(57)【要約】      （修正有）【課題】可動粒子が電極アレイの表面上を移動するのを妨げる可能性がないマイクロアセンブラのためのバンプ電極アレイを提供する。【解決手段】曲面と可動粒子との間の領域において可動粒子の下でより厚いアセンブリ流体膜が流れるのを可能にすることにより、スクイーズフィルムインピーダンスを低減する。バンプ電極アレイ４２０を製造する方法４００は、電極アレイのための基板２１０を提供することを含む。また、電極アレイの基板の上に電極を含む複数の非平面構造３１０を配置することと、規定の曲率半径を有する複数の非平面構造の上に誘電体層４１０を配置することを含む。【選択図】図４
2018107436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上に配置された電極からなる複数の非平面構造であって、複数の第１の曲面を含む、複数の非平面構造と、
前記複数の非平面構造の上および間に配置された誘電体層であって、前記誘電体層が前記複数の非平面構造の前記複数の第１の曲面に適合し、規定の曲率半径を有する前記誘電体層の複数の第２の曲面を形成する、誘電体層と
を含む、装置。
【請求項２】
前記基板が平面基板である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記誘電体層の前記複数の第２の曲面の間に位置する前記誘電体層の複数の平面部分
をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記複数の非平面構造の各々は、電極と、前記第１の複数の曲面の曲面を形成するためにリフローされる前記電極の上のリフロー金属とを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
基板を提供するステップと、
前記基板の上の電極から構成される複数の非平面構造を配置するステップであって、前記複数の非平面構造が複数の第１の曲面を含む、ステップと
前記複数の非平面構造の上および間に誘電体層を配置するステップであって、前記誘電体層が前記複数の非平面構造の前記複数の第１の曲面に適合し、規定の曲率半径を有する前記誘電体層の複数の第２の曲面を形成する、ステップと
を含む、方法。
【請求項６】
前記基板が平面基板である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記複数の非平面構造の各々は、電極と、前記第１の複数の曲面の曲面を形成するためにリフローされる前記電極の上のリフロー金属とを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
アセンブリ媒体と、
アセンブリ媒体に少なくとも部分的に沈められた複数の可動粒子と、
アセンブリ媒体に少なくとも部分的に沈められたアレイであって、
基板と、
前記基板の上に配置された電極からなる複数の非平面構造であって、複数の第１の曲面を含み、複数の可動粒子を所定の位置および配向に操作するために前記基板の上に配置される、複数の非平面構造と、
前記複数の非平面構造の上および間に配置された誘電体層であって、前記誘電体層が前記複数の非平面構造の前記複数の第１の曲面に適合し、前記誘電体層の複数の第２の曲面を形成し、前記誘電体層の前記複数の第２の曲面が前記複数の可動粒子の各々の、前記アセンブリ媒体を通る前記所定の位置および配向への前記移動を容易にし、規定の曲率半径を有する、誘電体層と
を含む、アレイと
を含む、システム。
【請求項９】
前記アレイに動作可能に結合され、電極を含む前記複数の非平面構造に電力を供給し、前記アセンブリ媒体を通る前記所定の位置および配向への前記複数の可動粒子の各々の前記移動を容易にする場を提供する電源
をさらに含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記電源に動作可能に結合され、前記複数の非平面構造の個々の電極を通って伝えられる電界を制御するコントローラ
をさらに備える、請求項８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
連邦政府支援による研究開発に関する声明
本発明は、国防高等研究計画局から授与されたＦＡ８６５０−１５−Ｃ−７５４４の契約に基づく政府の支援によってなされたものである。政府は、本発明に一定の権利を有する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロアセンブリは、電子写真およびマイクロアセンブリ技術を使用して半導体デバイスを製造する方法である。可動粒子は、電極アレイを取り囲むアセンブリ媒体に浸漬することができる。可動粒子を引き付ける電極アレイに電荷を印加することができる。電荷は、可動粒子を引き付ける、または反発してもよく、可動粒子を、電極アレイ上の所望の位置および向きに誘導することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本明細書に記載された本開示は、添付の図面に限定ではなく例として示される。説明を簡潔かつ明確にするために、図に示された特徴は、必ずしも縮尺通りに描かれていない。例えば、幾つかの特徴の寸法は、明瞭化のために他の特徴と比べて誇張されている場合もある。さらに、適切であると考えられる場合には、対応するまたは類似の要素を示すために参照ラベルが図面間で繰り返されている。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】図１は、本開示の実施形態によるマイクロアセンブリシステムを示す。
【図２】図２は、一実施形態による電極アレイの製造プロセスを示す。
【図３】図３は、一実施形態による電極アレイの製造プロセスを示す。
【図４】図４は、一実施形態による電極アレイの製造プロセスを示す。
【図５】図５は、別の実施形態による電極アレイの製造プロセスを示す。
【図６】図６は、別の実施形態による電極アレイの製造プロセスを示す。
【図７】図７は、別の実施形態による電極アレイの製造プロセスを示す。
【図８】図８は、実施形態による電極アレイの上面図を示す。
【図９】図９は、実施形態による電極アレイの表面に沿って移動する可動粒子を示す。
【図１０】図１０は、実施形態による電極アレイのパラメータを示す。
【図１１】図１１は、実施形態による電極アレイのパラメータを示す。
【図１２】図１２は、実施形態による電極アレイのパラメータを示す。
【図１３】図１３は、一実施形態による電極アレイを製造するプロセスフローを示す。
【図１４】図１４は、別の実施形態による電極アレイを製造するプロセスフローを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
以下の説明では、例示的な実施態様の様々な態様を、当業者が、その仕事の内容を他の当業者に伝えるために一般に用いられる用語を用いて説明する。しかしながら、当業者には、記述された態様の幾つかのみで本開示が実施されてもよいことは明らかであろう。説明の目的のために、具体的な数、材料および構成が、例示的な実施形態の完全な理解を提供するために説明される。しかしながら、当業者には、本開示が具体的な詳細なしに実施されてもよいことは明らかであろう。他の例では、例示的な実施形態を明瞭にするために、周知の特徴は省略されまたは簡略化される。
【０００６】
高密度の表面実装部品を有する半導体デバイスの需要が増加し続けている。例えば、半導体デバイスは、正確な向きで適切な位置に基板上に配置しなければならない数百または数千の表面実装部品を含む場合がある。これらの表面実装部品を配置する１つの方法は、マイクロアセンブリとして知られている。マイクロアセンブリでは、複数の可動粒子（例えばチップレット）をアセンブリ媒体（例えば誘電性流体）中に浸漬することができる。電極アレイは、可動粒子を含むアセンブリ媒体を有する容器内に沈められてもよい。電極アレイは、電極アレイの上の位置に可動粒子を配置し配向するための場を生成することができる。この位置は、電極アレイに対する点または場所を指すことができる。配向は、電極アレイに対する可動粒子の回転であってもよい。可動粒子は、場を介して、電極アレイの表面上で可動粒子の各々が電極アレイの上の位置に配置され配向されるまで移動することができる。可動粒子が所望の位置に入ると、電極アレイを使用して可動粒子を輸送し、最終基板に移動させることができる。マイクロアセンブリの課題は、可動粒子の端部と電極アレイのトポグラフィカル特徴との干渉、高い実際上の静摩擦、および可動粒子が電極アレイの表面上を移動することによるスクイーズフィルムインピーダンスを含み、可動粒子が電極アレイの表面上を移動するのを妨げる可能性がある。静摩擦は、相互に摺動する固体表面、流体層および材料要素の相対運動に抵抗する力を指してもよい。さらに、平坦な表面に沿って移動する可動粒子に対して、粒子と表面との間の流体層は小さくなり、可動粒子のその後の移動に問題が生じる可能性がある。スクイーズフィルムインピーダンスは、薄い流体層によって静止構造体から分離された自由移動構造体上のインピーダンスであってもよい。自由移動構造体が動くにつれて、薄い流体層に流れが生じ、その結果生じるエネルギー散逸によりインピーダンスが生じる。このインピーダンスは、薄い流体膜のインピーダンスを厚い流体膜よりも実質的に高くする流体膜厚（ｔ）の３乗の逆数（１／ｔ３）として増加する。
【０００７】
本開示は、可動粒子との接触面積を減少させる曲面を有する電極アレイを提供することにより、上記および他の欠点に対処し、トポグラフィカル特徴、静摩擦およびスクイーズフィルムインピーダンスの干渉を低減することができる。本開示は、特徴を丸め、アレイと可動粒子との間の接触角を減少させることによって、トポグラフィカル特徴の干渉を低減することができる。本開示は、可動粒子とアレイ表面との間の接触面積を減少させることによって静摩擦を減少させることができる。本開示は、曲面と可動粒子との間の領域において可動粒子の下でより厚いアセンブリ流体膜が流れるのを可能にすることにより、スクイーズフィルムインピーダンスを低減することができる。本開示は、並進力が可動粒子をひっくり返すことを防止するのに役立つ規定のピッチおよび高さと、規定の曲率半径とを有する曲面を備えた電極アレイを含むことができる。実施形態において、電極アセンブリは、可動粒子の移動を電極アレイに対するそれぞれ予め定められた位置および向きに制御する場を伝える、１つまたは複数の非平面構造を有する基板を含む。
【０００８】
図１は、本開示の実施形態で使用するマイクロアセンブリユニット１００の断面図である。マイクロアセンブリユニット１００は、アセンブリ媒体１２０を保持する容器を含む。幾つかの実施形態では、アセンブリ媒体１２０は誘電性流体であってもよい。他の実施形態では、アセンブリ媒体１２０は、窒素などのガスであってもよい。図１に示すように、可動粒子１１０をアセンブリ媒体１２０に浸漬することができる。可動粒子１１０は、少なくとも１つの実質的に平坦な表面を有する任意の粒子であり得る。実質的に平坦な表面は、粒子の長さの１０％未満である局所的な粗さ（例えば、実質的に平坦な表面上の特徴の高さ）を有する可動粒子の表面であってもよい。幾つかの実施形態では、可動粒子１１０は、可動粒子１１０が電極アレイ１３０によって放射される場（例えば、電界または磁場）によって引き付けられるかまたははじかれることを可能にする電荷を有することができる。別の実施形態では、可動粒子１１０は電荷を有さなくてもよく、誘起された双極子力を用いて電極アレイ１３０の表面上を移動してもよい。電極アレイ１３０（本明細書では、「アレイ」または「バンプ電極アレイ」とも呼ばれる）は、非平面構造を有する基板を含むことができる。電極アレイ１３０は、アセンブリ媒体１２０に沈められてもよい。図１の電極アレイ１３０は、平面として示されているが、本明細書で説明する曲面を含んでいてもよい。曲面は、特徴を丸め、アレイと可動粒子との間の接触角を減少させることによって、トポグラフィカル特徴の干渉を低減することができる。曲面は、可動粒子１１０が電極アレイ１３０の表面と接触する表面積の量を減らすことによって、電極アレイ１３０と可動粒子１１０との間の摩擦を減少させることができる。曲面は、可動粒子１１０の下を流れるアセンブリ流体に量を与え、スクイーズフィルム厚を増加させることによって、スクイーズフィルムインピーダンスを減少させることができる。一実施形態では、電極アレイ１３０の表面は、各曲面の間に位置する平面部分を有することができる。別の実施形態では、電極アレイ１３０の表面は、各曲面の間に位置する平面部分を有していなくてもよい。
【０００９】
一実施形態では、非平面構造は、平面基板の表面上に配置されてもよい。一実施形態では、基板は、埋め込まれた電子部品を有することができる。別の実施形態では、基板は、非平面構造に対向する表面上に配置され、ビアを介して非平面構造に接続される電子機器を有することができる。さらに別の実施形態では、基板は非平面基板であってもよく、電極は基板の非平面特徴上に配置されてもよい。さらなる実施例では、平坦基板をエッチングして、基板の表面上に非平面特徴を形成することができる。さらに別の実施形態では、平面基板を用いて、平面基板の上方に曲面を形成することができる。
【００１０】
一実施形態では、電極アレイ１３０は、コントローラ１４０に結合されてもよい。コントローラ１４０は、電極アレイ１３０の上の位置で可動粒子１１０を引き付け、位置決めし、配向させるための所望の場を生成するために、非平面構造のうちのどれに通電するかを決定することができる。コントローラ１４０は、電源１５０に結合されてもよい。電源１５０は、場を生成するためにコントローラ１４０を使用して、非平面構造を有する電極アレイ１３０に電力または電界を供給することができる。一実施形態では、生成された場は、電極アレイ１３０の静止電荷または振動電荷によって生成された電界であってもよい。別の実施形態では、生成された場は、電極アレイ１３０の移動電荷（すなわち、電流）によって生成される磁場であってもよい。さらなる実施形態では、生成された場は、電極アレイ１３０の電界成分と磁場成分の両方を含む電磁場であってもよい。
【００１１】
別の実施形態では、電極アレイ１３０は、電源１５０に直接結合されてもよい。電極アレイ１３０は、露光に応じて通電される複数のフォトトランジスタを含むことができる。電極アレイ１３０の表面は、光学プロジェクタ１６０からの光に露光されてもよく、光学プロジェクタは、可動粒子１１０の所望の位置および向きに対応する画像を投影する。画像によって照射されたフォトトランジスタは、電極アレイ１３０の上の位置に可動粒子１１０を引き付け、位置させ、配向するための場を生成することができる。投影画像によって照射されないフォトトランジスタは、場を生成できない。例示のために、光学プロジェクタ１６０は、電極アレイ１３０の上に示され、画像を電極アレイ１３０の上面に投影する。しかし、別の実施形態では、光学プロジェクタ１６０は、電極アレイ１３０の下に配置され、画像を電極アレイ１３０の底面に投影することができる。
【００１２】
図２〜図４は、一実施形態による、電極アレイの製造プロセスを示す。製造プロセスは、１つの例示的な実施形態による、製造プロセスの様々なプロセス（例えば、それぞれ図２〜４の電極アレイ２５０、３２０、および４２０）における電極アレイ１３０を含む。図２〜図４に示す製造プロセスは、限定ではなく説明のために示されていることに留意されたい。製造プロセスは、任意の順序で実行されてもよく、任意の数のプロセスを含み、より多く、同じ、またはより少ないプロセスを含んでもよい。限定ではなく例示のために、材料は製造プロセスの様々な層に記載されていることにも留意されたい。図２〜図４に関して記載された材料の他の材料、他または追加の材料も、他の実施形態で使用することができる。
【００１３】
図２は、基板２１０、電極２３０およびリフロー材料２２０を含む製造プロセス２００の電極アレイ２５０の図である。基板２１０は、シリコン、ガラスまたはプラスチックを含むが、これらに限定されない様々な材料であってもよい。電極２３０は、基板２１０の表面に配置されてもよい。実施形態では、基板２１０は平面基板であることに留意されたい。また、電極２３０は、リフロー材料２２０上のリフロー操作が非平面構造２４０の非平面特徴を形成し得る平面電極（または湾曲電極）であり得ることに留意されたい。非平面構造２４０は、電極２３０とリフロー材料２２０の両方からなる構造体である。実施形態において、非平面構造２４０を形成する電極（平面または非平面）２３０単独または電極２３０およびリフロー材料２２０は、電極とみなすことができることに留意されたい。電極２３０は、任意の導電性材料とすることができる。導電性材料の例には、銅、金、銀、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜または複合材料が含まれるが、これらに限定されない。電極２３０または非平面構造２４０は、光を用いてパターンをウェハに転写するフォトリソグラフィプロセスを使用して基板２１０の表面上に配置することができる。フォトリソグラフィプロセスは、基板２１０の表面から１つまたは複数の層（または１つまたは複数の層の一部）を除去するためのエッチングプロセスを含むことができる。エッチングプロセスは、ドライエッチングまたはウェットエッチングを含み得る。一実施形態では、非平面構造２４０は、図１０〜図１２に関して以下に説明するパラメータに対応するアレイに配置することができる。別の実施形態では、非平面構造２４０は、行および／または列の非平面構造２４０の中心が、隣接する行および／または列の非平面構造２４０の中心と位置合わせされていない千鳥状に配置されてもよい。リフロー材料２２０は、電極２３０の上に配置され、非平面構造２４０の１つの実施形態としてピラーを形成してもよい。リフロー材料２２０は、リフロー可能な任意の材料とすることができる。リフロー可能な材料の例としては、インジウム、はんだ、ガラス、プラスチック、セラミックまたは複合材料を含んでもよいが、これらに限定されない。一実施形態では、リフロー材料２２０は、電極２３０の上に最初に配置され、角張った特徴を形成することができる。
【００１４】
図３は、図２の電極アレイ２５０上で行われるリフロー操作に続く製造プロセス３００の電極アレイ３２０を示す。一実施形態では、リフロー操作は、基板２１０、電極２３０およびリフロー材料２２０を、リフロー材料２２０を所望の形状に溶かす制御された熱にさらすことによって行われてもよい。別の実施形態では、リフロー操作は、リフロー材料２２０が高周波音波にさらされる超音波はんだ付けを使用して実行されてもよい。リフロー材料２２０は、リフローされてもよく、その結果、図１０〜図１２で説明したパラメータを満たす曲面３１０が得られる。リフロープロセスのパラメータ（例えば、時間、温度など）は、リフロー材料２２０に依存してもよい。
【００１５】
図４において、電極アレイ４２０は、図２および図３の基板２１０および曲面３１０の上に配置された誘電体層４１０の製造プロセス４００を示す。一実施形態では、誘電体層は、コンフォーマルコーティングとして適用されてもよい。幾つかの実施形態では、電極アレイ４２０の曲面の高さは、例えば、高粘度ポリマーを回転させるかまたはコンフォーマルコーティングを堆積させ、その後曲面３１０の上方の非平面部分をエッチングすることによって誘電体層を塗布する前に曲率半径を変更することなく変更してもよい。高粘度ポリマーを回転させると、誘電材料は、曲面３１０上ではなく平面部分４３０内に効果的に溜まり得ることに留意されたい。実施形態では、誘電体層４１０は、基板２１０、非平面構造２４０および曲面３１０の上に配置され、誘電体層４１０の下に位置する特徴の表面トポロジに適合してもよい（誘電体層４１０の曲面を作るため）。実施形態において、誘電体層４１０は、スパッタリングまたは基板２１０、非平面構造２４０および曲面３１０のコンフォーマル被覆を達成することができる任意の他の方法によって配置することができる。これにより、図１０〜図１２で説明したパラメータを満足する寸法を有する表面を備えた電極アレイ４２０が得られる。一実施形態では、電極アレイ４２０の表面は、曲面３１０の各々の間に位置する平面部分４３０を有することができる。幾つかの実施形態では、誘電体層は、コンフォーマルコーティングとして適用されなくてもよい。例えば、高粘度ポリマーまたはコーティングは、下にある曲面上に配置されることなく（または下にある曲面上に最小限に配置されて）、電極アレイ４２０の平面部分４３０上に配置され得る。別の例では、誘電体層は、エッチングまたは別の同様のプロセスによって曲面３１０から除去することができる。別の実施形態では、電極アレイ４２０の表面は、曲面３１０の各々の間に配置された平面部分を有していなくてもよい。
【００１６】
図５〜図７は、一実施形態による、電極アレイの製造プロセスを示す。製造プロセスは、１つの例示的な実施形態による、製造プロセスの様々なプロセス（例えば、それぞれ図５〜図７の電極アレイ５３０、６２０、および７２０）における電極アレイ１３０を含む。図５〜図７に示される製造プロセスは、限定ではなく説明のために示されていることに留意されたい。製造プロセスは、任意の順序で実行されてもよく、任意の数のプロセスを含み、より多く、同じ、またはより少ないプロセスを含んでもよい。限定ではなく例示のために、材料は製造プロセスの様々な層に記載されていることにも留意されたい。図５〜図７に記載された材料の他の材料、他または追加の材料も、他の実施形態で使用することができる。
【００１７】
図５は、基板５１０を含む製造プロセス５００の段の電極アレイ５３０の図である。基板５１０は、曲面５２０を含むことができる。一実施形態では、基板５１０および曲面５２０は、成形材料が剛性フレームを使用して成形される成形プロセスによって製造されてもよい。成形材料の例には、ガラス、プラスチック、エポキシ樹脂などが含まれるが、これらに限定されない。別の実施形態では、基板５１０は平面基板であってもよく、曲面５２０はエッチングプロセスによって形成されてもよい。さらに別の実施形態では、基板５１０は、紫外線にさらされたときに架橋される感光材料を含む平面基板であり、非架橋材料が洗い流されて曲面５２０を形成してもよい。さらなる実施形態では、基板５１０は平面基板であってもよく、曲面５２０は、材料の次の層を堆積することによって形成されてもよい。一実施形態では、曲面５２０は、図１０〜図１２でより詳細に議論されるパラメータに対応するように配置されてもよい。別の実施形態では、曲面５２０は、千鳥状に配置されてもよい。
【００１８】
図６は、電極アレイ６２０の曲面５２０上に配置される非平面構造６１０の製造プロセス６００を示す。非平面構造６１０（例えば、電極）は、任意の導電性材料とすることができる。導電性材料の例には、銅、金、銀、ＩＴＯ膜または複合材料が含まれるが、これらに限定されない。非平面構造６１０は、電極アレイ６２０の曲面５２０の上に配置され、曲面５２０の表面トポロジに従うことができる。非平面構造６１０は、光を用いてパターンをウェハに転写するフォトリソグラフィプロセスを使用して、曲面５２０の上に配置されてもよい。フォトリソグラフィプロセスは、電極アレイ６２０の表面から１つまたは複数の層（または１つまたは複数の層の一部）を除去するためのエッチングプロセスまたはリフトオフプロセスを含むことができる。エッチングプロセスは、ドライエッチングまたはウェットエッチングを含み得る。一実施形態では、非平面構造６１０は、曲面５２０の上面の真上に配置されてもよい。
【００１９】
図７において、電極アレイ７２０は、図５および図６の基板５１０、曲面５２０、および非平面構造６１０の上に配置された誘電体層７１０の製造プロセス７００を示す。一実施形態では、誘電体層は、コンフォーマルコーティングとして適用されてもよい。幾つかの実施形態では、非平面構造６１０の曲面の高さは、例えば、高粘度ポリマーを回転させるかまたはコンフォーマルコーティングを堆積させ、その後非平面構造６１０の上方の非平面部分をエッチングすることによって誘電体層を塗布する前に曲率半径を変更することなく変更してもよい。誘電体層７１０は、基板５１０、非平面構造６１０および曲面５２０の上に配置され、誘電体層７１０の下に位置する特徴の表面トポロジに適合してもよい。実施形態において、誘電体層７１０は、基板５１０、曲面５２０および非平面構造６１０の上に配置され、誘電体層７１０の下に位置する特徴の表面トポロジに適合してもよい（誘電体層７１０の曲面を作るため）。これにより、図１０〜図１２で説明したパラメータを満足する寸法を有する表面を有する電極アレイ７２０が得られる。一実施形態では、電極アレイ７２０の表面は、曲面５２０の各々の間に位置する平面部分７３０を有することができる。幾つかの実施形態では、誘電体層は、コンフォーマルコーティングとして適用されなくてもよい。例えば、高粘度ポリマーまたはコーティングは、下にある曲面上に配置されることなく（または下にある曲面上に最小限に配置されて）、電極アレイ７２０の平面部分７３０上に配置され得る。別の例では、誘電体層は、エッチングまたは別の同様のプロセスによって曲面５２０から除去することができる。別の実施形態では、電極アレイ７２０の表面は、曲面５２０の各々の間に配置された平面部分を有していなくてもよい。
【００２０】
図８は、本開示の実施形態による電極アレイ８１０の一部の上面図８００である。電極アレイ８１０は、図４および図７の電極アレイ４２０または７２０にそれぞれ対応し得る。電極アレイ８１０の表面は、曲面８２０を含むことができる。曲面８２０は、図３および図５の曲面３１０または５２０にそれぞれ対応し得る。一実施形態では、曲面８２０は、図１０〜図１２に記載されたパラメータを満たす等間隔の行および列のアレイに配置されてもよい。別の実施形態では、曲面８２０は、千鳥状に配置されてもよい（図示せず）。非平面構造８３０は、図２および図６の非平面構造２４０または６１０にそれぞれ対応することができる。非平面構造８３０は、非平面構造８３０の中心が曲面８２０の中心と整列するように、曲面８２０の上に配置することができる。
【００２１】
図９は、実施形態による、電極アレイ９１０の表面上を移動する可動粒子９２０の説明図９００である。電極アレイ９１０は、図４および図７の電極アレイ４２０または７２０にそれぞれ対応し得る。前述したように、電極アレイ９１０の非平面構造は、可動粒子９２０を引き付ける、または反発してもよい場を生成することができる。可動粒子９２０は、長さ９３０を有し、少なくとも１つの実質的に平坦な表面を含むことができる。場は、可動粒子９２０を電極アレイ９１０の上面に引き付けることができる。次に、場は、電極アレイ９１０の上で横方向に可動粒子９２０を押すまたは引っ張って、電極アレイ９１０の上の所望の位置に可動粒子９２０を移動させることができる。場は、可動粒子９２０を回転させて、可動粒子９２０を電極アレイ９１０の上の所望の向きに操作することができる。
【００２２】
図１０および図１１は、実施形態による電極アレイ１０００および１１００のパラメータを示す。パラメータは、ピッチ１０１０、規定の曲率半径１０２０、傾斜角１１１０および高さ１１２０を含むことができる。図１０において、電極アレイ１０００は、図４および図７の電極アレイ４２０または７２０をそれぞれ表すことができる。電極アレイ１０００のピッチ１０１０は、１つの曲面の中心から隣接する曲面の中心までの距離であってもよい。一実施形態では、ピッチ１０１０は１ミクロン以上であってもよい。曲面の規定の曲率半径１０２０は、電極アレイ１０００の曲面の曲線に近似する円弧の半径であってもよい。一実施形態では、曲面の規定の曲率半径１０２０は一定であり、その結果、曲面は円形形状を有してもよい。別の実施形態では、曲面の規定の曲率半径１０２０が変化して、その結果曲面は楕円形状を有してもよい。実施形態において、規定の曲率半径１０２０は、曲面の全部または一部であってもよい。実施形態において、規定の曲率半径１０２０は一定（例えば、円形の場合）または変動（例えば、楕円形の場合）してもよい。実施において、電極アレイ１０００および１１００のパラメータは、可動粒子９２０の長さ９３０に依存してもよい。例えば、ピッチ１０１０は、可動粒子９２０の長さ９３０以下であってもよい。ピッチ１０１０は、以下に説明する式を使用して、高さ１１２０および規定の曲率半径１０２０を決定するために使用してもよい。
【００２３】
図１１は、電極アレイ１１００の高さ１１２０および傾斜角１１１０を示す。電極アレイ１１００は、図４および図７の電極アレイ４２０または７２０をそれぞれ表すことができる。傾斜角１１１０は、アレイ１１００の表面と可動粒子９２０の底面との間の角度に対応してもよい。傾斜角１１１０は、可動粒子９２０の並進との機械的干渉を防止するのに十分に低くてもよい。さらに、傾斜角１１１０は、並進力などの力によって、可動粒子９２０が電極アレイ１１００の表面上を移動する際にひっくり返るまたは倒れる（または可動粒子９２０を使用不能にする）のを防ぐのに十分に低くてもよい。例えば、一実施形態では、傾斜角は４５度未満であってもよい。別の実施形態では、傾斜角は３０度未満であってもよい。曲面の高さ１１２０は、電極アレイ１１００の表面と曲面の頂部との間の垂直距離に対応してもよい。一実施形態では、電極アレイ１１００の曲面は同じ高さであってもよい。他の実施形態では、電極アレイ１１００の曲面は、様々な高さを有してもよい。一実施形態では、高さ１１２０は１ミクロンより大きく５ミクロンより小さくてもよい。所望の傾斜角（例えば４５度）を与えられ、電極アレイ１０００のピッチ１１０、高さ１１２０、または規定の曲率半径１０２０などの他の寸法は、以下に説明するように所望の傾斜角１１１０を達成するように決定または調整されてもよいことに留意されたい。
【００２４】
幾つかの実施形態では、電極アレイ１１００の特徴の寸法を生成するために、前述のパラメータの１つまたは複数のパラメータを使用することができる。幾つかの実施形態では、以下の式は、湾曲した特徴の間に平面部分を有する電極アレイに関するものであってもよい。電極アレイ１１００の一例を以下に説明する。
【００２５】
非平面構造間に平面領域を有する構造の場合、規定の曲率半径１０２０、ピッチ１０１０、および高さ１１２０は、最大傾斜角１１１０を画定してもよく、
【００２６】
【数１】
2018107436.tif 000003
【００２７】
ここでαは傾斜角１１１０、ｒは規定の曲率半径１０２０、ｐはピッチ１０１０、ｈは高さ１１２０である。前述したように、傾斜角１１１０は４５度未満であることが望ましい場合がある。上記の式を使用して、傾斜角１１１０が特定の度数、例えば４５度を超えないように、規定の曲率半径１０２０、高さ１１２０およびピッチ１０１０を決定することができる。
【００２８】
図１２は、別の実施形態による電極アレイ１２００のパラメータを示す。図１２では、電極アレイ１２００は、曲面の間に平面部分を有していなくてもよい。パラメータは、規定の曲率半径１２１０およびピッチ１２２０を含むことができる。高さ１２３０は、２つの隣接する非平面構造間の交差によって画定されてもよく、独立変数ではない。曲面の所定の曲率半径１２１０は、電極アレイ１２００の曲面の曲線に近似する円弧の半径であってもよい。一実施形態では、曲面の規定の曲率半径１２１０は一定であり得、その結果曲面が円形形状を有してもよい。別の実施形態では、曲面の規定の曲率半径１２１０が変化して、その結果曲面は楕円形状を有してもよい。電極アレイのピッチ１２２０は、１つの曲面の中心から隣接する曲面の中心までの距離であってもよい。
【００２９】
前述のパラメータの１つまたは複数のパラメータを使用して、電極アレイ１２００の寸法を生成することができる。電極アレイ１２００の一例を以下に説明する。
【００３０】
非平面構造の間に平面特徴を有さない電極アレイの場合、規定の曲率半径１０２０およびピッチ１０１０は、最大傾斜角１１１０を画定してもよく、
【００３１】
【数２】
2018107436.tif 000004
【００３２】
ここでαは傾斜角１１１０、ｒは規定の曲率半径１０２０、ｐはピッチ１０１０である。上記の式を使用して、傾斜角１１１０が特定の度数、例えば４５度を超えないように、規定の曲率半径１０２０およびピッチ１０１０を決定することができる。
【００３３】
図１３は、１つの実施形態による、電極アレイを製造するプロセスフロー１３００を示す。ブロック１３１０および１３２０は、図２に示された図を表すことができる。ブロック１３１０において、電極２３０を基板２１０の表面上に配置することができる。電極２３０は、光を用いてパターンをウェハに転写するフォトリソグラフィプロセスを使用して基板２１０の表面上に配置することができる。フォトリソグラフィプロセスは、基板２１０の表面から１つまたは複数の層（または１つまたは複数の層の一部）を除去するためのエッチングプロセスを含むことができる。エッチングプロセスは、ドライエッチングまたはウェットエッチングを含み得る。ブロック１３２０において、リフロー材料２２０をブロック１３１０の電極２３０の上に配置することができる。リフロー材料は、インジウム、はんだ、ガラス、プラスチック、セラミック、複合材料などのリフロー可能な任意の材料とすることができる。実施形態において、電極２３０とリフロー材料２２０とによって形成される組み合わされた構造は、非平面構造２４０を構成することができる。一実施形態では、材料は、図１０〜図１２に記載されたパラメータに従って行と列のアレイに配置されてもよい。別の実施形態では、材料は、千鳥状に配置されてもよい。ブロック１３３０は、図３に示されている図を表すことができる。ブロック１３３０において、ブロック１３２０で電極２３０上に配置されたリフロー材料２２０に対してリフロー操作を行うことができる。一実施形態では、材料を所望の形状に溶かす制御された熱に材料をさらすことによって、リフロー操作を実行することができる。別の実施形態では、リフロー操作は、材料が高周波音波にさらされる超音波はんだ付けを使用して実行されてもよい。リフロー操作の後、非平面構造２４０は、半球形状（すなわち、曲面３１０）を有することができる。ブロック１３４０は、図４に示される図を表すことができる。ブロック１３４０において、誘電体層４１０は、ブロック１３１０〜１３３０の基板２１０、非平面構造２４０および曲面３１０の上に配置されてもよい。実施形態において、誘電体層４１０は、誘電体層４１０の下に位置する特徴の表面トポロジに適合してもよく、または少なくとも図４に関して上述したように高さを調整するために非平面構造２４０の間で使用されてもよい。実施形態において、誘電体層は、スパッタリングまたは基板２１０、非平面構造２４０および曲面３１０の上またはちょうど間にコンフォーマル被覆を達成することができる任意の他の方法によって配置することができる。これにより、図１０〜図１２で説明したパラメータを満足する寸法を有する表面を備えた電極アレイ４２０が得られる。
【００３４】
図１４は、別の実施形態による、電極アレイを製造するプロセスフロー１４００を示す。ブロック１４１０は、図５に示される図を表すことができる。ブロック１４１０において、曲面５２０を含む基板５１０を設けることができる。一実施形態では、電極アレイ５３０の表面は、各曲面５２０の間に位置する平面部分を有することができる。別の実施形態では、電極アレイ５３０の表面は、曲面５２０の各々の間に位置する平面部分を有していなくてもよい。一実施形態では、曲面５２０は、図１０〜１２に記載されたパラメータに対応するように配置されてもよい。別の実施形態では、曲面５２０は、千鳥状に配置されてもよい。ブロック１４２０は、図６に示される図を表すことができる。ブロック１４２０において、非平面構造６１０は、電極アレイ５３０の曲面５２０の上に配置されてもよい。非平面構造６１０は、光を用いてパターンをウェハに転写するフォトリソグラフィプロセスを使用して基板２１０の表面上に配置することができる。フォトリソグラフィプロセスは、電極アレイ６２０の表面から１つまたは複数の層（または１つまたは複数の層の一部）を除去するためのエッチングプロセスを含むことができる。エッチングプロセスは、ドライエッチングまたはウェットエッチングを含み得る。ブロック１４３０は、図７に示されている図を表すことができる。ブロック１４３０において、誘電体層７１０は、基板５１０の上、ならびにブロック１４１０および１４２０の非平面構造６１０と曲面５２０の上または間に配置されてもよい。誘電体層７１０は、誘電体層７１０の下に位置する特徴の表面トポロジに適合してもよい。誘電体層は、スパッタリングまたは基板５１０、非平面構造６１０および曲面５２０のコンフォーマル被覆を達成することができる任意の他の方法によって配置することができる。これにより、図１０〜図１２で説明したパラメータを満足する寸法を有する表面を有する電極アレイ７２０が得られる。
【００３５】
様々な動作は、本開示を理解する上で最も有用な態様で、複数の個別の動作として説明されるが、説明の順序は、これらの動作が必然的に順序依存性であることを意味すると解釈されなくてもよい。特に、これらの動作は、提示の順序で実行される必要はない。
【００３６】
本明細書で使用する「ｏｖｅｒ」、「ａｂｏｖｅ」、「ｕｎｄｅｒ」、「ｂｅｔｗｅｅｎ」および「ｏｎ」という用語は、他の層または構成要素に対する１つの材料層または構成要素の相対位置を指す。例えば、別の層の上に（ａｂｏｖｅ）または別の層の上に（ｏｖｅｒ）または別の層の下（ｕｎｄｅｒ）に配置される１つの層は、他の層と直接接触してもよく、または１つまたは複数の介在層を有してもよい。さらに、２つの層の間に配置された１つの層は、２つの層と直接接触していてもよく、１つまたは複数の介在層を有していてもよい。対照的に、第２の層「上」の第１の層は、その第２の層と直接接触している。同様に、他に明示的に述べられていない限り、２つの特徴の間に配置される１つの特徴は、隣接する特徴と直接接触してもよく、または１つまたは複数の介在層を有してもよい。「例」または「例示的」という用語は、本明細書では、例、事例、または例示としての役割を果たすことを意味して使用される。本明細書において「例」または「例示的」と記載された任意の態様または設計は、他の態様または設計に対して必ずしも好ましいまたは有利であると解釈すべきではない。むしろ、用語「例」または「例示的」の使用は、本出願の概念を具体的に提示することを意図している。本出願で使用されているように、用語「または」は、排他的な「または」ではなく包括的な「または」を意味するものとする。  すなわち、他に明記されていない限り、または文脈から明らかでない限り、「ＸはＡまたはＢを含む」とは、自然な包括的置換のいずれかを意味することを意図する。すなわち、ＸはＡを含む、ＸはＢを含む、またはＸはＡおよびＢの両方を含む場合、「ＸはＡまたはＢを含む」は前述のいずれの例においても満たされる。さらに、本出願および添付の特許請求の範囲において使用される冠詞「ａ」および「ａｎ」は、他に明記されない限り、または単数形に関する文脈から明らかでない限り、「１つまたは複数」を意味すると一般に解釈され得る。さらに、「実施形態」または「１つの実施形態」という用語の使用は、そのように記載されていない限り、同じ実施形態または実施形態を意味するものではない。本明細書で使用される「第１」、「第２」、「第３」、「第４」などの用語は、異なる要素を区別するためのラベルを意味し、必ずしもそれらの数値指定に従って序数的な意味を有する必要はない。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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