(57)【要約】  より速くエッチングされる部分とより遅くエッチングされる部分とを備えた犠牲構造体を備えたＭＥＭＳは、その犠牲構造体をエッチングすることによってＭＥＭＳ内にキャビティを形成する際に、構造特徴部に対する損傷の減少を示す。異なるエッチング速度が構造層を機械的に分離することによって、エッチングプロセス中の装置の応力を低下させる。方法及びシステムも提供される。
2010541002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小電気機械システム装置を備えた装置であって、該微小電気機械システム装置が、
第一の構造層上に形成された犠牲構造体と、
前記犠牲構造体上に形成された第二の構造層とを備え、
前記第二の構造層が、該第二の構造層を貫通して延伸する複数のエッチング剤アクセス開口部を備え、
前記犠牲構造体が、前記第一の構造層に近接する第一の部分と、前記第一の構造層から離れた第二の部分とを備え、
前記第一の部分及び前記第二の部分の一方が、前記第一の部分及び前記第二の部分の他方の存在下において選択的にエッチング可能であり、
前記犠牲構造体が、前記第一の構造層及び前記第二の構造層の存在下において選択的にエッチング可能である、装置。
【請求項２】
前記犠牲構造体の前記第一の部分及び前記犠牲構造体の前記第二の部分の一方が、所定のエッチング剤によって、前記第一の部分及び前記第二の部分の他方よりも速い速度でエッチング可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記犠牲構造体の前記第二の部分が、所定のエッチング剤によって、前記犠牲構造体の前記第一の部分よりも速い速度でエッチング可能である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記犠牲構造体が、前記犠牲構造体の前記第一の部分と前記犠牲構造体の前記第二の部分との間で段階的に変化する組成を有する犠牲層を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記犠牲構造体の前記第一の部分が第一の犠牲層を備え、前記犠牲構造体の前記第二の部分が第二の犠牲層を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第一の犠牲層と前記第二の犠牲層とが異なる圧縮度を有する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記犠牲構造体が第三の犠牲層を更に備え、前記第一の犠牲層及び前記第二の犠牲層の少なくとも一方が、所定のエッチング剤によって、前記第三の犠牲層よりも速い速度でエッチング可能である、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記犠牲構造体の前記第一の部分が、界面領域を形成する複数の犠牲層を備え、前記第二の部分が前記界面領域を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記複数の犠牲層が、実質的に同一条件下で形成された実質的に同一の物質を備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記犠牲構造体が、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、それらの組み合わせ、合金、混合物のうち少なくとも一つを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記犠牲構造体がフォトレジストを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
所定のエッチング剤がＸｅＦ２を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記犠牲構造体の前記第一の部分と前記犠牲構造体の前記第二の部分との間のエッチング選択性が、所定のエッチング剤を使用して少なくとも略２．５：１である、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記犠牲構造体が、二層の犠牲層で構成されている、請求項４に記載の装置。
【請求項１５】
前記第一の構造層が、誘電体を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記第一の構造層の下方に形成された電極を更に備えた請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記第二の構造層が変形可能層を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記犠牲構造体と前記第二の構造層との間に形成された可動反射層と、
前記第二の構造層及び前記可動反射層を結合するコネクタと、
前記第二の構造層と前記可動反射層との間に形成された犠牲物質の層とを更に備えた請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記第一の構造層と前記第二の構造層との間に延伸する支持構造体を更に備えた請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
前記微小電気機械システム装置が干渉変調器である、請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
ディスプレイと、
前記ディスプレイと通信して、画像データを処理するように構成されているプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されているメモリ装置とを更に備えた請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記ディスプレイに少なくとも一つの信号を送信するように構成されているドライバ回路を更に備えた請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部を送信するように構成されている制御装置を更に備えた請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記プロセッサに前記画像データを送信するように構成されている画像ソースモジュールを更に備えた請求項２１に記載の装置。
【請求項２５】
前記画像ソースモジュールが、受信機、送受信機及び送信機のうち少なくとも一つを備える、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
入力データを受信して、該入力データを前記プロセッサと通信するように構成されている入力装置を更に備えた請求項２１に記載の装置。
【請求項２７】
微小電気機械システム装置の製造方法であって、
第一の構造層上に、該第一の構造層に近接する第一の部分と、該第一の構造層から離れた第二の部分とを備えた犠牲構造体を形成する段階と、
前記犠牲構造体上に第二の構造層を形成する段階と、
前記第二の構造層を貫通して延伸する複数のエッチング剤アクセス開口部を形成する段階とを備え、
前記犠牲構造体が、前記第一の構造層及び前記第二の構造層の存在下において選択的にエッチング可能であり、
前記第一の部分及び前記第二の部分の一方が、前記第一の部分及び前記第二の部分の他方の存在下において選択的にエッチング可能である、方法。
【請求項２８】
前記第一の部分及び前記第二の部分の一方が、所定のエッチング剤によって、他方よりも速い速度でエッチング可能である、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記所定のエッチング剤を用いて前記第一の部分及び前記第二の部分の一方をエッチングする段階を更に備えた請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記所定のエッチング剤を用いて前記第一の部分及び前記第二の部分の一方をエッチングする段階が、ＸｅＦ２を用いて前記第一の部分及び前記第二の部分の一方をエッチングする段階を備える、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記犠牲構造体を形成する段階が、前記第一の構造層に近接する第一の犠牲層と、前記第一の構造層から離れた第二の犠牲層とを形成する段階を備える、請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
前記犠牲構造体を形成する段階が、前記第一の部分と前記第二の部分との間で段階的に変化する組成を備えた犠牲層を形成する段階を備える、請求項２７に記載の方法。
【請求項３３】
前記犠牲構造体を形成する段階が、第三の犠牲層を形成する段階を更に備え、
所定のエッチング剤が、前記第一の犠牲層及び前記第二の犠牲層の少なくとも一方を、前記第三の犠牲層よりも速くエッチングする、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
微小電気機械システム装置の製造方法であって、
第一の層上に犠牲層を形成する段階と、
前記犠牲層上に第二の層を形成する段階と、
前記第一の層と前記第二の層との間から前記犠牲層を選択的にエッチングして、前記第一の層と前記第二の層との間に延伸する少なくとも一つのピラーを形成する段階と、
前記少なくとも一つのピラーをエッチングする前に、前記第一の層及び前記第二の層の少なくとも一方から、前記犠牲層を機械的に分離する段階とを備えた方法。
【請求項３５】
前記犠牲層を形成する段階が、ゲルマニウム及びモリブデン酸化物の少なくとも一つを備えた層を形成する段階を備える、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記第二の層を形成する段階が、アルミニウムの可動反射層を形成する段階を備える、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記犠牲層を機械的に分離する段階が、前記第二の層から機械的に分離する段階を備える、請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
微小電気機械システム装置を備えた装置であって、該微小電気機械システム装置が、
第一の構造層に接触する第一の犠牲層と、
前記第一の犠牲層上に形成された第二の犠牲層と、
前記第二の犠牲層に接触する第二の構造層とを備え、
前記第一の犠牲層及び前記第二の犠牲層が、所定のエッチング剤を用いて前記第一の構造層及び前記第二の構造層の存在下において、選択的にエッチング可能であり、
前記第一の犠牲層及び前記第二の犠牲層の一方が、前記所定のエッチング剤によって、他方よりも速くエッチングされる、装置。
【請求項３９】
前記第二の構造層を貫通して延伸する複数のエッチング剤アクセス開口部を更に備えた請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
微小電気機械システム装置を備えた装置であって、該微小電気機械システム装置が、
第一の導電層上に形成された誘電体層と、
前記誘電体層上に形成された犠牲構造体と、
前記犠牲構造体上に形成された第二の導電層とを備え、
前記犠牲構造体が、所定のエッチング剤を用いて、前記誘電体層及び前記第二の導電層の存在下において選択的にエッチング可能であり、
前記犠牲構造体が、前記所定のエッチング剤に対して、速くエッチングされる部分と遅くエッチングされる部分とを備える、装置。
【請求項４１】
前記犠牲構造体が、前記速くエッチングされる部分と前記遅くエッチングされる部分の段階的に変化する層を備える、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
微小電気機械システム装置を備えた装置であって、該微小電気機械システム装置が、
第一の構造層上に形成された組成の不均一な犠牲構造体と、
前記犠牲構造体上に形成された第二の構造層とを備え、
前記第二の構造層が、該第二の構造層を貫通して延伸する複数のエッチング剤アクセス開口部を備え、
前記犠牲構造体が、前記第一の構造層と及び前記第二の構造層の存在下において選択的にエッチング可能であり、
所定のエッチング剤が、前記犠牲構造体を不均一にエッチングする、装置。
【請求項４３】
微小電気機械システム装置を備えた装置であって、該微小電気機械システム装置が、
前記微小電気機械システム装置を支持するための第一の構造手段と、
前記微小電気機械システム装置にキャビティを形成するための犠牲手段と、
前記微小電気機械システム装置を作動させるための第二の構造手段とを備え、
前記第二の構造手段が、前記犠牲手段にエッチング剤手段を接触させるための複数のエッチング剤アクセス手段を備え、
前記犠牲手段が、より早くエッチングされる部分と、より遅くエッチングされる部分とを備える、装置。
【請求項４４】
前記第一の構造手段が基板を備える、請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
前記犠牲手段が犠牲構造体を備える、請求項４３に記載の装置。
【請求項４６】
前記第二の構造手段が変形可能層を備える、請求項４３に記載の装置。
【請求項４７】
微小電気機械システム装置の製造方法であって、
第一の層上に犠牲構造体を形成する段階と、
前記犠牲構造体上に第二の層を形成する段階と、
所定のエッチング剤を用いて、前記第一の層と前記第二の層との間から実質的に完全に前記犠牲構造体を選択的にエッチングする段階とを備え、
前記犠牲構造体が、前記所定のエッチング剤に関して、より速くエッチングされる部分と、より遅くエッチングされる部分とを備える、方法。
【請求項４８】
前記犠牲構造体を形成する段階が、複数の犠牲層を形成する段階を備える、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
微小電気機械システム装置を備えた装置であって、該微小電気機械システム装置が、
第一の構造層上に形成された犠牲構造体と、
前記犠牲構造体上に形成された第二の構造層とを備え、
前記犠牲構造体が、第一の部分及び第二の部分を備え、
前記第一の部分及び前記第二の部分の一方が、所定のエッチング剤を用いてより速い固有のエッチング速度を有し、
前記犠牲構造体が、前記所定のエッチング剤を用いて、前記第一の構造層及び前記第二の構造層の存在下において選択的にエッチング可能であり、
前記犠牲構造体の幅又は長さ対厚さのアスペクト比が、少なくとも略５０：１である、装置。
【請求項５０】
前記犠牲構造体の幅及び長さ対厚さのアスペクト比が、少なくとも略５０：１である、請求項４９に記載の装置。
【請求項５１】
前記犠牲構造体の幅又は長さ対厚さのアスペクト比が、少なくとも略１００：１である、請求項４９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は一般的に微小電気機械システム（ＭＥＭＳ，ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）に係り、特にキャビティを備えたＭＥＭＳ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）は、微小機械素子、アクチュエータ、及び、電子機器を含む。微小機械素子は、堆積、エッチング、及び／又は、他の微小機械加工プロセス（基板及び／又は堆積させた物質層の一部をエッチングしたり、電気的及び電気機械的装置を形成するための層を追加したりする）を用いて、形成され得る。ＭＥＭＳ装置の一種類は、干渉変調器と呼ばれる。本願において、干渉変調器または干渉光変調器という用語は、光干渉原理を用いて光を選択的に吸収及び／又は反射する装置を指称する。特定の実施形態において、干渉変調器は、一対の導電性板を備える。その一対の導電性板の一方または両方は、その全体または一部が透明及び／又は反射性であり、適切な電気信号の印加に対して相対的に動くことができる。特定の実施形態において、一方の板は、基板上に堆積させた静止層を備え、他方の板は、空隙によって静止層から離隔された金属膜を備える。本願において詳述されるように、他方の板に対する一方の板の位置によって、干渉変調器に入射する光の光学干渉を変化させることができる。このような装置は広範な応用を有し、こうした種類の装置の特性を利用及び／又は変更する分野において有用であり、その特徴を、既存の製品を改善し、また、未だ開発されていない新規製品を創作するのに活かすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００５０２９８０３号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１６４０３１９号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００７／１７０５４０号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００６／０６７６４４号明細書
【特許文献５】国際公開第２００８／０４６６８２号
【特許文献６】国際公開第２００８／１２４３７２号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
より速くエッチングされる部分とより遅くエッチングされる部分とを備えた犠牲構造体を備えたＭＥＭＳは、その犠牲構造体をエッチングすることによってＭＥＭＳ内にキャビティを形成する際に、構造特徴部に対する損傷の減少を示す。異なるエッチング速度が構造層を機械的に分離することによって、エッチングプロセス中の装置の応力を低下させる。方法及びシステムも提供される。
【０００５】
従って、一部実施形態は、微小電気機械システム装置を備えた装置を提供する。該微小電気機械システム装置は、第一の構造層上に形成された犠牲構造体と、犠牲構造体上に形成された第二の構造層とを備える。第二の構造層は、その第二の構造層を貫通して延伸する複数のエッチング剤アクセス開口部を備える。犠牲構造体は、第一の構造層に近接する第一の部分と、第一の構造層から離れた第二の部分とを備える。第一の部分及び第二の部分の一方は、第一の部分及び第二の部分の他方の存在下において選択的にエッチング可能である。犠牲構造体は、第一の構造層及び第二の構造層の存在下において選択的にエッチング可能である。
【０００６】
一部実施形態では、犠牲構造体の第一の部分及び犠牲構造体の第二の部分の一方は、所定のエッチング剤によって、第一の部分及び第二の部分の他方よりも速い速度でエッチング可能である。一部実施形態では、犠牲構造体の第二の部分は、所定のエッチング剤によって、犠牲構造体の第一の部分よりも速い速度でエッチング可能である。
【０００７】
一部実施形態では、犠牲構造体は、犠牲構造体の第一の部分と犠牲構造体の第二の部分との間で段階的に変化する組成を有する犠牲層を備える。
【０００８】
一部実施形態では、犠牲構造体の第一の部分は第一の犠牲層を備え、犠牲構造体の第二の部分は第二の犠牲層を備える。一部実施形態では、第一の犠牲層及び第二の犠牲層は異なる圧縮度を有する。一部実施形態では、犠牲構造体は第三の犠牲層を更に備え、第一の犠牲層及び第二の犠牲層の少なくとも一方は、所定のエッチング剤によって、第三の犠牲層よりも速い速度でエッチング可能である。
【０００９】
一部実施形態では、犠牲構造体の第一の部分は、その間に界面領域を形成する複数の犠牲層を備え、第二の部分が界面領域を備える。一部実施形態では、犠牲層は、実質的に同一の条件下で形成された実質的に同一の物質を備える。
【００１０】
一部実施形態では、犠牲構造体は、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、それらの組み合わせ、合金、混合物のうち少なくとも一つを備える。一部実施形態では、犠牲構造体はフォトレジストを備える。
【００１１】
一部実施形態では、所定のエッチング剤はＸｅＦ２を備える。一部実施形態では、犠牲構造体の第一の部分と犠牲構造体の第二の部分との間のエッチング選択性は、所定のエッチング剤を用いて、少なくとも略２．５：１である。
【００１２】
一部実施形態では、犠牲構造体は二層の犠牲層で構成される。
【００１３】
一部実施形態では、第一の構造層は誘電体を備える。一部実施形態は、第一の構造層の下方に形成された電極を更に備える。一部実施形態では、第二の構造層は変形可能層を備える。
【００１４】
一部実施形態は、犠牲構造体と第二の構造層との間に形成された可動反射層と、第二の構造層と可動反射層とを結合するコネクタと、第二の構造層と可動反射層との間に形成された犠牲物質の層とを更に備える。一部実施形態は、第一の構造層と第二の構造層との間に延伸する支持構造体を更に備える。
【００１５】
一部実施形態では、微小電気機械システム装置は干渉変調器である。
【００１６】
一部実施形態は、ディスプレイと、そのディスプレイと通信して、画像データを処理するように構成されているプロセッサと、そのプロセッサと通信するように構成されているメモリ装置とを更に備える
【００１７】
一部実施形態は、ディスプレイに少なくとも一つの信号を送信するように構成されているドライバ回路を更に備える。一部実施形態は、ドライバ回路に画像データの少なくとも一部を送信するように構成されている制御装置を更に備える。一部実施形態は、プロセッサに画像データを送信するように構成されている画像ソースモジュールを更に備える。一部実施形態では、画像ソースモジュールは、受信機、送受信機、送信機の少なくとも一つを備える。一部実施形態は、入力データを受信し、プロセッサとその入力データを通信するように構成されている入力装置を更に備える。
【００１８】
一部実施形態は、微小電気機械システム装置の製造方法を提供する。本方法は、第一の構造層上に、その第一の構造層に近接する第一の部分と、第一の構造層から離れた第二の部分とを備えた犠牲構造体を形成する段階と、犠牲構造体上に第二の構造層を形成する段階と、第二の構造層を貫通して延伸する複数のエッチング剤アクセス開口部を形成する段階とを備え、犠牲構造体は、第一の構造層及び第二の構造層の存在下において選択的にエッチング可能であり、第一の部分及び第二の部分の一方は、第一の部分及び第二の部分の他方の存在下において選択的にエッチング可能である。
【００１９】
一部実施形態では、第一の部分及び第二の部分の一方は、所定のエッチング剤によって、他方よりも速い速度でエッチング可能である。一部実施形態は、所定のエッチング剤を用いて第一の部分及び第二の部分の一方をエッチングする段階を備える。一部実施形態では、所定のエッチング剤を用いて第一の部分及び第二の部分の一方をエッチングする段階は、ＸｅＦ２を用いて第一の部分及び第二の部分の一方をエッチングする段階を備える。
【００２０】
一部実施形態では、犠牲構造体を形成する段階は、第一の構造層に近接する第一の犠牲層と、第一の構造層から離れた第二の犠牲層とを形成する段階を備える。一部実施形態では、犠牲構造体を形成する段階は、第一の部分と第二の部分との間で段階的に変化する組成を備えた犠牲層を形成する段階を備える。一部実施形態では、犠牲構造体を形成する段階は、第三の犠牲層を形成する段階を更に備え、所定のエッチング剤は、第一の犠牲層及び第二の犠牲層の少なくとも一方を第三の犠牲層よりも速くエッチングする。
【００２１】
一部実施形態は、微小電気機械システム装置の製造方法を提供する。本方法は、第一の層上に犠牲層を形成する段階と、犠牲層上に第二の層を形成する段階と、第一の層と第二の層との間から犠牲層を選択的にエッチングして、第一の層と第二の層との間に延伸する少なくとも一つのピラーを形成する段階と、少なくとも一つのピラーをエッチングする前に、第一の層及び第二の層の少なくとも一方から犠牲層を機械的に分離する段階とを備える。
【００２２】
一部実施形態では、犠牲層を形成する段階は、ゲルマニウム及びモリブデン酸化物の少なくとも一つを備えた層を形成する段階を備える。一部実施形態では、第二の層を形成する段階は、アルミニウムの可動反射層を形成する段階を備える。一部実施形態では、犠牲層を機械的に分離する段階は、第二の層から機械的に分離する段階を備える。
【００２３】
一部実施形態は、微小電気機械システム装置を備えた装置を提供する。該微小電気機械システムは、第一の構造層に接触する第一の犠牲層と、第一の犠牲層上に形成された第二の犠牲層と、第二の犠牲層に接触する第二の構造層とを備える。第一の犠牲層及び第二の犠牲層は、所定のエッチング剤を用いて、第一の構造層及び第二の構造層の存在下において選択的にエッチング可能であり、第一の犠牲層及び第二の犠牲層の一方は、所定のエッチング剤によって、他方よりも速い速度でエッチングされる。
【００２４】
一部実施形態は、第二の構造層を貫通して延伸する複数のエッチング剤アクセス開口部を更に備える。
【００２５】
一部実施形態は、微小電気機械システム装置を備えた装置を提供する。該微小電気機械システム装置は、第一の導電層上に形成された誘電体層と、誘電体層上に形成された犠牲構造体と、犠牲構造体上に形成された第二の導電層とを備える。犠牲構造体は、所定のエッチング剤を用いて、誘電体層及び第二の導電層の存在下において選択的にエッチング可能であり、犠牲構造体は、所定のエッチング剤に対して、より速くエッチングされる部分と、より遅くエッチングされる部分とを備える。
【００２６】
一部実施形態では、犠牲構造体は、より速くエッチングされる部分とより遅くエッチングされる部分の段階的に変化する層を備える。
【００２７】
一部実施形態は、微小電気機械システム装置を備えた装置を提供する。該微小電気機械システム装置は、第一の構造層上に形成された組成の不均一な犠牲構造体と、犠牲構造体上に形成された第二の構造層とを備える。第二の構造層は、その第二の構造層を貫通して延伸する複数のエッチング剤アクセス開口部を備える。犠牲構造体は、第一の構造層及び第二の構造層の存在下において選択的にエッチング可能であり、所定のエッチング剤は、犠牲構造体を不均一にエッチングする。
【００２８】
一部実施形態は、微小電気機械システム装置を備えた装置を提供する。該微小電気機械システム装置は、その微小電気機械システム装置を支持するための第一の構造手段と、微小電気機械システム装置にキャビティを形成するための犠牲手段と、微小電気機械システム装置を作動させるための第二の構造手段とを備える。第二の構造手段は、犠牲手段をエッチング剤手段に接触させるための複数のエッチング剤アクセス手段を備え、犠牲手段は、より速くエッチングされる部分と、より遅くエッチングされる部分とを備える。
【００２９】
一部実施形態では、第一の構造手段は基板を備える。一部実施形態では、犠牲手段は犠牲構造体を備える。一部実施形態では、第二の構造手段は変形可能層を備える。
【００３０】
一部実施形態は、微小電気機械システム装置の製造方法を提供する。本方法は、第一の層上に犠牲構造体を形成する段階と、犠牲構造体上に第二の層を形成する段階と、所定のエッチング剤を用いて、第一の層と第二の層の間から実質的に完全に犠牲構造体を選択的にエッチングする段階とを備える。犠牲構造体は、所定のエッチング剤に対して、より速くエッチングされる部分と、より遅くエッチングされる部分とを備える。
【００３１】
一部実施形態では、犠牲構造体を形成する段階は、複数の犠牲層を形成する段階を備える。
【００３２】
一部実施形態は、微小電気機械システム装置を備えた装置を提供する。該微小電気機械システム装置は、第一の構造層上に形成された犠牲構造体と、犠牲構造体上に形成された第二の構造層とを備える。犠牲構造体は、第一の部分と第二の部分とを備え、第一の部分及び第二の部分の一方は、所定のエッチング剤を用いて、より速い固有のエッチング速度を有する。犠牲構造体は、所定のエッチング剤を用いて、第一の構造層及び第二の構造層の存在下において選択的にエッチング可能である。犠牲構造体の幅又は長さ対厚さのアスペクト比は少なくとも略５０：１である。
【００３３】
一部実施形態では、犠牲構造体の幅及び長さ対厚さのアスペクト比が、少なくとも略５０：１である。一部実施形態では、犠牲構造体の幅又は長さ対厚さのアスペクト比は少なくとも略１００：１である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】一番目の干渉変調器の可動反射層が緩和位置にあり、二番目の干渉変調器の可動反射層が作動位置にある干渉変調器ディスプレイの一実施形態の一部を示す等角図である。
【図２】３×３干渉変調器ディスプレイを組み込む電子装置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の干渉変調器の実施形態の一例に対する可動ミラーの位置対印加電圧の図である。
【図４】干渉変調器ディスプレイを駆動するために使用可能な行及び列の電圧の組の図である。
【図５Ａ】図２の３×３干渉変調器ディスプレイの表示データのフレームの一例である。
【図５Ｂ】図５Ａのフレームを描くために使用可能な行及び列の信号用のタイミング図の一例である。
【図６Ａ】複数の干渉変調器を備えた画像表示装置の一実施形態を示すシステムブロック図である。
【図６Ｂ】複数の干渉変調器を備えた画像表示装置の一実施形態を示すシステムブロック図である。
【図７Ａ】図１の装置の断面図である。
【図７Ｂ】干渉変調器の代替実施形態の断面図である。
【図７Ｃ】干渉変調器の他の代替実施形態の断面図である。
【図７Ｄ】干渉変調器の更に他の代替実施形態の断面図である。
【図７Ｅ】干渉変調器の更なる代替実施形態の断面図である。
【図８Ａ】図７Ａ〜図７Ｅに示されるリリースされた干渉変調器に対応するリリースされていない干渉変調器の実施形態の断面図である。
【図８Ｂ】図７Ａ〜図７Ｅに示されるリリースされた干渉変調器に対応するリリースされていない干渉変調器の実施形態の断面図である。
【図８Ｃ】図７Ａ〜図７Ｅに示されるリリースされた干渉変調器に対応するリリースされていない干渉変調器の実施形態の断面図である。
【図８Ｄ】図７Ａ〜図７Ｅに示されるリリースされた干渉変調器に対応するリリースされていない干渉変調器の実施形態の断面図である。
【図８Ｅ】図７Ａ〜図７Ｅに示されるリリースされた干渉変調器に対応するリリースされていない干渉変調器の実施形態の断面図である。
【図９Ａ】多構成要素犠牲構造体を備えたリリースされていない干渉変調器の実施形態の断面図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示されるリリースされていない干渉変調器の上面図である。
【図９Ｃ】犠牲構造体が二層の犠牲層を備えるリリースされていない干渉変調器の実施形態の断面図である。
【図９Ｄ】犠牲構造体が三層の犠牲層を備えるリリースされていない干渉変調器の実施形態の断面図である。
【図９Ｅ】リリースエッチングの異なる段階における図９Ｃに示される干渉変調器の実施形態の断面図である。
【図９Ｆ】リリースエッチングの異なる段階における図９Ｃに示される干渉変調器の実施形態の断面図である。
【図９Ｇ】リリースエッチングの異なる段階における図９Ｃに示される干渉変調器の実施形態の断面図である。
【図９Ｈ】リリースエッチングの中間段階における段階的に変化する犠牲構造体を備えた干渉変調器の実施形態の断面図である。
【図９Ｉ】二つの同様の犠牲層を備えた犠牲構造体を備えた干渉変調器の実施形態と、そのエッチングの中間段階の断面図である。
【図９Ｊ】二つの同様の犠牲層を備えた犠牲構造体を備えた干渉変調器の実施形態と、そのエッチングの中間段階の断面図である。
【図９Ｋ】二つの同様の犠牲層を備えた犠牲構造体を備えた干渉変調器の実施形態と、そのエッチングの中間段階の断面図である。
【図９Ｌ】単一層の犠牲構造体を備えた同様の干渉変調器のエッチングの中間段階の断面図である。
【図１０】多構成要素犠牲構造体を用いたＭＥＭＳの製造方法の実施形態を概略的に示すフローチャートである。
【図１１】リリースエッチングの中間段階における単一構成要素の犠牲構造体を備えた干渉変調器の実施形態の断面図である。
【図１２】二層の犠牲構造体を備えた干渉変調器の実施形態の断面図である。
【図１３】リリースエッチング後の、多構成要素犠牲構造体を用いて製造された干渉変調器のアレイの基板を介した図面である。
【図１４】リリースエッチングの中間段階における、単一構成要素の犠牲構造体を用いて製造された干渉変調器のアレイの基板を介した図面である。
【図１５】リリースエッチングの中間段階における、単一構成要素の犠牲構造体を用いて製造された干渉変調器のアレイの基板を介した図面である。
【図１６】リリース後の、単一構成要素の弱い接着の犠牲構造体を用いて製造された干渉変調器のアレイの基板を介した図面である。
【図１７】リリース後の、二構成要素の弱い接着の犠牲構造体を用いて製造された干渉変調器のアレイの基板を介した図面である。
【図１８】リリース後の、他の二構成要素の弱い接着の犠牲構造体を用いて製造された干渉変調器のアレイの基板を介した図面である。
【図１９】図１８に示されるアレイの製造において使用された二構成要素の弱い接着の犠牲構造体と可動反射層との間の界面の電子顕微鏡写真である。
【図２０Ａ】一層の犠牲構造体を備えた干渉変調器アレイに対するリリース半径図である。
【図２０Ｂ】二層の犠牲構造体を備えた干渉変調器アレイに対するリリース半径図である。
【図２０Ｃ】三層の犠牲構造体を備えた干渉変調器アレイに対するリリース半径図である。
【図２１Ａ】一層、二層及び三層の犠牲構造体を備えた干渉変調器アレイのリリース半径の測定結果を示す。
【図２１Ｂ】一層、二層及び三層の犠牲構造体を備えた干渉変調器アレイのリリース半径の測定結果を示す。
【図２２】単一構成要素及び多構成要素犠牲構造体の実施形態に対する相対的なエッチング速度を示す。
【図２３Ａ】一層の犠牲構造体を備えた部分的にエッチングされた干渉変調器アレイの断面の走査型電子顕微鏡写真である。
【図２３Ｂ】一層の犠牲構造体を備えた部分的にエッチングされた干渉変調器アレイの断面の走査型電子顕微鏡写真である。
【図２３Ｃ】二層の犠牲構造体を備えた部分的にエッチングされた干渉変調器アレイの断面の走査型電子顕微鏡写真である。
【図２３Ｄ】二層の犠牲構造体を備えた部分的にエッチングされた干渉変調器アレイの断面の走査型電子顕微鏡写真である。
【図２３Ｅ】三層の犠牲構造体を備えた部分的にエッチングされた干渉変調器アレイの断面の走査型電子顕微鏡写真である。
【図２３Ｆ】三層の犠牲構造体を備えた部分的にエッチングされた干渉変調器アレイの断面の走査型電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下の詳細な記載は、本発明の特定の実施形態に対するものである。しかしながら、本発明は、多種多様な方法で実施可能である。この記載においては、全体にわたり同様の部分には同様の参照符号を付した図面を参照する。以下の記載から明らかになるように、動的な画像（例えば、ビデオ）または静的な画像（例えば、静止画）や、文字または図表の画像を表示するように設計されているあらゆる装置において、本実施形態を実装可能である。更に、携帯電話、無線装置、ＰＤＡ、携帯型コンピュータ、ＧＰＳ受信機／ナビゲータ、カメラ、ＭＰ３プレーヤ、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、置時計、計算機、テレビモニタ、フラットパネルディスプレイ、コンピュータモニタ、自動車用ディスプレイ（例えば、走行距離計等）、コックピット制御機器及び／又はディスプレイ、カメラビューのディスプレイ（例えば、自動車の後方ビューカメラのディスプレイ）、電子写真、電光掲示板または電光サイン、プロジェクタ、建築物、パッケージング、審美的構造（例えば、宝石に対する画像表示）等の多種多様な電子機器において又はこれらに関連して、本実施形態を実施可能であるが、これらに限定されるものではない。本願で開示されるような構造のＭＥＭＳ装置は、電子スイッチ装置などのディスプレイ以外の応用においても使用可能である。
【００３６】
干渉変調器及び他のＭＥＭＳ装置を製造するための一部実施形態では、完成品のＭＥＭＳの相対的な可動構成要素（例えば、基板と変形可能層）間に配置された一つ以上の犠牲層をエッチングすることによって、一つ以上のキャビティがＭＥＭＳ内に形成される。このエッチング段階では、エッチングが完了する前においても、犠牲層のエッチングが相対的な可動構成要素間の運動を許容するので、ＭＥＭＳの損傷が生じ得る。犠牲層がエッチングされると、残りの部分は、相対的な可動構成要素間に延伸するピラー及び／又はアイランドを形成する。特に、構成要素間の相対的な運動は、ピラーやアイランドに応力を発生させる。応力が十分に大きくなると、構成要素の一つがその応力を緩和することができなくなる。場合によっては、それは、ＭＥＭＳの機能にとって重要な一つ以上の構成要素に対するものである。一部実施形態では、エッチングプロセスにおける損傷は、犠牲構造体が完全にエッチングされる前に、相対的な可動構成要素を機械的に分離する、相対的な可動構成要素間の犠牲構造体を採用することによって、防止可能である。一部実施形態では、犠牲構造体は、不均一にエッチング可能な犠牲構造体であり、例えば、少なくとも異なってエッチング可能な第一の部分及び第二の部分を備える。
【００３７】
干渉ＭＥＭＳディスプレイ素子を備えた干渉変調器ディスプレイの一実施形態を、図１に示す。この装置において、画素は、明状態または暗状態のどちらかである。明（“オン”、“オープン”）状態において、ディスプレイ素子は、入射可視光の大部分を使用者に反射する。暗（“オフ”、“クローズ”）状態において、ディスプレイ素子は、入射可視光の僅かしか使用者に反射しない。実施形態に応じて、“オン”及び“オフ”状態の光の反射性を逆にしてもよい。ＭＥＭＳ画素は、選択された色を主に反射するように構成可能であり、白黒に加えてカラーディスプレイが可能である。
【００３８】
図１は、画像ディスプレイの一続きの画素の内の二つの隣接する画素を示す等角図である。ここで、各画素は、ＭＥＭＳ干渉変調器を備えている。一部実施形態では、干渉変調器ディスプレイは、これら干渉変調器の行列のアレイを備える。各干渉変調器は、互いに可変で制御可能な距離に配置された一対の反射層を含み、少なくとも一つの可変寸法を備えた共鳴光学ギャップを形成する。一実施形態において、反射層の一方は、二つの位置の間を移動し得る。第一の位置（緩和位置と称する）では、可動反射層は、固定された部分反射層から比較的離れた位置に在る。第二位置（作動位置と称する）では、可動反射層は、部分反射層により近づいて隣接する位置に在る。これら二つの層から反射される入射光は、可動反射層の位置に応じて、建設的にまたは破壊的に干渉して、各画素に対して全体的な反射状態または非反射状態のどちらかがもたらされる。
【００３９】
図１に示される画素アレイの一部は、二つの隣接する干渉変調器１２ａ及び１２ｂを含む。左側の干渉変調器１２ａでは、可動反射層１４ａが、光学積層体１６ａ（部分反射層を含む）から所定の距離離れた緩和位置で示されている。右側の干渉変調器１２ｂでは、可動反射層１４ｂが、光学積層体１６ｂに隣接した作動位置で示されている。
【００４０】
本願において、光学積層体１６ａ及び１６ｂ（まとめて光学積層体１６と称する）は典型的に複数の結合層を備え、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ，ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）等の電極層、クロム等の部分反射層、及び、透明誘電体を含み得る。従って、光学積層体１６は、導電性であり、部分的には透明で部分的には反射性であり、例えば、透明基板２０上に上述の層を一層以上堆積させることによって、製造可能である。部分反射層は、多様な金属、半導体、誘電体等の部分反射性である多様な物質から形成可能である。部分反射層は一層以上の物質層で形成可能であり、各層は単一の物質または複数の物質の組み合わせで形成可能である。
【００４１】
一部実施形態では、光学積層体１６の層が平行なストリップにパターニングされて、以下に記載するようなディスプレイ装置の行電極を形成し得る。可動反射層１４ａ、１４ｂは、ポスト１８の上面と、ポスト１８間に堆積させた介在犠牲物質の上面とに堆積させた堆積金属層（一層または複数層）の一続きの平行なストリップ（１６ａ及び１６ｂの行電極に直交する）として形成され得る。犠牲物質がエッチングされると、画定されたギャップ１９によって、可動反射層１４ａ、１４ｂが光学積層体１６ａ、１６ｂから離隔される。反射層１４用には、アルミニウム等の高導電性及び反射性物質を使用可能であり、そのストリップが、ディスプレイ装置の列電極を形成し得る。
【００４２】
電圧が印加されていないと、図１の画素１２ａに示されるように、可動反射層１４ａと光学積層体１６ａとの間にギャップ１９が残ったままであり、可動反射層１４ａは、機械的に緩和状態にある。一方で、選択された行と列に電位差が印加されると、対応する画素の行電極と列電極の交差する部分に形成されるキャパシタが帯電して、静電力が電極を互いに引き寄せる。電圧が十分に高いと、可動反射層１４が変形して、光学積層体１６に押し付けられる。光学積層体１６内の誘電体層（図１に示さず）は、短絡を防止して、図１の右側の画素１２ｂに示されるように、層１４と層１６との間の間隔を制御することができる。印加される電位差の極性に関わり無く、挙動は同じである。このように、反射画素状態対非反射画素状態を制御可能な行／列の作動は、従来のＬＣＤや他のディスプレイ技術で用いられているものと多くの点で類似している。
【００４３】
図２から図５Ｂは、ディスプレイ応用における干渉変調器のアレイを用いるためのプロセス及びシステムの一例を示す。
【００４４】
図２は、本発明の複数の側面を組み込み得る電子装置の一実施形態を示すシステムブロック図である。例示的な実施形態では、電子装置はプロセッサ２１を含み、そのプロセッサ２１は、ＡＲＭ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）ＩＩ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）ＩＩＩ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）ＩＶ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）Ｐｒｏ、８０５１、ＭＩＰＳ（登録商標）、Ｐｏｗｅｒ  ＰＣ（登録商標）、ＡＬＰＨＡ（登録商標）等の汎用のシングルチップまたはマルチチップのマイクロプロセッサであり、または、デジタル信号プロセッサや、マイクロコントローラやプログラマブルゲートアレイ等の専用マイクロプロセッサであり得る。従来技術のように、プロセッサ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、プロセッサは、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、ｅメールプログラムや、他のソフトウェアアプリケーション等の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得る。
【００４５】
一実施形態では、プロセッサ２１は、アレイドライバ２２と通信するようにも構成されている。一実施形態では、アレイドライバ２２は、ディスプレイアレイ又はパネル３０に信号を提供する行ドライバ回路２４及び列ドライバ回路２６を含む。図１に示されるアレイの断面図は、図２の線１‐１に沿って示されている。ＭＥＭＳ干渉変調器に対しては、行／列の作動プロトコルは、図３に示される装置のヒステリシス特性を利用し得る。例えば、可動層を緩和状態から作動状態に変形させるには、１０ボルトの電位差が必要とされる。一方で、この値よりも電圧が減少すると、電圧が１０ボルト未満に下がっても、可動層がその状態を維持する。図３の例示的な実施形態では、可動層は、電圧が２ボルト未満に下がるまでは完全に緩和しない。従って、装置が緩和状態または作動状態のどちらかで安定している印加電圧のウィンドウ（図３に示される例では略３から７Ｖ）が存在する。これを本願では、“ヒステリシスウィンドウ”または“安定ウィンドウ”と称する。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイに対しては、行／列の作動プロトコルを以下のように構成可能である。即ち、行のストローブ中には、作動されるべきストローブ行が略１０ボルトの電圧に晒されて、緩和されるべき画素がゼロボルトに近い電圧に晒されるように構成可能である。ストローブ後には、画素が略５ボルトの安定状態電圧に晒されて、画素が、行のストローブによって与えられた状態を保つ。描かれた後には、各画素は、本実施例では３〜７ボルトの“安定ウィンドウ”内の電位差を見る。この特徴は、図１に示される画素構造を、同一の印加電圧条件の下において、作動または緩和の既存状態のどちらかで安定させる。干渉変調器の各画素（作動または緩和状態）は本質的に、固定反射層及び可動反射層によって形成されたキャパシタであるので、ほぼ電力消費無く、ヒステリシスウィンドウ内の電圧において、この安定状態を保持することができる。印加電位が固定されていれば、本質的に電流は画素内に流れない。
【００４６】
典型的な応用では、表示フレームは、第１番目の行（行１）の作動画素の所望の組に従った列電極の組をアサートすることによって、生成され得る。その後、行パルスが行１の電極に印加されて、アサートされた列ラインに対応する画素を作動させる。その後、第２番目の行（行２）の作動画素の所望の組に対応するために、列電極のアサートされる組を変更する。その後、パルスが行２の電極に印加されて、アサートされた列電極に従った行２の適切な画素を作動させる。行１の画素は、行２のパルスによって影響されず、行１のパルスの間に設定された状態のままである。このことが、一続きの行全体に対して逐次的に反復されて、フレームを生成する。一般的に、秒毎の所望のフレーム数でこのプロセスを連続的に反復することによって、フレームがリフレッシュされ及び／又は新しい表示データに更新される。表示フレームを生成するために画素アレイの行電極及び列電極を駆動するプロトコルは、多種多様なものが周知であり、本発明と組み合わせて使用可能である。
【００４７】
図４、図５Ａ及び図５Ｂは、図２の３×３アレイ上に表示フレームを生成する作動プロトコルとして考えられるものの一つを示す。図４は、図３のヒステリシス曲線を示す画素に対して使用され得る列及び行の電圧レベルの組として考えられるものの一つを示す。図４の実施形態において、画素を作動させることには、適切な列を−Ｖバイアスに設定し、適切な行を＋ΔＶに設定することが含まれ、それぞれ−５ボルトと＋５ボルトに対応し得る。画素の緩和は、適切な列を＋Ｖバイアスに設定し、適切な行を同じ＋ΔＶに設定して、画素に対する電位差をゼロボルトにすることによって、達成される。行の電圧がゼロボルトに保たれている行においては、列が＋Ｖバイアスであるか−Ｖバイアスであるかに関わらず、元々の状態で安定である。また、図４に示されるように、上述のものとは逆極性の電圧も使用可能であるということを認識されたい。例えば、画素を作動させることは、適切な列を＋Ｖバイアスに設定し、適切な行を−ΔＶに設定することを含むことができる。この実施形態では、画素の緩和は、適切な列を−Ｖバイアスに設定し、適切な行を同じ−ΔＶに設定して、画素に対して電位差をゼロボルトにすることによって、達成される。
【００４８】
図５Ｂは、図２の３×３アレイに印加される一続きの行及び列の信号を示すタイミング図であり、図５Ａに示される表示配置がもたらされる。ここで、駆動画素は非反射性である。図５Ａに示されるフレームを描く前においては、画素はいずれの状態であってもよく、この例では、全ての行は０ボルトであり、全ての列は＋５ボルトである。これらの印加電圧に対しては、全ての画素は、作動または緩和のその時点での状態で安定である。
【００４９】
図５Ａのフレームでは、画素（１，１）、（１，２）、（２，２）、（３，２）、（３，３）が作動している。これを達成するためには、行１に対する“ライン時間”中に、列１及び列２は−５ボルトに設定され、列３は＋５ボルトに設定される。全ての画素が３〜７ボルトの安定ウィンドウ内のままであるので、これによっては、いずれの画素の状態も変化しない。その後、行１が、０から５ボルトに上がりゼロに戻るパルスで、ストローブされる。これによって、（１，１）及び（１，２）の画素を作動させて、（１，３）の画素を緩和する。アレイの他の画素は影響を受けない。要求どおりに行２を設定するため、列２を−５ボルトに設定し、列１及び列３を＋５ボルトに設定する。その後、行２に印加される同じストローブによって、画素（２，２）を作動させて、画素（２，１）及び（２，３）を緩和する。ここでも、アレイの他の画素は影響を受けない。同様に、列２及び列３を−５ボルトに設定して、列１を＋５ボルトに設定することによって、行３を設定する。行３のストローブは、行３の画素を図５Ａに示されるように設定する。フレームを描いた後において、行の電位はゼロであり、列の電位は＋５または−５ボルトのどちらかを保つことができ、そうして、ディスプレイは図５Ａに示される配置で安定である。同じ手順を、数十または数百の行列のアレイに対して用いることができるということを認識されたい。また、行及び列の作動を実施するために用いられるタイミング、シーケンス及び電圧レベルは、上述の基本原理内において多様に変更可能であり、上述の例は単の例示的なものであり、他の作動電圧方法を本願のシステム及び方法で使用可能であることも認識されたい。
【００５０】
図６Ａ及び図６Ｂは、ディスプレイ装置４０の一実施形態を示すシステムブロック図である。ディスプレイ装置４０は例えば携帯電話である。しかしながら、ディスプレイ装置４０の同一の構成要素またはその僅かな変形体は、テレビや携帯型メディアプレーヤー等の多種多様なディスプレイ装置の実例にもなる。
【００５１】
ディスプレイ装置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、入力装置４８と、マイク４６とを含む。ハウジング４１は、当業者に周知の多種多様な製造方法のいずれかによって一般的には形成され、射出成形、真空成形が挙げられる。また、ハウジング４１は、多種多様な物質のいずれかから形成可能であり、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、セラミック、それらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態では、ハウジング４１は、取り外し可能部（図示せず）を含む。該取り外し可能部は、色の異なるまたは異なるロゴや画像やシンボルを含む他の取り外し可能部と交換可能である。
【００５２】
例示的なディスプレイ装置４０のディスプレイ３０は、多種多様なディスプレイのいずれかであり得て、本願に記載されるような双安定性（ｂｉ−ｓｔａｂｌｅ）ディスプレイが含まれる。他の実施形態では、ディスプレイは、当業者に周知なように、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ  ＬＣＤ、ＴＦＴ  ＬＣＤ等のフラットパネルディスプレイや、ＣＲＴや他のチューブデバイス等の非フラットパネルディスプレイを含む。しかしながら、本願の実施形態を説明するために、ディスプレイ３０は、本願で説明されるような干渉変調器ディスプレイを含む。
【００５３】
図６Ｂに、例示的なディスプレイ装置４０の一実施形態の構成要素を概略的に示す。図示されている例示的なディスプレイ装置４０は、ハウジング４１を含み、また、それに少なくとも部分的に封入される追加の構成要素を含むことができる。例えば、一実施形態では、例示的なディスプレイ装置４０は、送受信機４７に結合されているアンテナ４３を含むネットワークインターフェイス２７を備える。送受信機４７はプロセッサ２１に接続されていて、プロセッサ２１は調整ハードウェア５２に接続されている。調整ハードウェア５２は、信号を調整する（例えば信号をフィルタリングする）ように構成可能である。調整ハードウェア５２は、スピーカー４５及びマイク４６に接続されている。また、プロセッサ２１は、入力装置４８及びドライバ制御装置２９にも接続されている。ドライバ制御装置２９は、フレームバッファ２８及びアレイドライバ２２に結合されている。アレイドライバ２２は、ディスプレイアレイ３０に結合されている。電源５０は、この特定の例示的なディスプレイ装置４０の構成に必要とされるような全ての構成要素に電力を供給する。
【００５４】
ネットワークインターフェイス２７は、アンテナ４３及び送受信機４７を含み、例示的なディスプレイ装置４０が、ネットワーク上の一つ以上の装置と通信できるようになっている。一実施形態では、ネットワークインターフェイス２７は、プロセッサ２１の要求を軽減するためにある程度の処理能力を有し得る。アンテナ４３は、信号の送受信用として当業者に知られているアンテナのいずれかである。一実施形態では、アンテナは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格（ＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）、（ｂ）または（ｇ）を含む）に準拠したＲＦ信号を送受信する。他の実施形態では、アンテナは、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ規格に準拠したＲＦ信号を送受信する。携帯電話の場合には、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＡＭＰＳ等の無線携帯電話ネットワーク内で通信するために用いられる周知の信号を受信するようにアンテナが設計されている。送受信機４７は、アンテナ４３から受信した信号を前処理して、その後、信号がプロセッサ２１によって受信されて、更に処理されるようにし得る。また、送受信機４７は、プロセッサ２１から受信した信号も処理して、その後、信号が、アンテナ４３を介して例示的なディスプレイ装置４０から送信されるようにし得る。
【００５５】
代替的な一実施形態では、送受信機４７が、受信機に交換可能である。更の他の代替的な実施形態では、ネットワークインターフェイス２７が、プロセッサ２１に送信されるべき画像データを記憶することまたは発生させることが可能な画像ソースに交換可能である。例えば、画像ソースは、画像データを発生するソフトウェアモジュールや、画像データを含むＤＶＤやハードディスクドライブであり得る。
【００５６】
プロセッサ２１は一般的に、例示的なディスプレイ装置４０の動作全体を制御する。プロセッサ２１は、データ（ネットワークインターフェイス２７や画像ソースからの圧縮画像データ等）を受信し、そのデータを生の画像データに処理するか、または、生の画像データに容易に処理されるフォーマットに処理する。その後、プロセッサ２１は、記憶用のフレームバッファ２８にまたはドライバ制御装置２９に処理されたデータを送信する。生データは典型的に、画像内の各位置において画像特性を識別する情報を参照する。例えば、このような画像特性は、色、彩度、グレイスケールレベルを含み得る。
【００５７】
一実施形態では、プロセッサ２１は、例示的なディスプレイ装置４０の動作を制御するマイクロ制御装置、ＣＰＵ、または、論理ユニットを含む。調整ハードウェア５２は一般的に、スピーカー４５に信号を送信するための、また、マイク４６から信号を受信するためのアンプ及びフィルタを含む。調整ハードウェア５２は、例示的なディスプレイ装置４０内の個別の構成要素であってもよく、プロセッサ２１や他の構成要素に組み込まれたものであってもよい。
【００５８】
ドライバ制御装置２９は、プロセッサ２１が発生させた生の画像データを、プロセッサから直接、または、フレームバッファ２８から受信し、アレイドライバ２２に対する高速送信用に適切な生の画像データに再フォーマットする。特に、ドライバ制御装置２９は、生の画像データを、ラスタ状フォーマットを有するデータフローに再フォーマットして、データフローが、ディスプレイアレイ３０にわたる走査に適した時間オーダを有するようになる。その後、ドライバ制御装置２９は、フォーマットされた情報をアレイドライバ２２に送信する。ＬＣＤ制御装置等のドライバ制御装置２９は、独立型の集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１と関係していることが多いが、このような制御装置は多種多様な方法で実装可能である。このような制御装置は、ハードウェアとしてプロセッサ２１内に組み込み可能であるし、ソフトウェアとしてプロセッサ２１内に組み込み可能であるし、アレイドライバ２２と共にハードウェア内に完全に集積可能でもある。
【００５９】
典型的には、アレイドライバ２２は、ドライバ制御装置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、波形の並列的な組に再フォーマットする。この波形の並列的な組は、ディスプレイの画素のｘ‐ｙマトリクスによってもたらされる数百の（数千のこともある）リードに対して、一秒間に何度も印加される。
【００６０】
一実施形態では、ドライバ制御装置２９、アレイドライバ２２及びディスプレイアレイ３０は、本願で記載されるあらゆる種類のディスプレイに対しても適合するものである。例えば、一実施形態では、ドライバ制御装置２９は、従来のディスプレイ制御装置、または、双安定性ディスプレイ制御装置（例えば、干渉変調器制御装置）である。他の実施形態では、アレイドライバ２２は、従来のドライバ、または、双安定性ディスプレイドライバ（例えば、干渉変調器ディスプレイ）である。一実施形態では、ドライバ制御装置２９は、アレイドライバ２２と集積される。このような実施形態は、携帯電話、腕時計、他の小型ディスプレイ等の高集積システムにおいて一般的である。更に他の実施形態では、ディスプレイアレイ３０は、典型的なディスプレイアレイ、または、双安定性ディスプレイアレイ（例えば、干渉変調器のアレイを含むディスプレイ）である。
【００６１】
入力装置４８によって、使用者が例示的なディスプレイ装置４０の動作を制御することが可能になる。一実施形態では、入力装置は、キーパッド（ＱＷＥＲＴＹキーパッドや電話のキーパッド等）、ボタン、スイッチ、タッチスクリーン、感圧または感熱膜を含む。一実施形態では、マイク４６が、例示的なディスプレイ装置４０用の入力装置になる。マイク４６を用いて装置にデータを入力する場合には、例示的なディスプレイ装置４０の動作を制御するために、使用者によって音声命令が提供され得る。
【００６２】
電源５０は、当該分野で周知の多種多様なエネルギー貯蔵装置を含むことができる。例えば、一実施形態では、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等の充電可能な電池である。他の実施形態では、電源５０は、再生可能エネルギー源、キャパシタ、または、太陽電池であり、プラスチック太陽電池や太陽電池ペイントが挙げられる。他の実施形態では、電源５０は、壁コンセントから電力を供給されるように構成されている。
【００６３】
一部実施形態では、上述のように、電子ディスプレイシステム内の複数の位置に配置可能なドライバ制御装置に、プログラム可能性が備わっている。一部実施例では、プログラム可能性は、アレイドライバ２２に備わっている。当業者は、上述の最適化が、如何なる数のハードウェア及び／又はソフトウェア構成要素においても、また、多種多様な構成において実施可能であるということを認識されたい。
【００６４】
上述の原理に従って動作する干渉変調器の構造の詳細は、多種多様なものであり得る。例えば、図７Ａ〜図７Ｅは、可動反射層１４とその支持構造体の五つの異なる実施形態を示す。図７Ａは、図１の実施形態の断面図であり、金属物質のストリップ１４が、直交して延伸する支持体１８の上に堆積されている。図７Ｂでは、可動反射層１４が、テザー３２に対して、角でのみ支持体に取り付けられている。図７Ｃでは、可動反射層１４が、フレキシブル金属を含み得る変形可能層３４から懸架されている。変形可能層３４は、該変形可能層３４の周囲において、基板２０に直接的又は間接的に接続する。この接続は、連続的な壁及び／又は個々のポストの形状を取ることができる。例えば、平行なレールが変形可能層３４の物質の交差する行を支持することによって、トレンチ内の画素の列及び／又はレール間のキャビティを画定することができる。各キャビティ内部の追加の支持ポストは、変形可能層３４を強固にする機能を果たし、緩和位置における弛みを防止する。
【００６５】
図７Ｄに示される実施形態は、支持ポストプラグ４２を有する。この支持ポストプラグの上に、変形可能層３４が横たわる。図７Ａ〜７Ｃのように、可動反射層１４はギャップ上に懸架されている。しかしながら、変形可能層３４と光学積層体１６との間のホールを充填することによって、変形可能層３４が支持ポストを形成してはいない。むしろ、支持ポストは、支持ポストプラグ４２を形成するために用いられる平坦化物質から形成される。図７Ｅに示される実施形態は、図７Ｄに示される実施形態をベースにしたものであるが、図７Ａ〜図７Ｃに示される実施形態、並びに、図示されていない追加の実施形態のいずれにおいても機能し得るものである。図７Ｅに示される実施形態では、金属または他の導電性物質の追加的な層が用いられて、バス構造４４を形成している。これによって、信号が、干渉変調器の背面に沿ってルーティングすることが可能になり、基板２０上に形成しなければならなかった多数の電極を省略することが可能になる。
【００６６】
図７Ａ〜図７Ｅに示されるような実施形態では、干渉変調器は、直視型装置として機能し、画像は透明基板２０の前面から視られ、その反対側に変調器が配置されている。こうした実施形態では、反射層１４は、変形可能層３４を含む基板２０に対向する反射層の側において、干渉変調器の一部を光学的に遮蔽する。これによって、遮蔽された領域を、画像の質に悪影響を与えずに、構成及び動作させることが可能になる。このような遮蔽によって、変調器の光学的特性を変調器の電気機械的特性（アドレシングや該アドレシングの結果による移動等）から分離する性能を提供する図７Ｅのバス構造４４が可能になる。この分離可能な変調器の設計によって、変調器の電気機械的側面及び光学的側面用に用いられる構造設計及び物質が、互いに独立に選択され、また、機能することが可能になる。更に、図７Ｃ〜図７Ｅに示される実施形態は、反射層１４の光学的特性をその機械的特性から切り離すこと（このことは、変形可能層３４によって達成される）に因る追加的な利点を有する。これによって、光学的特性に関して、反射層１４に用いられる構造設計及び物質を最適化することが可能になり、また、所望の機械的特性に関して、変形可能層３４に用いられる構造設計及び物質を最適化することが可能になる。一部実施形態において、例えば図７Ａ及び図７Ｂに示される実施形態において、可動反射層７１４が変形可能層３４としても、つまり、集積された可動反射層及び変形可能層として機能することを当業者は理解されたい。
【００６７】
可動構成要素又は素子を備えたＭＥＭＳ装置の実施形態は、前駆体構造から一以上の犠牲物質を除去又はエッチングして、完成品のＭＥＭＳにキャビティ又は開口部を形成する方法によって製造される。このようなエッチング段階は、前駆体ＭＥＭＳの固定された構成から可動構成要素をリリースするものであるので、本願において、このようなエッチング段階を“リリースエッチング”と指称する。従って、前駆体ＭＥＭＳを“リリースされていない”ＭＥＭＳとも指称する。犠牲物質を備えた犠牲構造体は、ＭＥＭＳの製造においてプレースホルダーとして機能して、例えば、ＭＥＭＳ内の一以上のボイド、開口部及び／又はキャビティを画定するパターン化層として機能する。特に、静電ＭＥＭＳに対して、静止電極と可動電極との間に形成される犠牲構造体は、完成品の装置のキャビティを形成する空間を占める。例えば、図８Ａ〜図８Ｅはそれぞれ、図７Ａ〜図７Ｅに示されるリリースされた干渉変調器に対応するリリースされていない干渉変調器を示す。リリースされていない干渉変調器８００は基板８２０を備え、その上に光学積層体８１６が形成されている。第一の犠牲構造体８５０は光学積層体８１６上に形成される。反射層８１４は、犠牲構造体８５０の上に、及び、その犠牲構造体８５０を貫通して延伸する支持構造体８１８の上に形成される。図８Ｃ〜図８Ｅに示される実施形態では、第二の犠牲構造体８６０が、変形可能層８３４から懸架されている反射層８１４上に形成される。図８Ａ及び図８Ｂでは、層８１４は、変形可能層及び可動電極又はミラーの両方を表す。図８Ｃ〜図８Ｅでは、変形可能層８３４及び可動電極又はミラー８１４は別々の構造である。
【００６８】
一部実施形態では、リリースエッチングは、第一の犠牲構造体８５０と、存在するならば第二の犠牲構造体８６０とを選択的にエッチングすることによって図７Ａ〜図７Ｅに示される干渉変調器にキャビティを形成することによって反射層８１４をリリースする一以上のエッチング剤に、リリースされていない干渉変調器を晒すことを備える。一部実施形態では、複数の適切なエッチング剤を用いて、第一の犠牲構造体８５０及び／又は第二の犠牲構造体８６０（存在するならば）をエッチングする。一部実施形態では、第一及び第二の犠牲構造体８５０、８６０は同時にエッチングされ、他の実施形態では、別々にエッチングされる。特定のプロセスで用いられる特定のエッチング剤が、ＭＥＭＳの犠牲物質の固有性、構造物質の固有性、ＭＥＭＳの構造等に依存することを、当業者は理解されたい。
【００６９】
一部実施形態では、リリースエッチングは、第一の犠牲構造体８５０及び第二の犠牲構造体８６０（存在するならば）の両方を選択的にエッチングする気相エッチング剤を用いて行われる。気相エッチング剤は、変形可能層８３４に形成された一以上のエッチングホール（図示せず）を介して、変形可能層８３４のストリップ間のギャップを介して、及び／又は、装置の側面から、第一の犠牲構造体８５０及び第二の犠牲構造体８６０にアクセスする。好ましい実施形態では、気相エッチング剤は、フッ素系エッチング剤、特に、気相二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）を備える。大気温度では、二フッ化キセノンは、略３．８Ｔｏｒｒ（２５℃で０．５ｋＰａ）の蒸気圧で固体である。二フッ化キセノンからの蒸気は、特定の犠牲物質を選択的に、つまりプラズマを形成することなく、エッチングする。
【００７０】
犠牲構造体を備えた物質は、犠牲物質が構造物質に対して選択的にエッチングされるように装置の構造及び／又は非犠牲物質に関連して選択されることを当業者は理解されたい。リリースエッチングにおけるエッチング剤としてＸｅＦ２を用いる実施形態では、犠牲物質は、シリコン、ゲルマニウム、チタン、バナジウム、タンタル、モリブデン、タングステン、それらの混合物、合金、組み合わせのうち少なくとも一つを備え得て、一部実施形態では、モリブデン、タングステン、シリコン、ゲルマニウム、又はシリコン／モリブデンである。一部実施形態では、犠牲構造体は、有機化合物、例えば、フォトレジスト等のポリマーを備える。一部実施形態では、犠牲構造体は、単一層を備える。他の実施形態では、犠牲構造体は、複数の層を備える。適切な構造物質は当該分野において周知である。エッチング剤がＸｅＦ２を備える場合、適切な構造物質は、ＸｅＦ２によるエッチングに耐性があり、例えばシリカ、アルミナ、酸化物、窒化物、ポリマー、アルミニウム、ニッケル、クロム等を含む。
【００７１】
図９Ａは、図８Ｄに示される実施形態と同様のリリースされていない干渉変調器９００の一実施形態の側断面図を示し、リリースエッチング後には、図７Ｄに示される実施形態と同様のＭＥＭＳが提供される。図示された実施形態を参照して説明された特定の特徴部が、他の実施形態の干渉変調器（図７Ａ〜図７Ｃ及び図７Ｅ、並びに他のタイプのＭＥＭＳ装置）においても有用であることを、当業者は理解されたい。
【００７２】
図示された実施形態では、装置９００は基板９２０を備え、その上に、導電層９１６ａ、部分反射層９１６ｂ、誘電体層９１６ｃを備えた光学積層体９１６が形成されている。光学積層体９１６は、ＭＥＭＳ装置の下部静止電極を表す。複数の支持ポストプラグ９４２を備えるように示されている支持構造体は、光学積層体９１６から延伸し、変形可能層９３４を支持する。可動反射層９１４（ＭＥＭＳ装置用の可動電極を表す）は、変形可能層９３４に固定されている。装置９００のアレイの上面図である図９Ｂに示されているように、複数のエッチング剤アクセス開口部又はエッチングホール９７０が変形可能層９３４に形成される。他の構成のエッチングホールが他の実施形態では用いられることを当業者は理解されたい。
【００７３】
光学積層体９１６と可動反射層９１４との間に、第一の犠牲構造体９５０が形成され、可動反射層９１４と変形可能層９３４との間に、第二の犠牲構造体９６０が形成される。他の実施形態、例えば図８Ａ及び図８Ｂに対応する実施形態は、単一の犠牲構造体のみを備えることを当業者は理解されたい。一部実施形態では、第一の犠牲構造体９５０の長さ及び／又は幅対高さのアスペクト比は、略５０：１よりも大きく、略１００：１よりも大きく、略５００：１よりも大きく、又は略１０００：１よりも大きい。一部実施形態では、可動反射層９１４の長さ及び／又は幅と第一の犠牲構造体９５０の厚さとの比は、略５０：１よりも大きく、略１００：１よりも大きく、略５００：１よりも大きく、又は略１０００：１よりも大きい。
【００７４】
図示された実施形態では、第一の犠牲構造体９５０は、組成が不均一であり、例えば、少なくとも第一の部分（又は構成要素）及び第二の部分（又は構成要素）を備える。各第一の部分及び第二の部分は、第一の部分と第二の部分の一方がより速い固有のエッチング速度を有することによって他方に対して選択的に及び／又は異なってエッチング可能となるように、一以上の犠牲物質を備える。多数の物質が、特定の条件下で所定のエッチング剤によってエッチング可能であるが、装置の製造の実際の使用には遅過ぎる速度となることを当業者は理解されたい。従って、本願において用いられる“エッチング可能”との用語は、所定のエッチング剤が装置の製造用に有用な速度でエッチングする物質を指称する。一部実施形態では、第一の部分及び第二の部分は異なる物質であり、それぞれが異なるエッチング剤でエッチングされる。一部実施形態では、第一の部分及び第二の部分は異なる物質であり、両方が共通のエッチング剤でエッチング可能である。一部実施形態では、第一の部分及び第二の部分は同一の物質を備えるが、異なるエッチング速度を有する。例えば、一部実施形態では、第一及び第二の部分は、異なるレベルの内部圧縮、密度及び／又は応力を備えて形成又は堆積される。異なるレベルの内部圧縮、密度及び／又は応力を備えた物質の製造方法は当該分野において周知であり、例えば、出力、バイアス、圧力、流れ、組み合わせ等の堆積パラメータを制御することによる。一部実施形態では、第一及び第二の部分が異なってドープされる。一部実施形態では、第一及び第二の部分の少なくとも一方が、例えばイオン注入、パッシベーション等によって変更される。
【００７５】
好ましい実施形態では、第一の部分及び第二の部分の一方が、単一のエッチング剤（例えばＸｅＦ２）を用いて、他方に対して選択的にエッチング可能である。上述のように、ＸｅＦ２によってエッチング可能な物質は、シリコン、ゲルマニウム、チタン、バナジウム、タンタル、モリブデン、タングステン、それらの混合物、合金、組み合わせを含み、一部実施形態では、モリブデン、タングステン、シリコン、ゲルマニウム、又はシリコン／モリブデンを含む。これら特定の物質に対する相対的なバルクエッチング速度の例として、Ｗ／Ｓｉ，２．５：１；  Ｍｏ／Ｓｉ，６：１；  Ｔｉ／Ｓｉ，８５：１；  Ｓｉ／ＳｉＮ，１０００：１；  Ｓｉ／ＳｉＯ２，１００００：１が挙げられる。一部実施形態では、ＳｉＮ及びＳｉＯ２が、ＸｅＦ２用のエッチングストッパとして用いられ、当該分野において知られている他のエッチング剤を用いてより急速にエッチングされる。他の実施形態では、他の物質の組み合わせを用いることも有用であることを当業者は理解されたい。エッチング剤がＸｅＦ２である場合、第一の部分及び第二の部分の組み合わせを含む実施形態として、例えばＷ／Ｓｉ、Ｍｏ／Ｓｉ、Ｔｉ／Ｓｉが挙げられる。
【００７６】
第一の犠牲構造体９５０の一部実施形態では、第一の部分が、実質的に同一又は同様の条件下で形成された一物質の少なくとも二つの領域を備え、第二の部分が、第一の部分の隣接する領域間の界面領域を備える。例えば、一部実施形態では、第一の部分は、バルクの第一及び第二の層を備え、第二の部分が、第一及び第二の層の間の界面領域を備える。他の実施形態では、第一の部分は、例えば粒、ロッド、ニードル等の他の構造の領域を備える。他の実施形態は、これらの構成の組み合わせを備える。第一の部分の領域のエッチング速度は実質的に同様又は同一であることを当業者は理解されたい。しかしながら、後述するように、一部実施形態は、同様の単一構成要素の犠牲構造体と比較して、第一の犠牲構造体８５０のエッチング速度の改善を示す。
【００７７】
第一の部分用の適切な犠牲物質は、異なるエッチング速度を備えた犠牲構成要素用に上述した犠牲物質と同様である。一部実施形態では、犠牲物質は、フッ素系エッチング剤（例えばＸｅＦ２）を用いてエッチング可能であり、例えば、シリコン、ゲルマニウム、チタン、バナジウム、タンタル、モリブデン、タングステン、それらの混合物、合金、組み合わせのうち少なくとも一つを備える。エッチング剤がＸｅＦ２を備える一部実施形態では、犠牲物質は、モリブデン、タングステン、シリコン、ゲルマニウム、及び／又は、シリコン／モリブデンを備える。
【００７８】
第二の部分を形成する界面層は、第一の部分の隣接する表面層を備え、また、隣接する表面層の表面上に形成された化合物、その上に形成及び／又は堆積した汚染物を備えると考えられる。一物質の最上層は典型的に、バルクよりも高い自由エネルギーを有する。表面原子は、下方及び側方に隣接するものがあるが、その上方には有さないので、表面において格子が歪む。その歪みは典型的に、その物質の少数の層を介して下方に伝播する。こうした歪みは、その物質の上部の少数の層の自由エネルギーを増大させることによって、それらの層内の原子の反応性を増大させる。最上部の原子は、その上方に隣接するものがないので、“ダングリングボンド”も有する。従って、最上部の原子は、極度に反応性であり、大気環境中の化合物に応じて、例えば酸化物、水酸化物、窒化物、炭化物、フッ化物、水素化物等を形成する。この表面層上に堆積した新たな層は、表面層が塵一つないほど清潔にされていない限りは、エピタキシャルではない。従って、その新たな層の最下部の原子は比較的“汚れた”表面上に堆積し、下方の表面と反応する傾向にある。この界面層は、バルクの犠牲層とは異なるエッチング特性を示す。
【００７９】
一部実施形態では、第一の犠牲構造体９５０が、段階的に変化する犠牲層を備え、その組成が、第一の部分から、第一の及び第二の部分の混合物に、そして、第二の部分に変化する。一部実施形態では、第一の部分と第二の部分との間の段階的な変化は、略垂直なものであり、つまり、犠牲構造体９５０の上部（例えば可動反射体９１４に近接する）において第一及び第二の部分の一方の濃度がより高く、犠牲構造体９５０の下方（例えば光学積層体９１６に近接する）において第一及び第二の部分の他方の濃度がより高い。好ましくは、第一及び第二の部分のより速くエッチングされる方が、エッチングホール９７０（図９Ｂ）に近接して配置され、図示される実施形態では、変形可能層９３４に形成される。適切な形成方法を用いて段階的に変化する層が形成され、例えば、ＰＶＤ型、ＣＶＤ型、ＡＬＤ型プロセス、組み合わせ等が挙げられる。
【００８０】
一部実施形態では、例えば図９Ｃの側面図に示される実施形態では、第一の犠牲構造体９５０の第一の部分は第一の犠牲層９５２を備え、第二の部分は第二の犠牲層９５４を備える。図示される実施形態では、第一及び第二の犠牲層９５２、９５４は、同一のエッチング剤、好ましくは気相エッチング剤（例えばＸｅＦ２）によってエッチング可能である。一部実施形態では、後述するように、より速くエッチングされる犠牲層が構造層（例えば、可動反射体９１４及び／又は光学積層体９１６）に隣接して配置される。一部実施形態では、より速くエッチングされる犠牲層がエッチングホール９７０（図９Ｂ）に近接して配置される。従って、一部実施形態では、第二の犠牲層９５４が、第一の犠牲層９５２よりも速くエッチングされる。リリースエッチングにおいて、上述のように、エッチング剤は、変形可能層９３４のエッチングホール９７０（図９Ｂ）を介して、犠牲構造体９５０に接触する。
【００８１】
犠牲層９５２及び９５４の相対的な厚さは、当該分野において知られている因子に従って選択され、例えば、相対的なエッチング速度、第一の犠牲構造体の全体的なエッチング速度、各層の形成し易さ、各層の堆積時間、熱収支、エッチング後の残留物、コスト等が挙げられる。一部実施形態では、層９５２及び９５４の相対的な厚さは、構造層の早期の機械的な分離を提供するように選択され、例えば、エッチング速度の相対的な違いに基づいた各層用の特定の物質の選択による。一部実施形態では、層９５２及び９５４の相対的な厚さは、略１：１００から略１００：１、略１０：９０から略９０：１、略２０：８０から略８０：２０、略４０：６０から略６０：４０、又は略５０：５０である。装置が検証変調器である場合には、犠牲層９５２及び９５４の組み合わせの全体の厚さは、色彩を含む因子に依存して、例えば、略５０ｎｍから略３００ｎｍであり、例えば略１００ｎｍである。
【００８２】
他の実施形態では、第一の犠牲構造体９５０は、犠牲層の他の組み合わせを備え、一部実施形態ではその一部が段階的に変化する。例えば、図９Ｃに示される装置９００の一部実施形態において、第一及び第二の犠牲層９５２、９５４の少なくとも一方は段階的に変化する犠牲層である。第一の犠牲構造体９５０の他の実施形態は、二つよりも多い犠牲層を備え、その一つ以上が段階的に変化し得る。例えば、図９Ｄに示される第一の犠牲構造体９５０の実施形態は、第一の犠牲層９５２と、第二の犠牲層９５４と、第三の犠牲層９５６とを備える。上述のように、一部実施形態では、犠牲構造体９５０の相対的により速くエッチングされる犠牲層が、構造素子（例えば可動反射体９１４及び光学積層体９１６）に隣接して配置される。従って、一部実施形態では、第一及び第三の犠牲層９５２、９５６の少なくとも一方は、第二の犠牲層９５４よりも速い速度でエッチング可能である。
【００８３】
犠牲構造体９５０の各犠牲層（段階的又は非段階的）は適切な形成方法によって形成され、例えば、ＰＶＤ型、ＣＶＤ型、ＡＬＤ型プロセスの一つ以上、並びにスピンコーティング、組み合わせ等が上げられる。
【００８４】
第二の犠牲構造体、例えば図９Ｃに示される第二の犠牲構造体９６０を備える一部実施形態では、第二の犠牲構造体９６０は、第一の犠牲構造体９５０に対して上述したのと同様の不均一な構造を有し、例えば、一以上の段階的な及び／又は非段階的な犠牲層を備える。一部実施形態では、第二の犠牲構造体９６０は、一犠牲物質製の単一層を備える。
【００８５】
図１０は、図９Ｃ〜図９Ｇに示される実施形態を参照してＭＥＭＳを製造する方法１００の一実施形態を示すフローチャートである。方法１０００は他の設計のＭＥＭＳの製造にも適用可能であることを当業者を理解されたい。
【００８６】
段階１０１０では、第一の構造層と第二の構造層との間に、犠牲構造体が形成される。例えば、図９Ａに示される実施形態では、第一の犠牲構造体９５０が、複数の構造特徴部（例えば基板９２０及び光学積層体９１６）の上に形成される。上述のように、図示される実施形態では、光学積層体９１６は、三つの層を備える：導電層９１６ａと、部分反射層又は吸収体９１６ｂと、誘電体層９１６ｃとである。犠牲構造体９５０は、上述のように、例えばＰＶＤ型、ＣＶＤ型及び／又はＡＬＤ型プロセス、スピンコーティング、それらの組み合わせ等によって、形成される。第二の構造層、例えば変形可能層９３４は、犠牲構造体９５０上に形成される。図示される実施形態は、犠牲構造体９５０上に形成される他の構造特徴部である可動反射層９１４も備える。
【００８７】
任意の段階１０２０では、エッチング開口部が、構造層の一つに形成される。例えば、図９Ｂは、変形可能層９３４に形成されたエッチング開口部９７０を示す。エッチング開口部は、エッチング剤が犠牲構造体の少なくとも一部にアクセスすることを可能にする。
【００８８】
段階１０３０では、犠牲構造体がエッチングされ、犠牲構造体が完全にエッチングされる前に構造層を機械的に分離する。一部実施形態では、エッチング剤は、そのエッチング条件下で構造層及び特徴部に対して犠牲構造体を選択的にエッチングする。一部実施形態では、同一のエッチング剤が、犠牲構造体の第一の部分及び第二の部分の両方をエッチングするが、その速度が異なる。他の実施形態は、第一の部分及び第二の部分に対して異なるエッチング剤を使用する。例えば、そのような実施形態の一部では、第一の又は第二の部分の一方のみが本段階でエッチングされる。一部実施形態では、エッチング剤は気相エッチング剤であり、例えばＸｅＦ２である。
【００８９】
図９Ｅは、部分的なリリースエッチング後の図９Ｃの装置９００の断面を示す。図示される実施形態では、第二の犠牲構造体は、エッチングのこの段階において完全にエッチングされている。他の実施形態では、第二の犠牲構造体の少なくとも一部がエッチングされずに残っている。図示されているエッチングの段階では、エッチングホールに最近接の第二の犠牲層９５４の一部が完全にエッチングされている。エッチングホールから比較的遠い第二の犠牲層９５４の残りの部分は、図示されている犠牲物質のアイランドを形成する。同様に、エッチング剤に晒された第一の犠牲層の一部９５２ａがエッチングされ始める。第一の犠牲層９５２と第二の犠牲層９５４との間の相対的なエッチングの程度は、エッチング条件下における選択されたエッチング剤による相対的なエッチング速度に依存することを当業者は理解されたい。
【００９０】
エッチングは、異なる物質間（例えば、第二の犠牲層９５４、及び可動反射層９１４の底部）の界面に沿って水平及び垂直に伝播するエッチングフロントに沿って生じると考えられる。エッチングフロントの後方では、バルクの犠牲層９５４がエッチングされることによって、図９Ｅに示されるアイランドを形成する。エッチングフロントの物質のエッチング速度は、バルク物質のエッチング速度と必ずしも相関しないことを、当業者は理解されたい。
【００９１】
図９Ｆは、エッチングプロセスに更に従った装置９００を示す。図示された実施形態では、第二の犠牲層のエッチングされていない部分が、変形可能層層９１４と第一の犠牲層９５２との間に延伸するピラー９５４ｂを形成する。
【００９２】
一部実施形態では、ピラー９５４ｂは、この段階で少なくとも一つの隣接する層（例えば、図示される例では、可動反射層９１４または第一の犠牲層９５２）から機械的に分離される。従って、第二の犠牲層９５４上方の構造層は、第二の犠牲層下方の構造層から機械的に分離される。第二の犠牲層９５４がエッチングされると、ＭＥＭＳの相対的な可動構成要素、図示される例では第二の犠牲層９５４上方の構成要素（例えば可動反射層９１４、変形可能層９３４）と、第二の犠牲層９５４下方の構成要素（たとえば第一の犠牲層９５２、光学積層体９１６、基板９２０）との間のＭＥＭＳ９００の応力が、ピラー９５４ｂに集中する。一部実施形態では、応力（例えばせん断及び／又は引っ張り応力）は、ピラー９５４ｂと隣接する層又は構造体（例えば、図示される実施形態では可動反射層９１４と第一の犠牲層９５２の少なくとも一方）との間の機械的な分離を誘発する。
【００９３】
例えば、一部実施形態では、ピラー９５４の物質は、隣接する層、例えば可動反射層９１４の物質に良く接着しない。それら構成要素間の応力は、例えばピラーの上部９１４ａの界面において、ピラー９５４ｂと可動反射層９１４との間の機械的な分離を生じさせる。可動反射層９１４がアルミニウム及び／又はアルミニウム合金を備える実施形態では、第二の犠牲層９５４用の適度に弱い接着物質はゲルマニウム及びモリブデン酸化物を含む。他の実施形態では他の物質が有用であること、特定の物質は、弱い接着層が隣接する物質、エッチングシステム等に依存することを当業者は理解されたい。一部実施形態では、この段階において、ピラー９５４ｂ及び第一の犠牲層９６２がピラーの底部９５２ｂにおいて、つまり第一の犠牲層９５２から機械的に分離される。一部実施形態では、第一の犠牲層９５２が誘電体層９１６ｃに弱く接着することによって、これら層の間の機械的な分離を容易にする。一部実施形態では、第一及び第二の犠牲層９５２及び９５４の各々が、隣接する層（例えば構造及び／又は犠牲層）に弱く接着する。他の実施形態では、犠牲構造体９５０は、少なくとも一つの隣接する層（例えば可動反射層９１４及び／又は誘電体層９１６ｃ）に弱く接着する単一層を備える。
【００９４】
弱く接着する層は、装置の製造を可能にするには十分に隣接する層に接着するが、エッチング中に隣接する層から分離するには十分に弱い接着性を有することを当業者は理解されたい。上述のように、弱く接着する層がアイランド及び／又はピラーにエッチングされて、その弱く接着する層と隣接物との間の接触が低下すると、分離が生じる。エッチングが進行しても、層の間の全応力が一定のままであることによって、アイランド及び／又はピラー上に応力が集中する。或る点において、応力は層の間の接着力を超え、層が分離する。
【００９５】
他の実施形態では、ピラー９５４ｂは、図示されているエッチングの段階では隣接する層から機械的に分離されない。
【００９６】
図９Ｇは、エッチングプロセスに更に従った装置９００を示す。図示されるエッチングの段階において、第二の犠牲層９５４が実質的に完全にエッチングされることによって、第二の犠牲層の上方の層（例えば可動反射層９１４、変形可能層９３４）を、第二の犠牲層の下方の層（例えば第一の犠牲層９５２、光学積層体９１６、基板９２０）から機械的に分離する。図示される実施形態では、第一の犠牲層９５２の実質的な部分はエッチングされていないままであるが、他の実施形態では、第一の犠牲層９５２のより多くの部分が、この段階においてエッチングされる。
【００９７】
段階１０４０では、残りの犠牲構造体が、同一のエッチング剤又は異なるエッチング剤のいずれかを用いて、エッチングされる。図９Ｇに示される装置では、残りの部分第一の犠牲層９５２のエッチングが、図７Ｄに示されるものと同様の装置を提供する。
【００９８】
方法１０００は、犠牲構造体が、例えば図９Ａに示されるような段階的に変化する層を備える装置を用いてＭＥＭＳを製造するのにおいても有用である。例えば、段階的に変化する第一の犠牲構造体９５０が上部により速くエッチングされる組成を備えて、底部により遅くエッチングされる組成を備える実施形態では、段階１０３０において、犠牲構造体９５０の上部が水平方向には相対的に速く、垂直方向には相対的に遅くエッチングされることによって、図９Ｈに示される犠牲構造体９５０が提供される。段階１０４０におけるエッチングの完了は、図７Ｄに示されるものと同様の装置を提供する。方法１０００は、上述のような段階的な層及び非段階的な層の組み合わせを備えた、及び、三つよりも多い犠牲層を備えた犠牲構造体を備えたＭＥＭＳ装置のリリースエッチングにも有用であることを当業者は理解されたい。
【００９９】
方法１０００は、実質的に同一又は同様の条件下で形成された一物質の少なくとも二つの領域の第一の部分と、第一の部分の隣接する領域間の界面領域を備えた第二の部分とを備えた第一の犠牲構造体を備えたエッチングされていないＭＥＭＳ装置の実施形態から、ＭＥＭＳ装置を製造するのにも適している。段階１０１０では、犠牲構造体が、構造層の間に形成される。例えば、図９Ｉに示されるエッチングされていないＭＥＭＳ装置９００の一実施形態は、図９Ｃに示される装置と同様であり、第一の部分に対応する第一の犠牲層９５２及び第二の犠牲層９５４を備える第一の犠牲構造体９５０と、第一の犠牲層９５２と第二の犠牲層９５４との間の界面又は界面層９５５層とを備える。犠牲構造体の９５０の一部実施形態は二つよりも多い犠牲層を備えることを当業者は理解されたい。第一の犠牲層９５２及び第二の犠牲層９５４は、図示される実施形態において、実質的に同一の条件下で形成された実質的に同一の犠牲物質を備える。第一の犠牲構造体９５０は、光学積層体９１６と可動反射層９１４との間に配置される。第一の犠牲層９５２と第二の犠牲層９５４は、例えば、スパッタリング、物理気相堆積型プロセス、化学気相堆積型プロセス、原子層堆積型プロセス、分子ビームエピタキシー、それらの組み合わせ等による適切な方法を用いて、形成される。一部実施形態では、一以上の犠牲層の堆積の前及び／又は後に、装置がクリーンにされる。
【０１００】
段階１０２０において、任意のエッチングホールが形成されるが、図９Ｉに示される実施形態の断面図では見えない。
【０１０１】
段階１０３０では、第一の犠牲構造体９５０が、適切なエッチング剤を用いてエッチングされる。適切なエッチング剤及び犠牲物質については上述している。例えば、一部実施形態では、エッチング剤はＸｅＦ２を備え、犠牲物質はモリブデンを備える。図９Ｊは、第二の犠牲層９５４が、第一の犠牲層９５２までエッチングされ、エッチングフロント９５８が、第一の犠牲層９５２と第二の犠牲層９５４との間の界面９５５に沿って急速に伝播することによって、その間にギャップ９５９が形成されているという中間構造体を示す。第一の犠牲層９５２及び第二の犠牲層９５４のバルク犠牲物質のエッチングの方が遅い。図９Ｋでは、界面９５５のエッチングが完了し、結果としてのギャップ９５９が、第一の犠牲層９５２を、第二の犠牲層９５４から機械的に分離する。
【０１０２】
段階１０４０において、第一の犠牲層９５２及び第二の犠牲層９５４の残りの部分がエッチングされて、図７Ｄに示されるリリースされたＭＥＭＳが提供される。本方法の一部実施形態は、第一の犠牲構造体全体をエッチングするためのエッチング剤使用量の減少、より速いエッチング速度のうち少なくとも一つを示す。エッチング速度の改善は、界面におけるより速いエッチング、又は第一及び第二の部分の間の継ぎ目によって、モノリシックな犠牲構造体のエッチングにおいて晒されるのよりも、第一及び第二の部分のより大きな表面がエッチング剤に晒されることに起因すると考えられる。界面９５５におけるより速いエッチングに対する正確なメカニズムは未だ求められていないが、各層の表面歪み、並びに表面上に形成された化合物及びその中にトラップされた汚染物は、界面をよりエッチングされ易くする。
【０１０３】
例えば、図９Ｊ及び図９Ｋに示される実施形態では、第一の犠牲層９５２と第二の犠牲層９５４との間のギャップ９５９が、第一の犠牲層９５２と第二の犠牲層９５４との間の界面の急速エッチングによって形成され、水平表面９５２ａ及び９５４ｂをエッチング剤に晒すことによって、全体のエッチング速度を上昇させる。対照的に、図９Ｌは、第一の犠牲構造体が単一の犠牲層を備える、同様に部分的にエッチングされたＭＥＭＳ装置を示す。図示された実施形態では、第一の犠牲構造体９５０が部分的にエッチングされて、エッチング剤アクセス可能表面９５０ｃを備えた開口部９５９を形成する。エッチング剤アクセス可能表面９５０ｃは、表面９５２ａ及び９５４ｂよりも小さな面積を有する。他が全て同じであるとすると、エッチング剤アクセス可能面積の増大は、図９Ｌに示される実施形態と比較して、図９Ｉ〜図９Ｋに示される実施形態の第一の犠牲構造体９５０のより速いエッチング速度をもたらす。
【０１０４】
一部実施形態において、エッチング剤使用量の減少は、エッチング速度の増大に関係していると考えられる。エッチングプロセスにおいて、エッチング剤の一部は、犠牲構造体の犠牲物質以外の一以上の物質（例えば、エッチング装置の汚染物、ＭＥＭＳの構造物質等）と比較的遅い速度で反応する。犠牲物質の全体のエッチング速度を増大させることによって、エッチング剤とより遅くエッチングされる物質との間の接触時間が減少することによって、この非生産的なエッチングプロセスにおいて消費されるエッチング剤の量を減少させる。
【０１０５】
図１１は、図９Ｆに示される装置と同様の部分的にエッチングされたＭＥＭＳ１１００の断面図を示すが、第一の犠牲構造体１１５０が、複数の構成要素の代わりに単一の構成要素、たとえば、単一の犠牲物質を備える層を備える点が異なる。図示された実施形態では、エッチングされていない犠牲物質のピラー１１５０ｂが、光学積層体１１１６と可動反射層１１１４との間に延伸する。上述のように、エッチングが進行すると、ＭＥＭＳの相対的な可動構成要素が自由に動くようになる。この運動は、相対的に不動のままのＭＥＭＳの構成要素、例えば犠牲構造体１１５０のエッチングされていない部分に応力を誘発する。第一の犠牲構造体１１５０から物質がエッチングされると、第一の犠牲構造体１１５０は、層から、アイランドへと、そして図１１に示されるピラー１１５０ｂへと変化する。犠牲構造体１１５０が小さくなると、可動構成要素の相対的な運動が増大するので、応力が大きくなり、特にピラーの上部１１１４ａ及びピラーの底部１１５０ｃにより集中するようになる。装置の相対的な運動は垂直方向のものなので、その応力は典型的に、圧縮又は引っ張り成分を含む。場合によっては、その応力は、機械的な故障を生じさせるのに十分なものであり、ＭＥＭＳの一以上の構造素子（例えば、光学積層体１１１６又は可動反射層１１１４）に対する損傷として表れ得る。特に、光学積層体１１１６に対する損傷は典型的に、誘電体層１１１６ｃに対する損傷、例えばひび、割れ等を含む。誘電体層１１１６ｃの割れは、エッチング剤と、誘電体層１１１６ｃの下方の構造体及び／又は層（例えば部分反射層１１１６ｂ）とを接触させ得る。エッチング剤及び部分反射層１１１６ｂの物質との固有性に応じて、一部実施形態では、誘電体層１１１６ｃに対する割れ又は損傷の後に、部分反射層がエッチングされて、少なくともある程度損傷する。部分反射層１１１６ｂがエッチング剤に耐性がある場合でも、部分反射層１１１６ｂの厚さにより、その適切な機能にとってはエッチングが問題となり得る。
【０１０６】
ＭＥＭＳのアレイの一部実施形態では、相対的な運動は、変形可能層の自由端において最も大きく、結果として、その自由端において最も損傷しやすい。一部実施形態では、ＭＥＭＳのアレイ又はサブアレイが、変形可能層を共有する。自由端は共有されない端部であり、典型的にはアレイ又はサブアレイのエッジに存在する。
【０１０７】
犠牲構造体１１５０のエッチングにおけるピラー１１５０ｂの形成によって生じる損傷の可能性を減じる方法の一つは、エッチングホールを変更することによるものであり、例えばエッチングホールの総面積を増大させる。エッチングホールの総面積は、その寸法を変化させること、例えばその形状を変化させること及び／又はそのサイズを増大させることによって、増大可能である。総面積は、エッチングホールの数を増やすことによっても増大可能である。例えば、一部実施形態は、可変寸法の多数のエッチングホールを備え、犠牲構造体の高速且つ制御されたエッチングを提供する。理論に縛られるものではないが、エッチングホールの総面積の増大は、犠牲構造体１１５０のエッチング速度を増大させると考えられる。高速エッチングの実施形態では、犠牲構造体１１５０のエッチングにおいて形成されるピラーは、それが装置を損傷し得る前に、エッチングされると考えられる。しかしながら、一部実施形態では、エッチングホールの面積の増大は、それが形成される変形可能層１１３４の機械的性能を低下させる。一部実施形態では、エッチングホールの総面積の大きい変形可能層は、変形可能層１１３４の電気抵抗を増加させる。一部実施形態では、エッチングホールの総面積の大きい変形可能層は、光学装置の光学性能に悪影響を与え、例えばコントラスト比を低下させる。更に、一部実施形態では、大きな及び／又は多数のエッチングホールは、アレイ中のＭＥＭＳのフィルファクタを低下させる。
【０１０８】
一部実施形態では、エッチングホールは、装置に対してエッチングにより誘発される損傷が、装置の重要ではない又はあまり重要ではない部分に向けられる。しかしながら、一部実施形態では、エッチング反応におけるピラーの形成を、装置の特定の領域から除外することは現実的ではない。一部実施形態では、変形可能層１１３４の特定の領域は、エッチングホールの形成に適していない。重要ではない領域の提供も、ＭＥＭＳのアレイのフィルファクタを低下させ得る。
【０１０９】
一部実施形態では、犠牲構造体１１５０は、上述のような高速エッチング物質を用いて形成されて、相当な損傷が装置に生じる前にエッチングされると考えられる。高速エッチング物質の一部実施形態は、完成品の装置に静止摩擦力を誘発するエッチングの残留物を形成すると考えられる。
【０１１０】
対照的に、上述のような犠牲構造体を備えたＭＥＭＳの実施形態は、少ないエッチングホール、小さなエッチングホール、機械的に頑丈な変形可能層、高いフィルファクタ、低い静止摩擦力の組み合わせを示す。
【実施例１】
【０１１１】
リリースされていない干渉変調器の５×６のアレイを、図１２の断面図に概略的に示される実施形態と同様に製造した。リリースされていない干渉変調器１２００は、３７ｃｍ×４７ｃｍのボロシリケートガラス基板１２２０（厚さ略０．７ｍｍ）を備え、その上に、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層（略０．５μｍ）と、クロム層（略０．００６μｍ）と、二酸化シリコン層（略０．０５μｍ）とを備えた光学積層体１２１６が形成されている。第一の犠牲層１２５２及び第二の犠牲層１２５４を備えた犠牲構造体１２５０を、光学積層体上に形成した。アルミニウムの可動反射層１２１４（略０．０３μｍ）を犠牲構造体１２５０上に形成した。エッチングホール１２７０は、可動反射層１２１４に形成された。シリカの支持ポスト１２１８が、基板１２２０と可動反射層１２１４との間に延伸して、形成された。下方の第一の犠牲層１２５２は、モリブデンの厚さ略５０ｎｍの層を備え、上方の第二の犠牲層１２５４はゲルマニウム及び／又はシリコンの厚さ略５０ｎｍの層を備え、両層ともＰＶＤによって堆積させた。ＸｅＦ２蒸気でエッチングした後（１２０秒の１０サイクル）、全ての犠牲構造体をエッチングした。図１３は、ブラックマスク１３１０及びエッチングホール１３２０を示すアレイ１３００の一部の基板を介した図面である。明色の領域１３３０の犠牲物質がエッチングされている。
【実施例２】
【０１１２】
実施例１と同様のリリースされていない干渉変調器のアレイを、ＰＶＤによって堆積させたモリブデンの単一層を備えた犠牲構造体を備えて、製造した。ＸｅＦ２蒸気でエッチングした後（１２０秒の１０サイクル）、モリブデンのピラー、並びに部分的にエッチングされた領域が残留した。図１４は、ブラックマスク１４１０及びエッチングホール１４２０を示すアレイ１４００の基板を介した図面である。明色の領域１４３０は完全にエッチングされている。より暗い領域１４４０は部分的にエッチングされている。モリブデンのピラー１４５０を、一部のブラックマスク１４１０の周辺に観測可能である。
【実施例３】
【０１１３】
実施例１と同様のリリースされていない干渉変調器のアレイを、ＰＶＤによって堆積させたモリブデンの単一層を備えた犠牲構造体を備えて、製造した。ＸｅＦ２蒸気でエッチングした後（１２０秒の５サイクル）、犠牲層を、エッチングホールの下のみにおいてエッチングした。図１５は、ブラックマスク１５１０、エッチングホール１５２０及び変形可能層の自由端１５７０を示すアレイ１５００の基板を介した図面である。エッチングホール１５２０周辺の明色の円形領域１５３０がエッチングされている。暗色の領域１５６０はエッチングされていない。
【実施例４】
【０１１４】
実施例１と同様の干渉変調器のアレイを、ゲルマニウムの単一層を備えた犠牲構造体と、アルミニウムの可動反射層とを備えて、製造した。ＸｅＦ２蒸気でのエッチング（１２０秒の５サイクル）は、光学積層体に損傷なく、完全なリリースを提供した。図１６は、光学積層体に欠陥の無いことを示すエッチング後のエッチングされたアレイの基板を介した図面である。ゲルマニウムの犠牲構造体は、可動反射層に弱く接着して、結果として、これらの層を機械的に分離することによって、エッチングにおける干渉変調器に対する損傷を防止すると考えられる。
【実施例５】
【０１１５】
実施例１と同様の干渉変調器のアレイを、モリブデンの第一の犠牲層（厚さ略５０ｎｍ）と、ゲルマニウムの第二の犠牲層（厚さ略５０ｎｍ）を備えた犠牲構造体を備えて、製造した。可動反射層はアルミニウムである。アレイをＸｅＦ２でエッチングして（１２０秒で５サイクル）、図１７のエッチングされたアレイの基板を介した図面に示されるように、光学積層体に損傷なく、完全なリリースを提供した。ゲルマニウム層とアルミニウムの可動反射層との間の弱い接着が、エッチングにおける損傷を防止すると考えられる。
【実施例６】
【０１１６】
実施例１と同様の干渉変調器のアレイを、モリブデンの第一の犠牲層（略５０ｎｍ）と、モリブデン酸化物の第二の犠牲層（略５０ｎｍ）とを備えた犠牲構造体を備えて、製造した。可動反射層はアルミニウムである。図１８は、モリブデン酸化物層１８２０と可動反射層１８３０との間の界面１８１０を示す走査型電子顕微鏡写真である。二つの層の間のギャップ１８４０は、それらの物質間の弱い接着を示す。アレイをＸｅＦ２でエッチングして（１２０秒の５サイクル）、図１９のエッチングされたアレイの基板を介した図面に示されるように、光学積層体に損傷なく、完全なリリースを提供した。モリブデン酸化物層とアルミニウムの可動反射層との間の弱い接着は、エッチングにおける損傷を防止すると考えられる。
【実施例７】
【０１１７】
実施例１と同様のリリースされていない干渉変調器アレイを、一層、二層、三層の犠牲構造体（各層は、同一条件下でＰＶＤによって堆積させたモリブデンである）を備えて、製造した。ＰＶＤによりモリブデンの各層を堆積させる前に、下方の表面をクリーンにした。クリーニングは、熱脱ガス、イオンスパッタリング、Ｎ２Ｏプラズマによって行った。各犠牲層の厚さを表１に与える。
【０１１８】
【表１】
2010541002.tif 000003
【０１１９】
“リリース半径”は、開口部周辺の犠牲構造体のエッチングされた部分の半径であり、そこを介して、エッチング剤は犠牲構造体と接触し、例えばエッチングホールである。より大きなリリース半径はより速いエッチングに相関する。図２０Ａ、図２０Ｂ及び図２０Ｃは、１４回のＸｅＦ２エッチングサイクル後の各タイプの一アレイに対する代表的なリリース半径の等高線図を示す。各ハッチングレベルは０．００２ｍｍ半径の等高線である。図２０Ａに示される単一層の犠牲層構造体に対する等高線図は、六つの異なるリリース半径レベルに及ぶ明確な半径勾配で、中心においてより速いエッチング、エッジにおいてより遅いエッチングを示す。図２０Ｂに示される二層の犠牲構造体に対する等高線図は、アレイ全体にわたってより均一なエッチングを示し、中心に向かう僅かなバイアスを有する。図２０Ｃに示される三層の犠牲構造体の等高線図も、単一層と比較してより均一なエッチングを示し、エッジに向かう僅かなバイアスを有する。エッチング速度は次のように増大した：  三層の犠牲構造体  ＞  二層の犠牲構造体  ＞＞  一層の犠牲構造体。
【０１２０】
次に、各アレイに対して、平均のリリース半径値を計算した。図２１Ａは、各タイプの複数のアレイに対する平均値、最小値、最大値を示し、ここでも、三層の犠牲構造体は、二層のものよりも速く、一層のものよりもはるかに速い。多層の犠牲構造体は、基板間の変動の減少を示し、プロセスの均一性を改善することができる。
【０１２１】
図２１Ｂは、上述のように求めた平均の、最小の、最大のリリース半径値を示し、ここで、各タイプの犠牲構造体に対するエッチングサイクルの数は、同じ様な平均値を提供するように選択された。一層の犠牲構造体に対しては１４回のエッチングサイクル、二層の犠牲構造体に対しては１１回のサイクル、三層の犠牲構造体に対しては１０回のサイクルの後に、同じ様なリリース半径となった。ここでも、多層の犠牲構造体は両方とも、単一層の犠牲構造体と比較して、より速いエッチング及びより改善された均一性を示した。
【０１２２】
エッチングサイクルとエッチングツール中の圧力との間の相関を、一層、二層、三層の犠牲構造体を備えたアレイに対して、図２２に示す。エッチングチャンバ中の圧力は、以下の式に従って、エッチング中に増大する：
Ｍｏ（ｓ）＋３ＸｅＦ２（ｇ）→ＭｏＦ６（ｇ）＋Ｘｅ（ｇ）
従って、圧力が安定値に低下すると、エッチングが完了している。三層の犠牲構造体のエッチングは、略８回のエッチングサイクル後に完了し、二層では略９回のサイクル後に完了し、一層では１２回のサイクル後に完了した。
【０１２３】
一層、二層、三層の犠牲構造体を備えたアレイは、二回のエッチングサイクルで、部分的にリリースされた。図２３Ａ〜図２３Ｆは、表２に表したように、各アレイのコーナー及び中心からの干渉変調器の断面のＳＥＭ画像である。
【０１２４】
【表２】
2010541002.tif 000004
【０１２５】
各画像において、エッチングホールは、上部層の左側に形成され、エッチングは犠牲構造体の右側に向けて進行し、画像においてより明色の層として表れている。図２３Ａ及び図２３Ｂに示される単一層の犠牲構造体のエッチングにおいて、エッチングホールの右側のエッチングフロントは略垂直である。対照的に、図２３Ｃ〜図２３Ｆに示される多層の犠牲構造体では、エッチングフロントは水平に延伸し、明らかに犠牲層間の界面に沿っている。図２３Ｃ及び図２３Ｄに示される二層の犠牲構造体については、エッチングフロントは層の界面に沿って延伸し、一点に向けて次第に細くなっている。図２３Ｅ及び図２３Ｆに示されるように、三層の犠牲構造体のエッチングフロントは、両方の犠牲層界面に沿って延伸し、二点に向けて次第に細くなっている。
【０１２６】
上述の装置及び製造プロセスにおける変更、例えば構成要素及び／又は段階の追加及び／又は除去、及び／又はそれらの順序の変更が可能であることを当業者は理解されたい。更に、本願で説明される方法、構造及びシステムは、他の電子装置の製造にも有用であり、他のタイプのＭＥＭＳ装置、例えば他のタイプの光学変調器が挙げられる。
【０１２７】
更に、上述の詳細な説明において、多様な実施形態に適用されるものとして、本発明の新規特徴を示し、説明し、指摘したが、本発明の精神を逸脱することなく、図示された装置又はプロセスの形状及び詳細の多様な省略、置換及び変更を当業者が行い得ることは理解されたい。理解されるように、本発明は、本願で説明する特徴及び利点の全てを提供しない形状においても実施され得て、一部の特徴が、他のものとは別に使用又は実施され得る。
【符号の説明】
【０１２８】
９００    ＭＥＭＳ装置
９１４    可動反射層
９１６    光学積層体
９１６ａ  導電層
９１６ｂ  部分反射層
９１６ｃ  誘電体層
９３４    変形可能層
９４２    支持ポストプラグ
９５０    第一の犠牲構造体
９５２    第一の犠牲層
９５４    第二の犠牲層
９５４ｂ  ピラー
９５５    界面（層）
９５６    第三の犠牲層
９５８    エッチングフロント
９６０    第二の犠牲構造体
９７０    エッチング開口部
【図１】
2010541002.tif 000005
【図２】
2010541002.tif 000006
【図３】
2010541002.tif 000007
【図４】
2010541002.tif 000008
【図５Ａ】
2010541002.tif 000009
【図５Ｂ】
2010541002.tif 000010
【図６Ａ】
2010541002.tif 000011
【図６Ｂ】
2010541002.tif 000012
【図７Ａ】
2010541002.tif 000013
【図７Ｂ】
2010541002.tif 000014
【図７Ｃ】
2010541002.tif 000015
【図７Ｄ】
2010541002.tif 000016
【図７Ｅ】
2010541002.tif 000017
【図８Ａ】
2010541002.tif 000018
【図８Ｂ】
2010541002.tif 000019
【図８Ｃ】
2010541002.tif 000020
【図８Ｄ】
2010541002.tif 000021
【図８Ｅ】
2010541002.tif 000022
【図９Ａ】
2010541002.tif 000023
【図９Ｂ】
2010541002.tif 000024
【図９Ｃ】
2010541002.tif 000025
【図９Ｄ】
2010541002.tif 000026
【図９Ｅ】
2010541002.tif 000027
【図９Ｆ】
2010541002.tif 000028
【図９Ｇ】
2010541002.tif 000029
【図９Ｈ】
2010541002.tif 000030
【図９Ｉ】
2010541002.tif 000031
【図９Ｊ】
2010541002.tif 000032
【図９Ｋ】
2010541002.tif 000033
【図９Ｌ】
2010541002.tif 000034
【図１０】
2010541002.tif 000035
【図１１】
2010541002.tif 000036
【図１２】
2010541002.tif 000037
【図１３】
2010541002.tif 000038
【図１４】
2010541002.tif 000039
【図１５】
2010541002.tif 000040
【図１６】
2010541002.tif 000041
【図１７】
2010541002.tif 000042
【図１８】
2010541002.tif 000043
【図１９】
2010541002.tif 000044
【図２０Ａ】
2010541002.tif 000045
【図２０Ｂ】
2010541002.tif 000046
【図２０Ｃ】
2010541002.tif 000047
【図２１Ａ】
2010541002.tif 000048
【図２１Ｂ】
2010541002.tif 000049
【図２２】
2010541002.tif 000050
【図２３Ａ】
2010541002.tif 000051
【図２３Ｂ】
2010541002.tif 000052
【図２３Ｃ】
2010541002.tif 000053
【図２３Ｄ】
2010541002.tif 000054
【図２３Ｅ】
2010541002.tif 000055
【図２３Ｆ】
2010541002.tif 000056
【手続補正書】
【提出日】平成22年5月19日(2010.5.19)
【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】
微小電気機械システム装置を備えた装置であって、該微小電気機械システム装置が、
第一の構造層上に形成された犠牲構造体と、
前記犠牲構造体上に形成された第二の構造層と、
前記第一の構造層の間に延伸し、前記第二の構造層を支持する支持構造体とを備え、
前記第二の構造層が、該第二の構造層を貫通して延伸する複数のエッチング剤アクセス開口部を備え、
前記犠牲構造体が、前記第一の構造層に近接する第一の部分と、前記第一の構造層から離れた第二の部分とを備え、
前記第一の部分と前記第二の部分とが異なる物質であり、前記第一の部分及び前記第二の部分の両方が、前記第一の構造層、前記支持構造体及び前記第二の構造層に対して、同一のエッチング剤で選択的にエッチング可能である、装置。
【請求項２】
前記犠牲構造体の前記第二の部分が、所定のエッチング剤によって、前記犠牲構造体の前記第一の部分よりも速い速度でエッチング可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記犠牲構造体が、前記犠牲構造体の前記第一の部分と前記犠牲構造体の前記第二の部分との間で段階的に変化する組成を有する犠牲層を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記犠牲構造体の前記第一の部分が第一の犠牲層を備え、前記犠牲構造体の前記第二の部分が第二の犠牲層を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第一の犠牲層と前記第二の犠牲層とが異なる圧縮度を有する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記犠牲構造体が第三の犠牲層を更に備え、前記第一の犠牲層及び前記第二の犠牲層の少なくとも一方が、所定のエッチング剤によって、前記第三の犠牲層よりも速い速度でエッチング可能である、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記犠牲構造体が、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、それらの組み合わせ、合金、混合物のうち少なくとも一つを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
所定のエッチング剤がＸｅＦ２を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記犠牲構造体の前記第一の部分と前記犠牲構造体の前記第二の部分との間のエッチング選択性が、所定のエッチング剤を使用して少なくとも略２．５：１である、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記犠牲構造体と前記第二の構造層との間に形成された可動反射層と、
前記第二の構造層及び前記可動反射層を結合するコネクタと、
前記第二の構造層と前記可動反射層との間に形成された犠牲物質の層とを更に備えた請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記微小電気機械システム装置が干渉変調器である、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の微小電気機械システム装置のアレイ。
【請求項１３】
微小電気機械システム装置の製造方法であって、
第一の層上に犠牲層を形成する段階と、
前記犠牲層上に第二の層を形成する段階と、
前記第一の層と前記第二の層との間から前記犠牲層を選択的にエッチングして、前記第一の層と前記第二の層との間に延伸する少なくとも一つのピラーを形成する段階と、
前記少なくとも一つのピラーをエッチングする前に、前記第一の層及び前記第二の層の少なくとも一方から、前記犠牲層を機械的に分離する段階とを備えた方法。
【請求項１４】
前記犠牲層を形成する段階が、ゲルマニウム及びモリブデン酸化物の少なくとも一つを備えた層を形成する段階を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第二の層を形成する段階が、アルミニウムの可動反射層を形成する段階を備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記犠牲層を機械的に分離する段階が、前記第二の層から機械的に分離する段階を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
微小電気機械システム装置を備えた装置であって、該微小電気機械システム装置が、
第一の導電層上に形成された誘電体層と、
前記誘電体層上に形成された犠牲構造体と、
前記犠牲構造体上に形成された第二の導電層と、
前記誘電体層の間に延伸し、前記第二の導電層を支持する支持構造体とを備え、
前記犠牲構造体が、所定のエッチング剤に対して速くエッチングされる部分と遅くエッチングされる部分とを備え、前記速くエッチングされる部分と前記遅くエッチングされる部分とが異なる物質であり、
前記犠牲構造体が、前記所定のエッチング剤を用いて、前記誘電体層、前記支持構造体及び前記第二の導電層の存在下において、選択的にエッチング可能である、装置。
【請求項１８】
前記犠牲構造体が、前記速くエッチングされる部分と前記遅くエッチングされる部分の段階的に変化する層を備える、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
微小電気機械システム装置を備えた装置であって、該微小電気機械システム装置が、
前記微小電気機械システム装置を支持するための第一の構造手段と、
前記微小電気機械システム装置にキャビティを形成するための犠牲手段と、
前記微小電気機械システム装置を作動させるための第二の構造手段と、
前記第一の構造手段と前記第二の構造手段との間に延伸し、前記第二の構造手段を支持するための支持手段とを備え、
前記犠牲手段が、所定のエッチング剤に対して、速くエッチングされる部分と遅くエッチングされる部分とを備え、前記速くエッチングされる部分と前記遅くエッチングされる部分とが異なる物質であり、
前記第二の構造手段が、前記犠牲手段にエッチング剤手段を接触させるための複数のエッチング剤アクセス手段を備え、
前記犠牲手段の前記速くエッチングされる部分及び前記遅くエッチングされる部分が、前記所定のエッチング剤を用いて、前記第一の構造手段、前記支持手段及び前記第二の構造手段の存在下において、選択的にエッチング可能である、装置。
【請求項２０】
前記第一の構造手段が基板を備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記犠牲手段が犠牲構造体を備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記第二の構造手段が変形可能層を備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
前記支持手段が複数の支持ポストプラグを備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２４】
微小電気機械システム装置のアレイの製造方法であって、
前記アレイ中の各微小電気機械システム装置において、第一の層上に犠牲構造体を形成する段階と、
前記犠牲構造体上に第二の層を形成する段階と、
所定のエッチング剤を用いて、前記第一の層と前記第二の層との間から実質的に完全に前記犠牲構造体を選択的にエッチングする段階とを備え、
前記アレイ中の各微小電気機械システム装置の前記犠牲構造体が、前記所定のエッチング剤に対して速くエッチングされる部分と遅くエッチングされる部分とを備え、前記犠牲構造体が、前記第二の層を貫通して延伸する複数のエッチング剤アクセス開口部を介してエッチングされる、方法。
【請求項２５】
前記犠牲構造体を形成する段階が、第一の部分及び第二の部分を形成する段階を備え、前記第一の部分及び前記第二の部分の一方が、前記所定のエッチング剤によって、他方よりも速い速度でエッチング可能である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記所定のエッチング剤を用いて前記速くエッチングされる部分及び前記遅くエッチングされる部分の一方をエッチングすることが、ＸｅＦ２を用いて前記速くエッチングされる部分及び前記遅くエッチングされる部分の一方をエッチングすることを備える、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記犠牲構造体を形成する段階が、前記速くエッチングされる部分と前記遅くエッチングされる部分との間で段階的に変化する組成を備えた犠牲層を形成する段階を備える、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記犠牲構造体を形成する段階が、第三の犠牲層を形成する段階を更に備え、所定のエッチング剤が、第一の犠牲層と第二の犠牲層の少なくとも一方を、前記第三の犠牲層よりも速くエッチングする、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
微小電気機械システム装置を備えた装置であって、該微小電気機械システム装置が、
第一の構造層上に形成された犠牲構造体と、
前記犠牲構造体上に形成された第二の構造層とを備え、
前記第二の構造層が、該第二の構造層を貫通して延伸する複数のエッチング剤アクセス開口部を有し、
前記犠牲構造体が、所定のエッチング剤を用いてエッチング可能な第一の部分及び第二の部分を備え、
前記第一の部分及び前記第二の部分の一方が、前記所定のエッチング剤を用いてより速い固有のエッチング速度を有し、前記第一の部分と前記第二の部分とが異なる物質であり、
前記犠牲構造体の前記第一の部分及び前記第二の部分が両方とも、前記所定のエッチング剤を用いて、前記第一の構造層及び前記第二の構造層の存在下において選択的にエッチング可能であり、
前記犠牲構造体の幅又は長さ対厚さのアスペクト比が、少なくとも略５０：１である、装置。
【請求項３０】
前記犠牲構造体の幅及び長さ対厚さのアスペクト比が、少なくとも略５０：１である、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記犠牲構造体の幅又は長さ対厚さのアスペクト比が、少なくとも略１００：１である、請求項２９に記載の装置。
【請求項３２】
前記犠牲構造体の前記第一の部分が、界面領域が間に形成される複数の犠牲層を備え、前記第二の部分が、前記界面領域を備える、請求項２９に記載の装置。
【請求項３３】
前記複数の犠牲層が、実質的に同一条件下で形成された実質的に同一の物質を備える、請求項３２に記載の装置。
【国際調査報告】
2010541002.tif 000057
2010541002.tif 000058
2010541002.tif 000059