
【請求項２６】
前記イオン化ガスの存在下において前記犠牲物質を前記気相化学エッチング液にさらすことは、前記ＭＥＭＳデバイスの一つ以上の表面のネット・電荷を低減する、請求項１４〜２５のいずれか一つの方法。
【請求項２７】
前記イオン化ガスの存在下において前記犠牲物質を前記気相化学エッチング液にさらすことは、前記構造層と前記ＭＥＭＳデバイスの一つ以上の表面との間のスティクションを低減する、請求項１８〜２６のいずれか一つの方法。
【請求項２８】
前記気相化学エッチング液は希ガスフッ化物エッチング液である、請求項１４〜２７のいずれか一つの方法。
【請求項２９】
前記犠牲物質はモリブデンからなる、請求項１４〜２８のいずれか一つの方法。
【請求項３０】
前記犠牲物質は非晶質シリコンからなる、請求項１４〜２８のいずれか一つの方法。
【請求項３１】
前記気相化学エッチング液はＸｅＦ２である、請求項１４〜３０のいずれか一つの方法。
【請求項３２】
前記イオン化ガスは、Ｎ２、Ａｒ、Ｘｅ、Ｈｅおよび清潔な乾燥空気（ＣＤＡ）から成るグループから選ばれる、請求項１４〜３１のいずれか一つの方法。
【請求項３３】
前記犠牲物質を前記イオン化ガスにさらすことは、前記イオン化ガスをイオン銃で前記犠牲物質に向けて照射することを有する、請求項１４〜３２のいずれか一つの方法。
【請求項３４】
前記犠牲物質をエッチングすることは、約１５０℃未満の温度で起こる、請求項１４〜３３のいずれか一つの方法。
【請求項３５】
前記犠牲物質をエッチングすることは、約１０トール未満の温度で起こる、請求項１４〜３４のいずれか一つの方法。
【請求項３６】
前記犠牲物質は、約５分未満の持続期間、前記イオン化ガスの存在下において前記気相化学エッチング液にさらされる、請求項１４〜３５のいずれか一つの方法。
【請求項３７】
前記イオン化ガスの存在下において前記犠牲物質を前記気相化学エッチング液にさらすことは、
前記気相化学エッチング液と前記イオン化ガスの混合物を形成することと、
前記混合物を前記犠牲物質に供給することとを有する、請求項１４〜３６のいずれか一つの方法。
【請求項３８】
前記イオン化ガスの存在下において前記犠牲物質を前記気相化学エッチング液にさらすことは、
前記イオン化ガスを前記犠牲物質に供給することと、
前記気相化学エッチング液を前記犠牲物質に供給することとを有する、請求項１４〜３６のいずれか一つの方法。
【請求項３９】
前記イオン化ガスと前記気相化学エッチング液は前記犠牲物質に連続して供給される、請求項３８の方法。
【請求項４０】
前記イオン化ガスは、前記気相化学エッチング液を前記犠牲物質に供給することの前に、前記犠牲物質に供給される、請求項３９の方法。
【請求項４１】
請求項１〜４０のいずれか一つの方法によって製造されたＭＥＭＳデバイス。
【請求項４２】
請求項４１の複数のＭＥＭＳデバイスを有する装置。
【請求項４３】
ディスプレイと、
前記ディスプレイと通信するように構成されたプロセッサーであって、画像データを処理するように構成されたプロセッサーと、
前記プロセッサーと通信するように構成されたメモリーデバイスとをさらに有する、請求項４２の装置。
【請求項４４】
前記ディスプレイに少なくとも一つの信号を送るように構成されたドライバーをさらに有する、請求項４３の装置。
【請求項４５】
前記画像データの少なくとも一部を前記ドライバーに送るように構成されたコントローラーをさらに有する、請求項４４の装置。
【請求項４６】
前記画像データを前記プロセッサーに送るように構成された像源モジュールをさらに有する、請求項４３〜４５のいずれか一つの装置。
【請求項４７】
前記像源モジュールは、レシーバー、トランシーバーおよびトランスミッターの少なくとも一つを有する、請求項４６の装置。
【請求項４８】
入力データを受け取って前記入力データを前記プロセッサーに伝えるように構成された入力装置をさらに有する、請求項４３〜４７のいずれか一つの装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、特に光干渉変調器およびそのような光干渉変調器を有するディスプレイデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）はマイクロメカニカル素子とアクチュエーターと電子機器とを含んでいる。マイクロメカニカル素子は、基板および／または堆積物質層の一部をエッチング除去するか層を追加して電気デバイスや電気機械デバイスを形成する堆積、エッチングおよびまたは他のマイクロマシーニングプロセスを用いて作り出し得る。ＭＥＭＳデバイスの一つのタイプは光干渉変調器と呼ばれる。ここに使用する光干渉変調器や光干渉光変調器との用語は、光干渉の法則を使用して光を選択的に吸収および／または反射するデバイスを指す。ある実施形態において、光干渉変調器は一対の伝導プレートを備えていてもよく、その一方または両方は、全体または一部が透明および／または反射的であってもよく、適当な電気信号の印加に対して相対運動可能であってもよい。特定の実施形態において、一方のプレートが基板上に堆積された静止層を備えていてもよく、他方のプレートが空隙によって静止層から分離された金属膜を備えていてもよい。ここに詳細に説明するように、一方のプレートの他方に対する位置は、光干渉変調器への入射光の光干渉を変化させることができる。そのようなデバイスは広範囲の用途を有しており、既存製品を改善してまだ開発されていない新製品を作り出すのにそれらの特徴を利用できるようにこれらのタイプのデバイスの特性を利用および／または修正する技術分野にとって有益であろう。
【発明の概要】
【０００３】
ここに説明したシステム、方法およびデバイスはいずれもいくつかの観点を有する。それらのどの一つも、それらの所望の特質の単独の原因でない。これらのシステム、方法およびデバイスの要旨を限定することなく、それらのより顕著な特徴をいま簡潔に論じる。この議論を考慮した後に、特に「ある実施形態の詳細な説明」と題する章を読んだ後に、ここに説明した特徴がどのように既成技術を超える利点を提供するかが理解されるであろう。
【０００４】
さまざまな観点において、方法は微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを製造するために提供される。この方法は、ＭＥＭＳデバイスの一つ以上の構造素子の表面に対する電荷の蓄積を低減または防止する。いくつかの観点において、方法は犠牲層をエッチングするために提供される。この方法は、犠牲層を気相化学エッチング液とイオン化ガスにさらすステップと、犠牲物質をエッチングするステップとを有し、イオン化ガスは犠牲物質に対して実質的に非エッチング性であり、エッチングは犠牲物質の実質的部分を除去することを含んでいる。
【０００５】
いくつかの追加の観点において、方法はＭＥＭＳデバイスを製造するために提供される。この方法は、犠牲物質を基板上に堆積するステップと、犠牲物質上に構造物質を堆積するステップと、犠牲物質をエッチングするステップとを有する。エッチングは犠牲物質を気相化学エッチング液とイオン化ガスにさらすことを含んでいる。イオン化ガスは、犠牲物質に実質的に非反応性である。
【０００６】
さらなる観点において、犠牲物質を基板上に堆積するステップと、犠牲物質上に構造物質を堆積するステップと、犠牲物質をエッチングするステップとを有する方法によって製造されるＭＥＭＳデバイスがここに提供される。この実施形態中のエッチングは犠牲物質を気相化学エッチング液とイオン化ガスにさらすことを含んでいる。イオン化ガスは、犠牲物質に実質的に非反応性である。
【０００７】
いくつかの追加の観点において、ここに説明した方法によって製造された複数のＭＥＭＳデバイスを有する装置が提供される。さまざまな実施形態において、装置はさらに、ディスプレイと、画像データを処理してディスプレイと通信するように構成されたプロセッサーと、プロセッサーと通信するように構成されたメモリーデバイスとを有していてもよい。
【０００８】
これらおよび他の実施形態をより詳しく以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第一の光干渉変調器の可動反射層が弛緩位置にあり、第二の光干渉変調器の可動反射層が動作位置にある光干渉変調器ディスプレイの一実施形態の一部を描く等角投影図である。
【図２】３×３光干渉変調器ディスプレイを包含している電子デバイスの一実施形態を示すシステムブロック図である。
【図３】図１の光干渉変調器の一つの代表的な実施形態における可動ミラー位置対印加電圧の図である。
【図４】光干渉変調器ディスプレイを駆動するのに使用し得る一組の行および列電圧を示している。
【図５Ａ】図２の３×３光干渉変調器ディスプレイ中の表示データの一つの代表的なフレームを示している。
【図５Ｂ】図５Ａのフレームを書くために使用され得る行および列信号のための一つの代表的なタイミング図を示している。
【図６Ａ】複数の光干渉変調器からなる視覚ディスプレイデバイスの実施形態を示すシステムブロック図である。
【図６Ｂ】複数の光干渉変調器からなる視覚ディスプレイデバイスの実施形態を示すシステムブロック図である。
【図７Ａ】図１のデバイスの断面図である。
【図７Ｂ】光干渉変調器の代替実施形態の断面図である。
【図７Ｃ】光干渉変調器の別の代替実施形態の断面図である。
【図７Ｄ】光干渉変調器のまた別の代替実施形態の断面図である。
【図７Ｅ】光干渉変調器の追加の代替実施形態の断面図である。
【図８Ａ】分離可能な光干渉変調器の背面支持体の実施形態を示す回路図である。
【図８Ｂ】分離可能な光干渉変調器の背面の代替実施形態を示す回路図である。
【図９Ａ】変化する寸法の光干渉キャビティを有する光干渉変調器を作る方法の実施形態における犠牲物質の多数の副層の堆積、パターニングおよびエッチングを示す一連の断面図を示している。
【図９Ｂ】犠牲層のエッチングの前の、製造のリリース前の状態のカラー・ディスプレイの画素を有する三つの隣接した光干渉変調器を示す断面図である。
【図９Ｃ】犠牲層のエッチングによるリリース後の、各々が弛緩状態にある図９Ｂの光干渉変調器を示す断面図である。
【図１０】表面電荷を防止および／または低減するためのイオン化ガスと共に供給されるＭＥＭＳデバイス基板をエッチングするための装置を示している。
【図１１】多数のＭＥＭＳデバイス基板の同時プロセスを促進する図１０の装置と同様のエッチング装置を示す。
【図１２】イオン化ガスの生産とそれのＭＥＭＳデバイス基板への配達に関する独立制御を可能にするエッチング装置の内部チャンバーを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
続く詳細な説明は、本発明のある特定の実施形態に向けられている。しかしながら、本発明は多くの異なる手法で具体化することができる。この説明において、同様の部材は一貫して同様の符号で示して参照符号を図面に付す。続く説明から明らかように、実施形態は、動画（たとえばビデオ）か静止画（たとえばスチル画像）かを問わず、さらに文字か絵かを問わず、画像を表示するように構成されたあらゆるデバイスにおいて実施し得る。特に、実施形態は、これに限定されないが、移動電話や無線デバイス、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ハンドヘルドまたは携帯型コンピューター、ＧＰＳレシーバー／ナビゲーター、カメラ、ＭＰ３プレーヤー、カムコーダー、ゲーム機、腕時計、時計、計算機、テレビジョンモニター、フラットパネルディスプレイ、コンピューターモニター、自動ディスプレイ（たとえば走行記録計ディスプレイその他）、コックピットのコントロールやディスプレイ、カメラ視のディスプレイ（たとえば乗り物の背面カメラのディスプレイ）、電子写真、電子の広告板や標識、プロジェクター、建築物、パッケージング、美的構造物（たとえば一つの宝石の画像）など、いろいろな電子デバイスにおいて実施し得るか関連し得ることが予想される。ここに説明したものと同様の構造体のＭＥＭＳデバイスは電子スイッチデバイスなどの非ディスプレイ用途において使用することもできる。
【００１１】
いくつかの好ましい観点において、方法は、既成方法に比べて、光干渉変調器または他のＭＥＭＳデバイスの製造中に表面付随電荷（「表面電荷」）の形成を低減または防止するために提供される。さまざまな実施形態において、表面電荷の形成は、犠牲物質をイオン化ガスの存在下において気相化学エッチング液でエッチングすることによって低減または防止される。イオン化ガスの存在下におけるエッチングは、エッチングプロセス中に生成された荷電種を好ましく中性化し、その後、それらは他のエッチング副産物と一緒に除去される。好都合なことに、ここに提供する方法によって表面電荷を低減することは、ＭＥＭＳ製造方法およびそのような方法によって製造されるＭＥＭＳデバイスの一つ以上の観点における改善をもたらす。
【００１２】
光干渉ＭＥＭＳディスプレイ素子を備えた一つの光干渉変調器ディスプレイ実施形態を図１に示す。これらのデバイスにおいて、画素は明暗状態のいずれかにある。明（「オン」または「開放」）状態では、ディスプレイ素子は、入射可視光の大部分をユーザーへ反射する。暗（「オフ」または「閉鎖」）状態では、ディスプレイ素子は、入射可視光をユーザーへほとんど反射しない。実施形態によっては、「オン」状態と「オフ」状態の光反射特性は逆であってもよい。ＭＥＭＳ画素は、白黒に加えてカラー表示を考慮し、特定の色で主に反射するように構成することができる。
【００１３】
図１は、視覚ディスプレイの一連の画素中の二つの隣接画素を描いた等角投影図であり、各画素はＭＥＭＳ光干渉変調器を備えている。いくつかの実施形態では、光干渉変調器ディスプレイは、これらの光干渉変調器の行／列アレイを備えている。各光干渉変調器は、互いに可変かつ制御可能な距離に位置する一対の反射層を含んでおり、少なくとも一つの可変次元をもつ共振光学キャビティを形成している。一実施形態において、一方の反射層が二つの位置の間で移動され得る。第一の位置（ここでは弛緩位置と呼ぶ）においては、可動反射層は、固定部分反射層から比較的大きな距離に位置している。第二の位置（ここでは動作位置と呼ぶ）においては、可動反射層は、固定部分反射層に隣接し密接して位置している。二つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置に応じて強め合ってまたは弱め合って干渉し、各画素について全体反射状態または非反射状態のいずれかを作り出す。
【００１４】
図１の画素アレイの図示部分は二つの隣接する光干渉変調器１２ａと１２ｂを含んでいる。左側の光干渉変調器１２ａでは、可動反射層１４ａは光学スタック１６ａからの所定距離の弛緩位置に図示されており、光学スタック１６ａは部分的反射層を含んでいる。右側の光干渉変調器１２ｂでは、可動反射層１４ｂは光学スタック１６ｂに隣接する動作位置に図示されている。
【００１５】
光学スタック１６ａと１６ｂ（光学スタック１６と総称する）は、ここに参照するように、一般にいくつかの融合層からなり、それらは、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの電極層、クロムなどの部分的反射層、透明誘電体を含み得る。したがって、光学スタック１６は、電気的に伝導性で、部分的に透明で、部分的に反射的であり、たとえば透明基板２０上に上記の層の一つ以上を堆積することによって作られ得る。部分的反射層は、さまざまな金属、半導体および誘電体などの部分的に反射するさまざまな物質から作ることができる。部分的反射層は、一以上の物質の層で作ることができ、層のおのおのは単一の物質または複数の物質の組み合わせで作ることができる。
【００１６】
いくつかの実施形態において、光学スタックの層は平行ストリップにパターニングされ、後述するようにディスプレイデバイス中の行電極を形成し得る。可動反射層１４ａ，１４ｂは、ポスト１８の上面およびポスト１８間に堆積された介在犠牲物質の上に堆積された（行電極１６ａ，１６ｂに直交する）一つまたは複数の堆積金属層の一連の平行ストリップとして形成してもよい。犠牲物質をエッチング除去すると、可動反射層１４ａ，１４ｂが光学スタック１６ａ，１６ｂから規定間隙１９だけ分離される。アルミニウムなどの高伝導反射物質を反射層１４に使用してもよく、これらのストリップがディスプレイデバイスの列電極を形成してもよい。
【００１７】
印加電圧がないとき、図１の画素１２ａに示すように、可動反射層１４ａと光学スタック１６ａとの間にキャビティ１９が残り、可動反射層１４ａは機械的弛緩状態にある。しかしながら、選択した行と列に電位差を印加すると、対応する画素の行電極と列電極の交差により形成されたコンデンサーが給気され、静電力が電極同士を引き寄せる。電圧が十分に高ければ、可動反射層１４が変形し、光学スタック１６に押し付けられる。図１の右側の画素１２ｂに示されるように、光学スタック１６内の（この図には示していない）誘電体層が短絡するのを防止するとともに層１４と層１６との間の分離距離を制御し得る。その振る舞いは印加電位差の極性にかかわらず同じである。このように、反射対非反射画素状態を制御することができる行／列動作は、従来のＬＣＤや他のディスプレイ技術で使用される行／列動作に多くの点で類似している。
【００１８】
図２〜５Ｂは、表示用途の光干渉変調器のアレイを使用するための一つの代表的なプロセスとシステムを示している。図２は、本発明の観点を組み込んでよい電子デバイスの一実施形態を示すシステムブロック図である。この代表的な実施形態において、電子デバイスは、ＡＲＭやＰｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ ＩＩ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ ＩＩＩ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ ＩＶ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標） Ｐｒｏ、８０５１、ＭＩＰＳ（登録商標）、Ｐｏｗｅｒ ＰＣ（登録商標）、ＡＬＰＨＡ（登録商標）などの任意の汎用シングルまたはマルチチップマイクロプロセッサー、またはデジタルシグナルプロセッサーやマイクロコントローラー、プログラマブルゲートアレイなどの任意の専用マイクロプロセッサーであってもよいプロセッサー２１を含んでいる。この分野で一般に行なわれているように、プロセッサー２１は一つ以上のソフトウェアモジュールを実行するように構成され得る。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサーは、ウェブブラウザや電話アプリケーション、電子メールプログラム、他のソフトウェアアプリケーションを含め、一つ以上のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成されてもよい。
【００１９】
一実施形態において、プロセッサー２１もアレイドライバー２２と通信するように構成されている。一実施形態において、アレイドライバー２２は、ディスプレイアレイすなわちパネル３０に信号を供給する行ドライバー回路２４と列ドライバー回路２６を含んでいる。図１に示したアレイの断面は図２の１−１線によって示されている。ＭＥＭＳ光干渉変調器については、行／列動作プロトコルは、図３に示したデバイスのヒステリシス特性を利用してよい。可動層を弛緩状態から動作状態まで変形させるにはたとえば１０ボルトの電位差を必要としてよい。しかしながら、電圧がその値から低下するとき、電圧が１０ボルト未満に降下する際、可動層はその状態を維持する。図３の代表的な実施形態では、電圧が２ボルト未満に降下するまで可動層は完全に弛緩しない。したがって、デバイスが弛緩または動作状態で安定している印加電圧の窓が存在する電圧の範囲（図３に示した例では約３〜７Ｖ）がある。ここでは、これを「ヒステリシス窓」または「安定窓」と呼ぶ。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイは、行ストロービングのあいだ、ストローブされた行中の動作されるべき画素が約１０ボルトの電圧差にさらされ、弛緩されるべき画素が０ボルト近くの電圧差にさらされるように、行／列動作プロトコルを設計することができる。ストローブの後、画素は、行ストローブによっておかれた状態のままであるように、約５ボルトの定常状態電圧差にさらされる。書き込み後、各画素は、この例の３−７ボルトの「安定窓」内の電位差にある。この特徴は、図１に示した画素設計を同じ印加電圧状態の下で動作または弛緩の事前状態のいずれかに安定にする。光干渉変調器の各画素は、動作状態であれ弛緩状態であれ、実質的に固定反射層と可動反射層によって形成されるコンデンサーであるので、この安定状態は、ほとんど消費電力を伴わないヒステリシス窓内の電圧で保持することができる。印加電位が固定されていれば、実質的に電流は画素に流れ込まない。
【００２０】
一般的アプリケーションにおいて、表示フレームは、第一行中の動作画素の所望のセットにしたがって列電極のセットをアサートすることによって作り出してよい。次に行パルスを行１電極に印加し、アサートされた列線に対応する画素を動作させる。次に列電極のアサートされたセットを変更し、第二行中の動作画素の所望のセットに対応させる。次にパルスを行２電極に印加し、行２中の適当な画素をアサートされた列電極にしたがって動作させる。行１画素は行２パルスに影響されず、行１パルスのあいだに設定された状態のままである。これを一連の行の完全にわたり順次に繰り返してフレームを生成してよい。一般に、フレームは、毎秒所望のフレーム数でこのプロセスを絶えず繰り返すことによって、新しい表示データでリフレッシュおよび／またはアップデートされる。表示フレームを生成するために画素アレイの行電極と列電極を駆動するための種々いろいろなプロトコルもまた周知であり、これは本発明と共に使用してよい。
【００２１】
図４と５Ａと５Ｂは、図２の３×３アレイに表示フレームを作り出すための一つの可能な動作プロトコルを示している。図４は、図３のヒステリシス曲線を示す画素に使用してよい列と行の電圧レベルの可能なセットを示している。図４の実施形態において、画素を動作させることは、適当な列を−Ｖｂｉａｓに、適当な行を＋ΔＶにセットすることを含んでおり、それらは、それぞれ、−５ボルトと＋５ボルトに一致していてもよい、
画素を弛緩させることは、適当な列を＋Ｖｂｉａｓに、適当な行を同じ＋ΔＶにセットして、画素の両端にゼロボルト電位差を生成することより実施する。行電圧がゼロボルトに保持される行では、画素は、列が＋Ｖｂｉａｓか−Ｖｂｉａｓかにかかわらず、それらがもとあった状態で安定している。また図４に示すように、上述したほかに逆極性の電圧を使用することができること、たとえば、画素を動作させることが適当な列を＋Ｖｂｉａｓに、適当な行を−ΔＶにセットすることを含み得ることもわかるであろう。本実施形態において、画素を解放することは、適当な列を−Ｖｂｉａｓに、適当な行を−ΔＶにセットして、画素の両端にゼロボルト電位差を生産することによって実施する。
【００２２】
図５Ｂは、図５Ａに示したディスプレイ配列をもたらす図２の３×３アレイに印加する一連の行および列信号を示しているタイミング図であり、ここで動作画素は非反射である。図５Ａに示したフレームを書き込む前に、画素は任意の状態であってもよく、この例では、すべての行が０ボルト、すべての列が＋５ボルトにある。これらの印加電圧において、すべての画素はそれらの既存の動作状態または弛緩状態で安定している。
【００２３】
図５Ａのフレーム中では、画素（１，１）と（１，２）、（２，２）、（３，２）、（３，３）が動作される。これを実施するため、行１の「線時間」のあいだ、列１と列２は−５ボルトにセットし、列３は＋５ボルトにセットする。これは任意の画素の状態を変更しない。なぜなら、すべての画素は３〜７ボルトの安定窓にあるままであるからである。次に行１を、０から５ボルトまで上がってゼロに戻るパルスでストローブする。これは（１，１）と（１，２）画素を動作させ、（１，３）画素を弛緩させる。アレイ内の他の画素は影響されない。行２を望むようにセットするため、列２を−５ボルトにセットし、列１と列３を＋５ボルトにセットする。次に行２に印加した同じストローブは、画素（２，２）を動作させ、画素（２，１）と（２，３）を弛緩させる。再び、アレイ内の他の画素は影響されない。列２と列３を−５ボルトに、列１を＋５ボルトにセットすることによって行３を同様にセットする。行３のストローブは図５Ａに示すように行３の画素をセットする。フレームを書き込んだ後、行電位はゼロになり、列電位は＋５または−５ボルトの一方のままとなることができ、ディスプレイは次に図５Ａの配列で安定する。多数すなわち何百もの行と列に対して同じ手順を使用することができることがわかるであろう。行と列の動作を実施するのに使用される電圧のタイミングとシーケンスとレベルは、上に概説した一般的な原理の範囲内で広く変えることができ、上述の例は代表的なだけであり、任意の動作電圧方法もここに説明したシステムと方法で使用することができる。
【００２４】
図６Ａと６Ｂは、ディスプレイデバイス４０の実施形態を示すシステムブロック図である。ディスプレイデバイス４０はたとえば携帯（移動）電話とすることができる。しかしながら、ディスプレイデバイス４０またはそれの少しの変形の同じコンポーネントは、テレビやポータブルメディアプレイヤーなどのさまざまなタイプのディスプレイデバイスの例ともなる。
【００２５】
ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１とディスプレイ３０とアンテナ４３とスピーカー４５と入力デバイス４８とマイクロホン４６とを含んでいる。ハウジング４１は一般に、射出成形と真空成形を含む、当業者に周知ないろいろな製造プロセスのいずれかから形成される。さらに、ハウジング４１は、これらに限定されないが、プラスチックや金属、ガラス、ゴム、陶器、またはそれらの組み合わせを含む、いろいろな物質のいずれかから作られ得る。一実施形態において、ハウジング４１は、異なる色のまたは異なるロゴや絵や記号を有している他の着脱部と交換されてよい（図示しない）着脱部を含んでいる。
【００２６】
代表的なディスプレイデバイス４０のディスプレイ３０は、ここに説明するように、双安定ディスプレイを含むいろいろなディスプレイのいずれかであってもよい。他の実施形態において、ディスプレイ３０は、当業者に周知なように、プラズマやＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ ＬＣＤ、上述したＴＦＴ ＬＣＤなどのフラットパネルディスプレイ、またはＣＲＴや他のチューブデバイスなどの非フラットパネルディスプレイを含んでいる。しかしながら、本実施形態を説明する目的のため、ディスプレイ３０は、ここに説明するように、光干渉変調器ディスプレイを含んでいる。
【００２７】
代表的なディスプレイデバイス４０の一実施形態のコンポーネントを図６Ｂに概略的に示す。図示の代表的なディスプレイデバイス４０はハウジング４１を含んでおり、その中に少なくとも部分的に囲まれた追加コンポーネントを含むことができる。たとえば、一実施形態において、代表的なディスプレイデバイス４０は、トランシーバー４７に接続されるアンテナ４３を含むネットワークインターフェース２７を含んでいる。トランシーバー４７はプロセッサー２１に連結されており、それはコンディショニングハードウェア５２に連結されている。コンディショニングハードウェア５２は信号を整える（たとえば信号をフィルター処理する）ように構成され得る。コンディショニングハードウェア５２はスピーカー４５とマイクロホン４６に連結されている。プロセッサー２１も入力デバイス４８とドライバーコントローラー２９に連結されている。ドライバーコントローラー２９はフレームバッファ２８とアレイドライバー２２に接続され、これはさらにディスプレイアレイ３０に接続されている。電源５０は、特定の代表的なディスプレイデバイス４０設計によって必要とされるすべてのコンポーネントにパワーを供給する。
【００２８】
ネットワークインターフェース２７は、代表的なディスプレイデバイス４０がネットワーク上の一つ以上のデバイスと通信できるように、アンテナ４３とトランシーバー４７を含んでいる。一実施形態において、ネットワークインターフェース２７はまたいくつかの処理容量を有し、プロセッサー２１の要件を取り除いてもよい。アンテナ４３は、信号の送受信用の当業者に周知の任意のアンテナである。一実施形態において、アンテナは、ＩＥＥＥ ８０２．１１（ａ）や（ｂ）や（ｇ）を含むＩＥＥＥ ８０２．１１規格によってＲＦ信号を送受信する。別の実施形態において、アンテナはＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）規格によってＲＦ信号を送受信する。携帯電話の場合、アンテナは、無線セル電話ネットワーク内で通信するために使用されるＣＤＭＡやＧＳＭ、ＡＭＰＳ、他の既知信号を受信するように設計されている。トランシーバー４７はアンテナ４３から受信した信号を、それらがプロセッサー２１によって受信されさらに操作され得るように前処理する。トランシーバー４７はまたプロセッサー２１から受信した信号を、それらがアンテナ４３を介して代表的なディスプレイデバイス４０から送信され得るように処理する。
【００２９】
代替実施形態において、トランシーバー４７はレシーバーと交換することができる。また別の代替実施形態において、ネットワークインターフェース２７は像源と取り替えることができ、像源はプロセッサー２１に送る画像データを記憶または生成することができる。たとえば、像源は、画像データを収容したデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）やハードディスクドライブ、または画像データを生成するソフトウェアモジュールとすることができる。
【００３０】
プロセッサー２１は一般に、代表的なディスプレイデバイス４０の動作全体を制御する。プロセッサー２１は、ネットワークインターフェース２７や像源からの圧縮画像データなどのデータを受信し、そのデータを行画像データに、または行画像データへ容易に処理されるフォーマットに処理する。次にプロセッサー２１は処理したデータを記憶のためにドライバーコントローラー２９またはフレームバッファ２８へ送る。生データは、一般に画像内の各位置における画像特性を識別する情報を指す。たとえば、そのような画像特性は、色と彩度とグレースケールレベルを含み得る。
【００３１】
一実施形態において、プロセッサー２１は、マイクロコントローラーまたはＣＰＵ、論理演算装置を含み、代表的なディスプレイデバイス４０の動作を制御する。コンディショニングハードウェア５２は、スピーカー４５に信号を送信するために、またマイクロホン４６から信号を受信するために、一般に増幅器とフィルターを含んでいる。コンディショニングハードウェア５２は代表的なディスプレイデバイス４０内のディスクリートコンポーネントであってもよく、またはプロセッサー２１や他のコンポーネント内に組み込まれていてもよい。
【００３２】
ドライバーコントローラー２９は、プロセッサー２１によって生成された行画像データをプロセッサー２１から直接またはフレームバッファ２８からとり、アレイドライバー２２への高速伝送のために行画像データを適切に再フォーマットする。具体的には、ドライバーコントローラー２９は行画像データを、ラスター状フォーマットを有するデータ流れに再フォーマットし、それは、ディスプレイアレイ３０を横切って走査するのに適した時間順序を有している。次にドライバーコントローラー２９はフォーマットした情報をアレイドライバー２２に送る。ＬＣＤコントローラーなどのドライバーコントローラー２９はしばしばスタンドアロンの集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサー２１に付随されるが、そのようなコントローラーは多くの手法によって実現されてよい。それらはハードウェアとしてプロセッサー２１に埋め込まれても、ソフトとしてプロセッサー２１に埋め込まれても、アレイドライバー２２にハードウェアに完全に集積されてもよい。
【００３３】
一般に、アレイドライバー２２はドライバーコントローラー２９からフォーマットされた情報を受信し、ビデオデータを、ディスプレイのｘ−ｙマトリックスの画素から来る何百もの時には何千ものリードに毎秒何度も印加される波形の並列セットに再フォーマットする。
【００３４】
一実施形態において、ドライバーコントローラー２９とアレイドライバー２２とディスプレイアレイ３０は、ここに説明したディスプレイのどのタイプにも適切である。たとえば、一実施形態において、ドライバーコントローラー２９は、従来のディスプレイコントローラーや双安定ディスプレイコントローラー（たとえば光干渉変調器コントローラー）である。別の実施形態において、アレイドライバー２２は、従来のドライバーや双安定ディスプレイドライバー（たとえば光干渉変調器ディスプレイ）である。一実施形態において、ドライバーコントローラー２９はアレイドライバー２２に集積されている。そのような実施形態は、携帯電話、時計、他の小面積ディスプレイなどの高集積システムに共通している。また別の実施形態において、ディスプレイアレイ３０は、一般的なディスプレイアレイや双安定ディスプレイアレイ（たとえば光干渉変調器のアレイを含むディスプレイ）である。
【００３５】
入力デバイス４８は、ユーザーが代表的なディスプレイデバイス４０の動作を制御するのを可能にする。一実施形態において、入力デバイス４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードや電話キーパッドなどのキーパッドや、ボタン、スイッチ、タッチセンシティブスクリーン、感圧または感熱膜を含んでいる。一実施形態において、マイクロホン４６は代表的なディスプレイデバイス４０用の入力デバイスである。マイクロホン４６を使用してデバイスにデータを入力するとき、代表的なディスプレイデバイス４０の動作を制御するためにユーザーがボイスコマンドを与えてもよい。
【００３６】
この分野で周知なように、電源５０はいろいろなエネルギー蓄積デバイスを含み得る。たとえば、一実施形態において、電源５０は、ニッケル−カドミウム電池やリチウムイオン電池などの充電式電池である。別の実施形態において、電源５０は、再生可能エネルギー源とコンデンサー、プラスチック太陽電池と太陽電池ペイントを含む太陽電池である。別の実施形態において、電源５０は壁付コンセントからパワーを受け取るように構成されている。
【００３７】
いくつかの実施においては、上述したように、電子ディスプレイシステムのいくつかの位置に配置することができるドライバーコントローラーに、制御プログラム化が存在する。いくつかのケースにおいて、制御プログラム化はアレイドライバー２２に存在する。たくさんのハードウェアおよび／またはソフトウェアコンポーネントおよびさまざまな構成に対して上述した最適化が実現されてよいことは当業者であればわかるであろう。
【００３８】
上述した原理にしたがって動作する光干渉変調器の構造の詳細は広く変更されてよい。たとえば、図７Ａ〜７Ｅは、可動反射層１４をその支持構造の５つの異なる実施形態を示している。図７Ａは図１の実施形態の断面図であり、金属物質１４のストリップが直交して延びている支持体１８上に堆積されている。図７Ｂでは、可動反射層１４がつなぎ３２によってコーナーだけで支持体に取り付けられている。図７Ｃでは、可動反射層１４が変形可能層３４からつるされており、変形可能層３４は可撓性金属で構成され得る。変形可能層３４は、直接または間接的に、変形可能層３４の周囲の周りの基板２０に連結している。これらの接続はここでは支持ポストと呼ぶ。図７Ｄに示した実施形態は、その上に変形可能層３４が横たわる支持ポストプラグ４２を有している。図７Ａ〜７Ｃのように、可動反射層１４はキャビティの上につるされるが、変形可能層３４は、変形可能層３４と光学スタック１６の間の穴を満たすことによって、支持ポストを形成しない。むしろ、支持ポスト１８は平坦化物質で作られ、それは支持ポストプラグ４２を形成するために使用される。図７Ｅに示す実施形態は、図７Ｄに示した実施形態に基づくが、図示しない追加の実施形態と同様に、図７Ａ〜７Ｃに示した実施形態のいずれに適用してもよい。図７Ｅに示した実施形態では、金属または他の伝導物質の追加層がバス構造４４を形成するために使用された。これは信号を光干渉変調器の背面に沿って転送するのを可能にし、さもなければ基板２０上に形成されなければならないであろう多くの電極を取り除く。
【００３９】
図７に示した実施形態では、光干渉変調器は直視型デバイスとして機能し、画像は透明基板２０の正面側つまり変調器が配置される側の反対側から見られる。これらの実施形態では、変形可能層３４を含め、反射層１４は、基板２０に対向する反射層の側にある光干渉変調器の部分を光学的に遮へいする。これは、遮へい領域が像品質に悪影響を与えずに構成され動作されることを可能にする。そのような遮へいは、図７Ｅのバス構造４４を可能にし、それは、アドレシングおよびそのアドレシングに起因する動作など、変調器の電気機械の特性から変調器の光学的性質を分離する能力を提供する。この分離可能な変調器アーキテクチャーは、変調器の電気機械的観点と光学的観点のために使用される構造設計と物質が互い独立に選択され機能することを可能にする。さらに、図７Ｃ〜７Ｅに示した実施形態は、機械的特性からの反射層１４の光学的特性の非干渉を得るという追加の利点を有し、それは変形可能層３４によって実行される。これは、反射層１４に使用する構造設計と物質を光学的特性に対して最適化し、また変形可能層３４に使用する構造設計と物質を所望の機械的特性に対して最適化すること可能にする。
【００４０】
変形可能層３４のための二つの可能な構成を図８Ａと８Ｂに示す。それらは、図１に示した変調器の底部または図７Ａ〜７Ｅに示した変調器の上部である変調器の後部からの眺めを描いている。図８Ａにおいて、変形可能層３４は、基板２０および／または基板２０の上方の層たとえば光学スタック１６（図７の断面図を参照）に固定された支持ポスト７２ａ〜ｄによってその角が支持された可撓性膜の形態をしている。図７Ｄと７Ｅに示す実施形態では、支持ポスト７２ａ〜ｄは支持ポストプラグ４２を有している。変形可能層３４は、大きな中央後部支持体７４と四つのより小さな周囲支持体７６ａ〜ｄとを介して、図８Ａに破線によって区別された、下にある反射層１４に連結している。後部支持体７４と周囲支持体７６ａ〜ｄは、支持ポストプラグ４２と同じ平坦化物質または任意の好適な物質で構成することができる。変形可能層３４は、反射層１４を光学スタックの上につるす。あるいは、図８Ｂでは、変形可能層３４をパターニングして、各支持ポスト７２ａ〜ｄに連結された薄い線状ストラップ７８ａ〜ｄを形成する。ストラップは中心支持体７４によって反射層１４に取り付けられている。図８Ａと８Ｂの構成は、多くの可能性の中の二つの選択肢である。本発明に有用な光干渉変調器は、反射層１４に所望の自由な動作およびその動作の所望の機械的特性を与える任意の構成を有していてよい。
【００４１】
いくつかの観点において、方法は、これに限定されないが光干渉変調器を有するＭＥＭＳデバイスを製造するためにここに提供される。この方法は、ＭＥＭＳ製造プロセスおよび／またはそのような方法によって作られるＭＥＭＳデバイスの一つ以上の観点における本質的な改善をもたらす。ここに説明した方法は、半導体、集積回路および／またはＭＥＭＳの分野において既知な多くの方法と共に実行することができる。ここに提供した方法は、一連の物質堆積、パターニングおよびエッチングするステップを、クリーニング、マスキング、除去、洗浄、ドーピング、給気、加熱、冷却、移動、格納、（たとえば他のコンポーネントへの）連結、試験などのさまざまな追加のステップと一緒に一般的に含んでいる。好適な技術の例は、たとえば米国特許第６，０４０，９３７号と米国特許出願２００４／００５１９２９号に説明されている。しかしながら、特定のデバイスを製造するための方法は、たとえば製造するデバイスのタイプと構成に応じて、確立している方法からの大きな変化を要してもよい。
【００４２】
ＭＥＭＳデバイスの製造中の大きな問題は表面付随電荷（「表面電荷」）の蓄積である。それはさまざまな製造および／または性能の問題に結び付き得る。たとえば、蓄積した表面電荷は、ＭＥＭＳデバイスの光学的、機械的および／または他の側面と干渉する粒子状汚染物を引き付け保持し得る。表面電荷はまた静電放電（ＥＳＤ）事象を引き起こすことができ、それは回路構成および／または他のコンポーネントを永久に破損し得る。表面電荷関連の問題は、生産効率および／または製品品質を低下させ得る製造欠陥として、および／または、製品のパッケージング、輸送、保管および／または使用などのさまざまな次の製造工程において、システム故障または他の問題を引き起こし得る「潜在的」欠陥として明示されてよい。潜在的欠陥は、たとえば、欠陥製品を検知することと、関連する信頼および／または性能の問題を分析することの困難さのために、特に問題である。
【００４３】
確立している方法によって製造されたＭＥＭＳデバイスは一般的に実質的に多くの表面電荷を蓄積し、そのような表面電荷を除去するおよび／または有害作用を低減する追加のプロセスステップを必要とする。ＭＥＭＳデバイス中の表面電荷に取り組むためのさまざまな方法がこの分野（たとえば半導体製造の分野）で知られている。たとえば、ＭＥＭＳ製造プロセスは、一般的にＭＥＭＳデバイスの一つ以上のコンポーネントを接地することによって表面電荷を放出させるための物質および／またはハンドリングステップを包含する。接地はいくらかの表面電荷をうまく除去することができるけれども、絶縁物質（たとえば誘電体層）または構造的に到達し難い伝導物質に付随したものなどの他の表面電荷は接地による放電に敏感でない。表面電荷を中性化するために、たとえば「クリーンルーム」または微環境中でイオン化空気または別のイオン化ガスにデバイスもさらされ得る。イオン化方法は有効にいくつかの表面電荷を消すことができるが、他のものは、周囲環境から隔離された表面上に存在するものなど、中立化に強い。さらに、表面電荷の蓄積および／またはそれらに続く中立化は、表面化学または他の物質特性を変えることができ、それによりＭＥＭＳデバイスの光学的、機械的および／または他の特性を否定的にもたらす。
【００４４】
表面電荷を除去するための上記の方法に加えて、ＭＥＭＳデバイスの製造と動作に対する表面電荷の影響を打ち消すか補償するために広範囲な技術が開発されている。そのような方法としては、たとえば、付加の層とコーティング（たとえば絶縁層、反スティクションコーティング）の組み込み、追加の構造（たとえばスティクションバンプ）の組み込み、動作パラメーター（たとえば作動電圧）の制限および／または他の変更がある。これらの方法は一般的に高価で、時間を消費し、単に部分的に有効である。したがって、ここに説明する方法によって表面電荷の蓄積を防止することは、ＭＥＭＳデバイスと製造プロセスに大きな改善を提供することができる。
【００４５】
いくつかの観点において、ＭＥＭＳデバイスの一つ以上の構造素子上の表面電荷の形成は、犠牲物質のエッチングのためのここに提供する方法によって低減または防止される。特定の理論に制限されることなく、ＭＥＭＳデバイスの表面電荷の蓄積の基礎となる主要なメカニズムは、摩擦電気給気、それにより製造プロセス中に接触しその後に分離する二つ以上の表面間で電荷移動が生じるためであると信じられている。エッチングプロセスは表面電荷に関して特に問題である。それは、それらが構造的または他の物質と広範囲に接触している犠牲物質の除去を一般に含んでいるからである。「犠牲」との用語は、たとえば、ＭＥＭＳデバイスの製造中に除去される物質（たとえば犠牲物質）および／またはそのような物質からなる構造物（たとえば犠牲層）を説明するために、その普通の意味によってここに使用する。さまざまな実施形態において、犠牲物質とＭＥＭＳデバイスを構成している構造物質との間の表面接触の分離は、表面の摩擦電気給気を生み、たとえば表面間の電子の寄贈と受理によって正と負の電荷の局所的領域を作り出す。さらに、荷電汚染物質と同様に化学エッチングによって作り出された荷電種も、ＭＥＭＳデバイスの一つ以上の表面に、吸着、凝縮（物理吸着）、化学吸着、および／または、さもなければ付着し得る。
【００４６】
いくつかの観点において、ここに提供する方法は、イオン化ガスの存在下において犠牲物質を気相化学エッチング液でエッチングすることによって表面電荷の形成および／または蓄積を防止または低減する。ここで、イオン化ガスは好ましくは犠牲物質および／またはＭＥＭＳデバイスを構成する物質に対して実質的に非エッチング性である。特定の理論によって拘束されることなく、イオン化ガスの存在下におけるエッチングはデバイスの一つ以上の表面にさもなければ付着するであろう荷電種を中性化すると信じられている。さまざまな実施形態において、中性化された電荷種はＭＥＭＳデバイスの表面に実質的に付着しないが、むしろ、たとえば真空源によってエッチングプロセスの他の副産物と一緒に除去される。確立している方法とは対照的に、ここに提供する方法は、表面電荷が形成された後にそれらを除去または補償するのとは反対に、表面電荷の初期形成を防止することができる。好都合なことに、ここに提供する方法は、効率、コスト、組み立て時間、正確さ、再現性（たとえば低公差）および／またはＭＥＭＳ製造方法の他の観点における改善をもたらし得る。また、表面電荷のレベルが低減されたＭＥＭＳデバイスおよびそのようなデバイスを備えてたシステムがここに提供される。さまざまな実施形態において、そのようなデバイスおよびシステムは、他の方法によって製造されたデバイスおよびシステムに対して、改善された耐久性、信頼度、性能および／または他の側面を示す。
【００４７】
層、コーティングおよび／または他の構造素子は、他の構造素子に対して、「の上に」（たとえば、の上に堆積されるや、の上に形成される）、「上に」、「の上方に」、「に隣接して」、「の間に」、その他とここに説明され得る。ここに使用するように、これらの用語は直接および／または間接的に、の上に、上に、の上方に、に隣接して、の間に、その他を意味することができ、さまざまな中間層および／または他の構造素子はここに列挙した構造素子間に置くことができる。同様に、基板または層などの、ここに説明する構造素子は、単一のコンポーネント（たとえば単層）またはマルチコンポーネント構造体（たとえば追加の物質の層を有するまたは有さない、説明した物質の多層からなる積層体）から構成することができる。上述した含意に加えて、「の上に」との用語は、構造素子が別の部材に、部材を別の部材に隣接させて維持するなんらかの手法で、取り付けられるか、連結されるか、接合されるか、さもなければ、組み込まれることを意味することができる。別の部材「の上に」として説明する構造素子は、他の部材と一体、または、分離／別個とすることができ、また部材は、永久に、変更不能に、その他に、または、取り外し可能に、分離可能に、その他に、付随させることができる。物体または素子に対する「一つ以上の」、「少なくとも一つの」などの用語の使用は、いかなる点において、そのような用語を使用しない実例に関連して、物体または要素の可能な複数配置の欠如を示していない。
【００４８】
ここに使用する「微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス」との用語は、製造のあらゆる段階のあらゆるそのようなデバイスを一般に指し、「リリース前」デバイス（たとえば後のプロセスステップにおいて除去される一つ以上の犠牲層を有するデバイス）および「リリース後」デバイス（たとえば動作デバイスの構造素子を備えたデバイス）を含んでいる。特定の構造またはデバイスに関連してさまざまな実施形態が説明されていてもよいが、ここに提供する方法および製品は例示したデバイスまたは任意の特定のクラスのデバイスに制限されず、むしろ互換性のあるあらゆるＭＥＭＳデバイスに一般に適用可能である。
【００４９】
いくつかの好ましい実施形態において、ここに提供する方法によって製造されたＭＥＭＳデバイスは光干渉変調器であり、そのようなものが図１〜９に示されている。しかしながら、ここに提供する方法は、そのようなデバイスに制限されず、むしろ米国特許第６，６５０，４５５号に説明されたような「逆」構成を有する光干渉変調器、米国特許出願公開２００４０２４００３２号に説明されたような「マルチ状態」光干渉変調器および／または他の好適なＭＥＭＳデバイスにも適用可能である。
【００５０】
図９Ａ〜Ｃは、光干渉変調器のアレイを形成するための代表的なプロセスのいくつかのステップを示す断面図である。それらのおのおのは、光学スタック１６に実質的に垂直である支持ポスト１１３によって光学スタック１６の上にそれから離間して配置された可動反射層１４を備えている。支持ポスト１１３、光学スタック１６および反射層１４は、光干渉キャビティ１１０を形成する。図９Ａ〜Ｃの断面は、三つの光干渉変調器１００（ａ）、１００（ｂ）および１００（ｃ）の形成を示し、それらはカラーディスプレイデバイス中の一つの画素を構成している。代表的なプロセスによって形成された光干渉変調器の最終構成を図９Ｃに示す。変調器１００（ａ）、１００（ｂ）および１００（ｃ）の光干渉キャビティ１１０（ａ）、１１０（ｂ）、１１０（ｃ）の寸法は、それぞれ、干渉の性質と、各変調器によって反射された光の結果の色を決定する。たとえば、変調器１００（ａ）、１００（ｂ）および１００（ｃ）は、高さ（たとえば静止または弛緩状態における可動反射層１４と光学スタック１６との間の距離）が変化する光干渉キャビティ１１０（ａ）、１１０（ｂ）および１１０（ｃ）を有し、キャビティの高さは反射された光の波長と関連がある。したがって、「ＲＧＢ」画素例において、最大の高さを持つキャビティを有する変調器１００（ａ）は赤色光を反射し、中間の高さのキャビティを持つ変調器１００（ｂ）は緑色光を反射し、最小の高さのキャビティを持つ変調器１００（ｃ）は青色光を反射する。他の色の組み合わせもまた、黒と白の画素の使用と同様に可能である。
【００５１】
図示のプロセスにおいて、図９Ａに示すように、光学スタック１６は透明基材２０上で堆積される。光学スタック１６は一般的に、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの適当な物質を堆積することによって基板２０上で形成された、電極層１１２を含む、いくつかの一体化または連合された多層と、クロムなどの適当な物質を堆積することによって電極層１１２の上面に形成された部分的反射層１１７とからから構成される。ここに図示しないプロセスにおいて、電極および部分的反射層１１２，１１７は、ディスプレイ設計に必要とされる電極の列、行および／または他の有用な形状を形成するために、パターニングされエッチングされてよい。光学スタック１６は、また一般的にパターニングされた電極１１２および部分的反射１１７層上に形成された誘電体層１１８を備えている。誘電体層１１８は、シリコン酸化物などの適当な物質からなる。さまざまな実施形態において、電極、部分的反射および／または誘電体層を形成するために他の物質が使用される。図示の実施形態において、透明基材２０の視野表面は基板２０の底面すなわち光学スタック１６から基板２０の反対側である。
【００５２】
光学スタックの形成に第一の犠牲層１２０の堆積が続き、それはいくつかの副層（たとえば後述する副層１２０（ａ）、１２０（ｂ）および１２０（ｃ））を備えていてよい。いくつかの実施形態において、後のエッチングステップから光学スタック１６を保護するために、たとえばＡｌ２Ｏ３からなる（図示しない）エッチング停止層が第一の犠牲層１２０の堆積の前に光学スタック１６上に形成される。図９Ｂに関連して、第一の犠牲層１２０は、可動反射層１４と光学スタック１６の間の空間を占めており、したがって、第一の犠牲層１２０の厚さは、各光干渉変調器１００中の光干渉キャビティ１１０の寸法に対応している。図９Ａは、多数の犠牲副層１２０（ａ）、１２０（ｂ）および１２０（ｃ）を堆積し、製造し、エッチングすることによって、各光干渉変調器１００（ａ）、１００（ｂ）および１００（ｃ）に可変厚さを有する第一の犠牲層１２０を作り出すための代表的なプロセスを示している。図示の実施形態のステップ１において、左端の光干渉変調器１００（ａ）の第一の犠牲層の一部を形成するために第一の副層１２０（ａ）が堆積され、マスクされ、エッチングされる。ステップ２と３において、光干渉変調器１００（ａ）と１００（ｂ）の第一の犠牲層１２０の一部を形成するために第二の犠牲の副層１２０（ｂ）が堆積され、パターニングされ、エッチングされる。最後に、ステップ４において、光干渉変調器１００（ａ）、１００（ｂ）および１００（ｃ）の第一の犠牲層１２０の一部を形成するために第三の犠牲の副層１２０（ｃ）が堆積される。第三の副層１２０（ｃ）はパターニングする必要がない。それは、その厚さが、画素を構成する三つの光干渉変調器１００（ａ）、１００（ｂ）および１００（ｃ）のすべてに含まれているからである。したがって、図９Ａ〜Ｃで、左端の光干渉変調器１００（ａ）の第一の犠牲層１２０は、副層１２０（ａ）、１２０（ｂ）および１２０（ｃ）の合計の厚さを有し、中央の光干渉変調器１００（ｂ）の第一の犠牲層１２０は、副層１２０（ｂ）と１２０（ｃ）の合計の厚さを有し、右端の光干渉変調器１００（ｃ）の第一の犠牲層１２０は、副層１２０（ｃ）の厚さを有する。
【００５３】
ここに提供する方法の一つ以上の犠牲層を形成する多数の副層の使用は、光干渉変調器の所望の光学的および電気機械的特性にたとえば依存して、広範囲のキャビティ寸法を有する光干渉変調器の製造を可能にする。たとえば、ディスプレイデバイス内の一つの画素を構成する隣接した光干渉変調器は、図９Ａ〜Ｃ中の副層１２０（ａ）、１２０（ｂ）および１２０（ｃ）などの、一つ、二つ、三つ以上の犠牲副層の合計の厚さに対応する光干渉キャビティ寸法を有することができる。さらに、犠牲層を構成する副層は異なる寸法を有し、そのような副層からなる犠牲層の全体の厚さに追加の変化性を可能にする。第一の犠牲層１２０を形成している一つ以上の副層の合計の厚さを広範にすることができる。いくつかの実施形態において、犠牲層１２０は、約５００オングストロームから約５０，０００オングストロームまでの、より好ましくは約数千オングストロームから約１０，０００オングストロームまでの合計の厚さを有する。
【００５４】
図９Ｂに示すリリース前構造を形成するために、金属層が、（一つ、二つまたは三つの副層からなる）第一の犠牲層１２０上に堆積され、続いて各光干渉変調器の可動反射層１４を形成するためにパターニングされエッチングされる。いくつかの実施形態において、金属層のパターンエッチング中に第一の犠牲層１２０を保護するために、第一の犠牲層１２０と金属層（それは続いて反射層１４を形成する）との間に（図示しない）第二のエッチング停止層が堆積される。次に、反射層１４および（第一の犠牲層１２０上の）反射層１４の間の空間の上に第二の犠牲層１２２が堆積（および追加的に平坦化）される。続いて第２の犠牲層１２２は、第２の犠牲層を貫通して光学スタック１６まで延びるキャビティを形成するためにマスクされエッチングされ、支持ポスト１１３を形成するために構造物質（たとえばポリマー、金属または酸化物）が堆積される。支持ポスト１１３は一般的に一定の高さであり、たとえば（たとえば化学機械的平坦化（ＣＭＰ）を使用する）（図示しない）平坦化ステップによって達成される。また、反射層１４と変形可能層３４との間の接続部３６が形成される。次に変形可能層が、たとえば図８Ａと８Ｂに示すように、堆積されパターニングされエッチングされる。
【００５５】
図９Ｂに示すように、変形可能層３４が、支持ポスト１１３と可動反射層１４との間の弾性接続を形成する。いくつかの実施形態において、変形可能層３４上に（図示しない）第三の犠牲層が追加的に堆積される。犠牲層１２０と１２２のエッチングは、図９Ｃに示すように可動反射層１４が変形可能層３４によって光学スタック１６の上につるされるように、光干渉変調器を「リリース」する。
【００５６】
さまざまな実施形態において、犠牲層１２０、１２２などのＭＥＭＳデバイスの一つ以上の犠牲層および変形可能層３４上の省略可能な犠牲層のエッチングは、イオン化ガスの存在下において犠牲層を気相化学エッチング液にさらすことを有する。いくつかの実施形態において、犠牲層に接触していたまたは近接していたＭＥＭＳデバイスの一つ以上の表面は、低減されたレベルの固定電荷を有する。たとえば、図９Ｃに関連して、ここに提供する方法による犠牲層１２０のエッチングは、光干渉キャビティ１１０に露出した可動反射層１４、光学スタック１６および／または支持ポスト１１３の表面の給気を防止する。まだ、図９Ｃを参照すると、可動反射層１４の上面、変形可能層３４の下面および／または支持ポスト１１３の表面を含め、第２の犠牲層１２２にさらされた一つ以上の表面の上の表面電荷もまた低減することができる、。好都合なことに、ここに開示する方法は、確立している製造方法から実質的に逸脱する必要なしで、表面電荷およびそれらの有害作用を防止する。さらに、いくつかの実施形態において、光干渉キャビティにさらされた一つ以上の表面上の表面電荷の低減は、付加の層またはコーティングの堆積などの表面電荷のために除去、低減または補償するように設計された追加のプロセスステップを除去する。
【００５７】
犠牲物質、気相化学エッチング液およびイオン化ガスの選択は、犠牲物質を堆積するのに使用する方法よび条件（それらはそれらの物理的および／または化学的な特性に影響することができる）、およびそれらを除去するのに使用するエッチング条件を含む、さまざまな要因に依存することを当業者は理解するであろう。ほとんどすべての物質はある条件下でエッチング可能であり、選択的にエッチング可能または耐エッチング性な物質、または非エッチング性であるエッチング液および／またはイオン化ガスの説明は、特定の条件下の他の物質またはガスとの比較であることもまた当業者は理解するであろう。したがって、多くの実例において、適当な犠牲物質、エッチング液および／またはイオン化ガスは制御条件下で経験的に決定される。あるいは、さまざまな目的に有用なエッチング液・犠牲物質組み合わせは、この分野で知られており、および／または、市販で入手可能である。
【００５８】
ここに提供する方法に使用する気相エッチング液、イオン化ガスおよび犠牲物質は一般的に、ここに提供する化学エッチング方法を使用して、構造物質および／またはＭＥＭＳデバイスの基板に対して犠牲物質が選択的にエッチング可能となるように選択される。いくつかの好ましい実施形態において、気相化学エッチング液は構造物質および／または基板に対して実質的に非エッチング性である。たとえば、いくつかの実施形態において、化学エッチング液は、構造物質および／または基板の速度の約５Ｘよりも大きい、好ましくは約１０Ｘよりも大きい、より好ましくは約４０Ｘよりも大きい速度で、犠牲物質をエッチングする。さらなる実施形態において、気相化学エッチング液は、イオン化ガスの存在下にある構造物質および／または基板に対して実質的に非エッチング性である。
【００５９】
いくつかの好ましい実施形態において、イオン化ガスは、犠牲物質に対して実質的に非エッチング性である。たとえば、いくつかの実施形態において、イオン化ガスは、気相化学エッチング液によるエッチングの速度よりも約１０Ｘ未満以下、より好ましくは約４０Ｘ未満以下、さらにより好ましくは約１００Ｘ未満以下の速度で、犠牲物質をエッチングする。好都合なことに、犠牲物質に対して実質的に非エッチング性であるイオン化ガスの使用は、ＭＥＭＳデバイスが製造プロセス中に長期間のあいだイオン化ガスにさらされることを可能にする。たとえば、いくつかの好ましい実施形態において、ＭＥＭＳデバイスは、エッチングプロセスの間はもちろん、化学エッチング液の導入前に、ある期間のあいだイオン化ガスにさらされて、イオン化ガスの不在中の荷電種の形成を防止する。さらなる実施形態において、ＭＥＭＳデバイスは、一つ以上の犠牲層の堆積の間および／または後の前に、イオン化ガスにさらされて、たとえば、犠牲物質と、構造物質および／または基板のと間の接触による摩擦電気給気形成を防止する。好都合なことに、実質的に非エッチング性であるイオン化ガスの使用は、ここに説明する方法が、確立している製造プロトコルを大きく変える必要なしで実行されるのを可能にする。たとえば、さまざまな実施形態において、ＭＥＭＳデバイスの製造の一つ以上の堆積および／またはエッチングステップは、イオン化ガスの不在中に使用されるのと同じまたは実質的に同様な条件下で、実質的非エッチング性イオン化ガスの存在下において実行される。
【００６０】
特定の理論によって拘束されていないが、いくつかの実施形態において、電荷形成の程度は、犠牲および構造物質間の接触の性質および広がりに関すると信じられている。たとえば、さまざまな実施形態において、電荷形成は、表面間の面積および持続期間、分離の速度および方向、湿度および／または表面・表面インターフェースにおける「接触抵抗」に影響される。いくつかの好ましい実施形態において、摩擦電気給気の程度は、物理的なプロセス（たとえばイオン衝撃、スパッタリング、その他）による実質的エッチングなしで、化学プロセスによって（たとえば犠牲物質を、他のエッチング副産物と一緒に反応チャンバーから取り除かれる揮発性化学種に変換することによって）気相エッチング液が自然に犠牲物質をエッチングする条件下でエッチングすることによって、ここに提供する方法によって最小化される。したがって、犠牲層は、純粋な化学エッチングプロセスと調和する実質的に等方性の（無指向性の）手法で好適にエッチングされる。
【００６１】
さまざまな好ましい実施形態において、化学エッチングは、実質的にエネルギーのない条件下でエッチングを実施することによって実質的物理エッチングなしで実行される。たとえば、エッチング条件は、好ましくは、エッチング液がＭＥＭＳデバイスに接触するエッチングプロセスおよびその後の任意のステップの全体にわたって、化学エッチング液を気相（たとえばプラズマへの転換のない）に維持するに十分に低いエネルギーにある。さまざまな実施形態において、エッチングプロセスは気相エッチング液を活溌にする条件、たとえば、高温、高圧、放射（たとえばＵＶまたは他の光）、電磁エネルギーおよび／またはガス状のエッチング液を活溌にする活発にすることが可能な他の条件にさらすことなく実行される。たとえば、さまざまな実施形態において、ここに提供する方法によるエッチングは、約１００トール未満、より好ましくは約５０トール未満、さらにより好ましくは約１０トール未満の圧力において、約２００℃未満、より好ましくは１５０℃未満、さらにより好ましくは約１００℃未満の温度において、および／または、約１０分未満、より好ましくは約５分未満、さらにより好ましくは約１分未満の持続期間において実施される。
【００６２】
いくつかの実施形態において、気相化学エッチング液は、ヘリウム−、ネオン−、アルゴン−、クリプトン−、キセノン−またはラドン・フッ化物ガスなどの希ハロゲン化物フッ化物ガスエッチング液である。いくつかの好ましい実施形態において、エッチング液はＫｒＦ２、ＸｅＦ２、ＸｅＦ４またはＸｅＦ６であり、ＸｅＦ２は特に好適である。いくつかの実施形態において、気相化学エッチング液は、ＢｒＦｘ（たとえばＢｒＦ、ＢｒＦ３またはＢｒＦ５）、ＣｌＦｘ（たとえばＣｌＦ、ＣｌＦ３またはＣｌＦ５）、ＩＦｘ（たとえばＩＦ５またはＩＦ７）、ＸｅＦｘ（たとえばＸｅＦ２）またはそれらの組み合わせなどのハロゲン・フッ化物ガスである。さらなる実施形態において、気相化学エッチング液は、ＨＦ、ＨＢｒまたはＨＩなどの気相酸、Ｃｌ２、ＢｒＩ３、ＢｒＣｌ３またはＡｌＣｌ３などの塩素または臭素ガス、または上記のエッチング液の任意の組み合わせからなる。いくつかの実施形態において、エッチング液はさらに追加のガス成分（たとえば希釈剤）を有する。たとえば、気相化学エッチング液は、Ｎ２ガスまたはＡｒ、Ｘｅ、Ｈｅなどの別の不活性ガスと組み合わせることができる。
【００６３】
さまざまな犠牲物質は、ここに提供する方法によって物理的プロセスによる実質的なエッチングなしでエッチングすることができる。たとえば、さまざまな実施形態において、犠牲物質は、多結晶シリコン、非晶質シリコン、シリコン酸化物、シリコン窒化物、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、さまざまなポリマー（たとえば有機ポリマー）および／またはそれらの組み合わせで構成されてよい。いくつかの実施形態において、犠牲物質は、図９Ｂの犠牲層１２０などの犠牲層からなり、それは、化学蒸気堆積（ＣＶＤ）または低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）などの化学工程によって、または物理蒸着堆積（ＰＶＤ）などの他のプロセスによって形成することができる。いくつかの好ましい実施形態において、犠牲層１２０は、モリブデン、シリコン、チタンまたはタングステンからなり、光干渉変調器をリリースするためにＸｅＦ２などの希ハロゲン化物フッ化物ガスエッチング液を使用してエッチングされる。
【００６４】
上述したように、犠牲物質と化学エッチング液の選択は、規定条件下におけるさまざまな構造物質に対する犠牲物質のエッチ速度の経験的な決定を必要としてもよい。したがって、ここに説明するさまざまな例は、そのような物質の選択のための一般的なガイドラインを提供するが、あまねく適用可能または網羅的な有用な物質であるものと解釈すべきでない。いくつかの実施形態において、エッチングは、たとえばデバイスの反射率またはエッチング副産物のリリースを測定することによってモニターされる。たとえば他の実施形態において、一定の持続期間、たとえば所望の程度のエッチングおよび／または選択性を与えるようにあらかじめ決められた持続期間のあいだ、エッチングを進めることが許される。犠牲物質の層のエッチング速度は、層の厚さ、周囲層の間隔とオリエンテーション、エッチングの方向および他の要因に基づいて変更することができることもまた当業者は理解するであろう。さまざまな実施形態において、犠牲層をエッチングするのに使用する気相エッチング液の量は、犠牲物質を所望の速度、たとえば少なくとも１ｎｍ／秒、より好ましくは少なくとも５ｎｍ／秒、さらにより好ましくは少なくとも１０ｎｍ／秒以上でエッチングするに十分な量である。さまざまな実施形態において、ここに説明する方法で使用するイオン化ガスの量は、エッチング液・イオン化ガス混合物の重量で約１％と約９９％との間にあり、エッチング液・イオン化ガス混合物の重量で好ましくは約５０％未満、またはより好ましくは約２５％未満、またはさらにより好ましくは約１０％未満である。熟練した職人は、ここに提供する教示に考慮して、ルーチン実験によって、特定のＭＥＭＳデバイスのためのエッチング液イオン化ガス比率、エッチング条件などを容易に決定することができる。
【００６５】
さまざまな実施形態において、イオン化ガスは、Ｎ２、Ａｒ、Ｘｅ、Ｈｅ、その他同種物などのイオン化不活性ガスである。いくつかの好ましい実施形態において、イオン化ガスは、ＭＥＭＳデバイスを構成する犠牲および／または構造物質に対して実質的に非反応性（たとえば実質的に非エッチング性）である。さらなる実施形態において、イオン化ガスは、気相化学エッチング液の存在下においてそのような物質に対して実質的に非エッチング性である。エッチングプロセス中に両方のタイプの荷電種を中性化するために、イオン化ガスは好ましくは正および負の両方の荷電分子で構成される。しかしながら、いくつかの実施形態において、たとえばある構成のイオン化ガスが表面電荷を低減するに有効となるようにあらかじめ確立されている場合、イオン化ガスは実質的にまたは全体的に正または負の一方の荷電分子で構成されてもよい。
【００６６】
イオン化ガスを生成し、それらをターゲット微環境に配達する方法および装置はこの分野で知られており、たとえば米国特許第５，５９４，２４７号および第５，８９８，２６８号に説明されている。たとえば、いくつかの実施形態において、不活性ガスは「コロナ放電」法によってイオン化される。そこでは、ガスは針形状電極にさらされ、それはイオン化電圧の電極への印加に対してガスをイオン化する。いくつかの実施形態において、負電圧が一つ以上の電極に印加されて主に正イオンを生成するのに対して、他の実施形態において、正電圧が印加されて主に負イオンを生成する。正と負のイオンの混合物は、上述したように生成された負と正のイオン化種を混合することによって、および／または、好ましくは（たとえば荷電種の再結合を最小にすることによって）両方の種の産出を最大にするように設計されたパルス休止プロトコルで単一電極に交流電流を印加することによって、生成することができる。さまざまな実施形態において、イオン化種は、減圧、圧力および／または電磁力を与えることによって、および／または、この分野の中で既知の他の方法によって、ＭＥＭＳデバイスを含んでいるエッチングチャンバーまたは他の微環境へ方向付けられる。いくつかの実施形態において、イオン化ガスは、この分野で知られ市販で入手可能なさまざまなイオン銃を使用してエッチングチャンバーへ導入される。
【００６７】
いくつかの好ましい実施形態において、不活性ガスは低い「イオン化エネルギー」を有し、比較的低いエネルギー条件、たとえば周囲温度および圧力下において容易にイオン化される。Ｎ２およびＡｒのガスは、いくつかの実施形態において特に好適である。いくつかの好ましい実施形態において、イオン源は、電荷低減のための目標領域のすぐ近傍に置かれる。それは、低いイオン化エネルギーを有するガスは一般的に容易に再結合して非荷電化学種を形成するからである。さらに、さらなる実施形態において、イオン化ガス分子はたとえばイオン銃を使用して目標領域に向けて加速されることによって、イオン化分子はそれらの「半減期」の実質的部分をエッチングチャンバー内に存在する。
【００６８】
ＭＥＭＳデバイスは、製造される特定のデバイス、使用する装置および物質、その他に応じて、さまざまな方法で気相化学エッチング液およびイオン化ガスにさらすことができることは熟練した職人に理解されるであろう。たとえば、半導体、ＭＥＭＳおよび集積回路の分野ではその製造の一つ以上のステップ中のデバイスを取り囲む微環境を制御するための多くの方法と装置が知られている。たとえば、ＭＥＭＳデバイスの製造のさまざまなステップは、一つ以上の特定のプロセスステップが実行される別々の密閉された微環境（たとえばプロセス「ツール」）の内部で実行することができる。
【００６９】
いくつかの実施形態において、ここに提供する方法によるエッチングは、制御された手法および制御された速度でガスと粒子状物質が導入されチャンバーから除去されることを可能にする密封したエッチングチャンバーで実行される。表面電荷の形成を最小にするために、気相エッチング液は、好ましくは、イオン化ガスの不在下で犠牲物質へのその接触を最小にする手法でエッチングチャンバーに導入される。したがって、いくつかの好ましい実施形態において、気相エッチング液を導入する前にイオン化ガスがチャンバーの至る所に分散される。たとえば、イオン化ガスはエッチングチャンバーを通して連続的に循環されることができ、気相エッチング液はイオン化ガスの循環に流れ込ませることができる。他の実施形態において、気相エッチング液およびイオン化ガスは、一緒にチャンバーに導入される（たとえば、各ガスは別々の源から共通の導管内に流れ入ることができ、それは次に混合物をエッチングチャンバーに運ぶ）、またはエッチングチャンバー内で組み合わされる（たとえば、各ガスは別々の源からのチャンバーに導入することができる）。いくつかの好ましい実施形態において、エッチング液はＸｅＦ２であり、それは、たとえば結晶を室温で維持することによって、固体結晶からの昇華によって生成することができる。
【００７０】
図１０は代表的なエッチング装置１０００を示しており、それは、エッチングされる基板１０１４が載置されるステージ１０１２を有する反応チャンバー１０１０を含んでいる。ステージ１０１２は電気的に接地されていて、表面電荷形成を防止するとともに既存の表面電荷を放電する。イオン種源１０２０は原料ガス（たとえばアルゴン）１０２２をイオン銃１０２４に供給し、それは原料ガス１０２２をイオン化し、それをイオンビーム１０３０として反応チャンバー１０１０内に配達する。ガス供給弁１０２６は、原料ガス電気および流量コントローラー１０２８の制御下において、イオン種源１０２０からの原料ガス１０２２の流量を制御する。原料ガスコントローラー１０２８はまたイオン銃１０２４への電力の供給を制御する。イオン銃１０２４は、イオン化ガス１０２２からなるイオンビーム１０３０を生成し、それをエッチング基板１０１４の露光表面に方向付ける。エッチング液源１０４０は、エッチングガス供給弁１０３２ａと１０３２ｂおよびエッチングガス流量調節器１０３４の制御下において、一つ以上のエッチングガスを反応チャンバー１０１０に供給する。反応チャンバー１０１０は（図示しない）排出ポンプに連結されており、それは排出ポンプバルブ１０５０の制御下において反応チャンバー１０１０に減圧を与えてエッチング副産物の除去を促進する。反応チャンバー１０１０はまた交換チャンバー１０６０に連結されおり、それは、エッチングする基板（たとえば１０１４）を備えたチャンバー１０１０のローディングとアンローディング中にエッチングチャンバー１０１０を外的環境から分離する。さまざまなイオン種源、イオン銃、エッチングガス源、コントローラーなどがこの分野で周知であり、商用源から入手することができる。
【００７１】
図１１は、多数のイオン銃１１２０を有し、エッチングチャンバー１１１０内のイオン化ガスの配達および／または分配を促進して多数の基板１１３０の同時プロセスを可能にする、図１０に示したものと同様のエッチング装置１１００を示している。
【００７２】
図１２は、図１０と１１に示したものと同様の装置内のエッチングチャンバー１２００を示しており、チャンバー１２００は、イオン化ガスが生成される第一のサブチャンバー１２１０ａと、電気的接地ステージ１２４２上に存在するエッチングされる基板１２４０がイオン化ガスにさらされる第二のサブチャンバー１２１０ｂとを備えている。サブチャンバー１２１０ａにおいて、フィールドジェネレーター１２２０によって生成された高電圧に不活性ガス（たとえばアルゴン）がさらされ、イオン化ガスを産出するプラズマに不活性ガスを変換する。図示の実施形態において、サブチャンバー１２１０ａの内でのイオン化ガスの生成は、エッチング基板１２４０へのイオン化ガスの流量と無関係に制御することができる。たとえば、イオン化ガスの生産は、フィールドジェネレーター１２２０によって生成された電圧および／またはカットオフグリッド１２２４ａと１２２４ｂに印加される電圧を変更することによって制御することができる。特定のメカニズムに制限されることなく、いくつかの実施形態において、電極１２２２ａと１２２２ｂへの電圧の印加はサブチャンバー１２１０ａ内の荷電粒子を加速し、それは不活性ガスの分子と衝突しイオン化してプラズマを形成する。ガスイオンの生成は、カットオフグリッド１２２４ａと１２２４ｂに印加される電圧を調節することによって制御することができる。この制御のレベルは、サブチャンバー１２１０ｂ中へのイオン化ガスの流量の制御と独立しており、それは、サブチャンバー１２１０ａと１２１０ｂを分離している静電気加速グリッド１２３０に印加される電圧を変更することによって制御することができる。
【００７３】
ここに提供する方法は、製造プロセス中に犠牲層に接触するＭＥＭＳデバイスのあらゆる表面上の表面電荷を低減するのに有用である。たとえば、図９Ｂに関連して、イオン化ガスの存在下において犠牲層１２０と１２２をエッチングすることは、可動反射層１４の反射面、光学スタック１６の露出表面および／または反射層１４の後ろの一つ以上の表面（すなわち視野表面の反対側）を含む、光干渉キャビティ１１０に露出している一つ以上の表面上の表面電荷を低減することができる。
【００７４】
いくつかの好ましい実施形態において、ここに提供する方法は、光干渉変調器の光路内の一つ以上の表面（「光学的能動」表面）上の表面電荷を低減する。図１に関連して上述したように、光干渉変調器は一般的に、入射光に対して部分的であり部分的に透過性である光学スタック１６によって反射された光とさまざまな程度で干渉する可動反射層１４からの光を反射する。したがって、光学スタック１６の露出表面および／または可動反射層１４の反射面は、光干渉変調器の所望の光学応答に調和した、特定の波長の光を反射、吸収および／または透過する能力などのある光学特性を有する。したがって、光干渉変調器または他のＭＥＭＳデバイスの一つ以上の光学的能動表面上の電荷の蓄積および／または粒子状汚染物は、デバイスの画像忠実度、解像度、コントラストおよび／または光学性能の他の側面と干渉し得る。さらに、物質および構造的構成はデバイスの光学的要件によって制限されるので、光学的能動表面上の表面電荷を補償することは困難になり得る。したがって、さまざまな好ましい実施形態において、一つ以上の光学的能動表面上の電荷形成の防止は、実質的にＭＥＭＳデバイスの性能を改善することができる。
【００７５】
さらに好適な実施形態において、ここに提供する方法は、ＭＥＭＳデバイス（「機械的能動」表面）の動作中に可動である一つ以上の表面上の表面電荷を低減する。たとえば、いくつかの実施形態において、荷電粒子は、光干渉変調器（たとえば図９Ｂの中の層３４）の機械的層に付着および局所的に変形させ、それにより、歪みエネルギーおよび／または復元力などの一つ以上のその機械的特性を変える。上述したように、変形可能層の機械的特性は、光干渉変調器の作動電圧、「ヒステリシス窓」および他の動作パラメーターを決めるために重要である。したがって、層３４などの機械的能動層上の電荷形成の防止は、光干渉変調器および／または他のＭＥＭＳデバイスの性能を大きく改善することができる。
【００７６】
さらに好適な実施形態において、ここに提供する方法は、絶縁物質からなる一つ以上の構造素子上の表面電荷を低減する。たとえば、いくつかの実施形態において、図９Ｂの光学スタック１６は、光干渉キャビティ１１０にさらされた絶縁層を有する。絶縁層は一般的に接地による放電に敏感でないので、絶縁層上に発達する表面電荷は静的な表面電荷になり、ここに説明するように、それはさまざまな有害作用を持ち得る。好都合なことに、ここに説明する方法によってイオン化ガスの存在下において気相化学エッチング液で犠牲層１２０からなるものなどの犠牲物質をエッチングすることは、ＭＥＭＳデバイスの一つ以上の絶縁層上の表面電荷の形成を防止する。
【００７７】
いくつかの追加の観点において、ここに説明する方法によって生成されたＭＥＭＳデバイスが、そのようなデバイスを包含するシステムと同様に提供される。表面電荷の量が低減されたＭＥＭＳデバイスは、これに限らないが、低減した腐食、浸食および／または摩耗、より良い光学的および／または機械的特性、製造公差への改善された密着、および他の所望の特性を含む、さまざまな改善された特性を示すことができる。
【００７８】
上述した装置と製造プロセスの変更は、たとえば、コンポーネントおよび／またはステップを追加および／または除去すること、および／または、それらの順番を変更することが可能であることは当業者は理解するであろう。さらに、ここに説明する方法、構造およびシステムは、他のタイプのＭＥＭＳデバイス、たとえば他のタイプの光変調器を含む他の電子デバイスを製造するのに有用である。
【００７９】
さらに、上記の詳細な説明は、さまざまな実施形態に適用されるように本発明の新規な特徴を示し説明し指摘したが、示したデバイスまたはプロセスの形態および詳細のさまざまな省略、代替および変更が発明の要旨から逸脱することなく当業者によって可能であることが理解されるであろう。認められるように、本発明は、いくつかの特徴がほかから分けて使用または実施されてよいように、ここに述べた特徴および利点のすべてを提供しない形態で具体化されてもよい。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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