CN101063747B - 用于干涉式调制器的过程控制监视器 - Google Patents

Abstract

本发明揭示使用用于制造MEMS装置108的相同过程步骤中的至少某些过程步骤生产的过程控制监视器100、102和104。过程控制监视器100、102和104的分析可提供有关MEMS装置108和所述装置中组件或子组件的性质的信息。此信息可用于识别处理中的错误或优化所述MEMS装置108。在某些实施例中，所述过程控制监视器100、102和104的分析可利用光学测量值。

Description

用于干涉式调制器的过程控制监视器

本申请是申请号为200580032672.X、申请日为2005年9月16日、发明名称为“用于干涉式调制器的过程控制监视器”的发明专利申请的分案申请。 

技术领域

本发明的领域涉及微机电系统(microelectromechanical system，MEMS)。 

 背景技术

微机电系统(MEMS)包含微机械元件、激活器和电子元件。可使用沉积、蚀刻和/或其它蚀刻去除衬底和/或已沉积材料层的部分或者添加层以形成电装置和机电装置的微加工工艺来产生微机械元件。一种类型的MEMS装置称为干涉式调制器。如本文所使用，术语干涉式调制器或干涉式光调制器指的是一种使用光学干涉原理选择性地吸收且/或反射光的装置。在某些实施例中，干涉式调制器可包括一对导电板，其中之一或两者可能整体或部分透明且/或具有反射性，且能够在施加适当电信号时进行相对运动。在特定实施例中，一个板可包括沉积在衬底上的固定层，且另一个板可包括由气隙与固定层分离的金属薄膜。如本文更详细描述，一个板相对于另一个板的位置可改变入射在干涉式调制器上的光的光学干涉。这些装置具有广范围的应用，且在此项技术中，利用且/或修改这些类型装置的特性使得其特征可被发掘用于改进现有产品和创建尚未开发的新产品，将是有益的。 

在 MEMS 装置制造期间可能发生错误。检测错误和错误来源可在 MEMS 装置的质量控制和优化方面提出问题。因此，需要用于监视制造过程及其结果的结构和方法。

发明内容

本文揭示的一个实施例包含一种获得有关用于制造微机电系统(MEMS)的制造过程的信息的方法，所述方法包含：通过一系列沉积和图案化步骤在衬底的第一侧上形成至少一个MEMS结构；利用所述系列的沉积和图案化步骤在所述衬底的所述第一侧上同时形成至少一个测试单元，其中所述测试单元具有不同于所述MEMS结构的至少一个结构差异；和从所述衬底的与所述第一侧相对的第二侧检测从所述测试单元反射的光，借此所述检测到的光提供在所述沉积和图案化步骤期间沉积或去除的至少一种材料的特性。 

本文揭示的另一实施例包含一种监视干涉式调制器制造过程的方法，其中所述制造过程包括一系列沉积和图案化步骤，所述方法包含：使用所述系列的沉积和图案化步骤形成测试单元，其中所述测试单元具有不同于由所述制造过程形成的干涉式调制器的至少一个结构差异；和检测从所述测试单元的光反射率。 

本文揭示的另一实施例包含一种用于监视干涉式调制器制造过程的测试单元，其中所述干涉式调制器适合用于显示器，通过与用于制造适合用于显示器的干涉式调制器的步骤具有至少一个共同步骤的过程来制造所述测试单元。 

本文揭示的另一实施例包含一种晶片，其包括：一个或一个以上干涉式调制器，其适合用于显示器；和一个或一个以上测试单元，其适合于反射入射光且借此提供有关用于制造所述一个或一个以上干涉式调制器的过程的信息。 

本文揭示的另一实施例包含一种晶片，其包括：多个第一构件，用于反射光以用于显示器；和第二构件，用于反射入射光且用于监视用于制造所述第一构件的过程。 

本文揭示的另一实施例包含一种制造用于显示器的第一晶片的方法，所述方法包含：在第二晶片上形成多个干涉式调制器和至少一个测试单元；和切割所述第二晶片以去除所述测试单元并借此生产所述第一晶片。 

本文揭示的另一实施例包含一种识别干涉式调制器阵列是否适合用于显示器的方法，其中所述干涉式调制器是通过包括一系列沉积和图案化步骤的过程制成的，所述方法包含：使用所述系列的沉积和图案化步骤中的至少某些步骤形成至少一个测试单元；和检测所述测试单元的至少一个特性。 

本文揭示的另一实施例包含一种监视在制造微机电系统(MEMS)期间在定位在两个其它材料层之间和两个其它材料层邻近处的第一材料的蚀刻程度的方法，所述方法包含：制造包括所述两个其它材料层和安置在所述两个层之间和所述两个层邻近处的所述第一材料的测试单元，其中所述两个层中的一层包括孔；将所述孔暴露于蚀刻剂；和以光学方式检测从所述孔的中心到所述蚀刻剂已蚀刻去除所述第一材料处的距离，借此所述距离指示所述第一材料的蚀刻程度。 

本文揭示的另一实施例包含一种晶片，其包括：多个结构，其包括牺牲层和位于所述牺牲层上和所述牺牲层邻近处的至少一个层，其中在去除所述牺牲层时所述结构变为干涉式调制器，其中位于所述牺牲层上和所述牺牲层邻近处的所述至少一个层包括多个孔，蚀刻剂可穿过所述孔到达所述牺牲层；和测试单元，其也包括所述牺牲层和位于所述牺牲层上和所述牺牲层邻近处的至少一个层，其中在所述测试单元中的位于所述牺牲层上和所述牺牲层邻近处的所述至少一个层包括多个孔，其中所述测试单元中的所述孔之间的距离大于所述多个结构中的所述多个孔之间的距离。 

本文揭示的另一实施例包含一种晶片，其包括：多个结构，其包括牺牲层和位于所述牺牲层上和所述牺牲层邻近处的至少一个层，其中在去除所述牺牲层时所述结构变为干涉式调制器，其中位于所述牺牲层上和所述牺牲层邻近处的所述至少一个层包括多个孔，蚀刻剂可穿过所述孔到达所述牺牲层；和测试单元，其也包括所述牺牲层和位于所述牺牲层上和所述牺牲层邻近处的所述至少一个层，其中位于所述牺牲层上和所述牺牲层邻近处的所述至少一个层包括单个孔。 

本文揭示的另一实施例包含一种制造具有微机电系统(MEMS)和测试单元结构的晶片的方法，所述方法包含：形成多个结构，其中形成所述多个结构包含一个或一个以上材料沉积和去除步骤，其中所述结构包括牺牲层和位于所述牺牲层上和所述牺牲层邻近处的至少一个层，其中位于所述牺牲层上和所述牺牲层邻近处的所述至少一个层包括多个孔，蚀刻剂可穿过所述孔而到达所述牺牲层；同时形成测试单元，其中形成所述测试单元包含所述一个或一个以上材料沉积和去除步骤，其中所述测试单元也包括所述牺牲层和位于所述牺牲层上和所述牺牲层邻近处的所述至少一个层，其中所述测试单元中的位于所述牺牲层上和所述牺牲层邻近处的所述至少一个层包括多个孔，其中所述测试单元中的所述孔之间的距离大于所述多个结构中的所述多个孔之间的距离；和将所述多个结构和所述测试单元暴露于蚀刻剂。 

本文揭示的另一实施例包含一种晶片，其包括：微机电结构(MEMS)；和测试单元，其适合于测量在所述MEMS的制造期间去除的材料的蚀刻程度。 

本文揭示的另一实施例包含一种晶片，其包含：第一构件，其用于响应于电激励而移动机械结构；和第二构件，其用于测量在所述第一构件的制造期间去除的材料的蚀刻程度。 

本文揭示的另一实施例包含一种通过过程生产的测试单元，所述过程包含：使至少三个材料层在彼此上方沉积；和在顶部材料层中形成孔。 

本文揭示的另一实施例包含一种用于确定干涉式调制器制造过程对从由所述过程制造的干涉式调制器反射的色彩的影响的方法，所述方法包含：制造包括支撑第一机械膜片的柱的多个干涉式调制器；制造包括支撑第二机械膜片的柱的测试单元标准具，其中所述测试单元中的所述柱以展示出比所述多个干涉式调制器中的所述柱的密度更高的密度；和检测从所述测试单元标准具反射的光，借此所述检测到的光提供所述多个干涉式调制器中干涉腔的深度的指示。 

本文揭示的另一实施例包含一种用于监视制造干涉式调制器的过程对那些干涉式调 制器所反射光的色彩的影响的测试单元，其包括测试标准具，所述标准具包括与由所述过程生产的干涉式调制器中相比以更高密度支撑所述测试标准具中的机械膜片的柱。 

本文揭示的另一实施例包含一种晶片，其包括：多个干涉式调制器，其适合用于显示器；和测试单元，其适合于反射与从所述反射性显示元件中至少一者反射的光具有实质上相同色彩的光。 

本文揭示的另一实施例包含一种测试单元，其包括具有传导性部分镜面和包括镜面的传导性机械膜片的标准具，其中所述机械膜片通过多个柱与所述部分镜面分离，其中柱的密度足够高以使得当在所述部分镜面与所述机械膜片之间施加电压时，所述机械膜片不能塌向所述部分镜面。 

本文揭示的另一实施例包含一种制造组合的微机电系统(MEMS)和测试单元结构的方法，所述方法包含：形成MEMS结构，其中形成所述MEMS结构包含一个或一个以上材料沉积和图案化步骤，其中所述MEMS结构包括由第一多个柱支撑的第一机械膜片；和同时形成测试单元，其中形成所述测试单元包含所述一个或一个以上材料沉积和图案化步骤，所述测试单元包括由第二多个柱支撑的第二机械膜片，其中所述第二多个柱以展示出所述第一多个柱更高的密度。 

本文揭示的另一实施例包含一种晶片，其包括：多个第一构件，用于反射光以用于显示器；和第二构件，用于稳定地反射具有色彩与从所述第二构件中至少一者反射的色彩实质上相同的光。 

本文揭示的另一实施例包含一种由所述过程生产的测试单元，所述过程包括：形成部分镜面；形成机械膜片；和形成支撑所述机械膜片且使所述机械膜片与所述部分镜面分离的多个柱，其中柱的密度足够高以使得当在所述部分镜面与所述机械膜片之间施加电压时，所述机械膜片不能塌向所述部分镜面。 

本文揭示的另一实施例包含一种监视在制造微机电系统(MEMS)期间沉积的材料的沉积的方法，所述方法包含：形成由制造期间沉积的至少三个材料层组成的测试单元，其中所述至少三个材料层少于在所述MEMS制造期间沉积的层的数目，其中所述至少三个材料层形成标准具；和检测从所述标准具反射的光，借此获得有关所述至少三个层的性质的信息。 

本文揭示的另一实施例包含一种晶片，其包括：多个干涉式调制器，其适合用于显示器；和非调制干涉计。 

本文揭示的另一实施例包含一种晶片，其包含：多个第一构件，用于在显示器中干 涉地显示光；和第二构件，用于非调制地且干涉地反射光。 

本文揭示的另一实施例包含一种监视在制造微机电系统(MEMS)期间沉积的材料的沉积的方法，所述方法包含：形成包括在制造期间沉积的一个或一个以上材料层的测试单元，其中所述测试单元中材料层的数目少于在所述MEMS制造期间沉积的层的数目；和检测所述测试单元的反射率，借此所述反射率提供有关所述测试单元中的所述层的性质的信息。 

本文揭示的另一实施例包含一种晶片，其包括：多个干涉式调制器，其适合用于显示器，所述干涉式调制器包括多个材料层；和测试单元，其包括所述材料层中的一个或一个以上材料层，其中所述测试单元包括少于所有所述多个材料层的材料层。 

本文揭示的另一实施例包含一种制造组合的微机电系统(MEMS)和测试单元结构的方法，所述方法包含：形成MEMS结构，其中形成所述MEMS结构包含一个或一个以上材料沉积和图案化步骤；和同时形成测试单元，其中形成所述测试单元包含所述一个或一个以上材料沉积和图案化步骤，其中所述测试单元包括少于所述MEMS结构中存在的所有组件的组件。 

本文揭示的另一实施例包含一种通过过程生产的晶片，所述过程包含：在衬底上沉积和图案化一系列材料层以形成MEMS结构；和在所述衬底上同时沉积和图案化一系列材料层以形成测试单元，其中所述测试单元包括少于所述MEMS结构中存在的所有组件的组件。 

本文揭示的另一实施例包含一种测量在制造微机电系统(MEMS)期间沉积的层的厚度的方法，所述方法包含：形成包括连续沉积在彼此上方的两个或两个以上层，其中所述层是使用用于在制造所述MEMS期间形成所述层的过程形成的，其中所述层经图案化以使得至少两个台阶形成于所述结构的轮廓中；和通过将表面光度计扫过所述结构来测量所述台阶的高度。 

本文揭示的另一实施例包含一种用于测量在制造干涉式调制器期间沉积的多个层的厚度的测试单元，其包括堆叠在彼此上方以便形成所述测试单元的轮廓中至少两个台阶的层。 

本文揭示的另一实施例包含一种晶片，其包括：多个干涉式调制器，其适合用于显示器，所述干涉式调制器包括多个材料层；和测试单元，其包括所述多个材料层，所述多个材料层堆叠在彼此上方以便形成所述测试单元的轮廓中的至少两个台阶。 

本文揭示的另一实施例包含一种制造组合的微机电系统(MEMS)和测试单元结构 的方法，所述方法包含：形成MEMS结构，其中形成所述MEMS结构包含一个或一个以上材料沉积和图案化步骤，其中所述MEMS结构包括多个层；和同时形成测试单元，其中形成所述测试单元包含所述一个或一个以上材料沉积和图案化步骤，其中所述测试单元包括所述多个层以便形成所述测试单元的轮廓中的至少两个台阶。 

本文揭示的另一实施例包含一种晶片，其包含：多个反射性显示元件，其适合用于显示器；和测试单元，其适合于测量在所述反射性显示元件制造期间沉积的至少一个材料的厚度。 

本文揭示的另一实施例包含一种晶片，其包括：多个第一构件，用于反射光且用于显示器；和第二构件，用于测量在制造所述第一构件期间沉积的至少一个材料的厚度。 

本文揭示的另一实施例包含一种由过程生产的晶片，所述过程包括：在衬底上沉积和图案化一系列材料层以形成MEMS结构；和在所述衬底上同时沉积和图案化所述系列的材料层以形成测试单元，其中在所述图案化之后所述测试单元中剩余的材料层形成所述测试单元的轮廓中的至少两个台阶。 

本文揭示的另一实施例包含一种测试用于制造多色干涉式调制器显示器的过程的方法，其中通过在部分反射器与反射性机械膜片之间形成不同深度的间隙来制造所述显示器中不同色彩的干涉式调制器，其中通过一个或一个以上牺牲层的沉积来确定所述间隙的深度，其中通过多个牺牲层的沉积来确定至少一个间隙的深度，所述方法包含：形成包括所述一个或一个以上牺牲层的测试单元，其中所述测试单元的至少一个区域包括沉积在彼此上方的所述多个牺牲层；测量所述测试单元的轮廓；和从所述轮廓确定所述多个牺牲层的累积厚度。 

本文揭示的另一实施例包含一种用于测试用于制造多色干涉式调制器显示器的过程的测试单元，其中通过在部分反射器与反射性机械膜片之间形成不同深度的间隙来制造所述显示器中不同色彩的干涉式调制器，其中通过一个或一个以上牺牲层的沉积来确定所述间隙的深度，其中通过多个牺牲层的沉积来确定至少一个间隙的深度，所述测试单元包括位于彼此上方的多个材料层，其中所述测试单元的一个区域包含单个牺牲层，所述测试单元的第二区域包含位于彼此上方的两个牺牲层，且所述测试单元的第三区域包含位于彼此上方的三个牺牲层。 

附图说明

图1是描绘干涉式调制器显示器的一个实施例的一部分的等角视图，其中第一干涉式调制器的可移动反射层处于松弛位置，且第二干涉式调制器的可移动反射层处于激活 位置。 

图2是说明并入有3×3干涉式调制器显示器的电子装置的一个实施例的系统方框图。 

图3是图1的干涉式调制器的一个示范性实施例的可移动镜面位置对所施加电压的图。 

图4是可用于驱动干涉式调制器显示器的一组行和列电压的说明。 

图5A说明图2的3×3干涉式调制器显示器中的显示数据的一个示范性帧。 

图5B说明可用于写入图5A的帧的行和列信号的一个示范性时序图。 

图6A和6B是说明包括多个干涉式调制器的视觉显示装置的实施例的系统方框图。 

图7A是图1的装置的横截面。 

图7B是干涉式调制器的替代实施例的横截面。 

图7C是干涉式调制器的另一替代实施例的横截面。 

图7D是干涉式调制器的又一替代实施例的横截面。 

图7E是干涉式调制器的额外替代实施例的横截面。 

图8是包括MEMS结构和多个过程控制监视器的晶片的俯视图。 

图9是在制造干涉式调制器期间沉积的层的横截面。 

图10A是用于监视用于制造图9的干涉式调制器的过程的基于标准具的过程控制监视器中的层的横截面。 

图10B是用于监视用于制造图9的干涉式调制器的过程的另一基于标准具的过程控制监视器中的层的横截面。 

图10C是用于监视用于制造图9的干涉式调制器的过程的另一基于标准具的过程控制监视器中的层的横截面。 

图10D是用于监视用于制造图9的干涉式调制器的过程的另一基于标准具的过程控制监视器中的层的横截面。 

图11A是用于监视用于制造图9的干涉式调制器的过程的非基于标准具的过程控制监视器中的层的横截面。 

图11B是用于监视用于制造图9的干涉式调制器的过程的另一非基于标准具的过程控制监视器中的层的横截面。 

图11C是用于监视用于制造图9的干涉式调制器的过程的另一非基于标准具的过程控制监视器中的层的横截面。 

图11D是用于监视用于制造图9的干涉式调制器的过程的另一非基于标准具的过程控制监视器中的层的横截面。 

图11E是用于监视用于制造图9的干涉式调制器的过程的另一非基于标准具的过程控制监视器中的层的横截面。 

图11F是用于监视用于制造图9的干涉式调制器的过程的另一非基于标准具的过程控制监视器中的层的横截面。 

图11G是用于监视用于制造图9的干涉式调制器的过程的另一非基于标准具的过程控制监视器中的层的横截面。 

图12是包括干涉式调制器阵列和过程控制监视器的晶片的俯视图，所述过程控制监视器用于监视释放蚀刻和从干涉式调制器反射的色彩。 

图13A是可用于监视释放蚀刻的过程控制监视器的俯视图。 

图13B是可用于监视释放蚀刻的另一过程控制监视器的俯视图。 

图14是可用于测量干涉式调制器中的层的厚度的过程控制监视器的横截面。 

图15是可用于测量过程控制监视器中的层的厚度的过程控制监视器的另一实施例的横截面。 

图16是可用于测量过程控制监视器中的层的厚度的过程控制监视器的又一实施例的横截面。 

具体实施方式

以下详细描述针对本发明的某些特定实施例。然而，本发明可以许多不同方式实施。在本描述内容中参看了附图，附图中所有相同部分用相同标号表示。如从以下描述中将了解，所述实施例可实施在经配置以显示不论运动(例如，视频)还是固定(例如，静止图像)的且不论文字还是图画的图像的任何装置中。更明确地说，预期所述实施例可实施在多种电子装置中或与多种电子装置关联，所述多种电子装置例如(但不限于)移动电话、无线装置、个人数据助理(PDA)、手提式或便携式计算机、GPS接收器/导航器、相机、MP3播放器、摄像机、游戏控制台、手表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、计算机监视器、汽车显示器(例如，里程表显示器等)、座舱控制器和/或显示器、相机视图的显示器(例如，车辆中后视相机的显示器)、电子相片、电子广告牌或指示牌、投影仪、建筑结构、包装和美学结构(例如，对于一件珠宝的图像的显示器)。具有与本文中描述的装置类似的结构的MEMS装置也可用于例如电子切换装置的非显示器应用中。 

MEMS装置的制造通常涉及形成具有通过使用一系列材料沉积、图案化和蚀刻步骤形成的结构和厚度的若干材料层。可能难以从最终MEMS装置诊断在装置中给定层的处理期间发生的任何错误。此外，可能难以从最终装置确定应调节哪些特定参数(例如，膜厚度)以便使装置关于其期望用途而优化。因此，需要可用于监视特定处理步骤的结果的结构和方法。因此，在各种实施例中，提供使用用于制造MEMS装置的相同过程中的至少某些过程构造的过程控制监视器。过程控制监视器的分析提供关于构成MEMS装置的个别组件或组件的子组的信息。 

图1中说明包括干涉式MEMS显示元件的一个干涉式调制器显示器的实施例。在这些装置中，像素处于明亮状态或黑暗状态。在明亮(“接通”或“开启”)状态下，显示元件将入射可见光的大部分反射到用户。当在黑暗(“断开”或“关闭”)状态下时，显示元件将极少的入射可见光反射到用户。依据实施例而定，可颠倒“接通”和“断开”状态的光反射性质。MEMS像素可经配置而主要在选定的色彩处反射，从而允许除了黑白显示以外的彩色显示。 

图1是描述视觉显示器的一系列像素中的两个相邻像素的等角视图，其中每一像素包括MEMS干涉式调制器。在一些实施例中，干涉式调制器显示器包括这些干涉式调制器的一行/列阵列。每一干涉式调制器包含一对反射层，其定位成彼此相距可变且可控制的距离以形成具有至少一个可变尺寸的谐振光学腔。在一个实施例中，可在两个位置之间移动所述反射层之一。在第一位置(本文中称为松弛位置)中，可移动反射层定位成距固定部分反射层相对较大的距离。在第二位置(本文中称为激活位置)中，可移动反射层定位成更紧密邻近所述部分反射层。视可移动反射层的位置而定，从所述两个层反射的入射光建设性地或破坏性地进行干涉，从而为每一像素产生全反射状态或非反射状态。 

图1中像素阵列的所描绘部分包含两个相邻干涉式调制器12a和12b。在左侧干涉式调制器12a中，说明可移动反射层14a处于距包含部分反射层的光学堆叠16a预定距离处的松弛位置中。在右侧干涉式调制器12b中，说明可移动反射层14b处于邻近于光学堆叠16b的激活位置中。 

如本文所引用的光学堆叠16a和16b(统称为光学堆叠16)通常包括若干熔合层(fusedlayer)，所述熔合层可包含例如氧化铟锡(ITO)的电极层、例如铬的部分反射层和透明电介质。因此，光学堆叠16是导电的、部分透明且部分反射的，且可通过(例如)将上述层的一者或一者以上沉积到透明衬底20上来制造。在一些实施例中，所述层经图案化 成为多个平行带，且如下文中进一步描述，可在显示装置中形成行电极。可移动反射层14a、14b可形成为沉积金属层(一层或多层)的一系列平行带(与行电极16a、16b垂直)，所述金属层沉积在柱18和沉积于柱18之间的介入牺牲材料的顶部上。当蚀刻去除牺牲材料时，可移动反射层14a、14b通过所界定的间隙19而与光学堆叠16a、16b分离。例如铝的高度导电且反射的材料可用于反射层14，且这些带可在显示装置中形成列电极。 

在不施加电压的情况下，腔19保留在可移动反射层14a与光学堆叠16a之间，其中可移动反射层14a处于机械松弛状态，如图1中像素12a所说明。然而，当将电位差施加到选定的行和列时，形成在相应像素处的行电极与列电极的交叉处的电容器变得带电，且静电力将所述电极拉在一起。如果电压足够高，那么可移动反射层14变形且被迫抵靠光学堆叠16。光学堆叠16内的介电层(在此图中未图示)可防止短路并控制层14与16之间的分离距离，如图1中右侧的像素12b所说明。不管所施加的电位差的极性如何，表现均相同。以此方式，可控制反射像素状态对非反射像素状态的行/列激活在许多方面类似于常规LCD和其它显示技术中所使用的行/列激活。 

图2到图5B说明在显示器应用中使用干涉式调制器阵列的一个示范性工艺和系统。 

图2是说明可并入有本发明各方面的电子装置的一个实施例的系统方框图。在所述示范性实施例中，所述电子装置包含处理器21，其可为任何通用单芯片或多芯片微处理器 

Pentium II、 

Pro、8051、 

)，或任何专用微处理器(例如数字信号处理器、微控制器)，或可编程门阵列。如此项技术中常规的做法，处理器21可经配置以执行一个或一个以上软件模块。除了执行操作系统外，所述处理器可经配置以执行一个或一个以上软件应用程序，包含网络浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任何其它软件应用程序。 

在一个实施例中，处理器21还经配置以与阵列驱动器22连通。在一个实施例中，所述阵列驱动器22包含将信号提供到面板或显示器阵列(显示器)30的行驱动器电路24和列驱动器电路26。在图2中以线1-1展示图1中说明的阵列的横截面。对于MEMS干涉式调制器来说，行/列激活协议可利用图3中说明的这些装置的滞后性质。可能需要(例如)10伏的电位差来促使可移动层从松弛状态变形为激活状态。然而，当电压从所述值减小时，可移动层在电压降回10伏以下时维持其状态。在图3的示范性实施例中，可移动层直到电压降到2伏以下时才完全松弛。因此在图3中说明的实例中存在约3到7V的电压范围，在所述范围中存在所施加电压的窗口，在所述窗口内装置在松弛状态或激活状态中均是稳定的。此窗口在本文中称为“滞后窗口”或“稳定窗口”。对于具有图 3的滞后特性的显示器阵列来说，可设计行/列激活协议使得在行选通期间，已选通行中待激活的像素暴露于约10伏的电压差，且待松弛的像素暴露于接近零伏的电压差。在选通之后，所述像素暴露于约5伏的稳态电压差使得其维持在行选通使其所处的任何状态中。在此实例中，每一像素在被写入之后经历3-7伏的“稳定窗口”内的电位差。此特征使图1中说明的像素设计在相同的施加电压条件下在激活或松弛预存在状态下均是稳定的。因为干涉式调制器的每一像素(不论处于激活还是松弛状态)本质上是由固定反射层和移动反射层形成的电容器，所以可在滞后窗口内的一电压下维持此稳定状态而几乎无功率消耗。本质上，如果所施加的电压是固定的，那么没有电流流入像素中。 

在典型应用中，可通过根据第一行中所需组的激活像素确认所述组列电极来产生显示帧。接着将行脉冲施加到行1电极，从而对应于所确认的列线而激活像素。接着改变所述组已确认列电极以对应于第二行中所需组的激活像素。接着将脉冲施加到行2电极，从而根据已确认的列电极而激活行2中的适当像素。行1像素不受行2脉冲影响，且维持在其在行1脉冲期间被设定的状态中。可以连续方式对整个系列的行重复此过程以产生帧。通常，通过以每秒某一所需数目的帧的速度连续地重复此过程来用新的显示数据刷新且/或更新所述帧。用于驱动像素阵列的行和列电极以产生显示帧的广泛种类的协议也是众所周知的且可结合本发明使用。 

图4、5A和5B说明用于在图2的3×3阵列上形成显示帧的一个可能的激活协议。图4说明可用于使像素展示出图3的滞后曲线的一组可能的列和行电压电平。在图4实施例中，激活像素涉及将适当列设定为-V_bias，且将适当行设定为+△V，其分别可对应于-5伏和+5伏。松弛像素是通过将适当列设定为+V_bias，且将适当行设定为相同的+△V，从而在像素上产生零伏电位差而实现的。在行电压维持在零伏的那些行中，不管列处于+V_bias还是-V_bias，像素在任何其最初所处的状态中均是稳定的。同样如图4中所说明，将了解，可使用具有与上述电压的极性相反的极性的电压，例如，激活像素可涉及将适当列设定为+V_bias，且将适当行设定为-△V。在此实施例中，释放像素是通过将适当列设定为-V_bias，且将适当行设定为相同的-△V，从而在像素上产生零伏电位差而实现的。 

图5B是展示施加到图2的3×3阵列的一系列行和列信号的时序图，所述系列的行和列信号将产生图5A中说明的显示器布置，其中被激活像素为非反射的。在对图5A中说明的帧进行写入之前，像素可处于任何状态，且在本实例中所有行均处于0伏，且所有列均处于+5伏。在这些所施加的电压的情况下，所有像素在其既有的激活或松弛状态中均是稳定的。 

在图5A的帧中，像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)和(3，3)被激活。为了实现此目的，在行1的“线时间(line time)”期间，将列1和2设定为-5伏，且将列3设定为+5伏。因为所有像素均保留在3-7伏的稳定窗口中，所以这并不改变任何像素的状态。接着用从0升到5伏且返回零的脉冲选通行1。这激活了(1，1)和(1，2)像素且松弛了(1，3)像素。阵列中其它像素均不受影响。为了视需要设定行2，将列2设定为-5伏，且将列1和3设定为+5伏。施加到行2的相同选通接着将激活像素(2，2)且松弛像素(2，1)和(2，3)。同样，阵列中其它像素均不受影响。通过将列2和3设定为-5伏且将列1设定为+5伏来类似地设定行3。行3选通设定行3像素，如图5A中所示。在对帧进行写入之后，行电位为零，且列电位可维持在+5或-5伏，且接着显示器在图5A的布置中是稳定的。将了解，可将相同程序用于数十或数百个行和列的阵列。还将应了解，用于执行行和列激活的电压的时序、序列和电平可在上文所概述的一般原理内广泛变化，且上文的实例仅为示范性的，且任何激活电压方法均可与本文描述的系统和方法一起使用。 

图6A和6B是说明显示装置40的实施例的系统方框图。显示装置40可为(例如)蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其稍微变化形式也说明例如电视和便携式媒体播放器的各种类型的显示装置。 

显示装置40包含外壳41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48和麦克风46。外壳41通常由所属领域的技术人员众所周知的多种制造工艺的任一者形成，所述工艺包含注射模制和真空成形。另外，外壳41可由多种材料的任一者制成，所述材料包含(但不限于)塑料、金属、玻璃、橡胶和陶瓷，或其组合。在一个实施例中，外壳41包含可去除部分(未图示)，所述可去除部分可与其它具有不同色彩或含有不同标记、图画或符号的可去除部分互换。 

如本文中所描述，示范性显示装置40的显示器30可为包含双稳态显示器(bi-stabledisplay)在内的多种显示器的任一者。在其它实施例中，如所属领域的技术人员众所周知，显示器30包含例如如上所述的等离子、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD的平板显示器，或例如CRT或其它电子管装置的非平板显示器。然而，出于描述本实施例的目的，如本文中所描述，显示器30包含干涉式调制器装置。 

图6B中示意说明示范性显示装置40的一个实施例的组件。所说明的示范性显示装置40包含外壳41且可包含至少部分封闭在所述外壳41中的额外组件。举例来说，在一个实施例中，示范性显示装置40包含网络接口27，所述网络接口27包含耦合到收发器47的天线43。收发器47连接到处理器21，处理器21连接到调节硬件52。调节硬件52 可经配置以调节信号(例如，对信号进行滤波)。调节硬件52连接到扬声器45和麦克风46。处理器21也连接到输入装置48和驱动器控制器29。驱动器控制器29耦合到帧缓冲器28且耦合到阵列驱动器22，所述阵列驱动器22进而耦合到显示器阵列30。根据特定示范性显示装置40设计的要求，电源50将功率提供到所有组件。 

网络接口27包含天线43和收发器47使得示范性显示装置40可经由网络与一个或一个以上装置通信。在一个实施例中，网络接口27也可具有某些处理能力以减轻对处理器21的要求。天线43是所属领域的技术人员已知的用于传输和接收信号的任何天线。在一个实施例中，所述天线根据IEEE 802.11标准(包含IEEE 802.11(a)、(b)或(g))来传输和接收RF信号。在另一实施例中，所述天线根据BLUETOOTH标准来传输和接收RF信号。在蜂窝式电话的情况下，所述天线经设计以接收CDMA、GSM、AMPS或其它用于在无线小区电话网络内通信的已知信号。收发器47预处理从天线43接收到的信号，使得处理器21可接收所述信号并进一步对所述信号进行处理。收发器47还处理从处理器21接收到的信号使得可经由天线43从示范性显示装置40传输所述信号。 

在一替代实施例中，收发器47可由接收器代替。在又一替代实施例中，网络接口27可由可存储或产生待发送到处理器21的图像数据的图像源代替。举例来说，所述图像源可为数字视频光盘(DVD)或含有图像数据的硬盘驱动器，或产生图像数据的软件模块。 

处理器21大体上控制示范性显示装置40的全部操作。处理器21接收例如来自网络接口27或图像源的压缩图像数据的数据，并将所述数据处理成原始图像数据或处理成易被处理成原始图像数据的格式。处理器21接着将已处理的数据发送到驱动器控制器29或发送到帧缓冲器28以供存储。原始数据通常是指识别图像内每一位置处的图像特性的信息。举例来说，这些图像特性可包含色彩、饱和度和灰度级。 

在一个实施例中，处理器21包含微控制器、CPU或逻辑单元以控制示范性显示装置40的操作。调节硬件52通常包含放大器和滤波器，以用于将信号传输到扬声器45，且用于从麦克风46接收信号。调节硬件52可为示范性显示装置40内的离散组件，或可并入在处理器21或其它组件内。 

驱动器控制器29直接从处理器21或从帧缓冲器28取得由处理器21产生的原始图像数据，并适当地重新格式化所述原始图像数据以供高速传输到阵列驱动器22。具体来说，驱动器控制器29将原始图像数据重新格式化为具有类似光栅的格式的数据流，使得其具有适于在显示器阵列30上进行扫描的时间次序。接着，驱动器控制器29将已格式 化的信息发送到阵列驱动器22。尽管驱动器控制器29(例如LCD控制器)通常与系统处理器21关联而作为独立的集成电路(IC)，但可以许多方式实施这些控制器。其可作为硬件嵌入处理器21中，作为软件嵌入处理器21中，或与阵列驱动器22完全集成在硬件中。 

通常，阵列驱动器22从驱动器控制器29接收已格式化的信息且将视频数据重新格式化为一组平行波形，所述波形以每秒多次的速度被施加到来自显示器的x-y像素矩阵的数百且有时数千个引线。 

在一个实施例中，驱动器控制器29、阵列驱动器22和显示器阵列30适用于本文描述的任意类型的显示器。举例来说，在一个实施例中，驱动器控制器29是常规显示器控制器或双稳态显示器控制器(例如，干涉式调制器控制器)。在另一实施例中，阵列驱动器22是常规驱动器或双稳态显示器驱动器(例如，干涉式调制器显示器)。在一个实施例中，驱动器控制器29与阵列驱动器22集成。此实施例在例如蜂窝式电话、手表和其它小面积显示器的高度集成系统中是普遍的。在又一实施例中，显示器阵列30是典型的显示器阵列或双稳态显示器阵列(例如，包含干涉式调制器阵列的显示器)。 

输入装置48允许用户控制示范性显示装置40的操作。在一个实施例中，输入装置48包含例如QWERTY键盘或电话键区的键区、按钮、开关、触敏屏幕、压敏或热敏薄膜。在一个实施例中，麦克风46是用于示范性显示装置40的输入装置。当使用麦克风46将数据输入到所述装置时，用户可提供声音命令以便控制示范性显示装置40的操作。 

电源50可包含此项技术中众所周知的多种能量存储装置。举例来说，在一个实施例中，电源50是例如镍镉电池或锂离子电池的可再充电电池。在另一实施例中，电源50是可再生能源、电容器或太阳能电池，包含塑料太阳能电池和太阳能电池涂料。在另一实施例中，电源50经配置以从壁式插座接收功率。 

在某些实施方案中，如上文中所描述，控制可编程性驻存在驱动器控制器中，其可位于电子显示器系统中的若干位置中。在某些情况下，控制可编程性驻存在阵列驱动器22中。所属领域的技术人员将了解，上述最优化可实施在任何数目的硬件和/或软件组件中且可以各种配置实施。 

根据上文陈述的原理而操作的干涉式调制器的结构的细节可广泛变化。举例来说，图7A-7E说明可移动反射层14及其支撑结构的五个不同实施例。图7A是图1的实施例的横截面，其中金属材料带14沉积在垂直延伸的支撑件18上。在图7B中，可移动反射层14在系链(tether)32上仅在隅角处附接到支撑件。在图7C中，可移动反射层14从 可包括柔性金属的可变形层34悬垂下来。所述可变形层34直接或间接地连接到围绕可变形层34的周边的衬底20。这些连接在本文中称为支柱。图7D中说明的实施例具有支柱插塞42，可变形层34搁在所述支柱插塞42上。如图7A-7C所示，可移动反射层14保持悬浮在腔上方，但可变形层34并不通过填充可变形层34与光学堆叠16之间的孔而形成所述支柱。确切地说，支柱由用于形成支柱插塞42的平坦化材料形成。图7E中说明的实施例是基于图7D中展示的实施例，但也可适于与图7A-7C中说明的实施例以及未图示的额外实施例的任一者一起发挥作用。在图7E中所示的实施例中，已使用金属或其它导电材料的额外层来形成总线结构44。这允许信号沿着干涉式调制器的背面进行路由，从而消除许多原本可能必须形成在衬底20上的电极。 

在例如图7中所示的那些实施例的实施例中，干涉式调制器充当直接观看装置，其中从透明衬底20的前侧观看图像，所述侧与上面布置有调制器的一侧相对。在这些实施例中，反射层14在反射层的与衬底20相对的所述侧以光学方式遮蔽干涉式调制器的一些部分，其包含可变形层34和总线结构44。这允许对遮蔽区域进行配置和操作而不会消极地影响图像质量。这种可分离的调制器结构允许选择用于调制器的机电方面和光学方面的结构设计和材料且使其彼此独立而发挥作用。此外，图7C-7E中所示的实施例具有源自反射层14的光学性质与其机械性质脱离的额外益处，所述益处由可变形层34执行。这允许用于反射层14的结构设计和材料在光学性质方面得以最优化，且用于可变形层34的结构设计和材料在期望的机械性质方面得以最优化。 

过程控制监视器

许多MEMS制造过程由一系列材料沉积和图案化步骤组成。可将各种材料连续沉积在衬底上以形成层。在沉积步骤之间进行材料蚀刻的图案化可用于在结构上裁剪所沉积的材料以实现所需的MEMS结构。MEMS制造的多层方法和所产生的小比例结构在尝试评估制造过程是否已生产出具有所需性质的材料结构和层方面存在问题。因此，在一个实施例中，提供可用于评估各种制造过程的结果的过程控制监视器。在某些实施例中，使用用于制造MEMS装置的相同制造步骤中的至少某些步骤来生产过程控制监视器。这些过程控制监视器的评估接着可用于确定在那些制造步骤期间形成的各种材料和结构的性质。在某些实施例中，使用在制造期间使用的同一组材料沉积和图案化步骤来生产过程控制监视器。可通过将不同的图案施加于过程控制监视器而不是施加于MEMS结构，来在结构上裁剪过程控制监视器。举例来说，通过以在蚀刻步骤期间蚀刻去除所沉积的整个层的方式来图案化过程控制监视器，存在于MEMS结构中的一个材料层可完全不存 在于过程控制监视器中。类似地，在其它实施例中，通常在MEMS结构制造期间蚀刻去除的材料层可能留在过程控制监视器中。 

在某些实施例中，可通过光学构件获得来自过程控制监视器的信息。举例来说，从过程控制监视器反射的光可能含有关于存在于过程控制监视器中的材料的信息。所属领域的技术人员将了解评估过程控制监视器的其它方法，例如激光扫描、包含光、电子和x射线显微镜面方法的显微镜面方法，和光谱方法。在一个实施例中，用光检测器检测反射的光，以获得所反射光的强度。此信息可用于确定过程控制监视器中的材料的反射率和透射率。这些性质又可提供关于过程控制监视器中材料厚度的信息。举例来说，从固有反射性材料的反射率的量将提供其厚度的测量。在一个实施例中，使用 

反射计。在另一实施例中，用分光计测量从过程控制监视器反射的光，以获得反射光的波长相关性。此波长相关性可提供关于过程控制监视器中材料的吸收性质和材料的折射率的信息。此外，因为MEMS装置常含有极为接近的反射表面，所以反射光可经受相长和相消干涉(例如，MEMS装置可含有一个或一个以上标准具)。因此，反射光的波长依赖性可提供关于MEMS中反射表面的相对定位的信息。在一个实施例中，将测得的光谱配合到预测将从标准具反射的模型光谱，以便确定例如标准具的深度的性质。在某些实施例中，使用比色计来测量从过程控制监视器反射的光的色彩。如本文使用，“标准具”指至少部分具有反射性的两个表面，其经定位以使得光可穿过一个表面并在穿过同一表面反射回之前在两个表面之间反射多次。多次反射可导致各种波长下的相消和相长干涉，从而允许对光波长的过滤。 

在一个实施例中，可使用透明衬底来支撑过程控制监视器。此衬底使得能从与沉积侧相对的侧进行光学检测。因此，在某些情况下，可对下部沉积材料探测其原本不应处于的位置(例如，在上部层包含高度反射性层处)。在其它实施例中，从材料沉积侧以光学方式探测过程控制监视器。 

在一个实施例中，参看图8，过程控制监视器100、102和104在形成MEMS装置108时可同时形成于同一衬底106上。如上文讨论，可使衬底106的全部经受相同的材料沉积和图案化步骤，然而，可施加不同的图案以形成过程控制监视器100、102和104。举例来说，在图案化步骤期间施加于过程控制监视器100、102和104的图案可能不同于在相应图案化步骤期间施加于MEMS装置108的图案。图案化步骤可包含此项技术中任何合适的图案化技术(例如，光刻法)。任意数目的不同的过程控制监视器100、102和104可形成于衬底上。图8中描绘的集成晶片110允许对在特定MEMS装置108的制造 期间应用的过程进行探测。因此，在电学测试MEMS装置108或将其合并到封装装置中之前可快速识别任何不正常的结果，从而避免了额外的花费。在某些实施例中，也可在MEMS装置108的制造之后探测过程控制监视器100、102和104。在一个实施例中，MEMS装置108由适合用于显示器的干涉式调制器阵列组成。在某些实施例中，在制造期间标记衬底106上的过程控制监视器。 

基于标准具的过程控制监视器

如上文说明，在某些实施例中，过程控制监视器经构造以使其含有至少一个标准具。接着可检测从标准具反射的光的光谱并将所述光谱配合到标准具模型以确定过程控制监视器的性质，且因此确定MEMS装置中类似结构的性质。在某些实施例中，过程控制监视器是通过与MEMS装置相同的材料沉积步骤形成的，且因此含有可在MEMS装置中发现的材料层中的至少某些材料层。在某些实施例中，过程控制监视器中发现的层的数目小于MEMS装置中发现的数目。 

一组基于标准具的过程控制监视器的实例是含有少于干涉式调制器中发现的层的所有层但仍然含有标准具的结构。图9描绘可在干涉式调制器的制造期间沉积的材料的实例。首先，将氧化铟锡(ITO)层154沉积到透明衬底152上。作为透明导体的ITO 154提供导电板，使得可在干涉式调制器中的可移动镜面与所述板之间施加电压。在一个实施例中，所述ITO为约 

厚。接着，沉积铬层150。在一个实施例中，铬150相对较薄(在一个实施例中约为 

从而允许其充当部分反射器。或者，可将铬层150沉积到衬底152上，随后沉积ITO层154。接着，沉积介电层156/158。所述介电层可由一种或一种以上氧化物组成。在某些实施例中，氧化物层156/158可为复合层。举例来说，可沉积相对较厚的SiO₂层156(在一个实施例中约为 

随后沉积较薄的Al₂O₃ 层158(在一个实施例中约为 以保护SiO₂ 156。在某些实施例中，可使用三个或三个以上氧化物层(例如，Al₂O₃-SiO₂-Al₂O₃)。氧化物层156/158在可移动镜面与铬150之间提供绝缘层。所述层的厚度决定了干涉式调制器的干涉性质(尤其在其处于激活状态时)。在下一步骤中，沉积牺牲层160(在一个实施例中约为 

所述牺牲层提供填充可容易蚀刻去除的材料而不影响其它材料的空间。在一个实施例中，牺牲层160为钼。用于牺牲层的合适材料的其它实例包含多晶硅、非晶硅或光致抗蚀剂。在制造的最后步骤中，将蚀刻去除牺牲层160以在可移动镜面与氧化物层156、158之间形成气隙。对牺牲层160的图案化和蚀刻可用于在层中形成孔和沟槽，以便形成将支撑可移动镜面的柱和轨道。可施加平面材料162以填充孔并形成柱。最终，形成含有可移动镜面的机 械膜片164/166。在一个实施例中，通过铝层164(在一个实施例中为约 

随后为镍层(在一个实施例中为约 

166来形成机械膜片164/166。在某些实施例中，在镍层上添加额外的铝层以提供对图案化期间使用的光致抗蚀剂的更好粘附。在蚀刻去除图9描绘的结构中的牺牲层160之后，获得类似于图7A描绘的干涉式调制器。在某些实施例中，在添加其它层之前可将暗掩模层添加到透明衬底152。可图案化所述暗掩模层以减少从结构的部分(例如，柱或轨道)的反射。在某些实施例中，暗掩模层包含MoCr层和氧化物层。所属领域的技术人员将了解，可使用除本文提到的那些步骤之外的图案化和蚀刻步骤来形成干涉式调制器。此外，将了解，干涉式调制器的其它结构是可能的，例如图7B-7E描绘的实例。 

图10A-10D描绘含有上文讨论的某些材料层的基于标准具的过程控制监视器的实例。图10A描绘的过程控制监视器含有沉积到衬底152上的沉积在彼此上方的ITO 154层、铬150层、氧化物156-158层和机械膜片164-166层。部分反射铬层150和反射性机械膜片164-166形成标准具，其反射率可从衬底152的底侧测量。分析从此标准具反射的光的光谱或其色彩可提供氧化物156-158层的组合厚度及其折射率以及铬150层的厚度和反射率的指示。将了解，此配置接近于当干涉式调制器处于激活状态(即，镜面塌向氧化物层)时获得的配置。因此，评估这些过程控制监视器将提供通过所使用由所述过程生产的干涉式调制器是否将具有所需的激活的光谱特性的指示。 

图10B描绘的过程控制监视器由ITO 154、铬150、氧化物156-158和牺牲层160组成。如上文提到，牺牲层160可为钼，其本质上具有反射性。因此，由部分反射性铬层150和反射性牺牲层160形成标准具。除了提供上文讨论的关于氧化物156/158层和激活的干涉式调制器状态的相同参数之外，来自此过程控制监视器的反射率可提供关于牺牲层160的信息。举例来说，来自牺牲层160的反射率将取决于牺牲层160的厚度。在某些实施例中，通过蚀刻去除牺牲层160，并分析剩余的ITO 154层、铬150层和氧化物156/158层以确定牺牲层160是否已与剩余的层中的任一层相互作用。 

图10C描绘的过程控制监视器含有ITO 154层、铬150层、氧化物156/158层、平面162层和机械膜片164/166层。由铬150层和机械膜片164/166层形成标准具。分析反射光的光谱并将其与针对图10A中的过程控制监视器获得的结果进行比较，可提供平面材料的折射率及其厚度。此外，来自此过程控制监视器的光学响应将接近于由干涉式调制器阵列中具有柱或轨道的区域引起的光学响应。 

图10D描绘的过程控制监视器含有ITO 154层、铬150层、平面162层和机械膜片 164/166层。由铬150层和机械膜片164/166层形成标准具。分析反射光的光谱可提供平面材料162的折射率以及平面162材料的厚度。与图10D的过程控制监视器比较可提供关于氧化物层156/158的信息(例如，折射率和厚度)。 

当通过与用于制造干涉式调制器的沉积和图案化步骤相同的沉积和图案化步骤形成上文所述的基于标准具的过程控制监视器时，例如当其形成于同一衬底106上作为干涉式调制器阵列108(见图8)时，接着可施加适当的图案化，使得将过程控制监视器中不需要的层蚀刻去除。举例来说，在图10A描绘的过程控制监视器中，可蚀刻去除在制造期间沉积的牺牲层160和平面162材料。在某些实施例中，可能需要保护过程控制监视器的区域以防止处理期间将层蚀刻去除。举例来说，可图案化所沉积的平面材料或来自机械膜片164/166的材料，使得其保留在过程控制监视器的边缘上，以在需要获得含有牺牲层160的过程控制监视器时在释放蚀刻期间保护牺牲层160。 

所属领域的技术人员将了解，在光学性质(例如，干涉性质)可提供关于在MEMS装置制造期间形成的相应材料的信息的过程控制监视器中沉积的层的许多其它组合。 

非基于标准具的过程控制监视器

在某些实施例中，构造不含形成标准具的两个反射性表面的过程控制监视器。在这些过程控制监视器中，可通过反射率和/或透射率测量来获得关于监视器中材料的信息。这些反射率和/或透射率值可与膜厚度相关。在某些实施例中，过程控制监视器是通过与MEMS装置相同的材料沉积步骤形成的，且因此含有可在MEMS装置中发现的材料层中的至少某些材料层。在某些实施例中，在过程控制监视器中发现的层的数目少于在MEMS装置中发现的数目。这些结构的反射率和/或透射率特性可帮助识别在处理过程控制监视器结构中所包含的元件期间发生的任何错误。可使用任何合适的检测器(例如，反射计、光检测器、分光计或比色计)来评估这些过程控制监视器结构。在一个实施例中，使用球面积分器和反射计来测量膜的反射率。这些过程控制监视器结构使得能够监视MEMS结构中个别元件的处理以确定任何错误并最优化制造过程。 

图11A-11G描绘非基于标准具的过程控制监视器的一组实例，所述非基于标准具的过程控制监视器含有少于例如图9描绘的干涉式调制器制造期间沉积的全部材料层。图11A的过程控制监视器由沉积在衬底152上的ITO层154和铬层150组成。此过程控制监视器的反射率提供铬层150的厚度和ITO层154的透明度的指示。为使铬层150充当干涉式调制器中的部分反射镜面，构成部分反射器的膜可非常薄。举例来说，所述膜可具有约70???的厚度。此薄膜的厚度难以测量和验证。因此，在一个实施例中，通过测量 图11A中的过程控制监视器中层的反射率来确定铬层150的厚度。当膜的厚度增加时，反射率将增加。因此，通过用针对给定材料测得的反射率来校准膜厚度，可容易地从测得的反射率中确定厚度。图11A的过程控制监视器的光学性质也接近在干涉式调制器阵列中已去除机械膜片和氧化物层的列之间观察到的光学性质。因此，这些过程控制监视器可用于确定列间性质对于将阵列用作显示器来说是否可接受。 

在另一实施例中，衬底152上仅含有铬层150的过程控制监视器可用于确定铬层150的反射率，且因此确定铬层150的厚度。可将此过程控制监视器的测量值与针对图11A描绘的过程控制监视器获得的那些测量值进行比较以确定ITO层154的光学性质。举例来说，从ITO层154表面的反射率可成比例于两个过程控制监视器的反射率的比率。在某些实施例中，如果干涉式调制器的处理条件不能用于产生仅有铬的层，那么可在与用于制造干涉式调制器的晶片分离的晶片上制造仅有铬的过程控制监视器。 

图11B描绘非基于标准具的过程控制监视器结构的另一实施例，其由ITO层154、铬层150和氧化物层156/158组成。此结构可用于测量ITO-铬-氧化物组合的光学特性。举例来说，测量通过过程控制监视器的透射率提供由ITO层154、铬层150和氧化物层156/158导致的组合衰减的指示。此过程控制监视器结构的测量值与图11A中过程控制监视器的测量值的比较可用于隔离氧化物层156/158的光学特性。除了提供关于氧化物层156/158的光学特性的信息以外，所述比较也可用于确定氧化物层156/158的厚度(例如，较低的透射率将指示较厚的氧化物层156/158)。图11B中的过程控制监视器的光学性质也接近在干涉式调制器阵列中机械膜片中蚀刻释放孔的区域中观察到的那些光学性质。 

图11C描绘由机械膜片层164/166组成的过程控制监视器结构的另一实施例。此过程控制监视器可用于隔离和测量机械膜片层164/166的反射性质。 

图11D描绘仅由沉积在衬底152上的牺牲层160组成的过程控制监视器的又一实施例。此过程控制监视器可用于测量单独的牺牲层160的特性，包括其厚度。可在任何释放蚀刻之前分析此过程控制监视器。或者可在牺牲层160上沉积保护性材料层以在释放蚀刻期间保护牺牲层160。 

图11E描绘具有氧化物层156/158、平面材料162和机械膜片层164/166的过程控制监视器的另一实施例。此过程控制监视器的反射率接近在干涉式调制器阵列中在ITO 154层和铬158层中已形成切口的行之间观察到的反射率。 

图11F描绘具有ITO层154、铬层150和机械膜片164/166的过程控制监视器的实施例。因为铬层150和机械膜片层164/166将共同用作反射器，所以此过程控制监视器的 反射率可提供关于ITO层154的透明度、厚度和折射率的信息。此外，可将此过程控制监视器的反射率与图11A的反射率进行比较以隔离铬层150的光学性质。换句话说，测试此过程监视器的结果可用于减去图11A的过程控制监视器中的ITO层154的光学影响。 

图11G描绘包括氧化物层156/158和机械膜片层164/166的过程控制监视器的又一实施例。因为机械膜片层164/166用作强反射器，所以此过程控制监视器可用于确定氧化物层156/158的透明度、厚度和折射率。 

关于基于标准具的过程控制监视器，可通过与用于制造干涉式调制器的沉积和图案化步骤相同的沉积和图案化步骤来形成上文描述的非基于标准具的过程控制监视器。可施加适当的图案化，使得蚀刻去除过程控制监视器中不需要的层。另外，可针对蚀刻施加适当的保护。 

所属领域的技术人员将了解，在光学性质(例如，反射率和/或透射率)可提供关于在MEMS装置制造期间形成的相应材料的信息的过程控制监视器中沉积的层的许多其它组合。 

释放蚀刻过程控制监视器

可使用释放蚀刻或空间过程控制监视器来监视MEMS制造期间的释放蚀刻过程的速率和程度。图12描绘含有干涉式调制器阵列202和一系列过程控制监视器204、206和208的晶片200。干涉式调制器阵列202含有许多柱210和轨道212以支撑机械膜片。一系列蚀刻孔214形成在机械膜片中，使得在释放蚀刻期间蚀刻剂可到达牺牲层。为使制造成功，应从阵列区域完全去除牺牲层。因此，在一个实施例中，提供过程控制监视器以监视释放蚀刻的速率和程度。 

在过程控制监视器206中描绘一个此种过程控制监视器。此过程控制监视器206由与存在于阵列202中的干涉式调制器结构相同的干涉式调制器结构组成，然而，仅将单个孔216图案化到机械膜片中。孔216与过程控制监视器206的边缘之间的距离大于干涉式调制器阵列202中的孔214之间的距离。因为过程控制监视器206仅含有单个孔216而不是多个孔214，所以在释放蚀刻剂去除阵列202中整个牺牲层所花费的时间量中不能从过程控制监视器206去除所有的牺牲层。当过程控制监视器206中的蚀刻进行时，从衬底的与处理侧相对的侧观察，过程控制监视器中已去除牺牲层的区域将与蚀刻剂尚未到达的区域在色彩上形成对比。在使用反射性牺牲层(例如，钼)的情况下，此对比是由于所形成的不同标准具所致。在牺牲层仍存在的地方，在铬层与反射性牺牲层之间将形成标准具。在已去除牺牲层的地方，在铬层与反射性机械膜片之间将形成标准具。 因此，在已去除牺牲层的地方观察到的色彩将接近未激活干涉式调制器的色彩(例如，明亮状态)，而在保留牺牲层的地方观察到的色彩将接近激活的干涉式调制器的色彩(例如，黑暗状态)。从孔216的中心到色彩改变的边界的距离(例如，半径)将提供蚀刻程度的量度。此过程控制监视器可用于测量在过程本身(即，原位)期间或其完成之后的蚀刻速率和程度。 

过程控制监视器208描绘类似的蚀刻释放过程控制监视器。在此过程控制监视器中，多个孔218形成于机械膜片中，然而，每一孔218之间的距离大于干涉式调制器阵列202中的孔214之间的距离。因此，在已从干涉式调制器阵列202去除整个牺牲层之后过程控制监视器208将尚未完成。可从过程控制监视器208中每一孔218的中心测量指示蚀刻程度的距离。 

上文描述的蚀刻释放过程控制监视器可采取任何合适的形状。举例来说，替代类似于在干涉式调制器阵列中发现的结构的结构，过程控制监视器可由带形状250组成，其中在机械膜片中有一个或一个以上孔252，如图13A描绘。接着可通过确定从孔252沿着带250到达蚀刻已延伸到的地方的直线距离来测量蚀刻的程度。在另一实施例中，如图13B描绘，替代具有圆形形状的孔，具有矩形槽254形状的孔形成在带250中。在某些实施例中，提供具有变化的宽度(例如，3μm、4μm、5μm)的多个槽254。 

在某些实施例中，可在过程控制监视器的边缘周围图案化平面化或其它保护性材料，以提供密封来防止释放蚀刻剂从边缘到达牺牲层。因此，将仅通过进入蚀刻释放孔的蚀刻剂来去除牺牲层。在某些实施例中，蚀刻释放过程控制监视器中的机械膜片可电学短接到ITO/铬层。 

可使用上文描述的过程控制监视器通过视觉上观察过程控制监视器或通过电子成像过程控制监视器(例如通过使用CCD相机)并接着以计算方式分析图像，来测量蚀刻的程度，以使得测量自动化。在某些实施例中，过程控制监视器中的柱可用作用于确定蚀刻程度的游标。举例来说，柱可在过程控制监视器中形成为彼此具有已知的距离。沿着从孔中心的直线的柱的数目接着可用于近似计算距离。在某些实施例中，比干涉式调制器中形成的柱更高密度的柱可用于提供更精确的测量值。所属领域的技术人员将了解可用于测量蚀刻程度的许多其它形状和结构。 

干涉式调制器过程控制监视器

在一个实施例中，通过使用由具有增强稳定性的干涉式调制器组成的过程控制监视器可确定干涉式调制器的干涉性质(例如，反射光的光谱)。可构造此过程控制监视器， 使得机械膜片难以移动，且因此在位置上固定，从而形成静止的标准具。在一个实施例中，可通过使用实质上透明的介电层(例如，氧化物层)代替牺牲层，来形成此过程控制监视器。反射性机械膜片因此将抵靠介电层且处于固定的位置。可有利地与显示器干涉式调制器阵列分离地制造此过程控制监视器，使得可沉积比典型干涉式调制器制造期间沉积的氧化物层更厚的氧化物层。 

在另一实施例中，形成可通过与显示器干涉式调制器阵列相同的材料沉积来制造的过程控制监视器。举例来说，如图12所描绘，可构造包含比干涉式调制器阵列202中发现的柱更高密度的柱220的过程控制监视器204。柱220的较高密度向其支撑的机械膜片提供增加的位置稳定性。因此，即使在电位的施加下(例如，小于约10伏、15伏或20伏)，过程控制监视器204中的机械膜片仍将抵抗向ITO层的移动，且从而反射相同的光的光谱。如本文所用，“柱”意味着可用于支撑机械膜片的任何间歇结构。因此，期望“柱”包含本质上由垂直直线结构组成的“点”结构。还期望“柱”包含本质上由垂直材料带组成的结构(也已知为轨道)。 

具有稳定机械膜片的过程控制监视器(例如上文所述)可用于最优化制造以生产将反射所需的光的光谱的干涉式调制器。此外，此过程控制监视器提供对制造过程的成功的快速检查。在某些实施例中，在制造过程生产出反射不同色彩的干涉式调制器阵列(例如，用于多色显示器)的情况下，可使用多个上文描述的过程控制监视器，其每一者反射相应的色彩。或者，可形成单个过程控制监视器，其具有不同的区域，其中每一区域具有与其它区域中的柱的高度不同的柱。因此，每一区域将反射不同色彩的光。 

厚度过程控制监视器

使用又一类型的过程控制监视器来测量在处理期间沉积的每一层的厚度。在一个实施例中，制造厚度过程控制监视器，使得从衬底到过程控制监视器的顶部形成单个台阶。因此单个台阶的台阶高度将对应于过程控制监视器的处于台阶位置的所有层的组合厚度。可沉积的层的非限制性实例包含ITO层和铬层、氧化物层、牺牲层、牺牲层上的平面化、氧化物层上的机械膜片层和氧化物层上的牺牲层上的机械膜片层。 

在另一实施例中，形成多层过程控制监视器，使得可形成具有楼梯台阶图案轮廓的堆叠。台阶高度将对应于一个或一个以上沉积层的厚度。举例来说，所得的过程控制监视器可具有类似于图14的结构。图14的过程控制监视器含有在干涉式调制器制造期间沉积的每一层，例如图9中描绘的层。所述过程控制监视器提供对应于ITO层154、铬层150、氧化物层156/158、牺牲层160、平面材料162和机械膜片164/166的厚度的台 阶。可在适当的厚度测量技术的单次扫描中测量每一台阶的厚度，而不必在单独的过程控制监视器中测量每一层。在非限制性实例中，可使用例如可从KLA-Tencor购得的基于触针的表面靠模器(例如，表面光度计)通过触针的单次扫描来测量台阶高度，且因此快速确定在特定干涉式调制器制造过程中沉积的每一层的厚度。楼梯台阶图案减少了当使用表面光度计时遇到的自然反弹，且从而与个别地扫描每一层相比改进了精度。所属领域的技术人员将认识到，在多楼梯台阶图案中可使用任何层的组合。因此，不需要包含在干涉式调制器制造期间沉积的所有层。 

图15描绘厚度过程控制监视器的另一实施例。此过程控制监视器也具有楼梯台阶轮廓；然而，所形成的楼梯台阶图案在高度上并不单调增加。此图案的一个优点在于台阶高度可形成为更接近地对应于某些干涉式调制器中存在的实际厚度。除了上文讨论的层以外，图15的过程控制监视器还含有暗掩模层275。可在干涉式调制器中使用暗掩模层275来抑制从某些静止结构(例如柱和轨道)的反射。在此实施例中，可在暗掩模层275上沉积额外的氧化物层277。 

图15中的台阶300对应于所有氧化物层(277、156和158)和暗掩模层275的组合厚度。可将此台阶与台阶302进行比较以确定暗掩模层275的厚度。台阶304的绝对高度提供氧化物层277、156和158与ITO 154层以及铬150层的组合厚度。与台阶302的比较提供组合的ITO 154层和铬150层的厚度。台阶306提供沉积在ITO 154层和铬150层上的氧化物层156/158的厚度。台阶308对应于机械膜片164/166的厚度。台阶308的绝对高度还将接近当干涉式调制器处于激活状态且机械膜片164/166坍塌在氧化物层158上时材料的组合厚度。台阶310对应于机械膜片164/166和平面材料162的组合厚度。与台阶308的比较可用于确定平面材料162的厚度。台阶312对应于牺牲层160的厚度。最终，台阶314对应于平面材料312的厚度。台阶314的绝对高度还对应于当干涉式调制器处于未激活状态时机械膜片164/166的位置。 

在某些实施例中，形成多色干涉式调制器显示器。一个此种多色显示器使用具有不同间隙深度的干涉式调制器来反射不同色彩。举例来说，可采用具有三种不同间隙深度的适合于主要反射红色、绿色或蓝色的干涉式调制器。形成此多色显示器的一种方法是在沉积平面材料和机械膜片层之前沉积和图案化三个牺牲层。牺牲层的图案化可使得针对一组干涉式调制器保留单个层，针对另一组干涉式调制器保留两个层，且针对最终一组干涉式调制器保留三个层。在沉积机械膜片和释放蚀刻之后，将形成较小的间隙深度，其中形成单个牺牲层，将形成中等间隙深度，其中形成两个牺牲层，且将形成较大间隙 深度，其中形成三个牺牲层。图16描绘可用于测量在使用此三牺牲层过程期间形成的层厚度的厚度过程控制监视器。除了牺牲层160以外，还形成牺牲层279和281。所属领域的技术人员将了解，牺牲层160、279和281可按顺序沉积，或在利用剥离或回蚀技术时以不同的次序沉积。台阶350对应于所有氧化物层(277、156和158)和暗掩模275的组合厚度。可将此台阶与台阶352进行比较以确定暗掩模275的厚度。台阶354的绝对高度提供氧化物层277、156和158与ITO 154层以及铬150层的组合厚度。与台阶352的比较提供组合的ITO 154层和铬150层的厚度。台阶356与台阶354的比较提供沉积在ITO 154层和铬150层上的氧化物层156/158的厚度。台阶358对应于机械膜片164/166的厚度。台阶358的绝对高度还接近当干涉式调制器处于激活状态且机械膜片164/166坍塌在氧化物层158上时材料的组合厚度。台阶360对应于机械膜片164/166和平面材料162的组合厚度。与台阶358的比较可用于确定平面材料162的厚度。 

台阶362对应于机械膜片164/166和单个牺牲层160的组合厚度。台阶362与台阶358的比较提供牺牲层160的厚度。台阶362的绝对高度还对应于当具有最小间隙深度的干涉式调制器处于未激活状态时机械膜片164/166的位置。台阶364的绝对高度对应于在干涉式调制器阵列中具有最小间隙深度的两个干涉式调制器之间的柱上的组合高度。台阶364与台阶358的比较提供柱的高度。以类似的方式，台阶366对应于机械膜片164/166和第一160与第二279牺牲层的组合厚度。台阶366与台阶362的比较提供第二牺牲层279的厚度。台阶366的绝对高度还对应于当具有中等间隙深度的干涉式调制器处于未激活状态时机械膜片164/166的位置。台阶368的绝对高度对应于在干涉式调制器阵列中具有中等间隙深度的两个干涉式调制器之间的柱上的组合高度。台阶368与台阶358的比较提供柱的高度。台阶370对应于机械膜片164/166和第一160、第二279和第三281牺牲层的组合厚度。台阶370与台阶366的比较提供第三牺牲层281的厚度。台阶370的绝对高度还对应于当具有最大间隙深度的干涉式调制器处于未激活状态时机械膜片164/166的位置。台阶372的绝对高度对应于在干涉式调制器阵列中具有最大间隙深度的两个干涉式调制器之间的柱上的组合高度。台阶372与台阶358的比较提供柱的高度。 

图16的过程控制监视器提供对由特定干涉式调制器制造过程产生的间隙深度的精确测量。测量对应于中等和较大间隙深度干涉式调制器的牺牲层的累积高度比测量三个牺牲层的个别厚度而获得的间隙深度将提供更精确的所得间隙深度的指示。如果单独测量三个层，那么当将厚度加在一起以获得总间隙深度时，每一层的厚度的局部变化将为 复合的。相比之下，图16的过程控制监视器提供牺牲层组合厚度的单个测量，从而减少了由每个单独牺牲层局部变化引起的误差。 

在图15和16的实施例中，机械膜片164/166可用于在释放蚀刻期间保护过程控制监视器中的牺牲层160。因此，在某些实施例中，可在释放蚀刻之后评估厚度过程控制监视器。在某些其它实施例中，可在释放蚀刻之前评估厚度过程控制监视器。如果结果指示一个或一个以上层厚度有问题，那么可在释放蚀刻之前放弃晶片，从而节约时间和金钱。 

所属领域的技术人员将了解，可生产许多其它楼梯台阶图案化过程控制监视器。还将了解，可建造含有少于MEMS装置中所有层的厚度过程控制监视器。 

尽管已参照实施例和实例描述了本发明，但应了解，可在不脱离本发明精神的情况下做出许多各种修改。因此本发明仅由所附权利要求书限定。 

Claims (26)

1.一种监视在制造微机电系统MEMS期间定位在两个其它材料层之间和邻近两个其它材料层的第一材料的蚀刻程度的方法，其包括：

制造包括所述两个其它材料层以及安置在所述两个层之间和邻近所述两个层的所述第一材料的测试单元，其中所述两个层中的一层包括孔；

将所述孔暴露于蚀刻剂；

在制造所述测试单元时制造多个结构，其中所述多个结构包括所述两个其它材料层以及位于所述两个其它材料层之间和邻近所述两个其它材料层的所述第一材料；

蚀刻所述测试单元中和所述多个结构中的所述第一材料；和

以光学方式检测从所述孔的中心到所述蚀刻剂已蚀刻去除所述第一材料处的距离，借此所述距离指示所述测试单元中所述第一材料的蚀刻程度；

其中所述测试单元适于使得在实质上完全蚀刻去除所述测试单元中的所述第一材料之前实质上完全蚀刻去除所述多个结构中的所述第一材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述光学检测包括从所述测试单元的在制造所述测试单元期间沉积所述第一材料和所述两个其它材料层的一侧检测光的反射率。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述光学检测包括从所述测试单元的与所述测试单元的在制造所述测试单元期间沉积所述第一材料和所述两个其它材料层的一侧相对的另一侧检测光的反射率。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述MEMS包含干涉式调制器且所述第一材料为牺牲层，所述牺牲层确定机械膜片相对于所述干涉式调制器中其它层的定位。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一材料为钼。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一材料为硅。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述孔是以光刻法产生的。

8.根据权利要求1所述的方法，其中与未蚀刻去除所述第一材料处相比，在已蚀刻去除所述第一材料处检测到可见光谱中实质上不同的反射率。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述光学检测包含视觉观察所述测试单元。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述光学检测包含用相机检测从所述测试单元反射的光。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述光学检测包括视觉观察一从所述孔到已蚀刻去除所述测试单元中的所述第一材料处的距离，其中通过所述孔蚀刻所述测试单元中的所述第一材料。

12.根据权利要求1所述的方法，其中在蚀刻所述第一材料时执行所述光学检测。

13.根据权利要求1所述的方法，其中在已蚀刻去除所述第一材料的一部分之后执行所述光学检测。

14.根据权利要求13所述的方法，其中在从蚀刻剂腔室去除所述测试单元之后执行所述光学检测。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述制造包括在去除所述第一材料之后在所述测试单元中形成支持所述两个其它材料层的分隔的多个柱。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述柱用作游标以确定所述距离。

17.根据权利要求1所述的方法，其中在同一晶片上同时制造所述多个结构和所述测试单元，其中所述第一材料形成一牺牲层，且其中当移除所述牺牲层时所述多个结构成为干涉式调制器。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述制造所述多个结构包含一个或一个以上与用于所述制造所述测试单元相同的材料沉积和去除步骤。

19.根据权利要求17所述的方法，其中所述测试单元中由所述制造所述测试单元形成的所述孔具有与所述多个结构中的多个孔实质上相同的直径。

20.根据权利要求17所述的方法，其中所述测试单元中的所述孔与所述测试单元的边缘之间的第一距离大于所述多个结构中的多个孔之间的第二距离。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述制造所述测试单元在所述测试单元中形成多个孔，且其中所述测试单元中的多个孔之间的第三距离大于所述多个结构中的所述多个孔之间的所述第二距离。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述第二距离和所述第三距离使得在实质上完全去除所述测试单元中的所述牺牲层之前蚀刻剂可实质上完全去除所述干涉式调制器中的所述牺牲层。

23.根据权利要求21所述的方法，其中通过施加至少一个不同的图案化步骤而将所述测试单元形成为具有与所述多个结构不同的结构。

24.根据权利要求23所述的方法，其中所述不同的图案化步骤包括为所述测试单元中的所述多个孔界定图案。

25.根据权利要求17所述的方法，其中所述牺牲层上方的所述至少一个层包括包含镜面的机械膜片。

26.根据权利要求17所述的方法，其中所述多个结构和所述测试单元安置在实质上为透明的衬底上。

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