製造具有增強的結構完整性的薄膜致動反射鏡陣列的方法
2023-10-07 05:49:44
專利名稱：製造具有增強的結構完整性的薄膜致動反射鏡陣列的方法
技術領域：
本發明涉及一種光學投影系統；且更具體地，涉及一種製造用於該系統的M×N薄膜致動反射鏡陣列的方法，該方法可增強該薄膜致動反射鏡的結構完整性。
在現有技術的可用的各種視頻顯示系統中，已知一種光學投影系統能夠以大標度提供高質量的顯示。在這樣一光學投影系統中，來自一燈的光被均勻地照射到例如M×N致動反射鏡陣列上，其中各反射鏡被與各致動器相耦合，這些致動器可由響應於施加至其的電場而變形的例如壓電或電致伸縮材料的電致位移材料製成。
來自各反射鏡的反射的光束被入射到例如一光反射體的孔徑上。通過將一電信號施加給各致動器，各反射器與入射光束的相對位置被改變，從而導致來自各反射鏡的反射束的光路中的偏差。當各反射束的光路被改變時，自各反射鏡反射的通過該孔徑的光量被改變，從而調製該束的強度，通過該孔徑被調製後的束經例如一投影透鏡的適當的光學裝置被透射到一投影屏幕上，從而在其上顯示一圖案。
在
圖1A至1I中，示出了一種製造M×N薄膜致動反射鏡101的陣列100的方法，其中M和N為整數，該方法在題為「用於光學投影系統的薄膜致動反射鏡陣列」的美國專利申請序列號為08/602,928的共有未決的專利申請中被公開。
製造陣列100的過程開始於製備一有源矩陣110，該有源矩陣110包括一基底112、一M×N連接端子114的陣列和一M×N電晶體(未示出)的陣列。各連接端子被電連接至電晶體陣列中的相應電晶體。
在接著的步驟中，通過使用例如化學汽相澱積(CVD)或旋轉塗覆法在有源矩陣110的頂上形成一由例如PSG或氮化矽製成的且具有0.1-2μm厚度的鈍化層120。
然後，通過使用例如濺射或CVD法在鈍化層120的頂上澱積一由氮化矽製成且具有0.1-2μm厚度的腐蝕劑阻止層130，如圖1A中所示。
然後，通過使用CVD或旋轉塗覆法，隨後使用化學機械拋光(CMP)法在該腐蝕劑阻止層130的頂上形成一由例如PSG製成且具有一平坦頂表面的薄膜待除層140，如圖1B所示。
接著，通過使用幹或溼蝕刻法在該薄膜待除層140中形成M×N對空腔145的陣列，使各對中的空腔145之一圍繞著一個連接端子114。
在下一步驟中，通過使CVD法在包括這些空腔145的薄膜待除層140的頂上沉積一由氮化物，例如氮化矽製成且具有0.1-2μm厚度的彈性層150。
然後，通過使用濺射或真空蒸鍍法在彈性層150的頂上形成由導電材料，例如Pt/Ta製成且具有0.1-2μm厚度的第二薄膜層(未示出)。然後該第二薄膜層通過使用一幹蝕刻法被等切割成一M×N第二薄膜電極165的陣列，其中各第二薄膜電極165與其它的第二薄膜電極165電斷開，如圖1D所示。
然後，通過使用蒸鍍、So1-Ge1、濺射或CVD法在M×N第二薄膜電極165的陣列的頂上沉積一由壓電材料，例如PZT或電致伸縮材料，例如PMN製成且具0.1-2μm厚度的薄膜電致位移層170。然後通過使用快速熱退火(RTA)法對該薄膜電致位移層170進行熱處理以使產生相變。
接著，通過使用濺射或真空蒸鍍法在薄膜電致位移層170的頂上形成由導電且反光材料，例如鋁(Al)或銀(Ag)製成並具有0.1-2μm厚度的第一薄膜層180，從而形成一多層化的結構200，如圖1E所示。
在隨後的步驟中，如圖1F所示，通過使用光刻法或雷射修剪法將該多層化的結構構型成一M×N半成品的致動機構210的陣列直至薄膜待除層140被曝露出，使各半成品的致動機構210包括第一薄膜電極185、一薄膜電致位移元件175、第二薄膜電極165和一彈性元件155。
在接著的步驟中，通過使用搬移(lift-off)法形成由例如鎢(W)製成的M×N導管190的陣列，其中各導管190從薄膜電致位移元件175的頂部延伸至相應的連接端子114的頂部，從而形成M×N致動機構220的陣列，如圖1G所示。
最後，通過使用採用腐蝕劑或例如氟化氫(HF)蒸氣的化學物的溼蝕刻法去除薄膜待除層140，從而形成M×N薄膜致動反射鏡101的陣列100，如圖1H所示。
在上述製造M×N薄膜致動反射鏡101的陣列100的方法中存在有某些缺陷。通過使用光致抗蝕劑蝕刻薄膜待除層140，空腔145通常被形成為矩形。應力被集中於位於空腔145上方的薄膜電致位移層170的邊上，當該薄膜電致位移層170被熱處理以使發生相變時，該應力會使形成裂紋，進而，肯定會影響薄膜致動反射鏡101的結構完整性。
因此，本發明的主要目的在於提供一種製造M×N薄膜致動反射鏡陣列的方法，該方法能保持這些薄膜致動反射鏡的結構完整性。
根據本發明的一個方面，提供了一種製造用於光學投影系統的M×N薄膜致動反射鏡陣列的方法，其中M及N為整數，該方法包括有步驟製備包括一基底和一M×N連接端子陣列的一有源矩陣；在該有源矩陣的頂上連續地沉積一鈍化層、一腐蝕劑阻止層和一薄膜待除層；在薄膜待除層的頂上沉積由例如氧化矽製成的第一掩膜層；在第一掩膜層的頂上形成由例如光阻材料製成的第二掩膜層；蝕刻第一掩膜層和薄膜待除層，從而形成M×N對具有不規則四邊形的空腔的陣列；去除第二掩蔽層和第一掩膜層；在包括這些空腔的薄膜待除層的頂部上連續沉積一彈性層和第二薄膜層；將第二薄膜層等切割成M×N薄膜電極陣列；在第二薄膜電極的頂上沉積一薄膜電致位移層和第一薄膜層，從而形成一多層化的結構；將該多層化結構構型成一M×N半成品的致動機構陣列，直至薄膜待除層被曝露出；形成M×N導管陣列，各導管從薄膜電致位移元件的頂部延伸至相應連接端子的頂部，從而形M×N致動機構陣列；去除薄膜待除層，從而形成M×N薄膜致動反射鏡陣列。
通過以下結合附圖對優選實施例的描述，本發明的上述及其它目的和特徵將變得顯然，附圖中圖1A至1H為表示先前公開的製造M×N薄膜致動反射鏡陣列的方法的概輅性截面視圖；及圖2A至2L為表示根據本發明的製造M×N薄膜致動反射鏡陣列的方法的概輅性截面視圖。
圖2A至2L提供了說明根據本發明的一種製造用於光學投影系統的M×N薄膜致動反射鏡301的陣列300的方法，其中M及N為整數。該方法能保持薄膜致動反射鏡301的結構完整性。應指出圖2A至2L中出現的相似部件以相同的參考數字表示。
製造陣列300的過程開始於製備一有源矩陣310，該有源矩陣310包括一基底312和一M×N連接端子314的陣列。
在接著的步驟中，通過使用例如CVD法在有源矩陣310的頂上形成一由例如PSG製造且具有0.1-2μm的厚度的鈍化層320。
然後，通過使用例如低壓化學汽相澱積(LPCVD)法在鈍化層320的頂上沉積一由氮化矽製成且具有1000-2000埃厚度的腐蝕劑阻止層330。
然後，通過使用大氣壓化學汽相澱積(APCVD)法，接著使用CMP法在腐蝕劑阻止層330的頂上形成一由PSG製成且具有0.5-4μm厚度的薄膜待除層340，如圖2A所示。
在接著的步驟中，通過在低於400℃的溫度上使用等離子增強化學汽相澱積(PECVD)法，在薄膜待除層340的頂上沉積一由例如二氧化矽(SiO2)製成且具有500-1000埃厚度的第一掩膜層352，如圖2B所示。
接著，通過使用旋轉塗覆法，在第一掩膜層352的頂上沉積一由例如光阻材料製成且具有500-1000埃厚度的第二掩膜層354，如圖2C所示。
接著，通過使用蝕刻法，有選擇地蝕刻第二掩膜層354，如圖2D所示。
然後，通過使用幹蝕刻法，蝕刻第一掩膜層352和薄膜待除層340，從而形成一M×N對空腔345的陣列，其中由於在第一掩膜層352和薄膜待除層340之間蝕刻速率的不同，各空腔被形成為一不規則四邊形，如圖2E所示。
在接著的步驟中，通過使用砂磨法而去除第二掩膜層354，如圖2F所示。
在接著的步驟中，通過使用溼蝕刻法而去除第一掩膜層352，其中被形成為不規則四邊形的空腔345的角度部分通過接連的蝕刻過程而被倒圓，如圖2G所示。
在接著的步驟中，通過使用LPCVD法在薄膜待除層340的頂上沉積一由例如氮化矽的氮化物製成且具有0.1-1μm厚度的彈性層360。
然後，通過使用濺射法，在彈性層360的頂上形成由導電材料，例如Pt/Ta製成且具有0.1-1μm厚度的第二薄膜層(未示出)。然後通過使用幹蝕刻法將第二薄膜層等切割成M×N第二薄膜電極375的陣列，其中各第二薄膜電極375與其它的第二薄膜電極375電斷開，如圖2H所示。
然後，通過使用蒸鍍、So1-Ge1、濺射或CVD法，在M×N第二薄膜電極375的陣列的頂上沉積由壓電材料例如PZT或電致伸縮材料例如PMN製成的且具有0.1-1μm厚度的薄膜電致位移層380。然後通過使用RTA法對薄膜電致位移層380進行熱處理以使發生相變。
接著，通過使用濺射法，在薄膜電致位移層380的頂上形成由導電及反光材料例如鋁(Al)或銀(Ag)製成且具有0.1-1μm厚度的第一薄膜層390，從而形成多層化的結構410，如圖2I所示。
在接著的步驟中，如圖2J所示，通過使用光刻或雷射修剪法將多層化的結構410構形成M×N半成品的致動機構420的陣列，直到曝露出薄膜待除層340。各半成品的致動機構420包括第一薄膜電極395、薄膜電致位移元件385、第二薄膜電極375和彈性元件365。
在接著的步驟中，通過使用蝕刻法形成一M×N孔陣列(未示出)，其中各孔從薄膜電致位移元件385的頂部延伸至相應連接端子314的頂部。然後通過使用例如搬移法，用金屬例如鎢(W)填充各孔而形成一M×N導管400的陣列，從而形成M×N致動機構430的陣列，如圖2K所示。
最後，通過使用採用腐蝕劑或化學物，例如氟化氫(HF)蒸氣的溼蝕刻法，去除薄膜待除層340，如圖2L所示。
在本發明的製造M×N薄膜致動反射鏡301的陣列300的方法中，在形成由例如光阻材料製成的第二掩膜層354之前，在薄膜待除層340的頂上形成第一掩膜層352。為了通過蝕刻由例如氧化矽製成的第一掩膜層352和由例如PSG製成的薄膜待除層340形成空腔345，由於在第一掩膜層352和薄膜待除層340之間的蝕刻速率的不同而將各空腔345形成一不規則四邊形。而且，在第一掩膜層352的去除期間，通過隨後的蝕刻處理而將空腔345的邊倒圓，進而，防止了在薄膜電致位移層370中形成裂紋。
儘管僅相對優選實施例對本發明進行了描述，在不脫離由所附權利要求定義的精神和範圍的前提下，可作出其它的改型和變化。
權利要求
1.一種用於製造在光學投影系統中使用的M×N薄膜致動反射鏡的方法，其中M及N為整數，該方法包括有步驟製備一有源矩陣，該有源矩陣包括一基底和一M×N連接端子陣列；分別在該有源矩陣的頂上沉積一鈍化層、一腐蝕劑阻止層和一薄膜待除層；在薄膜待除層的頂上沉積第一掩膜層；在第一掩膜層的頂上形成第二掩膜層；分別蝕刻第一掩膜層和薄膜待除層，從而在該薄膜待除層中形成一M×N對空腔陣列；去除第二掩膜層和第一掩膜層；在薄膜待除層的頂上形成一M×N致動機構陣列，各致動機構包括一彈性元件、第二薄膜電極、一薄膜電致位移層、第一薄膜電極和一導管；及去除該薄膜待除層，從而形成M×N薄膜致動反射鏡陣列。
2.根據權利要求1的方法，其中第一掩膜層由氧化矽製成。
3.根據權利要求1的方法，其中第二掩膜層由光阻材料製成。
4.根據權利要求1的方法，其中通過使用等離子增強化學汽相澱積(PECVD)來沉積第一掩膜層。
5.根據權利要求4的方法，其中第一掩膜層在低於400℃的溫度上被沉積。
6.根據權利要求1的方法，該第一掩膜層具有500-1000埃的厚度。
7.根據權利要求1的方法，其中通過使用砂磨法去除第二掩膜層。
8.根據權利要求1的方法，其中通過使用幹蝕刻法去除第一掩膜層。
9.一種用於製造在光學投影系統中使用的M×N薄膜致動反射鏡陣列的方法，該方法包括有以下以步驟製造一有源矩陣，該有源矩陣包括一基底和一M×N連接端子陣列；分別在該有源矩陣的頂上沉積一鈍化層、一腐蝕劑阻止層和一薄膜待除層；在薄膜待除層的頂上沉積第一掩膜層；在第一掩膜層的頂上沉積第二掩膜層；選擇地蝕刻第二掩膜層；選擇地蝕刻第一掩膜層和該薄膜待除層，從而形成M×N對空腔陣列；去除第二掩膜層；去除第一掩膜層；分別在薄膜待除層的頂上沉積一彈性層和第二薄膜層；分別在第二薄膜層的頂上沉積一薄膜電致位移層和第一薄膜層，從而形成一多層化的結構；將該多層化的結構構型成M×N半成品的致動機構陣列，直至曝露出薄膜待除層，各半成品的致動機構包括第一薄膜電極、一薄膜電致位移元件、第二薄膜電極、一彈性元件；形成M×N導管陣列，從而形成一M×N致動機構陣列，各導管從薄膜電致位移元件的頂部延伸至相應連接端子的頂部；及去除薄膜待除層，從而形成M×N薄膜致動反射鏡陣列。
10.根據權利要求9的方法，其中通過使用旋轉塗覆法形成第二掩膜層。
全文摘要
一種製造在光學投影系統中使用的M×N薄膜致動反射鏡的方法,包括有步驟:製備一有源矩陣,該有源矩陣包括一基底和一M×N連接端子陣列;順序地在該有源矩陣的頂上沉積一鈍化層、腐蝕劑阻止層和薄膜待除層、第一掩膜層、第二掩膜層;分別蝕刻第一掩膜層和薄膜待除層,在該薄膜待除層中形成一M×N對空腔陣列;去除第二掩膜層和第一掩膜層;在薄膜待除層的頂上形成一M×N致動機構陣列;及去除該薄膜待除層,從而形成M×N薄膜致動反射鏡陣列。
文檔編號G02B26/08GK1184950SQ9712187
公開日1998年6月17日 申請日期1997年12月10日 優先權日1996年12月11日
發明者金珍憅, 樸明鉉, 金炯仲 申請人:大宇電子株式會社