(57)【要約】【課題】ミラー面を有するマイクロデバイスの製造方法を提供すること。【解決手段】マイクロ構造を製造する方法であって、下層に形成されたへこみの中に犠牲材料を配置することと、該へこみの中の該犠牲材料上に補償材料の層を形成することと、該補償材料の第１の部分を除去することによって、該犠牲材料上に実質的に平らな表面を形成することであって、該実質的に平らな表面は、実質的に該下層の該上面と共平面であることと、該下層上に上層を形成し、実質的に平らな表面に形成することとを包含する、方法。【選択図】図１
2008209924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ構造を製造する方法であって、
下層に形成されたへこみの中に犠牲材料を配置することと、
該へこみの中の該犠牲材料上に補償材料の層を形成することと、
該補償材料の第１の部分を除去することによって、該犠牲材料上に実質的に平らな表面を形成することであって、該実質的に平らな表面は、該下層の該上面と実質的に共平面であることと、
該下層および該実質的に平らな表面の上に上層を形成することと
を包含する、方法。
【請求項２】
前記犠牲材料および該犠牲材料上の前記補償材料の第２の部分を除去することによって、前記上層の下にキャビティを形成することをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記下層および前記へこみの中の前記犠牲材料上に中間層を形成することと、
該中間層から選択的に材料を除去することによって、該犠牲材料の上の補償材料の層を形成することと
をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記中間層および前記犠牲材料は、実質的に同一の材料組成を有し、該犠牲材料を配置するステップと該中間層を形成するステップとは、連続したステップで実施される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記上層は、反射面を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記犠牲材料の第１の部分を除去することは、該第１の部分を等方性エッチングすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記等方性エッチングは、プラズマエッチングを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記補償材料は、フォトレジスト、シリコン、または二酸化珪素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記補償材料は、前記犠牲材料と実質的に同一の組成を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記上層は、０．１ミクロンよりも小さい高さの偏差を有する上面を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記上層は、０．０５ミクロンよりも小さい高さの偏差を有する上面を有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記補償材料は、前記下層の上面よりも高い、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記補償材料は、フォトレジストであり、前記除去するステップは、該フォトレジストを化学機械的に研磨することによって前記下層および前記犠牲材料の上の該フォトレジストの前記第１の部分を除去する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記フォトレジスト層および前記犠牲材料は、実質的に同一の材料組成を有し、該犠牲材料と該犠牲材料上の該フォトレジスト層は、連続したステップにおいて配置される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
基板の上にミラープレートを製造する方法であって、該方法は、請求項１の方法に従ってマイクロ構造を形成することを含み、該方法は、
該基板上にヒンジ支持ポストを形成することと、
該ヒンジ支持ポスト上のヒンジ接続ポストと、該ヒンジ接続ポストに接続されたヒンジ層とを形成することであって、該ヒンジ層は、へこみを有する下層であることと、
該ヒンジ層上にスペーサー層を形成することであって、該スペーサー層は、該ヒンジ接続ポストの上方に穴部を含み、前記犠牲材料を配置することは、該スペーサー層の中の該穴部および該ヒンジ層の中のへこみに該犠牲材料を配置することを含み、該犠牲材料の第１の部分を除去することによって該犠牲材料上に実質的に平らな表面を形成することは、該実質的に平らな表面が、該スペーサー層の上面と実質的に共平面となり、上層を形成することは、該ヒンジ層および該実質的に平らな表面の上に反射層を形成することと、
該反射層の部分および該ヒンジ層を選択的に除去することによって、該ミラープレートと、該ヒンジ接続ポストおよび該ヒンジ層に接続されているヒンジ構成要素とを形成することであって、該ミラープレートは、該ヒンジ構成要素の周りで傾くように構成されていることと
を包含する、方法。
【請求項１６】
前記ヒンジ接続支持ポストおよび前記ヒンジ層は、同時に形成される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記犠牲材料は、第１の犠牲材料であって、前記ヒンジ接続ポストを形成するステップは、
前記基板および前記ヒンジ支持ポストの上に第２の犠牲材料を配置することと、
該第２の犠牲材料にバイアを形成することによって、該ヒンジ支持ポストの上面を露出させることと、
導電材料を堆積させることによって、該バイアの中の該ヒンジ接続ポストと該第２の犠牲材料上の該ヒンジ層とを同時に形成することと
を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記ヒンジ接続ポストは、底面層と、円錐形または円錐台形である側面層とを含み、該側面層の下位エッジは、該底面層に接続されることによってキャビティを定義する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記ヒンジ構成要素および前記ヒンジ層は、共平面である、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記ヒンジ接続ポスト、前記ヒンジ構成要素、および前記ヒンジ層は、導電材料を含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、マイクロデバイスの製造に関し、特にミラー面を有するマイクロデバイスの製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
空間光変調器（ＳＬＭ）は、反射面を有する傾動可能ミラープレートを用いて組み立てられ得る。各ミラープレートは、「オン」位置および「オフ」位置へと、静電力によって軸の周りを傾動され得る。静電力は、ミラープレートとミラープレートの下にある電極との間の電位差によって生成され得る。「オン」位置において、マイクロミラープレートは、入射光を反射することによって、表示画像の中に割り当てられた画素を形成し得る。「オフ」位置において、マイクロミラープレートは、入射光を表示画像から離れるように向け得る。ミラープレートは、機械的停止部によって、「オン」または「オフ」位置で保持され得る。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一つの一般的な局面において、マイクロ構造を製造する方法が記述される。該方法は、下層に形成されたへこみの中に犠牲材料を配置することと、へこみの中の該犠牲材料上に補償材料の層を形成することとを包含する。補償材料は、下層の上面よりも高い。補償材料の第１の部分は、犠牲材料の上に実質的に平らな表面を形成するように除去される。実質的に平らな表面は、下層の上面と実質的に共平面である。上層は、下層および実質的に平らな表面に形成される。
【０００４】
別の一般的な局面において、マイクロ構造を製造する方法が記述される。該方法は、下層に形成されたへこみの中に犠牲材料を配置することと、該へこみの中の該犠牲材料および下層上にフォトレジスト層を形成することと、該へこみの中の犠牲材料および該下層上の該フォトレジスト層の第１の部分を除去することによって、該犠牲材料上に実質的に平らな表面を形成することであって、該実質的に平らな表面は、実質的に該下層の該上面と共平面であることと、該下層上に上層を形成し、実質的に平らな表面に形成することとを包含する。
【０００５】
別の一般的な局面において、基板の上にミラープレートを製造する方法が記述される。該方法は、該基板上にヒンジ支持ポストを形成することと、該ヒンジ支持ポスト上のヒンジ接続ポストと、該ヒンジ接続ポストに接続されたヒンジ層とを同時に形成することと、該ヒンジ層上にスペーサー層を形成することとを含む。スペーサー層は、ヒンジ接続ポストの上に穴部を備えている。第１の犠牲材料は、スペーサー層の中の穴部に配置される。補償材料の層は、第１の犠牲材料上に形成される。補償材料は、スペーサー層の上面よりも高い。補償材料の第１の部分は、等方性エッチングを用いて除去されることによって、犠牲材料上に実質的に平らな表面を形成する。実質的に平らな表面は、スペーサー層の実質的に平らな表面と共平面である。反射層は、ヒンジ層および実質的に平らな表面の上に形成される。反射層およびヒンジ層の部分は、選択的に除去されることによって、ミラープレートと、ヒンジ接続ポストおよびヒンジ層に接続されているヒンジ構成要素とを形成する。ミラープレートは、ヒンジ構成要素の周りで傾くように構成される。
【０００６】
別の一般的な局面において、基板の上にミラープレートを製造する方法が記述される。該方法は、基板上にヒンジ支持ポストを形成することを含む。ヒンジ接続ポストは、ヒンジ支持ポストおよびヒンジ接続ポストに接続されたヒンジ層の上に形成される。スペーサー層は、ヒンジ層の上に形成される。スペーサー層は、ヒンジ接続ポストの上の穴部を含む。第１の犠牲材料は、スペーサー層の中の穴部において配置される。フォトレジスト層は、第１の犠牲材料およびスペーサー層の上に形成される。スペーサー層および犠牲材料の上のフォトレジスト層の第１の部分は、犠牲材料上の実質的に平らな表面を形成するために除去される。実質的に平らな表面は、スペーサー層の上面と実質的に同一の高さを有する。反射層は、ヒンジ層および実質的に平らな表面の上に形成される。反射層およびヒンジ層の部分は、選択的に除去されることによって、ミラープレートと、ヒンジ接続ポストおよびヒンジ層に接続されているヒンジ構成要素とを形成する。ミラープレートは、ヒンジ構成要素の周りで傾くように構成される。
【０００７】
システムの実装は以下に列挙されるもののうちの一つ以上を含み得る。本明細書において記述される方法は、犠牲材料および該犠牲材料の上の補償材料の第２の部分を除去することによって、上層の下にキャビティを形成することをさらに含み得る。該方法は、へこみの中の下層および犠牲材料上に中間層を形成することと、該中間層から選択的に材料を除去することによって、該犠牲材料の上の補償材料の層を形成することとをさらに含み得る。中間層および犠牲材料は、実質的に同一の材料の組成を有し得る。犠牲材料を配置するステップと中間層を形成するステップとは、連続したステップで実施され得る。
【０００８】
ミラープレートの上層は、反射面を含み得る。等方性エッチングは、プラズマエッチングを含み得る。補償材料は、フォトレジスト、シリコン、または二酸化珪素を含み得る。補償材料は、犠牲材料と実質的に同一の組成を有し得る。上層は、０．１ミクロンよりも小さな高さの偏差を有した上面を有し得る。上層は、０．０５ミクロンよりも小さな高さの偏差を有した上面を有し得る。
【０００９】
実装は、以下に列挙されるもののうちの一つ以上を含み得る。開示された方法は、キャビティの上に平らな層を形成するために用いられ得る。平らな層は、従来の技術と比較して、より少ない材料を用いてより短い時間で生成され得る。平らなミラー面が形成されるときには、望まれない光の散乱が低減され得る。ＳＬＭにおいて、光の散乱を低減させることは、コントラストおよび明るさを増加させ得る。開示されたシステムおよび方法は、マイクロデバイス、例えばマイクロミラーおよびカンチレバーを有する構造などに適用可能である。
【００１０】
本発明は、特に複数の実施形態を参照して表示および記述されてきたが、形状および詳細においてさまざまな変更が、本発明の精神および範囲から逸脱することなくなされ得ることを、当業者は理解されたい。
【００１１】
本発明は、さらに以下の手段を提供する。
【００１２】
（項目１）
マイクロ構造を製造する方法であって、
下層に形成されたへこみの中に犠牲材料を配置することと、
該へこみの中の該犠牲材料上に補償材料の層を形成することと、
該補償材料の第１の部分を除去することによって、該犠牲材料上に実質的に平らな表面を形成することであって、該実質的に平らな表面は、該下層の該上面と実質的に共平面であることと、
該下層および該実質的に平らな表面の上に上層を形成することと
を包含する、方法。
【００１３】
（項目２）
上記犠牲材料および該犠牲材料上の上記補償材料の第２の部分を除去することによって、上記上層の下にキャビティを形成することをさらに包含する、項目１に記載の方法。
【００１４】
（項目３）
上記下層および上記へこみの中の上記犠牲材料上に中間層を形成することと、
該中間層から選択的に材料を除去することによって、該犠牲材料の上の補償材料の層を形成することと
をさらに包含する、項目１に記載の方法。
【００１５】
（項目４）
上記中間層および上記犠牲材料は、実質的に同一の材料組成を有し、該犠牲材料を配置するステップと該中間層を形成するステップとは、連続したステップで実施される、項目３に記載の方法。
【００１６】
（項目５）
上記上層は、反射面を含む、項目１に記載の方法。
【００１７】
（項目６）
上記犠牲材料の第１の部分を除去することは、該第１の部分を等方性エッチングすることを含む、項目１に記載の方法。
【００１８】
（項目７）
上記等方性エッチングは、プラズマエッチングを含む、項目６に記載の方法。
【００１９】
（項目８）
上記補償材料は、フォトレジスト、シリコン、または二酸化珪素を含む、項目１に記載の方法。
【００２０】
（項目９）
上記補償材料は、上記犠牲材料と実質的に同一の組成を有する、項目１に記載の方法。
【００２１】
（項目１０）
上記上層は、０．１ミクロンよりも小さい高さの偏差を有する上面を有する、項目１に記載の方法。
【００２２】
（項目１１）
上記上層は、０．０５ミクロンよりも小さい高さの偏差を有する上面を有する、項目１０に記載の方法。
【００２３】
（項目１２）
上記補償材料は、上記下層の上面よりも高い、項目１に記載の方法。
【００２４】
（項目１３）
上記補償材料は、フォトレジストであり、上記除去するステップは、該フォトレジストを化学機械的に研磨することによって上記下層および上記犠牲材料の上の該フォトレジストの上記第１の部分を除去する、項目１に記載の方法。
【００２５】
（項目１４）
上記フォトレジスト層および上記犠牲材料は、実質的に同一の材料組成を有し、該犠牲材料と該犠牲材料上の該フォトレジスト層は、連続したステップにおいて配置される、項目１３に記載の方法。
【００２６】
（項目１５）
基板の上にミラープレートを製造する方法であって、該方法は、項目１の方法に従ってマイクロ構造を形成することを含み、該方法は、
該基板上にヒンジ支持ポストを形成することと、
該ヒンジ支持ポスト上のヒンジ接続ポストと、該ヒンジ接続ポストに接続されたヒンジ層とを形成することであって、該ヒンジ層は、へこみを有する下層であることと、
該ヒンジ層上にスペーサー層を形成することであって、該スペーサー層は、該ヒンジ接続ポストの上方に穴部を含み、上記犠牲材料を配置することは、該スペーサー層の中の該穴部および該ヒンジ層の中のへこみに該犠牲材料を配置することを含み、該犠牲材料の第１の部分を除去することによって該犠牲材料上に実質的に平らな表面を形成することは、該実質的に平らな表面が、該スペーサー層の上面と実質的に共平面となり、上層を形成することは、該ヒンジ層および該実質的に平らな表面の上に反射層を形成することと、
該反射層の部分および該ヒンジ層を選択的に除去することによって、該ミラープレートと、該ヒンジ接続ポストおよび該ヒンジ層に接続されているヒンジ構成要素とを形成することであって、該ミラープレートは、該ヒンジ構成要素の周りで傾くように構成されていることと
を包含する、方法。
【００２７】
（項目１６）
上記ヒンジ接続支持ポストおよび上記ヒンジ層は、同時に形成される、項目１５に記載の方法。
【００２８】
（項目１７）
上記犠牲材料は、第１の犠牲材料であって、上記ヒンジ接続ポストを形成するステップは、
上記基板および上記ヒンジ支持ポストの上に第２の犠牲材料を配置することと、
該第２の犠牲材料にバイアを形成することによって、該ヒンジ支持ポストの上面を露出させることと、
導電材料を堆積させることによって、該バイアの中の該ヒンジ接続ポストと該第２の犠牲材料上の該ヒンジ層とを同時に形成することと
を含む、項目１５に記載の方法。
【００２９】
（項目１８）
上記ヒンジ接続ポストは、底面層と、円錐形または円錐台形である側面層とを含み、該側面層の下位エッジは、該底面層に接続されることによってキャビティを定義する、項目１５に記載の方法。
【００３０】
（項目１９）
上記ヒンジ構成要素および上記ヒンジ層は、共平面である、項目１５に記載の方法。
【００３１】
（項目２０）
上記ヒンジ接続ポスト、上記ヒンジ構成要素、および上記ヒンジ層は、導電材料を含む、項目１５に記載の方法。
【００３２】
（摘要）
マイクロ構造を製造する方法は、下層に形成されたへこみの中に犠牲材料を配置することと、へこみの中の該犠牲材料上に補償材料の層を形成することとを包含する。補償材料は、下層の上面よりも高い。補償材料の第１の部分は、犠牲材料に実質的に平らな表面を形成するように除去される。実質的に平らな表面は、下層の上面と実質的に共平面である。上層は、下層および実質的に平らな表面に形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
添付の図面は、明細書の一部の中に組み入れられ、かつ明細書の一部から取り入れられており、本発明の実施形態を図示し、記述とともに本発明の原理を説明するために役立つ。
【００３４】
図１〜図３を参照すると、ミラープレート１１０は、反射層１１１、スペーサー層１１３、およびヒンジ層１１４を含み得る。一部の実施形態において、スペーサー層１１３は、一組の穴部１１２ａおよび１１２ｂと、一組の開口部１０８ａおよび１０８ｂとを含む。一部の実施形態において、ヒンジ層１１４は、二つのヒンジ構成要素１２０ａおよび１２０ｂを含む。各ヒンジ構成要素１２０ａまたは１２０ｂは、中央にキャビティ１２５ａまたは１２５ｂを含む。ヒンジ構成要素１２０ａおよび１２０ｂは、細長いヒンジ１６３ａおよび１６３ｂによって、ヒンジ層１１４の主要部分にそれぞれ接続される。細長いヒンジ１６３ａおよび１６３ｂは、ギャップ１６２ａおよび１６２ｂによって、ヒンジ層１１４の主要部分から分離される。ヒンジ構成要素１２０ａおよび１２０ｂは、ギャップ１６１によってヒンジ層１１４の主要部分から分離される。ミラープレート１１０は、二つのヒンジ構成要素１２０ａおよび１２０ｂによって定義された軸の周りを傾動され得る。一部の実施形態において、ヒンジ層１１４はまた、スペーサー層の穴部１１２ａおよび１１２ｂの下に、それぞれ二組の穴部１０９ａおよび１０９ｂを含む。穴部１０９ａまたは１０９ｂのそれぞれの組は、ヒンジ層１１４のブリッジ１０７ａまたは１０７ｂを定義する。ブリッジ１０７ａまたは１０７ｂは、スペーサー層１１３の穴部１１２ａまたは１１２ｂの下に位置する。図１９Ａおよび図２１に示されるように、各ブリッジ１０７ａまたは１０７ｂは、基板上のランディング停止部１４０ａおよび１４０ｂの上に配置される。図２の線Ａ−Ａ、Ｂ−ＢおよびＣ−Ｃは、図５〜図２０の断面図に対する断面を示す。
【００３５】
図３を参照すると、ヒンジ構成要素１２０ａ（１２０ｂ）は、ヒンジ構成要素１２０ａの下のヒンジ接続ポスト１２２ａに接続される。図２２にも示されるように、ヒンジ接続ポスト１２２ａは、底面層３１２と側面層３１５とを含み、それらの層は、ヒンジ接続ポスト１２２ａの中央にキャビティ１２５ａを定義する。キャビティ１２５ａまたは１２５ｂは、図１〜図３に示されるように、円形開口部を有するか、または正方形開口部などの方形開口部を有し得る。一部の実施形態において、側面層３１５は、基板に対して実質的に垂直であり得る。実施形態において、側面層３１５は、傾斜壁を有する。側面層３１５は、底面層３１２とともにカップのような構造を形成し得る。円形開口部を有するキャビティにおいて、側面層３１５は、円錐形であり得るか、または平行な壁を有し得る。方形開口部を有するキャビティにおいて、側面層３１５は、先細の壁を有するか、または互いに平行である、垂直の平行壁を有し得る。実施形態において、ヒンジ接続ポストは、ヒンジ構成要素の開口部として、同一の形状または断面を有する。
【００３６】
ヒンジ接続ポスト１２２ａの底面は、基板上のヒンジ支持ポスト１２１ａに接続される。側面層３１５および底面層３１２は、実質的に同一の材料から作られ得、また一体となった構造を形成し得る。側面層３１５およびヒンジ層１１４は、実質的に同一の厚さを有し得る。ヒンジ支持ポスト１２１ａの側面層３１５およびヒンジ層１１４は、円錐形または円錐台形であり得る。一部の実施形態において、側面層３１５は、底面層３１２よりも薄い。ヒンジ構成要素１２０ａおよび１２０ｂならびにヒンジ層は、同一の平面層（ヒンジ層１１４）によって形成され得る。ヒンジ支持ポスト１２１ａは、別個の堆積ステップにおいて形成され得る、上位部分１２３ａおよび下位部分１２４ｂを含み得る。
【００３７】
空間光変調器のために、反射層１１１は、理想的には「光学的に平面」であり、すなわち、反射層１１１の上位反射面における高さの偏差は、空間変調に用いられる光の波長よりも遥かに小さい。例えば、反射層１１１の上位反射面における高さの偏差は、０．１ミクロン未満、０．０５ミクロン未満、または０．０２ミクロン未満であり得る。特に、キャビティ１２５ａおよび１２５ｂの上の反射層１１１の部分は平面であることが望ましい。これらの部分の平面３６５は、反射層１１１の残りの反射面と同じ程度に「光学的に平面」であるべきである。キャビティの上にかかる層が、一部の製造工程においてたるむ傾向にあるので、キャビティ１２５ａおよび１２５ｂの上に平らな反射層１１１を作ることは困難である。キャビティ１２５ａおよび１２５ｂの上に平らな反射層１１１を組み立てるための製造工程は、図１８Ａ〜図１９Ａに関連して以下に記述される。
【００３８】
ここで空間光変調器の製造について取り上げ、図１、図４および図５を参照すると、ヒンジ支持ポスト１２１ａおよび１２１ｂと、ステップ電極１３０ａ、１３０ｂ、１３１ａおよび１３１ｂと、ランディング停止部１４０ａおよび１４０ｂとが、基板１５０上に形成される（ステップ４１０〜ステップ４３５）。基板１５０は、ヒンジ支持ポスト１２１ａおよび１２１ｂと、ステップ電極１３０ａ、１３０ｂ、１３１ａおよび１３１ｂと、ランディング停止部１４０ａおよび１４０ｂとに接続される電気回路を含み得る。ヒンジ層１１４と、ヒンジ接続ポスト１２２ａおよび１２２ｂと、支持ポスト１２１ａおよび１２１ｂは、導電材料から形成される。故に、ヒンジ層１１４は、ヒンジ接続ポスト１２２ａおよび１２２ｂを介してヒンジ支持ポスト１２１ａおよび１２１ｂに電気的に接続される。ヒンジ層１１４ならびにステップ電極１３０ａ、１３０ｂ、１３１ａおよび１３１ｂの電位は、ヒンジ層１１４とステップ電極１３０ａおよび１３１ａとの間、またはヒンジ層１１４とステップ電極１３０ｂおよび１３１ｂとの間の電位差を生成するために制御され得る。生じる静電力は、二つのヒンジ構成要素１２０ａおよび１２０ｂによって定義される軸の周りでミラープレート１１０を傾動し得る。ステップ４１０〜ステップ４３５の詳細は、「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ  ａ  Ｍｉｃｒｏ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ」と題する２００６年５月１０日出願の米国特許出願第１１／３８２，６３０号に開示され、あらゆる目的のために本明細書において参考として援用される。
【００３９】
図６を参照すると、犠牲材料３０５が、基板１５０と、ヒンジ支持ポスト１２１ａおよび１２１ｂと、ステップ電極１３０ａ、１３０ｂ、１３１ａおよび１３１ｂと、ランディング停止部１４０ａおよび１４０ｂの上に、例えばスピンコーティングによって配置される（ステップ４４０）。犠牲材料は、フォトレジスト材料、無定形炭素、ポリアリーレン、ポリアリレンエーテル（ＳＩＬＫとして参照され得る）、および水素シルセスキオキサン（ＨＳＱ）を含み得る。硬化させた後に、必要な場合には、ミラープレート１１０の中のヒンジ層１１４の下位面と基板１５０との間の距離を定義する所定の高さにまで、犠牲材料３０５は、化学機械的研磨によって平面化され得る（図８〜図２２を参照）。バイア（ｖｉａ）３１０が、ヒンジ支持ポスト１２１ａの上の犠牲材料３０５に形成されることによって、ヒンジ支持ポスト１２１ａの上面を露出させる（図７Ａに示される）。バイア３１０は、円形または長方形の開口部を有し得る。
【００４０】
バイア３１０は、基板１５０に実質的に垂直な側壁３１６を最初に含む。図７Ｂに示されるように、ヒンジ支持ポスト１２１ａおよび１２１ｂならびに犠牲材料３０５を有する基板１５０は、次に高温処理を受けることによって、フォトレジストをあふれさせ、基板１５０に対して傾斜した側壁３１７を形成する。一部の実施形態において、傾斜した側壁３１７は、異方性エッチングによってバイア３１０の中に形成され得る。
【００４１】
図８に示されるように、導電材料が、次に物理蒸着などによって犠牲材料３０５およびヒンジ支持ポスト１２１ａの上面に堆積されることによって、ヒンジ層１１４を形成する。堆積した導電材料はまた、バイア３１０の中に同時に一つ以上の側面壁３１５および一つの底面層３１２を形成する（ステップ４４５）。側面層３１５および底面層３１２は、キャビティ１２５ａを定義する。ヒンジ接続ポスト１２２ａは、側面層３１５および底面層３１２によって形成される。導電材料の例は、チタン、チタンアルミニウム合金、チタンニッケル合金、およびアルミニウム銅合金を含む。ヒンジ層１１４、側面層３１５および底面層３１２の同時形成は、他のデバイスのいくつかの製造ステップを一つのステップに組み合わせ、故にマイクロミラーの製造を簡素化する。ヒンジ層１１４、側面層３１５および底面層３１２が一体の層として形成されるので、ミラープレート１１０の機械的な完全性および強度は向上される。
【００４２】
図９に示されるように、フォトレジスト層３１８は、ヒンジ層１１４、側面層３１５および底面層３１２の上に導入される（ステップ４５０）。フォトレジスト層３１８は、二つの開口部３２０を形成するようにパターン化されることによって、ヒンジ層１１４を露出させる。フォトレジスト層３１８はまた、二組の穴部１０９ａおよび１０９ｂを形成するためのへこみを含む（図９には示されない）。図１１に示されるように、ヒンジ層１１４は、次にエッチングされることによって、ヒンジ層１１４と開口部３２０の下とに、ギャップ１６２ａと二組の穴部１０９ａおよび１０９ｂを形成する。犠牲材料３０５は、故に穴部１０９ａおよび１０９ｂにおいて露出される。図１２に示されるように、フォトレジスト層３１８は、実質的に除去され、ヒンジ層１１４の中に細長い接続部分１６３ａを定義する。
【００４３】
図１３を参照すると、フォトレジストのような犠牲材料３２５が、キャビティ１２５ａを埋めるために堆積される（ステップ４５５）。犠牲材料３２５は、キャビティ１２５ａに、ならびに続くステップにおいてヒンジ層１１４にスペーサー層１１３が形成されることを可能にする。犠牲材料３２５はまた、穴部１０９ａおよび１０９ｂを介して犠牲材料３０５に堆積され、穴部１０９ａおよび１０９ｂを埋める（不図示）。犠牲材料３２５は、ヒンジ層ならびにキャビティ１２５ａまたは１２５ｂの上でスピンコーティングされ得る（図８）。ヒンジ層１１４上の犠牲材料３２５は、実質的に除去される。単一のスピンコーティングでは、キャビティ１２５ａを埋めるために十分な犠牲材料３２５を配置し得ないので、犠牲材料３２５は、複数回にわたって適用され得、それぞれの回には、ヒンジ層１１４の頂部から犠牲材料３２５を除去することが続き得る。犠牲材料３２５が硬化された後に、犠牲材料３２５の上面は、化学機械的研磨によって平面化され得る。平面化の後に、犠牲材料３２５の頂部は、ヒンジ層１１４の上面と実質的に同じ高さである。
【００４４】
図１４に示されるように、スペーサー層１１３が、次にヒンジ層１１４に堆積される（ステップ４６０）。スペーサー層１１３は、例えば無定形シリコン材料から形成され得る。図１５に示されるように、フォトレジスト層１２７が、次にスペーサー層１１３の上にスピンコーティングされる（ステップ４６５）。図１６に示されるように、フォトレジスト層１２７は、次にへこみ１２６ａおよび１２６ｂを形成するようにパターン化されることによって、ランディング停止部１４０ａおよび１４０ｂの上のスペーサー層１１３の上面を露出させる。へこみは、また、ヒンジ１１３上のフォトレジスト層１２７に形成される。図１７Ａに示されるように、スペーサー層１１３は、次にへこみ１２６ａおよび１２６ｂの中の露出領域においてエッチングされることによって、キャビティ１１２ａおよび１１２ｂを形成する。図１７Ｂに示されるように、スペーサー層１１３はまた、ヒンジ構成要素１２０ａの上にキャビティ１２８を形成するためにエッチングされる。図１８Ａに示されるように、キャビティ１１２ａおよび１１２ｂ、ならびに二組の穴部１０９ａおよび１０９ｂは、次に犠牲材料３３０を用いて埋められる。
【００４５】
図１８Ｂに示されるように、キャビティ１２８もまた、犠牲材料３３０によって埋められる。穴部１０９ａおよび１０９ｂの中の犠牲材料３３０は、ヒンジ層１１４と基板１５０との間にある犠牲材料３０５と接触する（ステップ４６７）。犠牲材料３３０の上面は、犠牲材料３３０を焼いて硬化させた後には、たるむ傾向がある。結果的に、へこみ３６０が、犠牲材料３３０の上面に形成される。へこみ３６０の深さは、キャビティ１２８の幅および厚さ、ならびに犠牲材料３３０の特性に依存する。例えば、キャビティ１２８は、約０．５ミクロンから２．０ミクロンの幅、ならびに０．２ミクロンから１ミクロンの深さであり得る。犠牲材料３３０は、フォトレジストから作られ得る。へこみ３６０の中央での高さの低下は、０．０１ミクロンから０．１ミクロンの範囲内であり得る。へこみ３６０は、スペーサー層１１３の上に続いて形成される反射層１１１をたるませ得る。具体的には、たるみは、下から支えられていない反射層の部分にある。反射面の一部にあるたるみは、反射層１１１の上面にディンプルを作る。ミラープレート１１０における平らではない反射面は、光を望ましくない方向に反射させ得る。光の散乱は、マイクロミラーベースのＳＬＭによって形成された表示画像の明るさおよびコントラストを下げ得る。
【００４６】
本明細書に従って、反射層１１１の堆積の前に、平面が最初に準備され得る（図１９Ａおよび図１９Ｂ）。平らな反射層１１１の下の平らな仮の支持層は、マイクロプレート１１０上に平らな反射面の形成を準備し得る。一部の実施形態において、図１８Ｃを参照すると、層３６２は、へこみ３６０（図１８Ｂ）およびスペーサー層１１３に堆積される。補償層３６１が、層３６２上およびへこみ３６０の上に形成される（図１８Ｂ）。補償層３６１および層３６２は、犠牲材料３３０と同じ材料から作られ得る。補償層３６１は、フォトレジスト、シリコン、二酸化珪素などを含み得る。補償層３６１の形成は、より厚い層の堆積を含み得、リソグラフィックパターニング、ならびにエッチングされた層３６２上に補償層３６１を形成するための部分的なエッチングが続く。
【００４７】
補償層３６１および層３６２は、次にプラズマエッチングなどの等方性エッチングによってエッチングされ戻す。等方性エッチングは、犠牲材料３３０の一部分を除いて、補償層３６１およびほとんどの層３６２を除去し得る。等方性エッチングは、補償層３６１および層３６２から材料を除去するだけでなく、表面を滑らかにもし得る。図１８Ｄに示されるように、スペーサー層１１３上の層３６２の一部分は、スペーサー層の上面を露出させるために除去される。平面３６５が、犠牲材料３３０および犠牲材料３３０の上の層３６２の残余部分に形成される（ステップ４６８）。平面３６５は、スペーサー層１１３の上面と共平面である。
【００４８】
補償層を用いる表面平面化の利点は、材料の節約である。補償層を用いないと、層３６２は、材料の除去の間に層３６２の上面上のへこみ３６０を滑らかにする等方性エッチングを可能にし、かつ犠牲材料３３０の上に平面を形成するために、とても厚くならなくてはならない。
【００４９】
一部の実施形態において、犠牲材料によってキャビティ１２８を埋めることと、層３６２の形成とは、一つのステップに組み合わされ得る。図１８Ｅを参照すると、犠牲材料３３０は、キャビティ１２８を埋め、かつスペーサー層１１３上およびキャビティ１２８上に層を形成するために堆積される。乾燥および硬化の後に、犠牲材料３３０は、犠牲材料３３０の上面およびキャビティ１２８の上においてディンプルを含み得る。図１８Ｆに示されるように、補償層３６１が、次に犠牲材料３３０上のディンプル３６４に形成される。補償層３６１の形成は、厚い層の堆積を含み得、リソグラフィックパターニング、ならびにエッチングされた層３６１上に補償層３６１を形成するための部分的なエッチングが続く。補償層３６１および犠牲材料３３０は、次にプラズマエッチングなどの等方性エッチングによってエッチングされ戻す。図１８Ｇに示されるように、平らな上面３６５が、犠牲材料３３０に対する等方性エッチングの後に形成され得る。平らな上面３６５は、スペーサー層１１３の上面と、実質的に共平面である。
【００５０】
一部の実施形態において、図１８Ｈを参照すると、フォトレジスト層３６３は、スペーサー層１１３および犠牲材料３３０上でスピンコーティングされる。フォトレジスト層３６３は、犠牲材料３３０の上にディンプル３６４を有し得る。フォトレジスト層３６３は、スピンコーティングの後に焼かれることによって硬化される。図１８Ｉに示されるように、化学機械的研磨が、硬化したフォトレジスト層３６３に次に用いられることによって、スペーサー層１１３上のフォトレジスト層３６３の部分を除去し、犠牲材料３３０上のフォトレジスト層３６３の部分を残すことによって、スペーサー層１１３の上面と共平面である平面３６５を形成する（ステップ４６８）。平面３６５は、実質的に平らであり、すなわち、平面３６５の高さの偏差が、光の波長よりも遥かに小さいということである。例えば、平面３６５の高さの偏差は、０．１ミクロンよりも小さく、または０．０５ミクロンよりも小さく、または０．０２ミクロンよりも小さくあり得る。
【００５１】
図１９Ａおよび図１９Ｂに示されるように、反射層１１１が、スペーサー層１１３上、および層３６２または３６３の残余上に形成された上面３６５上に次に堆積される（ステップ４７０）。平面３６５は、スペーサー層１１３の上面と共平面であるので、反射層１１１は、一体で平面の反射面を有するように形成され得る。反射層１００の上面の高さの偏差は、図１８Ｂ〜図１８Ｉに関連して記述された工程を用いることによって、０．１ミクロン未満、例えば０．０５ミクロンまたは０．０２ミクロンに制御され得る。反射層１１２に適した材料は、金、アルミニウム、および金／アルミニウム合金を含み得る。
【００５２】
図２０Ａおよび図２０Ｂに示されるように、開口部３４０が、リソグラフィを用いて次に形成されることによって、各ミラープレート１１０の境界を定義する（ステップ４７５）。すなわち、開口部３４０は、隣接するミラープレート１１０ａおよび１１０ｂからミラープレート１１０を分離し、犠牲材料３０５を露出させる。
【００５３】
図２１および図２２に示されるように、犠牲材料３０５、３２５および３３０は、ミラープレート１１０を分離するために除去される（ステップ４８０）。ミラープレート１１０は、反射層１１１、スペーサー層１１３、およびヒンジ層１１４を含む。ヒンジ接続ポスト１２２ａおよび１２２ｂは、一つ以上の側面層３１５、底面層３１２、および中央にキャビティ１２５ａまたは１２５ｂを含む。ヒンジ構成要素１２０ａは、ヒンジ接続ポスト１２２ａの側面層３１５に接続される。ヒンジ接続ポスト１２２ａは、基板１５０上のヒンジ支持ポスト１２１ａにさらに接続される。ヒンジ層１１４、ヒンジ接続ポスト１２２ａおよび１２２ｂ、ならびにヒンジ支持ポスト１２１ａおよび１２１ｂは、導電性があることによって、ヒンジ層１１４の電位が基板１５０の中の電気回路によって制御されることを可能にする。
【００５４】
ミラープレート１１０は、基板１５０上のヒンジ層１１４と電極１３０ａ〜１３１ｂとの間の電位差によって生成される静電トルクの下で、ヒンジ構成要素１２０ａおよび１２０ｂによって定義された軸の周りを傾動し得る。ブリッジ１０７ａまたは１０７ｂがランディング停止部１４０ａまたは１４０ｂと接触するときに、ミラープレート１１０の傾斜の動きは停止され得る。ランディング停止部１４０ａおよび１４０ｂは、正確な傾斜角においてミラープレート１１０を定義し得、該傾斜角において、反射層１１１は、所定方向に入射光を反射し得る。静電力は、ブリッジ１０７ａまたは１０７ｂに歪みを生成し得る。静電力が除去または逆にされるときには、蓄積された弾性エネルギーが、解放されることによって、ランディング停止部１０７ａまたは１０７ｂからミラープレート１１０を分離することを促進し得る。
【００５５】
一部の実施形態において、マイクロミラーの寸法は、以下の通りである。ヒンジ構成要素１２０ａおよび１２０ｂは、長さ約２〜７μｍ、幅約０．２〜０．６μｍ、および厚さ約０．０４〜０．１μｍであり得る。ヒンジ支持ポスト１２１ａおよび１２１ｂは、幅約０．５〜１．１μｍおよび高さ１〜２μｍであり得る。ランディング停止部１４０ａおよび１４０ｂは、高さ０．５〜２．０および幅０．２〜０．６μｍであり得る。電極１３０ａおよび１３０ｂは、高さ０．２〜０．５μｍであり得る。ステップ電極１３１ａおよび１３１ｂは、高さ０．５〜１．０μｍであり得る。反射層１１１は、厚さが５００オングストロームまたはそれ未満であり得る。
【００５６】
本明細書において記述されたように、犠牲材料で埋められたへこみの上に形成された補償層は、平面を形成するために平面化され得、その結果として、続いて形成される層は、補償層が形成された領域にわたって平らになる。一部の実施形態において、補償層を形成する代わりに、犠牲材料のより厚い層が、形成、硬化かつ化学機械的研磨（ＣＭＰ）によって研磨され得る。しかし、ＣＭＰは、皿の形にへこむきらいがあり得る。一部の種類の犠牲材料の適用、例えばスピニングは、平らではない面の上に適用されるときには、犠牲材料の中のディップまたはバンプのアスペクト比を低減し得る。しかし、犠牲材料の下の層からのトポグラフィの残部は、頻繁に残る。エッチングなどの削減工程を伴った補償層は、他の方法によって提供される補償層よりも、より平らな面をもたらし得る。
【００５７】
開示された方法は、マイクロミラーの他の構成と適合可能であることが理解される。上述のさまざまな材料が、ミラープレート、ヒンジ接続ポスト、ヒンジ支持ポスト、電極およびランディング停止部のさまざまな層を形成するために用いられ得る。電極は、図面に示されるステップを含み得るか、または単一の高さの上面を含み得る。ミラープレートは、六辺形、ひし形および八角形などのさまざまな形状を有し得る。
【００５８】
開示された方法は、マイクロミラーの形成に限定されない。例えば、記述された方法は、他のマイクロデバイス、例えばカンチレバーを含むデバイス、サスペンドされた特徴を有するか、または犠牲材料またはキャビティの上に材料の層を堆積させることによって形成されるブリッジまたは他のデバイスなどに適用され得る。従って、本明細書において記述された技術は、キャビティの上に平らな層を含むあらゆるデバイスに適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】図１は、マイクロミラーの拡大図を図示する。
【図２】図２は、図１のマイクロミラーのマイクロプレートの底面図である。
【図３】図３は、図１のマイクロミラーの中のヒンジ、ヒンジ接続ポストおよびヒンジ支持ポストの詳細図である。
【図４】図４は、マイクロミラーを製造する工程流れ図を図示する。
【図５】図５〜図８は、基板上にマイクロミラーを製造するいくつかのステップを示す、図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図６】図５〜図８は、基板上にマイクロミラーを製造するいくつかのステップを示す、図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図７Ａ】図５〜図８は、基板上にマイクロミラーを製造するいくつかのステップを示す、図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図７Ｂ】図５〜図８は、基板上にマイクロミラーを製造するいくつかのステップを示す、図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図８】図５〜図８は、基板上にマイクロミラーを製造するいくつかのステップを示す、図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図９】図９〜図１２は、基板上にマイクロミラーを製造するいくつかのステップを示す、図２の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
【図１０】図９〜図１２は、基板上にマイクロミラーを製造するいくつかのステップを示す、図２の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
【図１１】図９〜図１２は、基板上にマイクロミラーを製造するいくつかのステップを示す、図２の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
【図１２】図９〜図１２は、基板上にマイクロミラーを製造するいくつかのステップを示す、図２の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
【図１３】図１３〜図１４は、基板上にマイクロミラーを製造するいくつかのステップを示す、図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図１４】図１３〜図１４は、基板上にマイクロミラーを製造するいくつかのステップを示す、図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図１５】図１５、図１６、図１７Ａ、図１８Ａ、図１９Ａおよび図２０Ａは、基板上にマイクロミラーを製造するいくつかのステップを示す、図２の線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。
【図１６】図１５、図１６、図１７Ａ、図１８Ａ、図１９Ａおよび図２０Ａは、基板上にマイクロミラーを製造するいくつかのステップを示す、図２の線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。
【図１７Ａ】図１５、図１６、図１７Ａ、図１８Ａ、図１９Ａおよび図２０Ａは、基板上にマイクロミラーを製造するいくつかのステップを示す、図２の線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、スペーサー層の中のキャビティの形成を示す、図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図１８Ａ】図１５、図１６、図１７Ａ、図１８Ａ、図１９Ａおよび図２０Ａは、基板上にマイクロミラーを製造するいくつかのステップを示す、図２の線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、スペーサー層の中のキャビティの上の犠牲材料の上面に形成されたへこみを示す、図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図１８Ｃ】図１８Ｃは、図１８Ｂに示されたへこみの上の補償層の形成を示す、図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図１８Ｄ】図１８Ｄは、図１８Ｂおよび図１８Ｃに示された工程を用いる、スペーサー層の中のキャビティを埋める犠牲材料上の平らな上面の形成を示す、図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図１８Ｅ】図１８Ｅは、スペーサー層の上およびスペーサー層の中のキャビティへの犠牲材料の層の形成を示す、図２の線Ａ−Ａに沿った断面図であり、へこみが、スペーサー層の中のキャビティの上の、犠牲材料の上面に形成される。
【図１８Ｆ】図１８Ｆは、図１８Ｅに示されたへこみの上の補償層の形成を示す、図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図１８Ｇ】図１８Ｇは、図１８Ｅおよび図１８Ｆに示された工程を用いる、スペーサー層の中のキャビティを埋める犠牲材料上の平らな上面の形成を示す、図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図１８Ｈ】図１８Ｈは、スペーサー層上およびスペーサー層におけるキャビティの中の犠牲材料上へのフォトレジスト層の形成を示す、図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図１８Ｉ】図１８Ｉは、図１８Ｈに示された工程を用いる、スペーサー層の中のキャビティを埋める犠牲材料上の平らな上面の形成を示す、図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図１９Ａ】図１５、図１６、図１７Ａ、図１８Ａ、図１９Ａおよび図２０Ａは、基板上にマイクロミラーを製造するいくつかのステップを示す、図２の線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂおよび図２０Ｂは、基板上にマイクロミラーを製造するいくつかのステップを示す、図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図２０Ａ】図１５、図１６、図１７Ａ、図１８Ａ、図１９Ａおよび図２０Ａは、基板上にマイクロミラーを製造するいくつかのステップを示す、図２の線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。
【図２０Ｂ】図１９Ｂおよび図２０Ｂは、基板上にマイクロミラーを製造するいくつかのステップを示す、図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図２１】図２１および図２２は、基板上に形成されたマイクロミラーを示す、図２の線Ｃ−Ｃおよび線Ａ−Ａのそれぞれに沿った断面図である。
【図２２】図２１および図２２は、基板上に形成されたマイクロミラーを示す、図２の線Ｃ−Ｃおよび線Ａ−Ａのそれぞれに沿った断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０７ａ、１０７ｂ  ブリッジ
１０８ａ、１０８ｂ  開口部
１１０  ミラープレート
１１２ａ、１１２ｂ  穴部
１１３  スペーサー層
１１４  ヒンジ層
１２０ａ、１２０ｂ  ヒンジ構成要素
１２５ａ、１２５ｂ  キャビティ
１４０ａ、１４０ｂ  ランディング停止部
３１２  底面層
３１５  側面層
【図２】
2008209924.tif 000003
【図４】
2008209924.tif 000004
【図１】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
2008209924.tif 000020
【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１８Ｅ】
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【図１８Ｆ】
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【図１８Ｇ】
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【図１８Ｈ】
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【図１８Ｉ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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