(57)【要約】  基板（２３０、２４０）を接合する方法と接合された基板（２３０、２４０）を有する装置とを開示する。基板を接合する方法は、基板接合材料層（２５０）を第１の基板（２４０）の接合面（２４２）に付着することを含む。基板接合材料層（２５０）又は第２の基板（２３０）の接合面（２３２）の少なくとも一方の接合部位密度が高められ、基板接合材料層（２５０）を有する第１の基板（２４０）の接合面（２４２）が、第２の基板（２３０）の接合面（２３２）に接合される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板（２４０）の接合面（２４２）上に基板接合材料層（２５０）を付着することと、
前記第１の基板（２４０）上の前記基板接合材料層（２５０）と第２の基板（２３０）の接合面（２３２）との少なくとも一方の接合部位密度を高めることと、
前記基板接合材料層（２５０）を有する前記第１の基板（２４０）の前記接合面（２４２）を、前記第２の基板（２３０）の前記接合面（２３２）に接合することとを含むことを特徴とする基板を接合する方法。
【請求項２】
前記接合部位密度を高める手順の前に、前記基板接合材料層（２５０）と前記第２の基板（２３０）の前記接合面（２３２）とを研磨することをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記研磨する手順が、化学的な機械研磨を使用することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記研磨する手順が、前記層（２５０）と前記第２の基板（２３０）とを、オングストロームレベルの平坦さまで研磨することを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記接合する手順が、
前記第１の基板（２４０）と前記第２の基板（２３０）とをほぼ室温で融着させてパッケージを形成することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記接合する手順が、
前記パッケージを約２００℃で約２時間焼なましすることをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記付着する手順が、テトラエトキシシラン、アモルファスシリコン、窒化ケイ素、またはガラスフリットを付着することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
第１の基板（２４０）がガラスで形成されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の基板（２３０）がテトラエトキシシランで形成されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記接合部位密度を高める手順が、
前記基板接合材料層（２５０）と前記第２の基板（２３０）の前記接合面（２３２）との少なくとも一方をプラズマ処理することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記接合部位密度を高める手順が、
前記基板接合材料層（２５０）と前記第２の基板（２３０）の前記接合面（２３２）との前記少なくとも一方を、脱イオン水とＳＣ１化学薬品との少なくとも一方に浸すことをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記基板接合材料（２５０）、前記第１の基板（２４０）、および前記第２の基板（２３０）がそれぞれほぼ同一の屈折率を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
接合面（２４２）を有する第１の基板（２４０）と、
前記第１の基板（２４０）の前記接合面（２４２）に対向する研磨された接合面（２３２）を有する第２の基板（２３０）と、そして、
前記第１の基板（２４０）の前記接合面（２４２）上に付着され、前記第２の基板（２３０）の前記研磨された接合面（２３２）に融着される研磨された基板接合材料層（２５０）とを備えることを特徴とするＭＥＭＳパッケージ。
【請求項１４】
前記第２の基板（２３０）の前記研磨された接合面（２３２）と前記研磨された基板接合材料層（２５０）とが、オングストロームレベルの平坦さを有することを特徴とする請求項１３に記載のＭＥＭＳパッケージ。
【請求項１５】
前記第１の基板（２４０）、前記第２の基板（２３０）、および前記基板接合材料（２５０）がそれぞれほぼ同一の屈折率を有することを特徴とする請求項１３に記載のＭＥＭＳパッケージ。
【請求項１６】
前記第１の基板（２４０）、前記第２の基板（２３０）、および前記基板接合材料（２５０）が、ＭＥＭＳ装置の周囲の密閉シールを形成することを特徴とする請求項１３に記載のＭＥＭＳパッケージ。
【請求項１７】
ＭＥＭＳパッケージであって、
接合面（２４２）を有する第１の基板（２４０）と、
前記第１の基板（２４０）の前記接合面に対向する研磨された接合面（２３２）を有する第２の基板（２３０）と、
前記第１の基板（２４０）の前記接合面（２４２）上に付着され、前記第２の基板（２３０）の前記研磨された接合面（２３２）に融着される研磨された基板接合材料層（２５０）とを有するＭＥＭＳパッケージを備えることを特徴とするデジタルプロジェクタ。
【請求項１８】
前記第１の基板（２４０）、前記第２の基板（２３０）、および前記基板接合材料（２５０）が、ほぼ同一の屈折率を有することを特徴とする請求項１７に記載のデジタルプロジェクタ。
【請求項１９】
前記第１の基板（２４０）、前記第２の基板（２３０）、および前記基板接合材料（２５０）が、ＭＥＭＳ装置の周囲の密閉シールを形成することを特徴とする請求項１７に記載のデジタルプロジェクタ。
【請求項２０】
接合面（２４２）を有する第１の基板（２４０）と、
前記第１の基板（２４０）の前記接合面（２４２）に対向する研磨された接合面（２３２）を有する第２の基板（２３０）と、
前記第１の基板（２４０）の前記接合面（２４２）上に付着され、前記第２の基板（２３０）の前記研磨された接合面（２３２）に融着される接合手段（２５０）とを備えることを特徴とするＭＥＭＳパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に基板の接合の分野に関する。詳細には、本発明は、ＭＥＭＳや他の装置内の基板を、光の反射損失を減少させるように接合する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳや他の装置は、互いに近接または接合した２つ以上の基板を含むことがある。例えば、デジタルプロジェクタなどの光学システムにおいては、装置が、干渉型デジタル光表示装置（ＤＬＤ）パッケージを含むことがあり、このパッケージは、ＤＬＤへ光を導き、ＤＬＤから光を導くために２枚以上の基板を含む。ＣＲＴと同様に、リアプロジェクションテレビでは、光源からの画像を処理または生成するために、デジタルプロジェクタにＤＬＤが使用されることがある。
【０００３】
図１に１つのそのようなＤＬＤパッケージを示す。パッケージ１００は、駆動電極１２２を備えたベース基板１２０、垂直方向に動くことができる画素プレート１１０、および薄い保護基板すなわち膜１３０を有する。画素プレート１１０上に反射コーティングが提供されることがあり、また膜１３０の裏面に部分反射コーティングが提供されることがある。保護膜１３０は、ＤＬＤ画素プレート１１０を取り囲む空洞を包囲し、それを通してある程度の光を通過させる。図１に示したパッケージ１００の場合のようないくつかの場合では、例えば光を処理するために保護膜１３０の近くに、厚いガラスで作成されることがある第２の基板１４０が提供される。保護膜１３０と第２の基板１４０とは、保護膜１３０と第２の基板１４０との周囲に配置された接合リング１５０によって離間される。したがって、光源（図示せず）からの光１６０は、第２の基板１４０と保護膜１３０とを通過して画素プレート１１０に達することができる。画素プレートを垂直方向に動かすことによって、光干渉の結果、異なる色の光が生成される。例えば、画素プレート１１０と保護膜１３０の間の隙間が変化するとき、処理される光１７０（画像）は、第２の基板１４０を通り抜けてレンズなどのさらに他の光処理要素に進む。
【０００４】
光１６０、１７０が、保護膜１３０と第２の基板１４０とを通るとき、光は異なる屈折率（ＲＩ）の領域を通る。例えば、保護膜１３０と第２の基板１４０とがそれぞれ異なるＲＩを有し、保護膜１３０と第２の基板１４０との間の空間が、第３の異なるＲＩを有する。この光の経路に沿ったＲＩの変化によって、光１６０、１７０の一部分が反射光１８０として失われ、それにより、ＤＬＤパッケージ１００により生成される画像の質が低下する。反射を考慮するために、保護膜１３０と第２の基板１４０との様々な面に反射防止コーティングが設けられることがある。そのようなコーティングは高価で、特にいくつかの内側面では実施するのが困難なことがある。さらに、湿気や気体分子が接合リング１５０を通り抜けることがあるため、パッケージが密閉されないことがある。
【発明の開示】
【０００５】
本発明の１つの実施形態は、基板を接合する方法に関する。この方法は、第１の基板の接合面に基板接合材料層を付着させることを含む。第１の基板上の基板接合材料層と第２の基板の接合面の少なくとも一方の接合部位密度が高められ、基板接合材料層を有する第１の基板の接合面が、第２の基板の接合面に接合される。
【０００６】
本発明の別の実施形態は、ＭＥＭＳパッケージに関する。このパッケージは、接合面を有する第１の基板と、第１の基板の接合面と対向する、研磨された接合面を有する第２の基板と、第１の基板の接合面に付着されかつ第２の基板の研磨された接合面に融着された研磨された基板接合材料層とを含む。
【０００７】
以上の一般的な説明と以下の詳細な説明は共に単なる例示であり、特許請求の範囲の発明を限定するものではないことを理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図２を参照すると、本発明の実施形態によるパッケージの断面図が示される。１つの実施形態において、パッケージ２００は、デジタルプロジェクタで使用される画像処理装置を含む。パッケージ２００は、駆動電極２２２を備えた支持基板２２０上に取り付けられた画素プレート２１０を有する例示的なデジタル光表示装置（ＤＬＤ）装置を含む。当然ながら、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や反射型液晶パネル（ＬＣＯＳ）など他の光学素子が使用されてもよい。そのような光学素子は、当業者に周知であり、本出願のためにさらに詳しい考察は必要とされない。示した実施形態のパッケージ２００は光学素子であるが、当業者は、本発明が光学素子に限定されず、２枚以上の基板を有する他の装置を含むことができることを理解されよう。
【０００９】
支持基板２２０は、半導体や非導電基板などの様々な材料で作成されてもよく、ＤＬＤ画素プレート２１０を支持するのに十分な強さを提供するように選択された厚さを有してもよい。本発明は支持基板２２０の材料と厚さとによって限定されるものではない。
【００１０】
画素プレート２１０は、支持基板２２０に取り付けられた保護膜２３０によって包囲されている。基板２３０は、様々な材料で作成することができる。１つの実施形態において、保護膜２３０は、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）で作成される。保護膜２３０は、裏面に部分反射コーティングを備えてもよく、入って来る光の一部分をその部分反射コーティングを通すことができる。光は、画素プレート２１０と保護膜２３０との隙間に基づく望ましい干渉色効果を生成するように、画素プレート２１０から反射される。保護膜２３０は、既知の屈折率（ＲＩ）を有することができる。ＴＥＯＳの場合、保護膜２３０は約１．５のＲＩを有する。１つの実施形態において、保護膜２３０は、少なくとも画素プレート２１０の上の領域で、０．５〜２．０ミクロンの間の厚さを有する。
【００１１】
保護膜２３０の上に蓋２４０が配置される。光学素子の場合、蓋２４０は、それを光が通るように構成される。特定の実施形態において、蓋２４０は、ガラスなどの基板材料で作成され、０．５〜３ｍｍの間の厚さを有する。蓋２４０の厚さは、例えばガス透過率などの様々なシステム要件に従って選択されることがある。蓋２４０は、基板２３０のＲＩと類似する、又は異なるＲＩを有してもよい。１つの実施形態において、蓋２４０は、ガラスで形成され、保護膜２３０のＲＩと近い約１．５のＲＩを有する。
【００１２】
蓋２４０と保護膜２３０とは、それらの間の基板接合材料の薄い層２５０によって接合される。基板接合材料層２５０は、保護膜２３０と蓋２４０との間に配置され、約数ミクロンの厚さを有する。特定の実施形態において、層２５０は、保護膜２３０と蓋２４０との少なくとも一方のＲＩと近いＲＩを有する材料で形成される。基板接合材料としては、任意または様々な材料が挙げられる。例えば、基板接合材料は、半導体、誘電体または絶縁体材料でよい。基板接合材料は、例えば、ポリシリコーン、ＴＥＯＳ、窒化ケイ素、ガラスフリット材料で形成される。１つの実施形態において、基板接合材料は、図３と図４とを参照して後で説明するように、蓋２４０の接合面に付着されたＴＥＯＳから形成される。
【００１３】
この構成では、蓋２４０と保護膜２３０の接合面の反射防止（ＡＲ）コーティングが不要になる。保護膜２３０、蓋２４０および層２５０のそれぞれのＲＩを互いに近くなるように選択することができるので、接合面からの光の望ましくない反射がなくなるかまたは大幅に減少する。したがって、１つの実施形態において、保護膜２３０と層２５０とは、ＴＥＯＳから形成されもよく、蓋２４０はガラスから形成されてもよく、それぞれ約１．５のＲＩを有する。
【００１４】
次に、図３と図４を参照して、図２のパッケージを形成するプロセスの実施形態を説明する。方法４００は、ガラスで形成されることがある蓋２４０の接合面２４２に、ＴＥＯＳ、アモルファスシリコン、リンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）、ガラスフリット、窒化ケイ素などの基板接合材料層２５０を付着することを含む（ブロック４１０）。基板接合材料２５０は、例えば、スパッタリング、化学蒸着（ＣＶＤ）、又はスクリーン印刷などの様々な方法を通じて付着することができる。基板接合材料層２５０は、数十分の１オングストロームから数十分の１ミクロンの間の厚さを有する比較的薄い層である。１つの実施形態において、蓋２４０の反対側の面にＡＲコーティングが付着される。
【００１５】
この接合面は、滑らかになるように研磨されてもよい。これに関して、保護膜２３０の接合面２３２と、蓋２４０の接合面２４２上の基板接合材料層２５０とは、例えば化学的な機械研磨（ＣＭＰ）によってオングストロームレベルの平坦さまで研磨されてもよい。
【００１６】
ブロック４２０で、これら基板の接合をさらに確実にするために、少なくとも１つの接合面の接合部位（シラノール基）密度を高める。接合部位密度は、例えば、プラズマ処理と、脱イオン水またはＳＣ１（スタンダードクリーン１）化学薬品のいずれかによるオプションのウエット処理とを通じて高めることができる。これに関して、保護膜２３０の接合面２３２、あるいは蓋２４０の接合面２４２上の基板接合材料層２５０の接合密度は、プラズマ処理、イオン注入および物理スパッタリングを含む様々な方法のうちの任意の方法を通じて高めることができる。特定の実施形態において、両方の面の接合部位密度が高められる。接合部位密度を高めることにより、効果的にサンプルの接合強度が高められる。
【００１７】
１つの実施形態において、接合部位密度は、接合面をプラズマ処理することによって高められる。これは、例えば、イオンビームスパッタリング法、反応性イオンエッチング、接合面へのプラズマ衝突、イオン注入、イオン衝撃を通じて行われる。プラズマ処理は、例えばＯ2、Ｎ2、Ａｒプラズマを使用することができる。
【００１８】
プラズマ処理の後で、接合面は、ある時間帯、脱イオン水またはＳＣ１化学薬品に浸されてもよい。これに関して、表面のシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）密度を高めるには１分足らずでほぼ十分である。例えば、浸漬は５分で十分である。次に、表面を、例えばスピン洗浄乾燥機を使用して乾燥させることができる。接合部位密度を高める他の方法は、当業者に周知であり、本発明の範囲内で意図される。
【００１９】
ブロック４３０で、これら接合面が室温で融着される。この融着は、圧縮力を加えながらこれら接合面を合わせることによって達成することができる。接合部位密度を高めることによって、９００℃もの高いアニーリング温度を必要とする場合がある典型的な融着方法ではなく、実質的に室温でこの融着を行うことができる。「室温」は、本明細書で使用されるとき、約１５〜約４０℃の間の範囲の温度を含む。
【００２０】
１つの実施形態において、パッケージ２００が焼きなましされる。１つの実施形態において、ＴＥＯＳの薄い層２５０を備えたガラスで形成された蓋２４０を、ＴＥ０Ｓで形成された保護膜２３０に接合し、パッケージ２００を、約２時間約２００℃で焼きなます。
【００２１】
したがって、保護膜２３０と蓋２４０とは、接合面２３２、２４２上のＡＲコーティングを必要とせずに互いに接合される。プラズマ処理と接合後の焼きなましとによってシラノール基密度を高めると、保護膜２３０と蓋２４０とを互いに固定するのに十分な強度の接合が実現される。さらに、パッケージ２００は、蓋２４０がこれを通して湿気または気体分子が通り抜けるのを防ぐのに十分な厚さにすることを保障することによって密閉してシールされて作成することができる。これに関して、ガラスで形成された０．５〜３ｍｍの間の厚さを有する蓋２４０が十分である。
【００２２】
本発明の実施形態の以上の説明は、例示と説明のために示された。以上の説明は、網羅的なものではなく、本発明を開示した厳密な形に限定するものでもなく、修正と変形が、以上の教示を鑑みて可能でありあるいは本発明の実施から得られる。実施形態は、当業者が、意図された特定の使用に適した様々な実施形態において様々な修正で本発明を利用できるようにするために、本発明の原理とその実際の応用例を説明するために選択され説明された。本発明の範囲は、添付された特許請求の範囲とその均等物によって規定される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】先行技術のＭＥＭＳ装置の断面図である。
【図２】本発明の実施形態によるＭＥＭＳ装置の断面図である。
【図３】基板を接合する前の図２のＭＥＭＳ装置の断面図である。
【図４】本発明の実施形態により基板を接合する方法を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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