(57)【要約】      （修正有）【課題】ＭＥＭＳ装置の製造において、マスキングの工程を減少させることができる方法を提供する。【解決手段】基層１００の上に１つの層又は積み重ね層を堆積させる。１つの層又は積み重ね層の一番上の層は犠牲層１０２である。犠牲層１０２にパターンを形成し、この上に光感知ポリマーを堆積し露光することでリッジ１０６を形成する。このとき犠牲層がフォトマスクとして作用し追加のマスキング工程を必要としない。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロマシン装置を製作するためのマイクロ製作方法であって、
基材の上に１つの層又は積み重ね層を堆積させる工程と、
前記１つの層又は前記積み重ね層にパターンを形成する工程と、
前記１つの層又は前記積み重ね層の上に中間層を堆積させる工程と、
前記１つの層又は前記積み重ね層をフォトマスクとして使用して、前記中間層にパターンを形成する工程と、を有することを特徴とするマイクロ製作方法。
【請求項２】
前記基材は光が通過することが可能である、請求項１に記載のマイクロ製作方法。
【請求項３】
前記基材はガラスを含む、請求項２に記載のマイクロ製作方法。
【請求項４】
前記１つの層又は前記積み重ね層にパターンを形成する工程は、長手方向に間隔を隔てた溝を前記１つの層又は前記積み重ね層に形成する工程を有する、請求項１に記載のマイクロ製作方法。
【請求項５】
前記中間層にパターンを形成する工程は、前記中間層を、前記１つの層又は前記積み重ね層の溝を通過した光に晒す工程を有する、請求項４に記載のマイクロ製作方法。
【請求項６】
更に、前記中間層の上に最上層を堆積させる工程を有する、請求項１に記載のマイクロ製作方法。
【請求項７】
前記１つの層又は前記積み重ね層の一番上の層は犠牲層である、請求項１に記載のマイクロ製作方法。
【請求項８】
前記中間層はネガティブ作用光感知材料を含む、請求項１に記載のマイクロ製作方法。
【請求項９】
前記最上層はニッケル及びアルミニウムを含む、請求項６に記載のマイクロ製作方法。
【請求項１０】
更に、前記最上層にパターンを形成する工程を含む、請求項６に記載のマイクロ製作方法。
【請求項１１】
更に、前記中間層を現像し、前記１つの層又は前記積み重ね層の溝の中に配置され且つ長手方向に間隔を隔てたリッジを前記中間層に形成する工程を有する、請求項５に記載のマイクロ製作方法。
【請求項１２】
更に、前記中間層の長手方向に間隔を隔てたリッジによって支持された横断方向に延びるストリップを構成するパターンを、前記最上層に形成する工程を有する、請求項１１に記載のマイクロ製作方法。
【請求項１３】
マイクロマシンシステム装置の製作方法であって、
ａ）基層の上に１つ層又は積み重ね層を堆積させる工程を有し、前記１つの層又は前記積み重ね層の一番上の層は犠牲層であり、
ｂ）更に、前記１つの層又は前記積み重ね層にパターンを形成し、前記基層を露出させる少なくとも１つの貫通孔を前記１つの層又は前記積み重ね層に形成する工程と
ｃ）前記１つの層又は前記積み重ね層の上に光感知層を堆積させる工程と、
ｄ）前記少なくとも１つの貫通孔に光を通し、前記光感知層を露出させる工程と、を有することを特徴とする製作方法。
【請求項１４】
前記基層は基材層である、請求項１３に記載の製作方法。
【請求項１５】
前記光は紫外光を含む、請求項１３に記載の製作方法。
【請求項１６】
前記光感知層はネガティブ作用光感知材料を含む、請求項１３に記載の製作方法。
【請求項１７】
更に、前記光感知層の上に構造層を堆積させる工程を有する、請求項１３に記載の製作方法。
【請求項１８】
更に、前記犠牲層を除去する工程を有する、請求項１７に記載の製作方法。
【請求項１９】
前記工程ａ）〜ｄ）を少なくとも１回繰り返し、各構造層は、前記基層を構成する、請求項１８に記載の製作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロファブリケーション、即ち、マイクロ製作方法に関する。更に詳細には、本発明は、マイクロマシン（ＭＥＭＳ）装置用構造体のマイクロ製作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ装置を製作するのに使用されるマイクロ製作方法技術は、概略的には、基材の上に１又は２以上の層を堆積させる工程と、それに引続いて、その層にパターンを形成して、有用な構造を作り出す工程とを含んでいる。層にパターンを形成するための１つの技術は、フォトリソグラフィの使用を含む。フォトリソグラフィを用いれば、フォト即ち光マスクの上の所望パターンの写真構成が、層の表面にパターンを付与するのに使用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＭＥＭＳ装置を製造するとき、普通、いくつかのマスキング工程が必要とされ、各マスキング工程は、装置のコストに追加される。従って、ＭＥＭＳ装置の製作中に必要とされるマスキング工程の数を減少させることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の１つの側面によれば、基材の上に第１の層を堆積させる工程と、第１の層にパターンを形成する工程と、第１の層の上に第２の層を堆積させる工程と、第１の層をフォトマスクとして使用して、第２の層にパターンを形成する工程と、を有するマイクロ製作方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図２〜図１０を参照して、本発明の側面を説明する。図２〜図１０は、米国特許第５，８３５，２５５号に記載された可視スペクトルモジュレータアレイ又は米国特許第６，０４０，９３７号に記載された干渉計モジュレータ（ＩＭＯＤ）等のＭＥＳＭ装置の製作中の段階を示す図である。本質的には、可視スペクトルモジュレータアレイ又はＩＭＯＤの製造中の段階を参照して本発明を説明することは、本発明の理解を深めるためであり、本発明をその他のＭＥＭＳ装置の製造に使用してもよいことを理解すべきである。かくして、可視スペクトルモジュレータアレイ又はＩＭＯＤの製造を参照して本発明を説明することは、本発明をそれらに限定するわけではない。
【０００６】
図１は、ここに説明する技術にしたがって製作するのが良い可視スペクトルモジュレータアレイ１０の一部分の例を示す。図１を参照すれば、アンテナアレイが、マイクロ製作された干渉計キャビティの半分に製作され、干渉計キャビティは、入射電磁放射線の或る部分を（ａ）キャビティ自体の寸法及び（ｂ）キャビティの誘電ミラーの応答周波数に応じて伝播させ且つ反射する。図１では、透明な基材１６の上に製作された２つのキャビティ１２,１４を含むアレイ１０を示している。層１８、即ち、一次ミラー／導体は、１又は２以上の金属酸化物半導体及び透明な導体の組合わせを有するのが良い。絶縁支持体２０が、第２の透明な導電膜２２を持上げ支持している。各アレイエレメントは、膜２２の上に形成されたアンテナアレイ２４を有している。２つの構造体２２，２４は一緒に、二次ミラー／導体を構成する。これとは逆に、アンテナアレイが一次ミラー／導体の一部分として製作されても良い。二次ミラー／導体２２／２４は、それらが引っ張り応力状態におかれるように、かくして、基材と平行になるように製作され、非陥没状態の可撓性膜を形成する。
【０００７】
層２２，２４が平行なので、アレイの上又は下から任意のキャビティに入る放射線は、キャビティ内で多反射を経験し、光学干渉を生じさせる。アンテナアレイの寸法に応じて、干渉は、その反射及び／又は伝播特性を決定する。寸法のうちの１つ、この場合にはキャビティ高さ（即ち、層１８の内壁と層２２の内壁との間の間隔）を変更することにより、光学特性が変化する。高さの変更は、キャビティの２つの層の間に電位を付与することにより達成され、静電気力のため、層２２を陥没させる。７ボルトを付与することにより陥没したキャビティ１２と、０ボルトを付与することにより陥没していないキャビティ１４を示す。
【０００８】
アレイ１０を製作する際、絶縁支持体２０が、それと層１８、２２とが接触する領域内に具合良く構成されることが好ましい。本発明は、そのような支持体の製造に特に有用である。図２〜図１０は、支持体２０等の支持体を有するＭＥＭＳ装置の種々の製造段階を示している。図２を参照すれば、参照符号１００は、基材１００を指示する。基材１００は、多くの異なる材料のものであっても良く、各々は、紫外光に対して透明である。これらの材料の例は、プラスチック、マイラ又はクォーツを含む。材料は、光的にスムーズであるが平らであることは必要ではないフィニッシュを支持することができなければならない。好ましい材料は、可視範囲において伝播と反射の両方の作用を有するガラスである。
【０００９】
種々の層が基材１００の上に堆積され、積み重ね部を構成する。特に、物理蒸着法（ＰＶＤ）、例えば、スパッタリング又はｅビーム蒸発等の標準技術を使用して、基材１００を犠牲層１０２でコーティングする。その他の可能な方法は、化学蒸着法及び分子ビームエピタキシ法を含む。
【００１０】
図２では、犠牲層は単一層である。しかしながら、本発明の他の実施形態では、層１０２は、一番上に犠牲層を有する積み重ね層であっても良い。
【００１１】
図３は、長手方向に間隔を隔てた溝１０４を構成するパターンが犠牲層１０２に形成された、ＭＥＭＳ装置の１つの製造段階を示す。犠牲層１０２にパターンを形成するのに、標準方法が使用され、この方法は、適当なマスクを通して層１０２を露出させ、現像し、パターンを作ることを含む。
【００１２】
図４では、ネガティブフォトレジストであるのが良いネガティブ作用光感知材料の形態の光感知ポリマー材料が、犠牲層１０２の上に渡され、ネガティブ作用光感知材料は、層１００及び１０２によって構成される積み重ねフィルムの全高よりも高い高さを有している。その後、ネガティブ作用光感知材料を、基材１００を通過する紫外光に晒し、在来の技術を使用して現像する。長手方向溝１０４は、ネガティブ作用光感知材料を露出させる唯一の手段であるので、積み重ね部の上のネガティブ作用光感知材料は、基材の現像工程中に溶かされ、溝１０４内に配置されたネガティブ作用光感知材料の長手方向リッジ１０６だけを残す。かくして、好ましくは、最初、犠牲層１０２にパターンを形成し、次いで、ネガティブ作用光感知材料を、基材１００及び犠牲層１０２の溝１０４を通して露出させることによって、犠牲層１０２がフォトマスクとして作用し、それにより、追加のマスキング工程を必要とせずに、ネガティブ作用光感知材料にパターンをリソグラフィー式に形成することを可能にする。図５では、積み重ね部の上に構造層１０８が堆積され、犠牲層１０２が除去され、かくして、層１０８は、リッジ１０６によって支持されている。好ましくは、異なるフォトマスクを使用することによって、任意所望の幾何学的形状の支持構造体を製作することが可能である。かくして、他の実施形態では、リッジの代わりに、ピラー又は支柱が形成されても良い。層１０８は、非常に導電性があり且つ反射性があり、典型的には、アルミニウム及びニッケルを含む。
【００１３】
図６は、横断方向に延びるストリップパターンが層１０８に形成された、ＭＥＭＳ装置の引続く製造段階を示す。図７は、層１０８の上に堆積された、酸化物スペーサ１１０を有する積み重ねフィルムを示す。図８は、酸化物スペーサ層１１０にパターンが形成された、ＭＥＭＳ装置の製造段階を示す。図９は、機械的衝撃負荷による損傷から構造体を保護し且つ微粒子がＩＭＯＤ構造体の作動を妨げることを防止するために、密封フィルム１１２が圧力接着剤１１４で全体構造の上に塗布された、ＭＥＭＳ装置の製造段階を示す。密封フィルム１１２は、密封性をもたらすために金属又は酸化物フィルムでコーティングされた薄い金属フィルム又はポリマーフィルム等、種々の材料であっても良い。最後に、図１０は、ＸｅＦ2ガスでパージして犠牲層１０２の残部を除去した後の構造体を示す。次いで、構造体の縁部を密封する。
【００１４】
他の実施形態では、酸化物層１１０の代わりに、ネガティブ作用光感知材料の別の層を酸化物層１１０の上に渡し、基材１００を通して晒し、上述した技術を使用して、支持構造体の更なるセットを形成しても良い。これらの支持構造体は、その他の層のための支持部を構成しても良い。好ましくは、この方法は、１つのフロアが他のフロアの上に積み重ねられた多くの層即ち「フロア」を有するＭＥＭＳ構造体を構築するのに繰り返されるのが良く、フロアは、上述した技術に従って製作された支持構造体によって上下方向に間隔が隔てられる。本発明の１つの利点は、ＭＥＭＳ装置内の２つの層の間の機械的支持体が正確に構成されることを可能にするマイクロ製作技術を提供することにある。これにより、ＭＥＭＳ装置内の支持体とその他の支持体との間のクリーンで具合良く構成された機械コンタクトを可能にする。
【００１５】
更に、本発明は、基材の上のパターン層を、他の層にパターンを形成するためのフォトマスクとして使用し、それにより、マスキング工程を省いている。
【００１６】
特定の実施形態を参照して、本発明を説明したけれども、特許請求の範囲に記載した本発明のより広い精神から逸脱することなく種々の変更及び変化がこれらの実施形態になされても良いことは明らかである。従って、明細書及び図面は、例示の意味として考えるべきであり、限定の意味として考えるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のマイクロ製作方法を使用して製造することができるＭＥＭＳ装置の一部分の斜視図である。
【図２】図１のＭＥＭＳ装置の１つの製造段階を示す図である。
【図３】図１のＭＥＭＳ装置の１つの製造段階を示す図である。
【図４】図１のＭＥＭＳ装置の１つの製造段階を示す図である。
【図５】図１のＭＥＭＳ装置の１つの製造段階を示す図である。
【図６】図１のＭＥＭＳ装置の１つの製造段階を示す図である。
【図７】図１のＭＥＭＳ装置の１つの製造段階を示す図である。
【図８】図１のＭＥＭＳ装置の１つの製造段階を示す図である。
【図９】図１のＭＥＭＳ装置の１つの製造段階を示す図である。
【図１０】図１のＭＥＭＳ装置の１つの製造段階を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2008290243.tif 000010
【図９】
2008290243.tif 000011
【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年8月29日(2008.8.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロマシン装置を製作する方法であって、
基材の上に、犠牲材料を有する少なくとも１つの層を形成する工程と、
前記犠牲層にパターンを形成する工程と、
前記犠牲層の上に追加の層を堆積させる工程と、
前記犠牲層をフォトマスクとして使用して、前記追加の層にパターンを形成する工程と、を有する方法。
【請求項２】
更に、前記犠牲層を除去する工程を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
更に、前記基材の上に、導電層を形成する工程を有し、前記犠牲層は、前記導電層の上に形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記導電層は、少なくとも部分的に光を透過させる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記導電層は、実質的に透明である、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
更に、前記犠牲層の上に、上層を形成する工程を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記上層は、導電性である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記上層は、少なくとも部分的に、入射光に対する反射性を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
更に、前記犠牲層を除去して、マイクロマシン装置キャビティを形成する工程を有し、  前記上層は、前記マイクロマシン装置キャビティ内を移動可能である、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記追加の層にパターンを形成する前記工程の後、前記上層を形成し、前記上層を、パターンを形成した前記追加の層の部分によって支持する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記追加の層は、ネガティブ作用フォトレジストを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記基材は、少なくとも部分的に、光に対して透過性である、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
マイクロマシン装置を形成する方法であって、
光透過性の基材を準備する工程と、
前記基材の上に、犠牲層を設ける工程と、
前記犠牲層にパターンを形成して、前記犠牲層の少なくとも一部分を除去する工程と、
前記犠牲層の上に追加の層を設ける工程と、
前記犠牲層の除去した部分を通る光に、前記追加の層を露出させることによって、前記追加の層にパターンを形成する工程と、を有する方法。
【請求項１４】
更に、前記犠牲層の残部を除去する工程を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
更に、前記基材と前記犠牲層との間に下層を設ける工程を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記下層の少なくとも一部分は、反射性を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記下層の少なくとも一部分は、導電性である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記下層の導電部分は、可視光に対して実質的に透明である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
更に、前記犠牲層の上に、上層を設ける工程を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記上層の少なくとも一部分は、少なくとも部分的に、可視光に対する反射性を有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記上層の少なくとも一部分は、導電性である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
更に、前記犠牲層の残部を除去して、キャビティを形成する工程を有し、
前記上層は、前記キャビティ内を移動可能である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記上層は、パターンが形成された前記追加の層の上に設けられ且つそれに支持される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記上層は、アルミニウム又はニッケルを有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記犠牲層をＸｅＦ2によって除去可能である、請求項１３に記載の方法。
【請求項２６】
前記犠牲層は、光に対して透過性でない、請求項１３に記載の方法。
【請求項２７】
前記追加の層にパターンを形成する前記工程は、光を前記犠牲層の残部で阻止する、請求項１３に記載の方法。
【請求項２８】
マイクロマシン装置アレイを製造する方法であって、
光を通過させることが可能な基材の上に、透明な電極を形成する工程と、
前記透明な電極の上に、犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層の上に、追加の層を堆積させる工程と、
前記基材を通過した光に前記追加の層を露出させることによって、前記追加の層にパターンを形成する工程と、を有する方法。
【請求項２９】
更に、パターンが形成された前記追加の層を使用して、マイクロマシン装置をアレイ内に形成する工程を有する、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記基材を通過する光に、前記追加の層を露出させる工程は、前記基材を通過する紫外線に、前記追加の層を露出させる工程を有する、請求項２８に記載の方法。