CN1156838A - 制作薄膜可驱动反射镜阵列的方法 - Google Patents
制作薄膜可驱动反射镜阵列的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1156838A CN1156838A CN96103440A CN96103440A CN1156838A CN 1156838 A CN1156838 A CN 1156838A CN 96103440 A CN96103440 A CN 96103440A CN 96103440 A CN96103440 A CN 96103440A CN 1156838 A CN1156838 A CN 1156838A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- film
- array
- remove
- thin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
- G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
- G02B26/0858—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting means being moved or deformed by piezoelectric means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
Abstract
制作光学投射系统的薄膜可驱动反射镜阵列的方法，包括：提供一有源矩阵；淀积一薄膜待除层；对薄膜待除层进行离子植入；生成一空腔阵列；淀积一弹性层；形成一导体阵列；相继地淀积一第二薄膜层、一薄膜电致位移层和一第一薄膜层，由此形成一多层结构；使多层结构成型为半完成可驱动反射镜阵列；形成覆盖各半完成可驱动反射镜的薄膜保护层；利用腐蚀剂除去薄膜待除层；利用清洗剂清洗掉腐蚀剂；除去清洗剂；及除去薄膜保护层，由此形成薄膜可驱动反射镜阵列。
Description
本发明涉及一种光学投射系统，并且较具体地说，本发明涉及一种制作用于该系统的M×N薄膜可驱动反射镜阵列的方法。
在本技术领域内可获得的各种视像显示系统中，已知光学投射系统能够给出大幅的高质量显示。在这种光学投射系统中，来自一个灯源的光被均匀地照射在例如一个M×N的薄膜可驱动反射镜阵列上，其中每个反射镜都与一个驱动器相耦合。驱动器可以用在响应于施加在其上的电场时将发生改变的储如压电材料或者电致伸缩材料之类的电致位移材料做成。
从各个反射镜上所反射的光束入射到例如一个光学挡板的一个开口上。通过在各个驱动器上施加一个电信号，每个反射镜相对于入射光束的位置将发生改变，由此造成各反射镜所反射的光束的光学路径发生偏折。由于各个反射光束光路的改变，各个反射镜所反射的光量中能够通过开口的那部分光量发生改变，从而调制了光束的强度，通过开口的调制光束经过一个例如投影透镜这样的适当的光学装置被传送到一个投影屏上，由此在其上显示出一个图像。
在图1A至1G中，示出了关于制作一个M×N个薄膜可驱动反射镜11的阵列10的步骤。其中M和N是整数，这些制作步骤公开于标题为“薄膜可驱动反射镜阵列(THIN FILM ACTUATED MIRROR ARRAY)”的共有待批美国专利申请08/430,628号中。
制作阵列10的过程从制备一个具有一个顶面的有源矩阵20开始，其中包括一个基底22、一个M×N的晶体管(未示出)阵列、以及一个M×N个连接端24的阵列。
在下一个步骤中，在有源矩阵20的顶面上形成一个薄膜待除层40，其中，当该薄膜待除层40用金属做成时则采用溅射法或蒸镀法形成；当该薄膜待除层40用硅酸磷玻璃(PSG)做成时则采用化学气相淀积(CVD)法或旋转镀膜法形成；当该薄膜待除层40用多晶硅做成时则用CVD法形成。
其后，形成一个含有M×N个被薄膜待除层40所包围的支持单元30的支持层15，其中该支持层15是这样形成的：利用照相蚀刻法在薄膜待除层40中产生一个M×N个空槽(未示出)的阵列，各个空槽位在各连接端24的周围；并利用溅射法或CVD法在每个空槽内形成一个支持单元30，如图1A所示。支持单元30用绝缘材料做成。
在下一个步骤中，利用溶胶-凝胶法、溅射法、或CVD法在支持层15的顶部形成一个由与支持单元30相同的绝缘材料所做成的弹性层70。
接着，用下述方法在每个支持单元30中形成一个由金属做成的导体35：首先用腐蚀法产生一个M×N空洞(未示出)阵列，每个空洞都从弹性层70的顶部延伸到连接端24的顶部；然后用金属充填空洞，以形成导体35，如图1B所示。
在下一个步骤中，利用溅射法在含有导体35的弹性层70的顶部形成一个用导电材料做成的第二薄膜层60。该第二薄膜层60通过形成在支持单元30中的导体35与各晶体管相电连接。
然后，利用溅射法、溶胶-凝胶法或CVD法在第二薄膜层60的顶部形成一个由例如钛酸铅锆(PZT)这样的压电材料所做成的薄膜电致位移层80，如图1C所示。
在接着的一个步骤中，利用照相蚀刻法或激光修剪法使支持层15暴露出来，从而使薄膜电致位移层80、第二薄膜层60及弹性层70分别成形为一个M×N个的薄膜电致位移单元85的阵列、一个M×N个的第二薄膜电极65的阵列、以及一个M×N个弹性单元75的阵列，如图1D所示。各个第二薄膜电极65都通过形成在各个相应支持单元30中的导体35与晶体管相电连接，用作薄膜可驱动反射镜11的信号电极。
接着，对每个薄膜电致位移单元85进行热处理以使之发生相变，由此形成一个M×N经热处理的结构阵列(未示出)。由于每个薄膜电致位移单元85都是足够地薄的，当它是用压电材料做成时没有必要对它进行极化：这是因为它可以在薄膜可驱动反射镜11的工作过程中利用所施加的电信号来极化。
在完成了上述步骤之后，用下述方法在薄膜电致位移单元85的顶部形成一个由既导电又反光的材料所做成的M×N个第一薄膜电极55的阵列：首先，用溅射法形成一个用既导电又反光的材料做成的膜层50，使它完全覆盖包括已暴露出的支持层15在内的M×N经热处理的结构阵列；然后用腐蚀法有选择性地腐蚀膜层50，以形成一个M×N个可驱动反射镜结构95的阵列90，其中每个可驱动反镜结构95都含有一个顶面和4个侧面，如图1F所示。每个第一薄膜电极55在薄膜可驱动反射镜11中都同时起着反射镜和偏置电极的作用。
接着上面的步骤是用一个薄膜保护层(未示出)来完全覆盖每一个可驱动反射镜结构95的顶面和4个侧面。
然后用腐蚀法除去支持层15中的薄膜待除层40。最后，除去该薄膜保护层，以形成M×N个薄膜可驱动反射镜11的阵列10，如图1G所示。
上述的制作M×N个薄膜可驱动反射镜11的陈列10的方法有一些不足之处。为了用腐蚀法除去支持层15中的薄膜待除层40以形成各个薄膜可驱动反射镜11的动作空间，需要通过各覆盖有薄膜保护层的可驱动反射镜结构95之间的空隙引入腐蚀剂。然而，用这个方法需要极长的时间才能完全除去薄膜待除层40，更何况还可能不能完全除去薄膜待除层40，结果其残留的部分将留在准备用为动作空间的空间内，这将使薄膜可驱动反射镜11因这个原因而降低了性能，从而整个阵列10的性能也可能下降。
此外，利用腐蚀剂来除去薄膜待除层40通常需要随后用例如蒸镏水或甲醇等清洗剂来清洗，然后再用蒸发法来除去清洗剂。然而，在除去清洗剂的过程中，清洗剂的表面张力可能会把弹性单元75向下拉向有源矩阵20，使弹性单元75粘着在有源矩阵20上，影响了相应的薄膜可驱动反射镜11的性能。如果有足够多的薄膜可驱动反射镜11受到了这种影响，那末阵列10的总体性能也就要下降。
因此，本发明的一个主要目的是提供一种制作用于光学投射系统的M×N薄膜可驱动反射镜阵列的方法，它能够完全除去薄膜待除层。
本发明的另一个目的是提供一种制作用于光学投射系统的M×N薄膜可驱动反射镜阵列的方法，它能够在除去清洗剂的过程中减少发生弹性单元粘着在有源矩阵上这种现象。
根据本发明的一个方面，提供了一种制作用于光学投射系统的M×N薄膜可驱动反射镜阵列的方法，其中M和N为整数，该方法包括以下步骤：提供一个含有一个基底、一个M×N连接端阵列和一个M×N晶体管阵列的有源矩阵，其中每个连接端与晶体管阵列中的相应晶体管之间有电连接；在该有源矩阵的顶部淀积一个薄膜待除层；对该薄膜待除层进行离子植入，以降低其结构的整体性；在该薄膜待除层中生成一个M×N的空腔的阵列，每一对空腔中的一个空腔包围着一个连接端；在含有空腔的薄膜待除层的顶部淀积一个用绝缘材料做成的弹性层；形成一个M×N导体阵列，每个导体都从弹性层的顶部延伸到一个相应连接端的顶部；在弹性层的顶部淀积一个第二薄膜层、一个薄膜电致位移层、和一个第一薄膜层，由此形成一个包括一个第一薄膜层、一个薄膜电致位移层、一个第二薄膜层、和一个弹性层的多层结构，其中第二薄膜层用导电材料做成，第一薄膜层用既导电又反光的材料做成；使该多层结构成形为一个M×N半完成可驱动反射镜阵列，其中每个半完成可驱动反射镜都具有一个顶面和多个侧面，并且包含有一个第一薄膜电极、一个薄膜电致位移单元、一个第二薄膜电极、以及一个弹性单元；形成一个完全覆盖各个半完成可驱动反射镜的顶面和侧面的薄膜保护层；利用腐蚀剂除去薄膜待除层；利用清洗剂清洗掉腐蚀剂；除去清洗剂；以及除去薄膜保护层，由此形成M×N薄膜可驱动反射镜阵列。
本发明的上述目的和其他目的及特点将通过下面结合附图对优选实施例的说明而变得明显，在附图中：
图1A至1G示出关于以往所公开的制作M×N薄膜可驱动反射镜阵列的步骤的示意性横截面图；以及
图2A至2F给出说明本发明制作M×N薄膜可驱动反射镜阵列的方法的示意性横截面图。
现在参见图2A至2F，那里示出了说明根据本发明的优选实施例的一种制作用于光学投射系统的M×N个薄膜可驱动反射镜301的阵列300的方法的示意性横截面图，其中M和N为整数。需要指出，图2A至2F中所出现的相同部分用相同的代号表示。
制作阵列300的过程从制备一个含有一个基底222、一个M×N个连接端224的阵列、次及一个M×N晶体管(未示出)阵列的有源矩阵220开始，其中基底222用例如硅晶片这样的绝缘材料做成。每个连接端224都与晶体管阵列中的一个相应的晶体管相电连接。
在下一步骤中，在有源矩阵220的顶部形成一个薄膜待除层240，其厚度为0.1μm-2μm，由铜(Cu)或镍(Ni)这样的金属、硅酸磷玻璃(PSG)、或者多晶硅做成，如图2A所示。当薄膜待除层240由金属做成时则它采用溅射法或蒸镀法形成；当薄膜待除层240由PSG做成时则它采用化学气相淀积(CVD)法或旋转镀膜法形成；当薄膜待除层240由多晶硅做成时则它用CVD法形成。
然后，为了降低薄膜待除层240的结构整体性，对它进行离子植入，这将改善它在被除去时的易腐蚀性。例如，如果该薄膜待除层240是用氧化硅做成的，则可以用例如硼或磷对它进行离子植入而降低它的结构整体性。
其后，利用干腐蚀或湿腐蚀法在薄膜待除层240中形成一个M×N对空腔(未示出)的阵列。每对空腔中的一个空腔包围着一个连接端224。
接着，利用CVD法在含有空腔的薄膜待除层240的顶部淀积一个弹性层270，它由例如氮化硅这样的绝缘材料做成，厚度为0.1μm-2μm。
在下一步骤中，在弹性层270中形成一个例如用铝(Al)这样的金属所做成的M×N个导体235的阵列。其中各个导体235是这样形成的：首先用腐蚀法生成一个M×N空洞(未示出)阵列，每个空洞都从弹性层270的顶部延伸到一个相应连接端224的顶部；然后用例如取走(lift-off)法以金属来充填空洞，如图2B所示。
然后，利用溅射法或真空蒸镀法在弹性层270和各导体235的顶部形成一个第二薄膜层260，它由例如铝(Al)这样的导电材料做成，厚度为0.1μm-2μm。
下一步，利用CVD法、真空蒸镀法、溶胶-凝胶法，或者溅射法在第二薄膜层260的顶部形成一个薄膜电致位移层280，它由例如钛酸铝锆(PZT)这样的压电材料或者例如铌酸铅镁(PMN)这样的电致伸缩材料做成，厚度为0.1μm-2μm。然后对该薄膜电致位移层280进行热处理，使之发生相变。
由于薄膜电致位移层280足够地薄，所以当它由压电材料做成时不需要对它进行极化：这是因为可以在薄膜可驱动反射镜301的工作过程中用所施加的电信号对它进行极化。
在接着的步骤中，利用溅射法或真空蒸镀法在薄膜电致位移层280的顶部形成一个第一薄膜层250，它由例如铝(Al)或银(Ag)这样的既导电又反光的材料做成，厚度为0.1μm-2μm，由此形成一个包括第一薄膜层250、薄膜电致位移层280、第二薄膜层260、以及弹性层270的多层结构500，如图2C所示。
在完成上述步骤之后，利用照相蚀刻法或激光修剪法使该多层结构500成形为一个M×N个半完成可驱动反射镜401的阵列400，其中每个半完成可驱动反射镜401都有一个顶面和几个侧面，并含有一个第一薄膜电极255、一个薄膜电致位移单元285、一个第二薄膜电极265、以及一个弹性单元275，如图2D所示。
接着上述步骤的是用一个薄膜保护层290完全覆盖每个半完成可驱动反射镜401的顶面和4个侧面，如图2E所示。
然后使用例如氟氢酸(HF)这样的腐蚀剂以湿腐蚀法除去薄膜待除层240。
使用例如蒸馏水或甲醇这样的清洗剂来清洗掉腐蚀剂。然后用通常的方法除去清洗剂，即首先使清洗剂固体化，然后再使之升华。这可能通过把清洗剂暴露在适当的环境下来达到。最后，除去薄膜保护层290，由此形成M×N个薄膜可驱动反射镜301的阵列300，如图2F所示。
和以往公开的制作阵列10的方法不同，在本发明中，由于为了降低薄膜待除层240的结构整体性而对它进行了离子植入，从而改善了它在被除去时的易腐蚀性，所以它便容易除去了。
此外，由于去除清洗剂是通过首先使之固体化而后再使之升华来实现的，所以清洗剂的表面张力效应可以忽略，从而在各个薄膜可驱动反射镜301中弹性单元270粘着到有源矩阵220上去的可能性比较小。
需要指出，虽然利用本发明方法所制备的各个薄膜可驱动反射镜301具有单压电晶片结构，但是本发明方法同样也适用于制作各个薄膜可驱动反射镜都具有双压电晶片结构的薄膜可驱动反射镜阵列，对于这后一种情况，只要再形成额外的电致位移层和电极层就可以了。
还需要指出，本发明方法可以修改得适用于制作具有不同几何形状和结构的薄膜可驱动反射镜阵列。
虽然本发明仅仅是通过某些优选实施例来说明的，但是在不偏离下述权利要求所规定的本发明范畴的情况下，可以做出各种其他修改和变化。
Claims (9)
1.一种制作用于光学投射系统的M×N薄膜可驱动反射镜阵列的方法，其中M和N为整数，该方法包括下述步骤：
提供一个含有一个基底、一个M×N连接端阵列、和一个M×N晶体管阵列的有源矩阵，其中每个连接端都与晶体管阵列中一个相应的晶体管相电连接；
在有源矩阵的顶部淀积一个薄膜待除层；
对薄膜待除层进行离子植入，由此降低其结构整体性；
在薄膜待除层中生成一个M×N对的空腔阵列，每对空腔中的一个空腔包围着一个连接端；
在含有空腔的薄膜待除层的顶部淀积一个由绝缘材料做成的弹性层；
形成一个M×N的导体阵列，每个导体都从弹性层的顶部延伸到一个相应连接端的顶部；
在弹性层的顶部淀积一个第二薄膜层、一个薄膜电致位移层、和一个第一薄膜层，从而形成一个包含有第一薄膜层、薄膜电致位移层、第二薄膜层、和弹性层的多层结构，其中第二薄膜层由导电材料做成，第一薄膜层由既导电又反光的材料做成；
使多层结构成形为一个M×N个半完成可驱动反射镜的阵列，其中每个半完成可驱动反射镜都有一个顶面和几个侧面，并含有一个第一薄膜电极、一个薄膜电致位移单元、一个第二薄膜电极、和一个弹性单元；
形成一个完全覆盖各个半完成可驱动反射镜的顶面和多个侧面的薄膜保护层；
利用腐蚀剂除去薄膜待除层；
利用清洗剂清洗掉腐蚀剂；
除去清洗剂；以及
除去薄膜保护层，由此形成M×N薄膜可驱动反射镜阵列。
2.根据权利要求1的方法，其中所形成的薄膜待除层的厚度为0.1μm-2μm。
3.根据权利要求1的方法，其中薄膜待除层是由氧化硅做成的。
4.根据权利要求3的方法，其中薄膜待除层是用硼或磷进行离子植入的。
5.根据权利要求1的方法，其中用来除去薄膜待除层的腐蚀剂是氟氢酸(HF)。
6.根据权利要求1的方法，其中清洗剂是蒸馏水或甲醇。
7.根据权利要求6的方法，其中除去清洗剂的方法是：
使之固体化；以及
使之升华。
8.根据权利要求1的方法，其中每个薄膜可驱动反射镜都具有双压电晶片结构。
9.根据权利要求8的方法，它还包括形成额外的电致位移层和电极层的步骤。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR5517/95 | 1995-03-17 | ||
| KR1019950005517A KR0150543B1 (ko) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 광로조절장치의 제조방법 |
| KR1019950005514A KR0150545B1 (ko) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 광로조절장치의 제조방법 |
| KR5514/95 | 1995-03-17 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1156838A true CN1156838A (zh) | 1997-08-13 |
Family
ID=26630918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN96103440A Pending CN1156838A (zh) | 1995-03-17 | 1996-03-13 | 制作薄膜可驱动反射镜阵列的方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5683593A (zh) |
| JP (1) | JPH08262348A (zh) |
| CN (1) | CN1156838A (zh) |
| IN (1) | IN186607B (zh) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5481396A (en) * | 1994-02-23 | 1996-01-02 | Aura Systems, Inc. | Thin film actuated mirror array |
-
1996
- 1996-03-04 US US08/610,317 patent/US5683593A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-04 IN IN387CA1996 patent/IN186607B/en unknown
- 1996-03-07 JP JP8078111A patent/JPH08262348A/ja active Pending
- 1996-03-13 CN CN96103440A patent/CN1156838A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IN186607B (zh) | 2001-10-13 |
| US5683593A (en) | 1997-11-04 |
| JPH08262348A (ja) | 1996-10-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1082770C (zh) | 用在光学投影系统中的薄膜致动反射镜阵列 | |
| CN1047903C (zh) | 用于一光学投影系统中的薄膜致动反射镜阵列及其制造方法 | |
| CN1047056C (zh) | 薄膜致动反射镜阵列及其制造方法 | |
| CN1064135C (zh) | 薄膜可驱动反射镜阵列 | |
| CN1197932A (zh) | 薄膜致动镜阵列及其制作方法 | |
| CN1062664C (zh) | 改进的制造薄膜可致动反射镜阵列的方法 | |
| CN1061203C (zh) | 薄膜致动反射镜阵列及其制造方法 | |
| US5677785A (en) | Method for forming an array of thin film actuated mirrors | |
| CN1057392C (zh) | 制造薄膜可驱动反射镜阵列的改进方法 | |
| CN1065966C (zh) | 用在光学投影系统中的薄膜驱动反射镜阵列 | |
| US5637517A (en) | Method for forming array of thin film actuated mirrors | |
| EP0783123B1 (en) | Thin film actuated mirror array having dielectric layers | |
| CN1135610A (zh) | 制造薄膜可驱动反射镜阵列的方法 | |
| CN1156838A (zh) | 制作薄膜可驱动反射镜阵列的方法 | |
| CN1191447A (zh) | 具有一调平元件的薄膜致动反射镜阵列 | |
| CN1153311A (zh) | 构成薄膜致动的反射镜阵列的方法 | |
| US5706122A (en) | Method for the formation of a thin film actuated mirror array | |
| CN1156831A (zh) | 制造解除短路的致动反射镜阵列的方法 | |
| CN1184950A (zh) | 制造具有增强的结构完整性的薄膜致动反射镜阵列的方法 | |
| CN1177110A (zh) | 薄膜致动反射镜阵列及其制造方法 | |
| US5701192A (en) | Thin film actuated mirror array and method of manufacturing the same | |
| CN1220068A (zh) | 薄膜致动反射镜阵列及其制造方法 | |
| AU724477B2 (en) | Thin film actuated mirror array having dielectric layers | |
| CN1164663A (zh) | 在薄膜致动反射镜中形成连接孔的方法 | |
| CN1161462A (zh) | 带有温度补偿层的薄膜致动的反射镜阵列 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |