CN1177112A - 可变形反射镜装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种可变形反射镜装置的制造方法,包括:在基片上按一定图案形成电极层;在基片和电极层上形成厚膜;在厚膜上表面形成支撑板;部分腐蚀厚膜形成至少一个通孔;将支撑板分成单个部分;在通孔内表面一侧形成一柱;在支撑板上表面上形成反射板;并除去厚膜。
Description
本发明涉及可变形反射镜装置及其制造方法，特别涉及具有大的有效反射面和简单结构的可变形反射镜装置和其制造方法。
如图1所示，一个典型可变形反射镜装置具有多个反射镜1，每一个反射镜由铰链3连接到柱2上。每个反射镜1由静电旋转，按一定角度反射入射光。可变形反射镜用于投影电视的视频显示装置，和扫描器、复印机及传真机等的光学扫描装置。可变形反射镜装置的反射镜1按二维方式排列，每个像素处有一个反射镜。每个反射镜1根据各自像素信号反射光线，从而控制色彩和亮度。
在图2中介绍了Texas Instrument Co.公开的美国专利5,083,857“多层可变形反射镜装置”(“Multi-Level Deformable Mirror Device”)的制造方法。
如图2所示，静态随机存取存储器(SRAM)12和氧化物保护膜13顺序加工在包括一寻址扫描电路的基片11的上表面之上。在步骤100中具有一预定图案22的第一间隔层21加工在氧化物保护膜13上。
在步骤110，通过溅射方法在第一间隔层21的上表面形成铰链14，在铰链14上表面形成具有第一柱15的电极16。
在步骤120，第二间隔层23加工在电极16上，然后在其上加工出具有第二柱17的反射镜18。这里，反射镜18一般是通过溅射铝构成。
最后，在步骤130，将第一和第二间隔层除去，最后形成一可变形反射镜装置。
但是，在制造该可变形反射镜装置当中，如果在SRAM12上表面上形成铰链14、反射镜18等制造过程中产生缺陷，就会损坏SRAM12。而且，在基片11的上表面上必须顺序形成多层，使可变形反射镜装置的制造过程复杂。
为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供具有较大的光反射面和简单结构的一种可变形反射镜装置及其简单的制造方法。
为了达到上述目的，提供的可变形反射镜装置包括：一基片；在基片的上表面上形成的多个电极；一安装在各电极上并可以相对于电极倾斜的反射镜；和至少一个柱，其一端与电极间基片连接，而另一端与反射镜下表面制成一体以支撑反射镜，该柱具有弹性，使反射镜可以倾斜。
根据本发明，一种制造可变形反射镜装置的方法包括以下步骤：在基片上按一定的图案形成电极层；在基片和电极层上表面上形成一厚膜；在厚膜的上表面上按一定的图案形成一支撑板；在支撑板的上表面上设置具有一定图案的掩模，并部分地腐蚀支撑板和厚膜，形成至少一个通孔；在支撑板上表面和通孔内涂光致抗蚀剂，并用具有一定图案的掩膜对光致抗蚀剂进行曝光和腐蚀，除去支撑板的边缘，将支撑板分成分离的部分；通过溅射，在通孔内表面一侧形成一柱；在支撑板的上表面上形成反射板；除去厚膜。
另外，根据本发明的另一个方面，制造可变形反射镜装置的方法包括下列步骤：在基片上按一定的图案形成电极层；在基片和电极层的上表面上形成厚膜；在厚膜上表面上设置具有一定图案的掩膜，并部分腐蚀厚膜以形成至少一个通孔；在通孔内涂光致抗蚀剂，用具有一定图案的掩膜曝光，并腐蚀涂上的光致抗蚀剂，除去支撑板的边缘，将支撑板分成单个部分；用溅射方法在通孔内表面一侧上形成一柱；在厚膜上表面形成一支撑板；在通孔内形成光致抗蚀剂层；在支撑板和光致抗蚀剂层上形成反射板并填满通孔上部；除去厚膜和光致抗蚀剂层。
参照附图对本发明优选实施例的详细介绍会使本发明的上述目的和优点变得更加明了，其中：
图1是传统可变形反射镜装置平面图；
图2是传统可变形反射镜装置的制造过程；
图3是根据本发明一实施例可变形反射镜装置的透视图；
图4A到4D是图3中所示通孔的各种形状的平面图；
图5是可变形反射镜装置的透视图，说明图3中柱的另一个实施例；
图6是本发明另一实施例可变形反射镜装置的剖面图；
图7A和7B是根据本发明一实施例的可变形反射镜装置制造方法的剖面图；
图8A和8B是根据本发明另一实施例的可变形反射镜装置制造方法的剖面图。
参看图3，根据本发明一个实施例的可变形反射镜装置包括一基片30，它有一寻址扫描电路(未示出)，和在基片30的上表面上呈条状的一对电极33a和33b。在基片30上的电极33a和33b之间形成一柱39。柱39与基片30垂直连接，并可以弹性弯曲。
反射镜37与柱39的上端结合。反射镜37是由支撑板35和在支撑板35上形成的反射板36组成的两层结构。支撑板35面向电极33a和33b，反射镜37的角度根据支撑板和电极33a和33b之间的静电变化。而且，反射板36反射入射光。
在反射镜37中形成穿过柱39的通孔40。用通过通孔40的溅射方法或蒸发方法使反射板36和柱39形成为一体。这时，柱39最好是在箭头A所示方向用溅射或蒸发方法形成薄层，以有助于反射镜37的倾斜。而且，最好减小通孔40的面积以尽可能扩大反射镜37的有效反射面积。
如图4A到4D所示，通孔40除了图3所示的矩形形状外，也可以是三角形42、梯形43、“T”形44或矩形和梯形的结合形状45。在每个图中的箭头A代表沉积方向。
如图5所示，根据本发明的可变形反射镜装置可具有在基片30上的电极33a和33b之间形成的至少两个在一条直线上的柱39a和39b。如果柱的数目不少于二个，可防止反射镜37由于温度和残余应力而扭曲。
图6示出根据本发明的另一实施例的可变形反射镜装置。其中与上述各图中相同的标号表示相同的构件。根据这实施例，通孔不在反射板36′中。即，反射镜37的有效反射面，由于填上了穿过反射板36′的通孔40(见图3)而被扩大。
具有上述结构的根据本发明的可变形反射镜装置的工作是这样的，当根据图3所示基片30上的寻址扫描电路电势通过电极33a和33b施加时，由于电势差在反射镜37和电极33a和33b之间产生静电，从而产生使反射镜37倾斜的力矩。因此，当柱39弯曲时，反射镜37倾斜一预定角度。如在电极33a和33b与反射镜37之间没有电势差，柱39便恢复到原状态，反射镜37回到水平状态。
下面参照图7A和7B介绍根据本发明的可变形反射镜装置的制造方法。首先，在步骤200中，在由硅或玻璃制造的基片30上形成预定形状的电极33a和33b。更具体地说，用溅射方法或蒸发方法将用作电极33a和33b的金属材料沉积在基片30上，然后在这种复合结构上涂上光致抗蚀剂(未示出)。接着，在光致抗蚀剂上设置与电极33a和33b的结构形状一致的掩膜，并曝光、腐蚀。这种加工过程可使用一种被广泛了解的一般方法来完成。
在步骤210，在已形成有电极33a和33b的基片30上，形成了相应于柱39(见图3)高度的厚膜51，它由光致抗蚀剂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚酰亚胺组成。
在步骤220，在厚膜51的上表面形成具有预定图案的由铝等金属制成的支撑板35。支撑板是用金属版印刷方法形成。
在步骤230，用在支撑板35上设置的掩膜将支撑板35和厚膜用反应离子腐蚀法(RIE)部分地腐蚀，形成通孔40。如上所述，通孔可作成各种不同形状，并可形成一个以上通孔。
在步骤240，一种光敏膜53，如光致抗蚀剂覆盖在通孔40和支撑板35上，以便将支撑板35与邻近支撑板(未示出)隔开。
在步骤250，具有预定图案的掩膜设置在光致抗蚀剂53上，曝光并腐蚀，将支撑板35的边缘35a除去，从而将支撑板35与邻近支撑板隔开。
在步骤260，将基片30、厚膜51和支撑板35倾斜一预定角度，并进行溅射或蒸发，从而在通孔40的一侧内表面上形成一柱39，同时在支撑板35上表面上形成反射板36。柱39和反射板36是由具有良好导电性及反射性的金属，例如铝(Al)形成。
最后，在步骤270，通过腐蚀除去厚膜51。
下面参照附图8A和8B说明由图6介绍的另一实施例的可变形反射镜装置的制造方法。
首先，在步骤310，在由硅或玻璃制成的基片30上形成预定形状的电极33a和33b。由320步骤，在其上形成有电极33a和33b的基片30上形成厚膜51。
然后，在步骤330，在厚膜51上设置掩膜，并用反应离子腐蚀法(RIE)部分地腐蚀，形成一通孔40′。如上所述，通孔可做成各种形状，并可形成一个以上通孔。
在步骤340，将基片30和厚膜51倾斜一预定角度，然后进行溅射或蒸发，在通孔40′的一侧内表面上形成柱39。
同时，在厚膜51上表面上形成支撑板35。柱39和支撑板35由具有优良导电性的金属，如铝(Al)制造。然后，除去支撑板35的边缘35a，使支撑板35与邻近的支撑板隔开，这一步未在图上示出。
在步骤350，在形成柱39的通孔40′内形成光致抗蚀剂层55′。在步骤360，在复合结构上形成反射板36′。这时，形成的反射板填盖了通孔40′。然后在步骤370，将厚膜51和光致抗蚀剂55′除去，完成了可变形反射镜装置的制造。
根据本发明的可变形反射镜装置具有简单的结构，在反射板上形成的通孔被填充，所以反射板的有效反射面积进一步扩大。
根据本发明的可变形反射镜装置的制造方法的制造步骤少且简单，因此可提高生产效率。
Claims (13)
1.一种可变形反射镜装置，所述装置包括：
一基片；
在所述基片上表面上形成的多个电极；
在所述电极上安装的反射镜，所述反射镜可以相对所述电极倾斜；和
至少一个柱，所述柱一端在所述电极之间与所述基片连接，所述柱另一端与所述反射镜的下表面连成一体以支撑所述反射镜，所述柱具有弹性，使所述反射镜可以倾斜。
2.根据权利要求1所述的可变形反射镜装置，其中，所述反射镜是由铝制成。
3.根据权利要求1所述的可变形反射镜装置，其中，在所述柱的所述另一端与所述反射镜相结合处形成一通孔穿过所述反射镜。
4.根据权利要求3所述的可变形反射镜装置，其中，所述通孔的形状是矩形、三角形、梯形、或是矩形与梯形相结合的形状中任何一个。
5.根据权利要求1所述的可变形反射镜装置，其中，所述反射镜包括：
带有通孔的支撑板，所述支撑板被所述柱支撑，并根据所述支撑板和所述电极之间产生的静电倾斜；和
一在所述支撑板整个上表面上形成的反射入射光的反射板，其盖住所述通孔。
6.一种制造可变形反射镜装置的方法，所述方法包括以下步骤：
在基片上按一定图案形成电极层；
在所述基片和电极层上表面形成厚膜；
在所述厚膜的上表面上按一定图案形成支撑板；
在所述支撑板上表面设置具有预定形状的掩膜，并部分地将所述支撑板和厚膜腐蚀，形成至少一个通孔；
在所述支撑板上表面和所述通孔内覆盖光致抗蚀剂，并用具有一预定形状的掩膜曝光并腐蚀涂上的所述光致抗蚀剂，而将所述支撑板的边缘除去，把所述支撑板分成各独立的部分；
用溅射方法在所述通孔内表面一侧形成一柱；
在所述支撑板上表面上形成一反射板；并
涂去所述厚膜。
7.根据权利要求6所述的制造可变形反射镜装置的方法，其中，所述支撑板、反射板和所述柱中至少一个是由铝构成。
8.根据权利要求6所述的制造可变形反射镜装置的方法，其中，所述通孔的形状是矩形、三角形、梯形、“T”形或矩形与梯形相结合的形状中之一。
9.根据权利要求6所述的制造可变形反射镜装置的方法，其中，所述厚膜是由下述材料之一构成：光致抗蚀剂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚酰亚胺。
10.一种制造可变形反射镜装置的方法，所述方法包括以下步骤：
在基片上按一定图案形成电极层；
在所述基片和所述电极层上表面上形成一厚膜；
在所述厚膜上表面设置一预定形状的掩膜，将所述厚膜部分腐蚀，形成至少一通孔；
在所述通孔内覆盖光致抗蚀剂，然后用一具有预定形状的掩膜曝光并腐蚀所述所涂的光致抗蚀剂，而除去所述支撑板的边缘，将所述支撑板分开成单个部分；
用溅射方法在所述通孔内表面一侧形成一柱；
在所述厚膜上表面形成一支撑板；
在所述通孔内形成光致抗蚀剂；
在所述支撑板和光致抗蚀剂层上形成反射板，填满所述通孔的上部；
除去所述厚膜和光致抗蚀剂层。
11.根据权利要求10所述的制造可变形反射镜装置的方法，其中，所述支撑板、反射板和柱中至少一个是由铝构成。
12.根据权利要求10所述的制造可变形反射镜装置的方法，其中，所述通孔的形状是矩形、三角形、梯形、T形或矩形与梯形相结合的形状中之一。
13.根据权利要求10所述的制造可变形反射镜装置的方法，其中，所述厚膜是由下述材料中的至少一种构成：光致抗蚀剂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚酰亚胺。
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