(57)【要約】  本発明は、最大１８０°、好ましくは最大１６０°の広い角度範囲を検出するＭＥＭＳミラーアセンブリと、ＭＥＭＳミラーアセンブリを製造する方法とに関する。ミラーアセンブリは、キャリア基板（１）であって、少なくとも１つの軸を中心に振動するミラー（２）がキャリア基板（１）の上にマウントされている、キャリア基板（１）と、透明カバー（４）であって、透明カバー（４）はキャリア基板（１）に気密封止接続され、前記透明カバー（４）は、ほぼ円形のベース領域を有する楕円体ドーム（６）を含む、透明カバー（４）と、ドーム（６）の外側の、入射ビームの所定のビーム経路内に配置された補償光学系（８）と、含む。ミラー（２）の中心はドームの中心点にあり、補償光学系（８）は、ドームの境界面によって引き起こされるビームの発散又は収束が、そのビームがドーム（６）から出た後に実質的に補償されるように、入射ビームをコリメートする。ＭＥＭＳミラーアセンブリは、カバーウェーハとミラーウェーハとを接合することによって形成され、それぞれが、キャリア基板にマウントされた複数の半球形ドーム及びミラーを含む。ミラーアセンブリは、その後、接合されたウェーハから分離される。カバーウェーハのドームは、ガラスを流動させる工程で形成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
最大１８０°、好ましくは最大１６０°の角度範囲を検出するＭＥＭＳミラー機構であって、
キャリア基板（１）であって、少なくとも１つの軸を中心に振動するミラー（２）が前記キャリア基板（１）の上に懸架されている、前記キャリア基板（１）と、
透明カバー（４）であって、前記透明カバー（４）は前記キャリア基板（１）に気密封止接続され、前記透明カバー（４）は、楕円体断面を有する半シェルドーム（６）を含み、前記ドームは、実質的に円形であるベース面の上方に膨れ上がっており、前記ドーム（６）は境界面を形成する内側ドームシェル及び外側ドームシェルを有し、前記内側ドームシェル及び／又は前記外側ドームシェルの径Ｄに対する高さＦの比は０．４と０．６の間にあり、前記内側ドームシェルの径Ｄｉに対する高さＦｉの比と前記外側ドームシェルの径Ｄａに対する高さＦａの比との差は±０．００２の間にある、前記透明カバー（４）と、
前記ドーム（６）の外側の、入射ビーム束の所定のビーム経路内に配置された補償光学系（８）と、
を含み、
前記ミラー（２）の中心は前記ドームの前記ベース面の中心点と重なり、その最大許容差が前記ドームの前記ベース面の径の±２０％であり、
前記補償光学系（８）は、前記ドームの前記境界面によって引き起こされる、前記ビーム束の発散又は収束が、前記ドーム（６）からの出射後に少なくとも部分的に補償されるように、前記入射ビーム束をコリメートする、
ＭＥＭＳミラー機構。
【請求項２】
前記内側ドームシェルの径Ｄｉに対する高さＦｉの比と前記外側ドームシェルの径Ｄａに対する高さＦａの比との差は±０．００１の間にあることを特徴とする、請求項１に記載のＭＥＭＳミラー機構。
【請求項３】
前記ドーム（６）の壁の厚さに対する前記ドームの２乗の比は５０より大きい、即ち、Ｒ２／ｄ＞５０であることを特徴とする、請求項１〜２のいずれか一項に記載のＭＥＭＳミラー機構。
【請求項４】
前記ドーム（６）の壁の厚さは、前記ドームの前記ベース面の径の１０％より小さいことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳミラー機構。
【請求項５】
前記ミラーの径は、前記ドームの前記ベース面の径の８０％と５％との間にあることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＭＥＭＳミラー機構。
【請求項６】
前記ドーム（６）の前記内側ドームシェル（９）及び前記外側ドームシェル（１０）の前記ベース面の中心点同士の半径方向及び垂直方向のずれが、前記ドームの前記ベース面の径の±１０％、好ましくは±５％の範囲にあることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＭＥＭＳミラー機構。
【請求項７】
前記ドーム（６）の材料の熱膨張係数が前記ミラー（２）の材料の熱膨張係数に適応していることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のＭＥＭＳミラー機構。
【請求項８】
前記ミラー（２）を受ける、前記ドーム（６）と前記キャリア基板（１）との間の内部空間は、真空下にあるか、保護ガスで満たされることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のＭＥＭＳミラー機構。
【請求項９】
前記ドーム（６）の焦点距離は、前記補償光学系（８）の焦点幅とほぼ同じであって符号が反対であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のＭＥＭＳミラー機構。
【請求項１０】
前記ドームの焦点距離は−５０ｍｍと−３００ｍｍとの間にあることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のＭＥＭＳミラー機構。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のＭＥＭＳミラー機構を製造する方法であって、
ａ）シリコンウェーハ（２０）を用意するステップと、
ｂ）複数の深化部（２１）が形成されるように前記シリコンウェーハ（２０）を構造化するステップと、
ｃ）ガラス状材料で作られたカバーウェーハ（２２）を前記構造化されたシリコンウェーハ（２０）上に接着するステップであって、前記深化部（２１）及び前記カバーウェーハ（２２）で形成されたキャビティに不活性ガスが所定圧力で封入される、前記接着するステップと、
ｄ）前記封入された不活性ガスの膨張によって複数のドーム（６）が形成されるように、前記シリコンウェーハ（２０）及び前記カバーウェーハ（２２）の複合物に対して焼き戻しを行うステップと、
ｅ）前記シリコンウェーハ（２０）及び前記カバーウェーハ（２２）の前記複合物の冷却後に前記シリコンウェーハ（２０）を部分的又は完全に除去するステップと、
ｆ）前記キャリア基板（１）上に懸架された複数のミラー（２）を含むミラーウェーハ（２４）を、前記ミラー中心がそれぞれ前記ドーム（６）の前記中心点にあるように、前記カバーウェーハ（２２）に対して配列するステップと、
ｇ）追加堆積された層又は構造物との接着により、前記カバーウェーハ（２２）を前記ミラーウェーハ（２４）に接合して気密封止閉鎖するステップと、
ｈ）前記カバーウェーハ（２２）及び前記ミラーウェーハ（２４）の前記複合物を単数化して、個々にキャップが付いたＭＥＭＳミラー機構にするステップと、
を有する方法。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のＭＥＭＳミラー機構を製造する方法であって、
ａ）高温のガラス状材料が付着するのを防ぐ材料で構成されているか、高温のガラス状材料が付着するのを防ぐ材料でコーティングされているツールを用意するステップと、
ｂ）前記ツールを前記用意するステップの前又は後に前記ツールに貫通開口部を設けるステップと、
ｃ）貫通開口部が設けられた前記ツールの上に、ガラス状材料で作られた前記カバーウェーハ（２２）を置くステップであって、前記カバーウェーハと反対の側に負圧が印加される、前記置くステップと、
ｄ）前記カバーウェーハ（２２）が前記貫通開口部に吸引されることによって複数のドーム（６）が形成されるように、大気条件下で前記ツール及び前記カバーウェーハ（２２）の複合物に対して焼き戻しを行うステップと、
ｅ）前記ツール及び前記カバーウェーハ（２２）の前記複合物の冷却後に前記ツールを除去するステップと、
ｆ）前記キャリア基板（１）上に懸架された複数のミラー（２）を含むミラーウェーハ（２４）を、前記ミラー中心がそれぞれ前記ドーム（６）の前記中心点にあるように、前記カバーウェーハ（２２）に対して配列するステップと、
ｇ）既に堆積された層又は構造物との接着により、前記カバーウェーハ（２２）を前記ミラーウェーハ（２４）に接合して気密封止閉鎖するステップと、
ｈ）前記カバーウェーハ（２２）及び前記ミラーウェーハ（２４）の前記複合物を単数化して、個々にキャップが付いたＭＥＭＳミラー機構にするステップと、
を有する方法。
【請求項１３】
前記焼き戻しは真空下で実施されること、又は、ガス雰囲気中での実際の焼き戻し処理の後の冷却の間に、閉鎖オーブン内のガス圧が熱状態方程式に従って温度変化に追従することを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
補償光学系（８）が、ドーム（６）として設計された前記カバー（４）の外側の、前記ドーム（６）に入射するビームのビーム経路内に配置され、前記補償光学系は、前記ドーム（６）の外側境界面及び内側境界面を前記ビームが通り抜けることによって引き起こされる発散又は収束を少なくとも部分的に補償することを特徴とする、請求項１１、１２、又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記カバーウェーハ（２２）が前記シリコンウェーハ（２０）上に接着される際に、前記不活性ガスが１００ｍｂａｒから３ｂａｒ、好ましくは１ｂａｒから１．２ｂａｒの圧力で前記キャビティに封入されることを特徴とする、請求項１１、１２、及び１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記焼き戻しは、真空下で、６５０〜９５０℃、好ましくは７００〜８００℃、更に好ましくは７１０℃において実施され、規定時間（３０分〜１２時間、好ましくは約２時間）が経過したら完了し、真空下で冷却されることを特徴とする、請求項１１、１３〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記ガラス状材料の流動速度が前記焼き戻しの終了に向かって、好ましくは前記焼き戻し時間の最後の２０％の間は、時速０．５ｍｍ未満であるように、前記構造化されたシリコンウェーハ（２０）の前記深化部（２１）の深さ、前記キャビティに封入された前記ガスの圧力、前記焼き戻しの温度、及び前記焼き戻しの時間という各パラメータが制御されることを特徴とする、請求項１１、１３〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記ガラス状材料の流動速度が前記焼き戻しの終了に向かって、好ましくは前記焼き戻し時間の最後の２０％の間は、時速０．５ｍｍ未満であるように、大気圧と前記カバーウェーハと反対の側に印加される圧力との圧力差及び前記圧力差の時間的経過、前記焼き戻しの温度、及び前記焼き戻しの時間という各パラメータが制御されることを特徴とする、請求項１２、１４〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記シリコンウェーハ（２０）又は前記ツールの前記焼き戻し及び前記除去の後に、前記ドーム（６）の内側表面及び／又は外側表面への反射防止コーティングの堆積が、好ましくはＣＶＤ法又はＡＬＤ法で行われることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
接着時の封止材料（２３）として、印刷可能な封止材料、好ましくは可融性はんだ又はガラスはんだが使用されることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記封止材料（２３）は、前記カバーウェーハ（２２）と前記ミラーウェーハ（２４）との間の接合ゾーン（５）に堆積され、前記接合ゾーンは、接着にかかる圧力を逃がす為に前記ドームの壁の真下にあることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記必要な圧力は、前記カバーウェーハ（２２）と前記ミラーウェーハ（２４）との接着に対して各点に、又は直線的にかけられることを特徴とする、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記カバーウェーハ（２２）及び前記ミラーウェーハ（２４）は、接着時に、それぞれの端部領域において互いに封止接続されること、並びに前記接着はその後に空気圧で実施されることを特徴とする、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広い角度範囲を検出するＭＥＭＳミラー機構、並びにＭＥＭＳミラー機構の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最先端技術において一般に知られるＭＥＭＳミラー機構は、例えば、プロジェクタ、ライダー（光による検知と測距）システム等においてスキャナとして使用され、１軸式又は２軸式でトーションばね上に懸架された少なくとも１つのミラーを含み、これらは、ウェーハレベルで製造されることが好ましく、これは、個々のミラー機構にハウジングを与える組み立て方ではコストが高くなる為である。この場合は、幾つかのＭＥＭＳ部品がウェーハ上に製造され、このウェーハは、後の作業工程で、多数のハウジングカバーを含む別のウェーハに（例えば、ボンディングによって）接続される。このウェーハスタックは、その後（例えば、鋸引きにより）個々の部品に分割される。この手順方法により、全ての部品のパッケージングを非常に効率よく行うことが可能であるだけでなく、部品の検査が大幅に簡素化される。これは、必要な全ての検査をウェーハレベルにあるままで、適切なウェーハサンプルについて実施できる為である。
【０００３】
ウェーハレベルパッケージング（ＷＬＰ）は、マイクロメカニカルセンサの分野では標準的な技術になるまで進歩しているが、これに対して、光学部品及び光学系のウェーハレベルのパッケージングは、まだ比較的まれである。これは特に、機能的態様に応じた小さい光学ハウジングを設計すること、又は光学、電子工学、及び温度管理に関連するあらゆる要求を満たすことの可能性が今日に至るまで制限されていることによる。一連の具体的な要求は、結果として、光学部品及び光学系にキャップを付けることであり、これらの要求は、光学窓表面の設計及び向きに直接の影響を与える。従って、例えば、反射が外乱を引き起こす場合には、窓表面を傾斜させることが常に必要である。例えば、独国特許第１０２０１１１１９６１０号には、傾斜ハウジング窓が適用される中でＭＥＭＳパッケージングが行われる、構造化された光学部品の製造方法が記載されている。
【０００４】
ＭＥＭＳミラー機構のハウジング形状は、通常、平坦面又は平坦且つ平行な面から構築された入光窓及び出光窓を含む。しかしながら、より広い角度範囲を検出又はスキャンする光学系のハウジングは更に、広大な窓表面を常に必要とする。このことによって必要となる大きなハウジング形状は、しかしながら、経済的視点から、ウェーハレベルのハウジングとしては容認しがたい。これは、使用されるウェーハの大部分が別の部品の製造に使用できない為である。このことは、広い視野を有するハウジングの空間節約設計を可能にするドーム状カバー形状であれば解消できるであろうと考えられる。
【０００５】
その他の点では、現時点まで、基本的には、ウェーハレベルで光学系を構築することに、平坦且つ平行な機構が使用されてきており、これは、気密封止されたハウジング構造であって、更には接合方法に適合しなければならないハウジング構造をガラス又はシリコンから３Ｄ構築する為の適切な技術がない為である。更に、光学素子に対しては、反射を防ぐだけでなく、入射して出射する放射線の角度範囲が広い窓表面が用意されなければならない。
【０００６】
米国特許第８１５１６００号には、複数の止まり穴がウェーハ上に形成される、ガラスからマイクロボールを製造する方法が記載されている。それらの止まり穴を覆う、熱変形可能なガラスのプレートがウェーハに接続される。その後、この構成は加熱され、それによって、止まり穴内の圧力が変化し、止まり穴の上方のガラスが膨張してボールになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、ミラーに入射し、ミラーによって反射される放射線の角度範囲が広いＭＥＭＳミラー機構と、入射して出射する放射線の角度範囲が広いＭＥＭＳミラー機構の製造方法とを提供することであり、この方法は比較的実現しやすく、それによって、このＭＥＭＳミラー機構は製造コストが抑えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、この目的は、独立装置請求項及び方法請求項の特徴によって達成される。
【０００９】
独立請求項に明記される手段によって、更なる有利な開発及び改良が可能である。
【００１０】
最大１８０°、好ましくは最大１６０°の広い角度範囲を検出するＭＥＭＳミラー機構がミラーを含み、ミラーは、少なくとも１つの軸を中心に振動し、気密封止チャンバ内に懸架されており、このチャンバは、透明カバー及びキャリア基板で区切られており、ミラーの中心は、透明カバーを形成するドームの中心点に配置されている。ここでは、ミラーの中心点とドームのベース面の中心点は、互いに対して、ベース面の径の±２０％を超えてずれることはない。この機構により、ミラーのあらゆる角度位置での均一性が達成される。ドームは、実質的に円形であるベース面の上方に膨れ上がる楕円体断面を有し、円形形状からのずれは最小限でありうる。ドームは、内側境界面及び外側境界面を含み、これらの境界面は２つのドームシェルを画定する。理想的には、これらのドームシェルは、中心点が同じでなければならない。
【００１１】
しかしながら、実際には、あらゆる３次元構造が、それらのドームシェルの２つの中心点が重ならない可能性がある程度まで近似的にしか製造できない。２つの中心点の相対位置に関して許容範囲が規定されてよく、本例では、アスペクト比と呼ばれる、内側ドームシェル及び／又は外側ドームシェルの径Ｄに対する高さＦの比は０．４と０．６との間にあり、内側ドームシェルと外側ドームシェルとの間のアスペクト比の差は±０．００２の間にある。ドームの内側結合シェル及び外側結合シェルのベース面の中心点の、垂直方向及び水平方向のオフセットについては、±１０％の範囲、有利には±２％より良好な範囲が指定される。
【００１２】
必要とされるガラス流動又はガラス吹きの方法では理想的な球形ドームを形成することができず、形状は常に楕円形になる。即ち、２つの境界面の少なくとも一方の面が球形にならず、楕円体と言われるものにしかならない。ここでは、この楕円体のベース面は実質的に円板である。ドームは、理想的には、ベース面に垂直に、ベース面の中心点を通るように位置付けられた軸を中心とする回転対称である。この為、内側結合シェル又は外側結合シェルの、ベース面に垂直な方向の断面の少なくとも一方が楕円形状である。そのような楕円ドームはもはや結像特性が完全ではない。この楕円形状により、レーザビームは更に歪む。即ち、波面が変形する。ここでは、２つのタイプの誤差が特に問題となる。それは、一方では、ミラーの角度範囲にわたる焦点距離の変化（ゼルニケ多項式展開の各項のワイアントゼルニケ表記における焦点位置Ｚ３の変化）であり、並びに表面の様々な局所曲率に応じて様々な程度にレーザビームを屈折させる非点収差（ゼルニケ多項式展開の各項のワイアントゼルニケ表記に対応するゼルニケ係数Ｚ４及び／又はＺ５）である。ここでは、焦点距離並びに非点収差は、ミラーの角度偏位とともに連続的に変化する。特に、非点収差は、光学結像特性を悪化させるものであり、ミラースキャナやミラープロジェクタの分解能に関して、且つこれとともにドームの設計に関して特に重要である。
【００１３】
結像特性の誤差は、本発明によるＭＥＭＳミラー機構によって最小化され、本ミラー機構を有するスキャナであれば十分良好な分解能が、その全動作範囲にわたって達成可能であり、達成可能な焦点は１２０ｍの距離において２０ｃｍ径より小さく、これは、０．１より小さいレーザビームの最大許容発散に相当する。これらの要求を満たす為に、レーザビームの波面の平均変形（ＲＭＳ）は（レーザ波長が９０５ｎｍであるとして）波長の０．５倍より小さくなければならず、具体的には、一次非点収差（Ｚ４及び／又はＺ５）の大きさが波長の０．４倍より小さくなければならない。
【００１４】
これらの要求を考慮する一方で、楕円体ドームはその為の特定の幾何学的基準を満たさなければならず、それによって、楕円体ドームの非点収差によって光学歪みが不可避的に引き起こされても、全角度範囲にわたって十分良好な光学結像が可能になる。この文脈においてクリティカルなのは、２つのドームシェルのアスペクト比の大きさと、内側ドームシェルと外側ドームシェルとの間のアスペクト比の差である。この文脈では、それぞれのドームシェルの楕円体の垂直断面のベース面に平行な楕円の半軸の２倍に対する、楕円の垂直半軸の比がアスペクト比であると理解されたい。上述の光学的要求を満たす為に、既に上記で指定されているように、内側ドームシェル及び／又は外側ドームシェルのアスペクト比は０．４と０．６の間になければならず、内側ドームシェルと外側ドームシェルとの間のアスペクト比の差は±０．００２の値範囲を超えてはならない。ミラーが大きいほど、ドーム内でレーザビームによって照明される部分が大きくなる為、非点収差の大きさも、ドームサイズに対するミラーサイズの比とともに大きくなる。この為、ミラーは、ドームのベースの径の８０％のサイズを超えてはならない。ミラー径がドームベース径の６０％の大きさを超えなければ、更により有利である。ミラーがドーム径の８０％より大きい場合、且つ、特に６０％より大きい場合には、楕円体形状の非点収差によって引き起こされる結像誤差が大きくなりすぎて、レーザビームの発散がより大きくなる。
【００１５】
従って、ミラーの径は、ドームのベース面の径の５％と８０％の間にあってよい。ミラーの径は、０．２ｍｍと３０ｍｍとの間で選択されてよく、好ましくは１ｍｍと３０ｍｍとの間で選択されてよい。
【００１６】
理想的な球形ドームは、理想的な幾何学的条件下であっても、ミラーの全角度範囲にわたって一定のビーム発散を引き起こす。このことは、基本的には、少なくとも楕円体表面を有する楕円ドームにも当てはまり、近似に過ぎない場合でも当てはまる。更に、角度に対して一定の屈折とは別に、角度に応じて変化する成分も発生し、これは、例えば、既述の焦点位置（Ｚ３）の変化であり、更なる結像誤差、例えば、既述の非点収差（Ｚ４、Ｚ５）である。
【００１７】
ミラーに入射するビーム束のビームについては、そのビーム束がミラーの中心、即ち、ドーム中心から外側に正確に走っていて、従って、半シェルの球形又は楕円体のドームの弧状面に垂直に入射していれば、ビームの偏向は発生しないが、これに対して、中心ビームに対して平行に走る軸平行ビームでは偏向が発生する。これは、これらのビームがドームのより高屈折の媒体に入射する際に受ける屈折が原因であり、この屈折によって、ビームがドームに入射する場所が局所的に有する勾配と、ビームが再び外に出る場所の勾配とが異なることになる。これによって引き起こされるビーム偏向の大きさは、ここでは、ビームがドームの入射する場所の局所勾配角と、屈折によって引き起こされるビームオフセットの大きさとによって決まる。
【００１８】
局所勾配角が全ビーム束の径とドームのサイズとで決まるのに対し、ビームオフセットの大きさは、ドームの材料の屈折率及び厚さに依存する。
【００１９】
壁厚が一定である理想的な球形ドームの焦点距離は次式のようになる。
【数１】
2020528582.tif 000003
但し、ｎは屈折率、ｄはドームの壁厚、Ｒはドームの半径である。
【００２０】
最後に、製造に伴う、ドーム形状の、球形であれ楕円形であれ、所望の形状からのこれ以上のずれは、ドームの光学特性又は屈折力の変化につながり、焦点距離の逆数又は逆数の二乗の値に比例する為、焦点距離が可能な限り長いことが望ましく、これは、ドームの最大半径があらかじめ決まっている場合には、壁厚を可能な限り薄くすることによってのみ達成可能である。しかしながら、壁厚は任意に薄くできるわけではない。これは、例えば、ドームが更に、ドームの内側で真空が優勢になった場合に少なくとも１ｂａｒの圧力差に永続的に耐える位置になければならない為である。圧力を吸収してキャリア基板内に逃がす為には、ドームの形状を半シェルの球形又は楕円体にすることが特に好適である。ドームの壁の厚さｄに対するドームの半径Ｒの二乗の比は５０より大きい、即ち、Ｒ２／ｄ＞５０であることが、本製造方法の公差に関しても有利であることが分かった。
【００２１】
本発明によるＭＥＭＳミラー機構が使用される（例えば）ライダーシステムやプロジェクタの分解能に対する高い要求を満たす為には、ドームに起因するビーム発散（更に場合によっては、ビーム収束）が補償されなければならない。これの為に用意される補償光学系は、レーザビームがドームを通り抜けた後、且つ、ミラーによって反射された後に、実質的に平行なレーザビームが再び得られるように、ドームの前でレーザビームをコリメートする。
【００２２】
本発明によれば、補償光学系は、１つ以上のレンズ、及び／又は１つ以上の中空ミラーとして設計される。凸面及び凹面、好ましくは１つ以上の凹凸レンズを利用する光学系は、特に高性能である。
【００２３】
ドームは、石英ガラス及び／又は二酸化シリコンを含むガラスで構成されてよいが、好ましくは、シリコンに適応する熱膨張係数を有する材料で構成されてもよい。
【００２４】
補償光学系は、入射放射線の最小ビーム径がミラー上に収まるように設計されなければならない。即ち、光学系は、レーザビームの更なるビームネッキングを引き起こしてはならず、特にミラーの前で引き起こしてはならない。これがなされない場合の、更なるビーム発散につながる回折の大きさが、マイクロミラーによってではなく、レーザビームの消耗によって測定される。
【００２５】
補償光学系の焦点距離は次式のようになる。
ｆｃｏｍｐ＝−ｆｄｏｍｅ＋ａ
但し、ａは、ドームの像側主平面と補償光学系の物体側主平面との間の距離である。
【００２６】
本発明の実施例では、ドームの焦点距離は、補償光学系の焦点距離とほぼ同じであって符号が反対であってよい。これは、ある特定の近似である。即ち、上式から導出されるように、ドーム及び補償光学系の２つの光学的主平面の間の距離ａもこの式の一部になる。しかしながら、補償光学系とミラーの距離がドームの焦点距離に比べて短い為、この近似は許容可能である。
【００２７】
好ましい一実施例では、ドームの焦点距離は５０ｍｍと３００ｍｍの間にあってよい。
【００２８】
上記実施形態による、ＭＥＭＳミラー機構を製造する方法では、透明カバーがキャリア基板によって気密閉鎖され、キャリア基板上には、少なくとも１つの軸を中心に振動するミラーが懸架されており、この方法は、シリコンウェーハを用意するステップと、
それぞれがカバーのベース面に対応する複数の深化部が形成されるようにシリコンウェーハを構造化するステップと、ガラス状材料で作られたカバーウェーハを構造化されたシリコンウェーハ上に接着するステップであって、深化部及びカバーウェーハで形成されたキャビティに不活性ガスが所定圧力で封入される、上記接着するステップと、封入された不活性ガスの膨張によって複数のドームが形成されるように、シリコンウェーハ及びカバーウェーハの複合物に対して焼き戻しを行うステップと、シリコンウェーハ及びカバーウェーハの複合物の冷却後にシリコンウェーハを部分的又は完全に除去するステップと、キャリア基板上に懸架された複数のミラーを含むミラーウェーハを、ミラー中心がそれぞれドームの中心点にあるように、カバーウェーハに対して配列するステップと、追加堆積された層又は構造物との接着により、カバーウェーハをミラーウェーハに接合して気密封止閉鎖するステップと、カバーウェーハ及びミラーウェーハの複合物を単数化して、個々にキャップが付いたＭＥＭＳミラー機構にするステップと、を含む。
【００２９】
本発明による方法の別の実施形態では、シリコンウェーハの代わりにツールが使用され、このツールは、高温のガラス状材料が付着するのを防ぐ材料で構成されているか、高温のガラス状材料が付着するのを防ぐ材料でコーティングされている。このツールには貫通開口部が設けられているか、これから設けられる。貫通開口部が設けられたツールの上に、ガラス状材料で作られたカバーウェーハが貼り付けられ、カバーウェーハと反対の側に真空が印加される。真空の為にカバーウェーハが貫通開口部に吸引されることによって複数のドームが形成されるように、大気条件下でツール及びカバーウェーハの複合物に対して焼き戻しが行われる。ツール及びカバーウェーハの複合物の冷却後にツールが取り外される。これらの更なるステップは、既述の方法のステップに対応する。
【００３０】
本発明による、広い角度範囲を検出するミラー機構は、上記の方法の実施形態により製造可能であり、上記で明記されたように、ミラー基板又は上記方法に関して説明されたミラーウェーハの構成要素であるキャリア基板であって、少なくとも１つの軸を中心に振動するミラーがキャリア基板の上に懸架されている、そのキャリア基板と、キャリア基板に気密封止接続され、平坦領域がつながっているドームを含む透明カバーと、ドームの外側の、入射ビーム束の所定のビーム経路内に配置された補償光学系と、を含み、ミラーの中心はドームの中心点にあり、補償光学系は、ドームの境界面によって引き起こされる、ビーム束の発散又は収束が少なくとも部分的に補償されるように、入射ビーム束をコリメートする。
【００３１】
本発明による、ＭＥＭＳミラー機構用のカバー形状は、チップ面又はキャリア基板を不必要に大きくしなくても（場合によっては最大１８０度の）広い視野を可能にするものであり、これは、本発明による方法で製造可能である。従って、ＭＥＭＳミラー機構のキャリア基板又はチップ面は、光学系が必要かどうかでは決まらない。本発明による方法は更に、多数のＭＥＭＳミラー機構を低コストで製造することを可能にする。
【００３２】
製造は、ガラス流動によって行われる。この為、構造化されたシリコンウェーハにガラスウェーハが陽極接合されると、１００ｍｂａｒから３ｂａｒ、好ましくは１ｂａｒから１．２ｂａｒの圧力の不活性ガス（典型的には窒素）がキャビティ内に封入される。
【００３３】
真空下の焼き戻しは特に有利であり、これによって、非常に深いシリコンキャビティ、又はキャビティ内の非常に高いガス圧を必要とせずに、非常に高いドームを形成することが可能である。焼き戻し後の冷却中には、もはやドームに力をかけなくてよい。実際の焼き戻しが真空中で行われない場合には、オーブン内のガス圧力を、理想的なガス方程式に従う温度に追従させることが有利である。これは、ドームのガラスの再流動、並びにこれに伴う冷却時の形状変化を防ぐ為でもある。
【００３４】
本発明によれば、真空下の焼き戻しは、６５０〜９５０℃、好ましくは７００〜８００℃、更により好ましくは７１０℃で行われ、これは、規定時間である３０分から１２時間、好ましくは約２時間が経過すると完了し、真空下で冷却される。基本的には、焼き戻しは、形状が所望の最終ドーム形状をゆっくり近似するように行われなければならない。焼き戻し工程の終了に向かって流動速度を低くすることにより、表面張力の効果によって特に良好な、ほぼ球面の形状が得られる。ここでは、ガラス状材料の流動速度が焼き戻しの終了に向かって、好ましくは焼き戻し時間の最後の２０％の間は、時速０．５ｍｍ未満であるように、構造化されたシリコンウェーハの深化部深さ、キャビティに封入されたガスの圧力、焼き戻しの温度、及び焼き戻しの時間という各パラメータが制御される。所望のドーム形状は、本質的にはこのようにして達成される。
【００３５】
貫通開口部を有するツールを使用する方法に関しては、ガラス状材料の流動速度が焼き戻しの終了に向かって、好ましくは焼き戻し時間の最後の２０％の間は、時速０．５ｍｍ未満であるように、大気圧と、ツールの、カバーウェーハと反対の側に印加される負圧との圧力差、焼き戻しの温度、及び焼き戻しの時間という各パラメータが制御されるか、圧力差の追跡が行われる。所望のドーム形状は、本質的にはこのようにして達成される。
【００３６】
実際のガラス成形工程の完了後、シリコンは一部又は全部が除去され、これは機械式で実施されてよく、或いは、ドームのトポグラフィが非常に高いことから、（例えば、高温の苛性カリによる）湿式化学手段で実施されてもよく、エッチング除去により実施されてもよい。
【００３７】
ガラス流動によるガラスの機械的膨張によって、ドームの壁厚は最初のガラス基板の約５０％である。それでも、壁厚が、例えば、１μｍから０．５ｍｍの非常に壁が薄いガラスドームを製造する為には、厚さが２００μｍ又は更に薄い領域にある、相応に薄いガラス基板がやはり必要である。通常、そのような薄いガラス基板は、必然的に伴う破損の危険の為、もはや確実に扱いうるものではない。しかしながら、ここで使用されるガラスカバーウェーハの場合、このガラスウェーハ又はカバーウェーハは、非常に高いドーム構造が組み込まれることで高度の機械的強度及び信頼性を獲得することが分かった。しかしながら、後で鋸引きによって個々のチップ又は部品に分割することを確実に行えるようにする為には、ドームを個々のウェーハの上方に固定ラスタで配列しなければならず、その為、ドームによる機械的補強の恩恵を受けない軸がカバーウェーハ内に現れる。ここでは、ドーム間に形成される追加の長円筒構造と、ウェーハの端部領域内の周辺尖塔状構造とによって、必要な安定性及び強度が確実に追加される。
【００３８】
ほとんどの光学用途では、使用される部品は反射防止型でなければならない。この為、一般には、焼き戻しとシリコンウェーハ又はツールの除去の後に、一連の薄い（λ／４）層がドームの光学面に堆積される。ＣＶＤ法、即ち、ガス層からの化学沈殿が行われてよく、いわゆるＡＬＤ（原子層堆積）が、ここでは特に好適であると考えられ、それは、高度に正確な形状が得られ、コーティングの層厚がドームに対してばらつかない為である。
【００３９】
カバーウェーハ及びミラーウェーハの接合及び気密封止閉鎖は、封止材料を各ドーム構造の周囲のカバーウェーハ上及び／又はミラーウェーハ上に堆積することによって、且つ、その後のいわゆる追加接着によって実現可能であり、これに関しては、追加堆積された層又は構造が使用される。
【００４０】
追加のウェーハ接合方法（＝ウェーハ接着）では、シリコン又はガラスの基板の接合を可能にする為に、基板に堆積された金属又はガラスの追加構造を利用する。以下に示すのは特に常に、この後に示される実際の使用可能なＭＥＭＳ構造の枠組みとなる枠組み構造である。
【００４１】
実際の接着に関しては、ＭＥＭＳ構造は、その後、気密封止閉鎖される。即ち、ガス又は湿気の侵入に対して永続的に封止される。具体的には、これによって、そのように閉鎖された空間内に負圧又は真空が何年も何十年も保持される。
【００４２】
追加方法によるウェーハ設置の例として、いわゆるガラスフリット接着があり、これに関しては、融点が非常に低いガラスのペーストが接合対象同士の一方にスクリーン印刷によって印刷され、その後、周辺が融解されて閉鎖枠になる。その後、ウェーハの接着が、典型的には４２０〜４５０℃の温度で実施される。ここでは、ウェーハ同士が互いに押し合うことによって、ウェーハ面全体にわたって確実な接触が達成される。
【００４３】
別の非常に重要な方法として、金属合金による、いわゆる共晶接合がある。これは、最終的には２つの接合対象同士のはんだ付けであり、これに関しては、それらの金属は、ウェーハ／基板の少なくとも一方に沈殿しており、その後、構造化されている。ここでは、はんだの実際の合金が２つのウェーハの一方に堆積されうるか（例えば、金スズはんだ）、或いは、合金が互いに分離された層の形態で存在し、接着時に初めて実際の合金を形成し、この合金は、この場合もやはり、少なくとも２つのウェーハの接触ゾーンにおいて融解する。はんだの合金の各成分の異なる個々の層は、ここでは、２つのウェーハの一方に配置されるか、両方のウェーハに分散して堆積されてよい。
【００４４】
従って、例えば、金スズによるはんだ付けは、２つのウェーハの一方に、必要なスズが堆積され、他方に金が堆積され、これらが、２つのウェーハが接触して加熱されたときに初めて互いに対して反応して溶融相を形成することによって行われてもよい。
【００４５】
しかしながら、実際には、この処理は金シリコン接着にのみ適用され、この場合には、一方のウェーハの接着枠の金と他方のウェーハのシリコンとを接触させた場合に、３６３℃を超える温度で流体の金シリコン共晶が発生する。
【００４６】
これら全ての場合において、接合ゾーン中の材料は、接着中は、少なくとも一時的に流体であるか、或いは非常に軟質であり（ガラスはんだ）、従って、不均一さを補償することが可能である。強度は、冷却後のはんだ接続の硬化によって達成される。
【００４７】
特殊ガラスの接着方法は、軟質材料の可塑性変形を利用する方法である。この為に、接合対象同士の両方に金属枠構造が同様に形成され、これは、例えば、蒸着及びエッチングによって、又はガルバニック沈殿によって行われる。これら２つのウェーハは、その後、高圧高温下で互いに押し合い、枠構造が文字どおり互いに押しつぶされる（＝熱圧着）。
【００４８】
対照的に、他の全てのウェーハ接合方法は、接着中の化学反応に基づいて行われ、ここでは基板特性を利用する（陽極接合、融着）。
【００４９】
ミラーウェーハ並びにカバーウェーハの接合ゾーンが非常に滑らかで平坦である場合には、接合ゾーンに封止材料を追加しなくてよい気密封止接合方法が用いられてよく、これによって、２つのウェーハの間の気密封止閉鎖が達成される。これに関して、最終的にはガラスのような滑らかな面同士を互いに絞ることに基づく直接ウェーハ接着とは別に考慮されるのは特に陽極接合であり、これに関しては、ガラス面がシリコンと反応し、電気化学的プロセスによって気密封止接合される。ここでは、カバーウェーハのガラスとシリコンとの間に何百ボルトかの電圧を印加することによって、３００〜４５０℃の温度でシリコン面の酸化が行われ、この酸化によって、最終的には、両方の面が互いに分離不可能に溶接される。
【００５０】
カバーウェーハ又はミラーウェーハの表面が十分に平坦又は滑らか（＜１０ｎｍ）でなくてもよい場合には、ミラーウェーハがカバーウェーハによって封止される前に、
いわゆる追加接着に従って、実際の封止材料が堆積されなければならない。一実施例では、封止材料として、印刷可能な封止材料、好ましくは可融性はんだが使用される。このように接合層の上に印刷すること、又は少なくともその構造化は、経済的且つ技術的な観点から特に好ましく、更に同時に、カバーウェーハのトポグラフィが高いことを考慮に入れている。特に、ここで言及しておかねばならないのが低融点ガラスはんだを印刷することであり、それは、これによって、２つの接合対象同士のうちの一方のみに、ガラスペーストとして設計されたガラスはんだが印刷されればよい為であり、これは概して、プロセス技術的な利点の観点からカバーウェーハである。
【００５１】
有利な一方法では、封止材料は、カバーウェーハとミラーウェーハとの間の接合ゾーンに堆積され、一実施例では、接合ゾーンは、接着にかかる圧力を逃がす為にドームの壁の真下にある。作用している圧力を吸収してミラーウェーハ内に逃がす為には、表面が球形であることが非常に好適である。この理由により、２つのウェーハの接合ゾーンは、ドームの真下の領域を包含してよい。そうしないと、接合ゾーンにオフセットがある場合に、ドームの壁とカバーウェーハの平坦領域とのつなぎ部分において、かなりの機械的応力が実際に発生しうる。
【００５２】
有利なことに、カバーウェーハとミラーウェーハの接合時又は接着時には、必要な圧力が点別に、又は直線的に堆積される。カバーウェーハのトポグラフィが高いことから、最終的な接着処理は、確立された方法に対して修正される必要がある。ウェーハ同士は一般に、接着時に互いに対して押しつけられる必要があるが、光学面は、可能であれば、破損しないように機械的負荷がかからないようにすべきである為、機械的圧力は、面全体にわたってではなく、点別に印加されるだけである。例えば、圧力は、ツールの支援によって、ウェーハ全体に分散する最大２５箇所に印加されてよい。ウェーハの機械的強度は、ウェーハ全体に投入された圧力を十分に分散させ、それによって、ドームを含むカバーと、キャリア基板とで構成される、ウェーハ上の全てのハウジングが気密封止閉鎖されることが可能である。
【００５３】
カバーウェーハ又はミラーウェーハを接着することの別の可能性は、それら同士を端部領域において封止接続し、その後、接着を空気圧で実施することにある。従って、最初に１つ以上のウェーハがウェーハ端部において環状に接続され、それによって、このウェーハスタックが真空気密閉鎖され、その後、実際の接着が完全に空気圧で実施されてよい。この為には、ウェーハは、接着機内にあるままで、又はその後のオーブンステップで、大気圧下で加熱され、これによって、接合材料は再度軟化し、２つのウェーハが、それらにかかる空気圧で互いに押しつけられる。
【００５４】
キャリア基板を形成するウェーハ、又は、個別ミラー用キャリア基板並びにキャリア構造のウェーハに接続されている後方ミラーを、ミラーウェーハと呼んでいる。ここでは、この接続は、接着とは切り離されたステップで実施されてよく、カバーウェーハの接着と一緒に実施されてもよい。
【００５５】
本発明の実施例は、図面に示されており、この後の記述でより詳細に説明される。図面は以下のとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明による、且つ、第１の実施例によるミラー機構の断面図であり、補償光学系が省略されている図である。
【図２】図１のミラー機構の、補償光学系及びビーム経路が示されている図である。
【図３】本発明による、且つ、第１の実施例によるミラー機構の製造の、ステップａ）〜ｇ）による方法順序を示す図である。
【図４】本発明による、且つ、別の実施例によるミラー機構の製造の、ステップａ）〜ｅ）による方法順序を示す図である。
【図５ａ）】乃至
【図５ｂ）】多数のミラー機構を有するウェーハの上面図及び断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
ミラー機構の、図１に示されている部分はキャリア基板１を含み、キャリア基板１の上には既知の方法で、ミラー２が、１軸式又は２軸式により、ばね３で懸架されており、ばね３は破線で示されており、例えば、トーションばねとして設計されてよい。ミラー２は、ミラー中心点を中心に回転又は旋回するように、図示されていない駆動装置で駆動される。キャリア基板１は、幾つかの基板層、この例では２つの基板層で構成されてよく、場合によっては、１つの部品として設計されてもよい。
【００５８】
キャリア基板１にはハウジングカバー４が接合ゾーン５を介して気密封止接続されており、ハウジングカバー４は、所望の入射して出射する放射線に対して透明な材料で作られた、所望の半シェル体、半球体、又は半楕円体のドーム６を含む。例えば、ドーム６はガラス材料で構成されてよく、ガラスは可視放射線に対して透明である。理想的には、ドームの材料は、熱膨張係数がシリコンに適応していなければならず、それは、温度が関係する接合工程の後に熱力学的応力が発生するのを防ぐ為である。平坦領域７がドーム６につながっており、接合ゾーン５は、ドーム６から平坦領域７へのつなぎ部分の位置でドーム壁の下に設けられるように配置される。
【００５９】
指定されたように、ドーム４は理想的な半球形が望まれるが、これは、以下で説明する本出願の製造方法では達成不可能である。この為、ドーム４は、ベース面又はフロア面が円形である楕円形状である。ここでは、内側結合シェル９及び外側結合シェル１０として示されている境界面のうちの少なくとも１つが楕円形であり、たいていは両境界面とも楕円形であり、これによって、結像誤差、特に非点収差が発生し、非点収差の大きさによって、それにもかかわらずとにかくレーザビームがどの程度良好に合焦されうるかが決まる。しかしながら、焦点のサイズによって、ミラー機構を使用するスキャナ又は投影の達成可能な解像度（画素数）が決まる。この為、ドーム形状は、特定の特徴的形状パラメータ範囲に入っていなければならない。これ又はパラメータ領域を決定する寸法の定義が図１に明記されている。
【００６０】
Ｆｉは、内側楕円形ドームシェルの垂直半軸、又は楕円の中心点とドーム内側との間の垂直距離である。Ｆａは、外側楕円の垂直半軸、又はこの楕円の中心点とドーム外側との間の垂直距離である。
【００６１】
Ｄｉは、ドームの内径、又は楕円断面の長軸である。Ｄａは、ドームの外径、又は楕円断面の長軸である。
【００６２】
ｔｔは、ドームシェルの、頂点における厚さである。ｔｂは、ドームシェルの、ベースにおける厚さである。
【００６３】
Ｍｉは、内側ドームシェルの楕円ドーム断面の中心点である。Ｍａは、外側ドームシェルの楕円ドーム断面の中心点である。
【００６４】
ｂｉは、楕円内側ドームシェルの中心点とミラー面との間の距離である。ｂａは、楕円外側ドームシェルの中心点とミラー面との間の距離である。
【００６５】
Ｄｓは、ミラーの径である。
【００６６】
内側ドームシェル９のいわゆるアスペクト比Ｆｉ／Ｄｉ、並びに外側ドームシェル１０のアスペクト比Ｆａ／Ｄａは、それぞれ、０．４より大きく、０．６より小さい範囲にあり、アスペクト比の差Ｆａ／Ｄａ−Ｆｉ／Ｄｉは、０．００２より大きく、０．００２より小さい範囲になければならない。ドーム６の最大厚さは、ここでは、どの場所においても、ドーム６の径（本例ではベース面の径Ｄｉ）の１０％より小さくなければならない。これらの特性変数は、ミラー径がドーム径に対して大きすぎない限り有効である。即ち、ミラー径Ｄｓは、ドーム６のベース面の径Ｄｉに対して０．０５より大きく、０．８より小さい範囲になければならない。
【００６７】
ミラー２は、ミラーの中心点が、ドーム６の円形ベース面の中心にあるように配置されなければならない。ここでは、中心点Ｍｉ、Ｍａは、互いに対して、ベース面の径Ｄｉの±２０％を超えてずれてはならない。内側ドームシェル９及び外側ドームシェル１０の楕円断面の中心点Ｍｉ、Ｍａは更に、常にドーム６のベース面又はフロア面に対して、ミラーの中心点から垂直方向に±２０％を超えてずれてはならない。
【００６８】
ミラー２を活性化する為の電気的接続パッド１３が、図１において１３の場所に示されている。ガラス製の円筒形ドーム１４が、接続パッドの上方に形成され、これはガラスウェーハの一構成要素であり、単数化してウェーハチップ又は個別ミラー機構にする際に鋸引きによって開かれる。
【００６９】
ドーム６での屈折によって発生するビーム発散を補償する為に、図２によれば、ドーム６の前に補償光学系８が配置され、この補償光学系は、本例では凸レンズとして設計されている。図２に示されたビーム経路１１、１２はあくまで概略的であって、平行なビーム経路からずれた進路を示していない。補償光学系８は入射ビーム束１１をコリメートし、それによって、入射放射線の最小ビーム径がミラー２上に収まり、散乱レンズとして動作するドーム６のドーム状境界面、内側ドームシェル９、及び外側ドームシェル１０によって引き起こされるビーム束の発散がドーム６から出た後に実質的に補償されて、平行にされたビーム１２として出る。これの為に、ミラー２の中心は、ドーム６の中心点にある。図１及び２によるそのようなミラー機構は、スキャナ、投影、ライダーシステム等に使用可能である。
【００７０】
図３ａ）〜３ｇ）には、図１によるミラー機構の製造ステップが示されている。図３ａ）によれば、シリコンウェーハ２０が用意され、このシリコンウェーハには、構造化（好ましくは高レートエッチング）によって深化２１が施され、この深化の高さは、例えば、２００μｍである（図３ｂ））。シリコンウェーハ２０上にガラスウェーハ又はカバーウェーハ２２が接着され、構造化された凹部２１の圧力が１．２ｂａｒであることが好ましく、これらのキャビティ、即ち、閉鎖された深化部２１には不活性ガス（好ましくは窒素Ｎ２）が充填される。
【００７１】
この、図３ｃ）による構成に対する焼き戻しが、焼き戻しオーブンにおいて、真空下で、例えば、７００〜８００℃の温度で行われ、これによって、ガラスが流動速度まで軟化し、キャビティ内の圧力変化によってドーム６が形成される。焼き戻し中に流動ガラス基板２２の形状がドーム形状に近くなり、それによって、著しく良好な球面形状が生成され、具体的には、表面張力が働く中で、ガラス材料の流動速度が、焼き戻し時間の最後の２０％の間は時速０．５ｍｍ未満である。この工程は約２時間後に完了し、変形したガラスウェーハ又はカバーウェーハ２２及びシリコンウェーハ２０の構成はオーブン内で、好ましくは真空下で冷却され、その後、ベントされる（図３ｄ））。ガラス形成工程の完了後、シリコン基板２０は、図３ｅ）以降に示されるように、一部又は全部が除去される。これは機械式で実施されることが可能であるが、湿式化学手段によっても可能である。
【００７２】
図３ｅ）による構成、即ち、変形したガラスウェーハ２２には、通常、反射防止コーティングが両面、即ち、ドーム６の内面及びドーム６の外面に、ＡＬＤによって施され、これは一連の薄いλ／４層であってよい。その後、低融点ガラスはんだ２３がガラスペーストとして印刷され、具体的には、ガラスウェーハ２２のドーム６から平坦面７へのつなぎ部分において意図された接合ゾーン５に印刷される（図３ｆを参照）。従って、接合ゾーンは、ドーム６の壁の真下にある。ガラスはんだ２３は焼き戻し及びつや出し加工が施され、ドーム６が形成されたガラスウェーハ２２は、その後、カバーウェーハとして、あらかじめ製造されたミラーウェーハ２４に接着によって接続され、カバーウェーハとミラーウェーハ２４は、これらの上に置かれた補助構造物によって互いに押しつけられる。ミラーウェーハは最初から準備されており、実際のミラー２６用キャリア基板２５と後方基板２７とで構成されてよい。そのような構成を、図３ｇ）に示す。最後のステップでは、図３ｇ）による構成が（例えば、鋸引きによって）複数のＭＥＭＳミラー機構に分割される。
【００７３】
カバーウェーハの製造の概略工程順序の一変形形態が図４に示されており、ここでは、再利用可能ツールに負圧形成が適用される。
【００７４】
図４ａ）によれば、未処理ツール３０が用意されており、図３ｂ）によるこのツールには貫通開口部３１が設けられ、貫通開口部３１は、形成されるドームのベース面に対応するベース面を含む。但し、このツールには貫通開口部が最初から設けられてもよい。このツールの材料は耐熱性の鋼、セラミック、又はガラス（石英ガラス）等であり、この材料には後から、ツールに高温のガラスが付着するのを防ぐ（例えば、窒化ホウ素、グラファイト、ダイヤモンド、アモルファスカーボンレイヤ（ＤＬＣ）の）コーティングが施される。しかしながら、このツール自体がガラスに付着しにくい材料（例えば、窒化ホウ素、ＳｉＣ、ガラスカーボン、ダイヤモンド、グラファイト等）で構成されてもよく、よく使用されるのはグラファイトである。
【００７５】
図４ｃ）によれば、ツール３０上にガラスウェーハ又はカバーウェーハ２２が置かれ、矢印３２で示される真空が、ツール３０の、カバーウェーハ２２と反対の側から印加され、これは、真空チャンバを取り付けることによって実施可能である。カバーウェーハの側では大気圧が優勢である。
【００７６】
その後、構造物全体に対して大気条件下で焼き戻しが行われ、それによって、カバーウェーハ２２のガラスが開口部３１に吸引されて、ドーム６が形成される（図４ｄ））。ここでは、焼き戻しの時間及び温度を考慮しながら、大気圧と負圧（真空）との圧力差を工程の最後に向かって減らしていくように、焼き戻しの制御が行われる。ドーム６が必要な高さに達した時点で、カバーウェーハ２２の製造が完了する。
【００７７】
この構成に対してベントが行われた後にカバーウェーハ２２がツール３０から持ち上げられ、ツール３０は、次のウェーハを受ける準備が整う（図４ｅ））。
【００７８】
その後のステップは、図３ｆ）及び３ｇ）のステップと同じである。
【００７９】
図５ａ）及び５ｂ）は、異なる複数のウェーハチップに分けられる多数の個別ミラー機構を有するウェーハ複合物であるウェーハ１６の上面図、及びこのウェーハの概略断面図である。ミラー機構又はウェーハチップは円形ウェーハ１６上に配列されており、ウェーハ１６は、平行に並んだウェーハ端部１６ａを有する。列の間にある電気的接続パッド１３の上方にガラス製の円筒形ドーム１４が配置され、これらのパッドは、後で、具体的にはウェーハ複合物上の個々のミラー機構を検査する為に開かれる。
【００８０】
追加接着の手順については、図５ａ）で説明できる。封止材料からなる接着枠１５が、各ウェーハチップ又はミラー機構の周囲、並びにドーム６の周囲に堆積される。別の接着枠１７が、シリコンの通例として、ウェーハ１の周辺端部１６ａの近くの、ウェーハ１の周辺部の周囲に堆積される。空気圧接着により、ウェーハ同士は、周辺部において、まずは真空下で互いに接続される。これは、ウェーハ上の、この領域にのみ機械的圧力を局所的にかけることによって、補助の環状ツールの支援の下、加工温度において行われる。これによって、特にこの領域において、ウェーハ同士が互いに押しつけられ、真空気密封止される。その後、接着機がガス（たいていは窒素）でベントされる。ここでは、２つのウェーハの間の排気された領域が一緒に空気圧で押され、それによって、接着枠も個々のチップの間で一緒に押されて互いに接続される。その後ようやくウェーハは接着機から取り外される。表面が平坦でないウェーハも、この２段階の接着工程により加工可能である。特に、この理由によって、ウェーハの広い範囲にわたって機械的圧力をかけることが不要になり、このことは、ドームを加工する必要がある場合のように光学面が繊細な場合に大いに有利である。
【図１】
2020528582.tif 000004
【図２】
2020528582.tif 000005
【図３ａ）】
2020528582.tif 000006
【図３ｂ）】
2020528582.tif 000007
【図３ｃ）】
2020528582.tif 000008
【図３ｄ）】
2020528582.tif 000009
【図３ｅ）】
2020528582.tif 000010
【図３ｆ）】
2020528582.tif 000011
【図３ｇ）】
2020528582.tif 000012
【図４ａ）】
2020528582.tif 000013
【図４ｂ）】
2020528582.tif 000014
【図４ｃ）】
2020528582.tif 000015
【図４ｄ）】
2020528582.tif 000016
【図４ｅ）】
2020528582.tif 000017
【図５ａ）】
2020528582.tif 000018
【図５ｂ）】
2020528582.tif 000019
【国際調査報告】
2020528582.tif 000020
2020528582.tif 000021
2020528582.tif 000022
2020528582.tif 000023
2020528582.tif 000024