(57)【要約】    【課題】  空洞とピットの形成、反射層表面粗さ、及び、凝結形成などを減少させるマイクロミラーを提供する。    【解決手段】    基板７４と、基板７４の上にある第一保護層７６と、第一保護層７６の上にある純アルミニウムからなる反射層７８と、反射層７８の上にあるトリートメント層８０と、トリートメント層８０の上にある窒化チタンからなる第二保護層８２と、からなる。第一保護層７６はプラズマ付勢酸化ケイ素からなり、トリートメント層８０はチタンからなる。    【選択図】  図９
2005331921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロミラーであって、
基板と、
前記基板の上にある純アルミニウムからなる反射層と、
前記反射層の上にある窒化チタンからなる保護層と、
からなることを特徴とするマイクロミラー。
【請求項２】
更に、前記反射層と前記保護層間にトリートメント層を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロミラー。
【請求項３】
更に、前記基板と前記反射層間に挟まれた第一保護層を有し、窒化チタンからなる前記保護層は第二保護層を構成することを特徴とする請求項１に記載のマイクロミラー。
【請求項４】
更に、前記反射層と前記第二保護層間に挟まれたトリートメント層を有することを特徴とする請求項３に記載のマイクロミラー。
【請求項５】
前記反射層は、約２０００〜４０００オングストロームで、前記保護層は、約２００〜１０００オングストロームの厚さであることを特徴とする請求項１に記載のマイクロミラー。
【請求項６】
更に、前記反射層と前記保護層間に挟まれたトリートメント層を有することを特徴とする請求項５に記載のマイクロミラー。
【請求項７】
更に、前記基板と前記反射層間に挟まれた第一保護層を有し、窒化チタンからなる前記保護層は第二保護層を構成することを特徴とする請求項５に記載のマイクロミラー。
【請求項８】
更に、前記反射層と前記第二保護層間に挟まれたトリートメント層を有することを特徴とする請求項７に記載のマイクロミラー。
【請求項９】
マイクロミラーであって、
基板と、
前記基板の上にある第一保護層と、
前記第一保護層の上にある純アルミニウムからなる反射層と、
前記反射層の上にあるトリートメント層と、
前記トリートメント層の上にある窒化チタンからなる第二保護層と、
からなることを特徴とするマイクロミラー。
【請求項１０】
前記第一保護層は、プラズマ付勢酸化ケイ素からなることを特徴とする請求項９に記載のマイクロミラー。
【請求項１１】
前記トリートメント層は、チタンからなることを特徴とする請求項９に記載のマイクロミラー。
【請求項１２】
前記第一保護層は、プラズマ付勢酸化ケイ素からなることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロミラー。
【請求項１３】
前記反射層は、約２８００オングストロームで、前記第二保護層は、約５００オングストロームの厚さであることを特徴とする請求項９に記載のマイクロミラー。
【請求項１４】
前記第一保護層は、プラズマ付勢酸化ケイ素からなることを特徴とする請求項１３に記載のマイクロミラー。
【請求項１５】
前記トリートメント層は、チタンからなることを特徴とする請求項１３に記載のマイクロミラー。
【請求項１６】
前記第一保護層は、プラズマ付勢酸化ケイ素からなることを特徴とする請求項１５に記載のマイクロミラー。
【請求項１７】
マイクロミラーの製造方法であって、
基板を提供する工程と、
前記基板と関連してその上に置かれる純アルミニウムからなる反射層を提供する工程と、
前記反射層と関連してその上に置かれる窒化チタンからなる保護層を室温で蒸着する工程と、
からなることを特徴とするマイクロミラーの製造方法。
【請求項１８】
前記反射層を提供する工程は、
前記基板上に第一保護層を提供する工程と、
前記第一保護層上に前記反射層を提供する工程と、
からなることを特徴とする請求項１７に記載のマイクロミラーの製造方法。
【請求項１９】
前記保護層を蒸着する方法は、
前記反射層上にトリートメント層を提供する工程と、
前記トリートメント層上に前記保護層を蒸着する工程と、
からなることを特徴とする請求項１７に記載のマイクロミラーの製造方法。
【請求項２０】
前記反射層を提供する工程は、
前記基板上に第一保護層を提供する工程と、
前記第一保護層上に前記反射層を提供する工程と、
からなることを特徴とする請求項１９に記載のマイクロミラーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ（micro−electro−mechanical  system）に用いられるマイクロミラーに関するものであって、特に、マイクロミラーでの欠陥の発生を減少させるための窒化チタンＴｉＮ頂部層とＴｉＮ層の下にある純アルミニウムＡｌ層を含む新規のマルチ層マイクロミラーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクションシステムの進歩においては、デジタルマイクロミラーとして知られる光学半導体が活用されている。デジタルマイクロミラー装置チップは、世界で最も精巧な光スイッチである。約７５万から１３０万の旋回軸に取り付けられた微小のミラーを含む。各ミラーは、人の髪の毛の幅の五分の一以下で、プロジェクトイメージの一画素に対応する。デジタルマイクロミラー装置チップは、デジタルビデオ、或いは、グラフィック信号、光源、プロジェクターレンズに組み合わされ、マイクロミラーは全デジタルイメージをスクリーン、或いは、その他の面に反射する。
【０００３】
様々なデジタルマイクロミラー装置構成があるが、代表的なマイクロミラーは、小さいヒンジに取り付けられ、各ミラーが、プロジェクターシステムの光源の方に傾斜して光を反射する（オン）か、或いは、光源から離れる方に傾斜して（オフ）、プロジェクション面で暗い画素を形成する。半導体装置に入力されるイメージコードに対応するビットの流れが、各ミラーを、１秒間に数回オンにしたりオフにしたりするように指示する。ミラーが、オフよりもオンの頻度が高い時、ミラーはライトグレイの画素を反射する。ミラーがオンよりもオフの頻度が高い時、ミラーはダークグレイの画素を反射する。いくつかのプロジェクションシステムは、１０２４のグレイの影を形成するのに充分な画素を偏向させて、デジタルマイクロミラー装置に入力されるビデオ、或いは、グラフィック信号を、精度の高いグレイスケールイメージに転換することが出来る。いくつかのシステムにおいては、ランプから生じる光は、デジタルマイクロミラー装置パネルの面に至る時、カラーホイールを通過する。カラーホイールは光線をフィルタリングした、赤、青、緑にする。単一チップのデジタルマイクロミラー投影システムは、少なくとも１６７０万色を生成する。三つのデジタルマイクロミラー装置のチップが活用される時、３５兆色以上の色が生成される。各マイクロミラーのオンオフ状態が赤、緑、青の色の三つの基本構築ブロックとなって結合して、様々な色を生成する。
【０００４】
さまざまなデジタルマイクロミラー装置ＤＭＤが知られている。図１は、本発明によるマイクロミラーが置き換えられて組み込まれる公知のデジタルマイクロミラー装置を示す図である。図１で示されるように、ＤＭＤ１０は、回路１３を含むＣＭＯＳメモリ装置のような半導体装置１２を含み、回路１３は、ビデオ、或いは、グラフィック信号に応答する電極を駆動するのに用いられる。第一層１４は半導体装置１２上に形成され、ヨークアドレス電極１６、半導体装置１２上の回路１３に向かって、第一層のなかで形成されたバイアス１８、及び、バイアスリセットバス２０を含む。第二層２２は第一層１４上に形成され、ヨーク２４、トーションヒンジ２６、ミラーアドレス電極２８からなる。マイクロミラー３２は第二層２２上に形成され、電極２８の一つが半導体装置１２により駆動されるとき、斜めに偏向されるように設置されている。マイクロミラー３２は、一般にはアルミニウムである反射層を含む。図１で示されるＤＭＤ１０は、卓越した技術をもってしても、複雑である上、製造にコストがかかり、製造良品率が低い。更に、マイクロミラー３２は、ＤＭＤの第二の構造に関して、以下のような欠点を有する。
【０００５】
図２は、第二の型のＤＭＤの第一サブアセンブリ４０を示す図である。サブアセンブリ４０は透明層４２を含み、透明材の例としてはこれに限定されないが、ガラスが挙げられる。ヒンジ４４が透明層４２上に形成され、マイクロミラー３２は、回転動作ができるようにヒンジ４４と透明層４２に固定される。
【０００６】
図３は、ヒンジ４４により透明層４２にそれぞれ連結された複数のマイクロミラー３２を含む第一サブアセンブリ４０を示す。様々なＤＭＤ装置の全ての部品とサブアセンブリは、当業者にはよく知られている半導体、或いは、ＭＥＭマイクロプロセス技術により形成される。
【０００７】
図４は、半導体装置１２を有する第二の型のＤＭＤの第二サブアセンブリ４６を示す図で、半導体装置の例としてはこれに限定されないが、ＣＭＯＳメモリ装置が挙げられる。各マイクロミラー３２の複数の電極４８は、半導体装置１２上に形成され、その中の回路（図示しない）と連結され、電極４８はビデオ、或いは、グラフィック信号に応答して、選択的に駆動される。
【０００８】
図５は、本発明によるマイクロミラーを代わりに使うことが出来るＤＭＤの構造１０を示す図である。図５のＤＭＤは、第一サブアセンブリ４０を反転して、第二サブアセンブリ４６の上に載せて、第一サブアセンブリ４０のマイクロミラー３２が、第二サブアセンブリ４６のそれぞれの電極４８に近接して対面している。マイクロミラー３２と電極４８とは間隔をとるように、スペーサ５０が提供されて、各マイクロミラー３２は、対応する電極４８の駆動により、偏向しないか回転するかの何れかである。図５で示されるように、光がマイクロミラー３２の上に導かれるとき、各マイクロミラー３２に対応する電極４８が駆動されて、マイクロミラー３２がヒンジ４４を軸としてとして回転するように動く。その結果、マイクロミラー３２に対応する電極４８が駆動されているかいないかに応じて、その光は反射するかまたは反射しない。上述のように、どのくらいの速さで、またどのくらいの頻度で、特定のマイクロミラー３２が対応する電極４８により偏向するかに応じて、マイクロミラー３２から投影されるイメージ（画素）は、映写幕（図示しない）、或いは、他の面で、光が明るく見えるか、或いは、黒く見える。
【０００９】
通常のマイクロミラーは、図６、図７で示されるように、アルミニウム層に、ヒロック５４（凹凸の模様）、或いは、空洞５２を有する。一般に、マイクロミラー３２は、通常、スパッタリングされたアルミニウムからなるので、しばしば、ヒロック５４、或いは、空洞５２を有する。ヒロック５４、或いは、空洞５２は、投影イメージに、欠陥や歪みを生じる。
【００１０】
図８は、通常のマイクロミラー３２の代表的な多重層構造を示す。マイクロミラー３２は、典型的にはガラスである基板６０と、基板６０上に蒸着された、代表的にはＰＥＯＸ（PLASMA-ENHANCED  OXIDE）の第一保護層６２と、第一保護層６２上に蒸着された、代表的にはＡｌＳｉＣｕの反射層６４と、反射層６４上に蒸着された、代表的には、チタン（Ｔｉ）のトリートメント層６６と、トリートメント層６６上に蒸着された、代表的にはＰＥＯＸの第二保護層６８とからなる。
【００１１】
ＡｌＳｉＣｕを反射層６４とするのに関しての問題点の一つは、反射層６４中に金属ピットを形成しやすいことである。更に、ケイ素は、反射層６４中に凝結する傾向があり、マイクロミラー３２から反射する光のコントラスト比が一定しない。反射層６４への純アルミニウムの使用は、反射層６４の厳しい金属表面粗さのためにマイクロミラー３２から反射する光を歪める。更に、第二保護層６８へのＰＥＯＸの使用は、ミラースペーサのエッチング停止点を不安定にし、ＣＩＤの不均一性を招く。
【００１２】
純アルミニウムＡｌを反射層６４とするのは、実際に反射層６４のピットの形成を減少、或いは、消滅させることが分かっている。更に、第二保護層６８として、室温でＴｉＮを蒸着することは、実際に反射層６４の表面粗さを減少させたり無くしたりする。更に、ＴｉＮ第二保護層６８は、効果的なミラースペーサのエッチング停止層としての役割をはたす。
【特許文献１】特開２００４−１３３２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、反射特性を向上させる新規のマイクロミラーを提供することを目的とする。
【００１４】
本発明は、空洞とピットを減少させることを特徴とする新規のマイクロミラーを提供することをもう一つの目的とする。
【００１５】
本発明は、表面粗さを減少させることを特徴とする新規のマイクロミラーを提供することを更なる目的とする。
【００１６】
本発明は、純アルミニウムＡｌである反射層と、窒化チタンＴｉＮである保護層と、を有する新規のマイクロミラーを提供することを更なる目的とする。
【００１７】
本発明は、凝結のない反射層を有する新規のマイクロミラーを提供することを更なる目的とする。
【００１８】
本発明は、効果的なミラースペーサのエッチング停止層としての役割を果たす保護層を有するマイクロミラーを提供することを更なる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上述の目的を達成するため、本発明は、空洞とピットの形成、反射層表面粗さ、及び、凝結形成などを減少させることを特徴とする新規のマイクロミラーを提供する。マイクロミラーは、基板と、純アルミニウムの反射層、及び、基板により支持される窒化チタンの保護層、からなる。マイクロミラーの形成において、保護層は、室温で蒸着されるのが望ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、マイクロミラーにおける空洞とピットの形成、反射層表面粗さ、及び、凝結形成などを減少させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明によるマイクロミラー７２の具体例が図９で示される。マイクロミラー７２は、一般的にはガラスである基板７４を含む。マイクロミラー７２は第一保護層７６を有し、保護層の例としては、これらに限定されないが、窒化ケイ素、酸化ケイ素、或いは、シリコンオキシナイトライドなどの公知のものが挙げられる。一具体例において、第一保護層７６は、プラズマ付勢シリコン酸化層（ＰＥＯＸ）、或いは、酸化ケイ素層である。第一保護層７６は、一般に約２００〜６００オングストロームの厚さで、好ましくは、４００オングストロームである。
【００２２】
マイクロミラー７２は、第一保護層７６を被覆する反射層７８を有する。ここで、第一保護層が第二保護層を“被覆”する、というのは、第一保護層が第二保護層に直接接触するか、或いは、付加的な層が第一及び第二保護層間に挟まれているということである。反射層７８は光反射材からなり、好ましくは、純アルミニウムである。一具体例において、反射層７８は、一般に約２０００〜４０００オングストロームの厚さで、好ましくは、約２８００オングストロームである。反射層７８は、当業者にはよく知られている方法である、スクリーン印刷、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、或いは、箔を第一保護層７６に固定することなどにより形成される。好ましくは、反射層７８は、アルミニウムを第一保護層７６上か、或いは、反射層７８が除去出来るような他の表面上にスパッタリングすることにより形成される。純アルミニウムの反射層７８は、実質上、ヒロックや空洞がないのが、当業者に評価されている。
【００２３】
マイクロミラー７２は、反射層７８を被覆するトリートメント層８０を有する。トリートメント層８０は、反射層７８のヒロックと空洞の数を効果的に消去、或いは、減少させるのに充分な厚さに形成される材料を含む。これにより、マイクロミラー７２から投影されるイメージに生じる欠陥や歪みの数を減少させることが出来る。好ましくは、トリートメント層８０はチタンを含む。トリートメント層８０は、当業者にはよく知られている方法により形成されるが、好ましくは、反射層７８上、或いは、第二保護層７８を被覆する層（図示しない）上にスパッタリングされる。トリートメント層８０の厚さとしてはこれらに限定されないが、一般に、２０〜２００オングストロームである。最も好ましいのは、トリートメント層８０は８０オングストロームの厚さである。トリートメント層８０は、応力緩和、或いは、潤滑作用を提供する。
【００２４】
第二保護層８２は、トリートメント層８０を被覆する。第二保護層８２は、好ましくは、窒化チタンで、室温で、従来の物理的気相成長法により蒸着される。好ましくは、第二保護層８２は、厚さが約２００〜１０００オングストロームで、最も好ましいのは、５００オングストロームである。第二保護層８２が室温で蒸着される窒化チタンであるとき、反射層７８表面は、表面粗さを大幅に減少させるという特徴があることが、当業者に評価されている。
【００２５】
図１０は、この後、図１１によりさらに述べるが、デジタルマイクロミラー装置（ＤＭＤ）のための第一サブアセンブリ９４を示す図で、第一サブアセンブリ９４は、本発明によるマルチマイクロミラー７２を含む。第一サブアセンブリ９４は、透明層か、限定はされないが、ガラスを含む透明な材料の基板８６を含む。ヒンジ８４が透明基板８６上に形成される。各マイクロミラー７２は、ヒンジ８４と透明基板８６に関して、回転できるように、透明基板８６に固定される。第一サブアセンブリ９４の製造は、よく知られている従来の方法により実行される。
【００２６】
図１１で示されるように、ＤＭＤ９８は、代表的には、更に、半導体装置８８を有する第二サブアセンブリを有し、半導体装置の例としてはこれに限定されないが、ＣＭＯＳメモリ装置である。第一サブアセンブリ９４のマイクロミラー７２のそれぞれに対応して、一つにつき一つずつ対応する複数の電極９０が、半導体装置８８上に形成される。各電極９０は、半導体装置８８上の電子回路（図示しない）に接続され、ビデオ、或いは、グラフィック信号に応答して、選択的に駆動される。第二サブアセンブリ９６の製造は、よく知られている従来の方法により実行される。
【００２７】
図１１で示されるように、ＤＭＤ９８は、反転した第一サブアセンブリ９４を第二サブアセンブリ９６の上に載せて、第一サブアセンブリ９４のマイクロミラー７２が、第二サブアセンブリ９６のそれぞれの電極９０に近接して対面している。マイクロミラー７２と電極９０とは間隔をとるように、スペーサ８５が提供されて、各マイクロミラー７２は、対応する電極９０の駆動に応答して、対応するヒンジ８４で、自由に回転することができる。
【００２８】
ＤＭＤ９８の動作において、光９２はマイクロミラー７２に導かれ、各マイクロミラー７２に対応する電極９０が駆動されて、マイクロミラー７２が対応するヒンジ８４を軸として回転する。その結果、マイクロミラー７２に対応する電極９０が駆動されているかいないかに応じて、その光９２はマイクロミラー７２から反射するかまたは反射しない。どのくらいの速さで、またどのくらいの頻度で、特定のマイクロミラー７２が対応する電極９０により偏向するかに応じて、マイクロミラー７２から投影されるイメージ（画素）は映写幕（図示しない）、或いは、他の面で、光が明るく見えるか、或いは、黒く見える。各マイクロミラー７２の反射層７８（図９）の表面粗さが減少し、同様に、凝結、ヒロック、ピット、或いは、空洞がないことにより、マイクロミラー７２は、まとまってＤＭＤ装置９８から高品質なイメージを、映写幕（図示しない）、或いは、他の面に投影することができる。
【００２９】
本発明の好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変更や置き換えができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容に、そのような変更や置き換えを含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明によるマイクロミラーが組み込まれる通常のデジタルマイクロミラー装置を示す分解図である。
【図２】本発明によるマイクロミラーが組み込まれる通常のデジタルマイクロミラー装置アセンブリを示す図である。
【図３】本発明によるマイクロミラーが組み込まれる通常のデジタルマイクロミラー装置サブアセンブリを示す図である。
【図４】通常のデジタルマイクロミラー装置サブアセンブリを示す図である。
【図５】本発明によるマイクロミラーが組み込まれる通常のデジタルマイクロミラー装置を示す図である。
【図６】ヒロックと空洞を有する通常のマイクロミラーを示す図である。
【図７】ヒロックと空洞を有する通常のマイクロミラーを示す図である。
【図８】通常のマルチ層マイクロミラー構造を示す図である。
【図９】本発明によるマルチ層マイクロミラー構造を示す図である。
【図１０】透明基板にヒンジで取り付けられた本発明による一対のマイクロミラーを示す図である。
【図１１】デジタルマイクロミラー装置に装着された本発明による複数のマイクロミラーを示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ＤＭＤ
１２  半導体装置
１３  回路
１４  第一層
１６  ヨークアドレス電極
１８  バイアス
２０  バイアスリセットバス
２２  第二層
２４  ヨーク
２６  トーションヒンジ
２８  ミラーアドレス電極
３２  マイクロミラー
４０  第一サブアセンブリ
４２  透明層
４４  ヒンジ
４６  第二サブアセンブリ
４８  電極
５０  スペーサ
５２  空洞
５４  ヒロック
６０  基板
６２  第一保護層
６４  反射層
６６  トリートメント層
６８  第二保護層
７２  マイクロミラー
７４  基板
７６  第一保護層
７８  反射層
８０  トリートメント層
８２  第二保護層
８４  ヒンジ
８６  透明基板
８８  半導体装置
９０  電極
９２  光線
９４  第一サブアセンブリ
９６  第二サブアセンブリ
９８  ＤＭＤ装置
【図１】
2005331921.tif 000003
【図２】
2005331921.tif 000004
【図３】
2005331921.tif 000005
【図４】
2005331921.tif 000006
【図５】
2005331921.tif 000007
【図６】
2005331921.tif 000008
【図７】
2005331921.tif 000009
【図８】
2005331921.tif 000010
【図９】
2005331921.tif 000011
【図１０】
2005331921.tif 000012
【図１１】
2005331921.tif 000013