JP2002500783A - 薄膜アクチュエーテッドミラーアレイの製造方法 - Google Patents

薄膜アクチュエーテッドミラーアレイの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明による薄膜アクチュエーテッドミラーアレイの製造方法は、基板の上に薄膜犠牲層を被着し、薄膜犠牲層の上にM×N個の空スロットのアレイを生成し、空スロットを有する薄膜犠牲層の上に弾性層を被着し、弾性層をM×N個の弾性部材のアレイにパターニングし、基板の上にM×N個のスイッチング素子のアレイを形成し、弾性部材及びスイッチング素子の各上部に、パッシベーション層及び食刻液流入防止層を被着し、弾性部材が露出されるようパッシベーション層及び食刻液流入防止層を選択的に取り除き、各弾性部材の上にM×N個の第2薄膜電極のアレイ及びM×N個の電気的に変形可能な薄膜部のアレイを形成し、M×N個の第1薄膜電極のアレイ及び接触部材のアレイを形成し、薄膜犠牲層を取除いて、M×N個の駆動構造体のアレイを形成し、M×N個の駆動構造体のアレイを犠牲材料で覆い、犠牲材料の上にミラー層を被着し、ミラー層をM×N個のミラーのアレイにパターニングし、犠牲材料を取除いてM×N個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイを形成する。能動マトリクスが熱による損傷を受けるのを防止するために、本発明の方法では、高温プロセスが全て完了した後にM×N個のスイッチング素子を基板上に形成して、スイッチング素子のアレイが熱による損傷を受ける可能性を低くしている。

Description

【発明の詳細な説明】 薄膜アクチュエーテッドミラーアレイの製造方法発明の属する技術分野 本発明は、光投射システムに用いられるM×N個(M、Nは正の整数)の薄膜 アクチュエーテッドミラーアレイに関し、特に、製造工程のなかの高温プロセス による影響を小さくすることができる該アレイの製造方法に関するものである。背景技術 通常、従来型のさまざまなビデオディスプレイシステムのなかで、光投射シス テムは高画質の画像を大画面で提供し得るものとして知られている。そのような 光投射システムにおいて、ランプから発せられた光線は、例えばM×N個のアク チュエーテッドミラーのアレイに一様に投射される。ここで、各ミラーは各アク チュエータに結合されている。これらのアクチュエーターは、印加された電界に 応じて変形する圧電材料または電歪材料のような電気的に変形可能な材料からな る。 各ミラーから反射した光線は、例えば光学バッフルの開口に入射する。各アク チュエーターに電気信号を供給することによって、各ミラーの入射光線に対する 相対的な位置が変わり、各ミラーからの反射光線の光路が偏向される。各反射光 線の光路が変わると、開口を通過する各ミラーから反射された光線の光量が変わ ることによって光の強さが変調される。開口を経て変調された光線は、投射レン ズ等の適切な光学装置を介して投射スクリーンに入射し、その上に像を表示する 。 第1A図〜第1I図は、M×N個(M、Nは正の整数)の薄膜アクチュエーテ ッドミラー201よりなるアレイ200の製造方法を説明するための図であって 、本特許出願と出願人を同じくする、“THIN FILM ACTUATED MIRROR ARRAY FOR USE IN AN OPTICAL PROJECTION SYSTEM”なる名称のPCT出願PCT/KR96/00142に開 示されている。 アレイ200の製造工程は、基板112と、この基板112の上に形成される M×N個のスイッチング素子(例えばMOSトランジスタ115)とフィールド 酸化層216とを有する能動マトリックス110の準備から始まる。各MOSト ランジスタ115はソース/ドレイン領域117、ゲート酸化層118及びゲー ト電極119を有する。 その後、例えばリン珪酸塩ガラス(PSG)または窒化シリコンからなり、厚 みが0.1〜2μmの第1パッシベーション層120を、例えばCVD法または スピンコーティング法により能動マトリックス110の上に形成する。 第1A図に示すように、窒化物からなり厚みが0.1〜2μmの食刻液流入防 止層130を、例えばスパッタリング法またはCVD法を用いて第1パッシベー ション層120の上に被着する。 次に、食刻液流入防止層130の上に第1薄膜犠牲層140を形成する。この 薄膜犠牲層140は、それが金属よりなる場合はスパッタリング法または蒸着法 によって、それがリン珪酸塩ガラス(PSG)よりなる場合にはCVD法または スピンコーティング法によって、それがポリシリコンよりなる場合はCVD法に よって形成する。 続いて、M×N個の空スロットのアレイを、それぞれの空スロット(図示せず )が各MOSトランジスタ115のソース/ドレイン領域117を取囲むように 、ドライエッチング法またはウェットエッチング法によって薄膜犠牲層140に 形成する。 次に、例えば、窒化シリコンのような絶縁性物質からなり厚みが0.1〜2μ mの弾性層150を、CVD法によって空スロットを有する薄膜犠牲層140の 上に被着する。 次に、例えばPt/Taのような導電性物質からなり、厚みが0.1〜2μm の第2薄膜層160を、スパッタリング法または真空蒸着法を用いて弾性層15 0の上に形成する。その後、第1B図の如く、第2薄膜層160を、エッチング によって列方向にイソ−カッティング(iso-cut)する。 その後、圧電物質(例えばPZT)または電歪物質(例えばPMN)からなり 、厚みが0.1〜2μmの電気的に変形可能な層(図示せず)を、蒸着法、ゾル −ゲル法、スパッタリング法またはCVD法によって、第2薄膜層160の上に 被着する。 続いて、第1C図に示すように、電気的に変形可能な薄膜層を、フォトリソグ ラフィー法またはレーザ切断法によりM×N個の電気的に変形可能な薄膜部17 5のアレイにパターニングする。 次に、第1D図に示すように、第2薄膜層160及び弾性層150を、それぞ れM×N個の第2薄膜電極165のアレイ及びM×N個の弾性部155のアレイ に、エッチングによりパターニングする。 その後、第1E図に示すように、各MOSトランジスタ215におけるソース /ドレイン領域117の上部に形成された食刻液流入防止層130及び第1パッ シベーション層120をエッチングにより選択的に除去して、各MOSトランジ スタ115におけるゲート電極119及びゲート酸化層118を取囲む不変部1 25を残す。 次に、第1F図に示すように、初めにスパッタリング法または真空蒸着法によ って上記構造を完全に覆うように導電性物質よりなる層(図示せず)を形成し、 その後エッチング法によって該層を選択的に除去することによって、M×N個の 第1薄膜電極185のアレイ及び接触部材183のアレイを形成する。各第1薄 膜電極185は電気的に変形可能な薄膜部材175の上に位置する。各接触部材 183は、第2薄膜電極1 65が各MOSトランジスタ115のソース/ドレイン領域117と電気的に接 続するように配置される。 次の工程では、例えばリン珪酸塩ガラス(PSG)または窒化シリコンからな り、厚みが0.1〜2μmの第2パッシベーション層187を、例えばCVD法 またはスピンコーティング法によって被着した後、エッチング法によって接触部 材183を完全に覆うようにパターニングすることによって、第IG図に示すよ うなM×N個のアクチュエーテッドミラー構造211よりなるアレイ210を形 成する。 次に、各アクチュエーテッドミラー構造211を第1薄膜保護層(図示せず) で完全に覆う。 続けて、薄膜犠牲層140をエッチング法によって除去する。その後、第1H 図に示すように、第1薄膜保護層が除去することによって、各々が近位端及び遠 位端(図示せず)を有するM×N個の駆動構造体100のアレイを形成する。 次に、薄膜犠牲層140を除去したときに形成された空間に所定の犠牲材料を 充填して、M×N個の駆動構造体100のアレイを被覆することによって、該構 造体が完全に平坦な上面を有するようにする。その後、得られた構造体上に、M ×N個の空スロット(図示せず)のアレイを、フォトリソグラフィー法によって 形成する。各空スロットは、形成された構造体の上部から各駆動構造体100の 遠位端の上まで延在している。 上記の工程の後、光反射性物質(例えばAl)よりなるミラー層(図示せず) 及び薄膜誘電体層(図示せず)を、この順に、空スロットを有する犠牲材料の上 に被着し、その後ミラー層及び薄膜誘電体層を、フォトリソグラフィー法または レーザ切断法によってM×N個のミラー190のアレイ及びM×N個の薄膜誘電 体部195のアレイにパターニングすることによって、M×N個の半完成状態の アクチュエーテッドミラー (図示せず)のアレイを形成する。各ミラー190は駆動構造体100の遠位端 の上に取り付けられる凹部197を有する。 次に、各半完成状態のアクチュエーテッドミラーを、第2薄膜保護層(図示せ ず)で完全に覆う。 その後、エッチング法によって犠牲材料が除去する。しかる後、第2薄膜保護 層を除去して、第1I図に示すようなM×N個の薄膜アクチュエーテッドミラー 201よりなるアレイ200を形成する。 しかしながら、上述の従来のM×N個の薄膜アクチュエーテッドミラー201 よりなるアレイ200の製造方法には、幾つかの欠点がある。例えば、従来の製 造方法では、多くの高温プロセス、特に800℃の最小温度を必要とする窒化物 製弾性層140を形成する初期のプロセスが必要であるが、能動マトリックス1 10には通常そのような高温に対する耐性がなく熱による損傷を受けることにな るという不都合がある。発明の開示 従って、本発明の主な目的は、その製造における高温プロセスの影響を小さく することができる、光投射システムに用いられるM×N個の薄膜アクチュエーテ ッドミラーアレイの製造方法を提供することにある。 上記の目的を達成するために、本発明の好適実施例によれば、光投射システム に用いられるM×N個(M、Nは正の整数)の薄膜アクチュエーテッドミラーア レイの製造方法であって、基板を準備する過程と、前記基板の上に薄膜犠牲層を 被着する過程と、前記薄膜犠牲層の上にM×N個の空スロットのアレイを形成す る過程と、前記空スロットを有する前記薄膜犠牲層の上に弾性層を被着する過程 と、前記弾性層をM×N個の弾性部材のアレイにパターニングする過程と、前記 基板の上にM×N個のスイッチング素子のアレイを形成する過程と、前記弾性部 材及び前記スイッチング素子のそれぞれの上部に、パッシベーション層及び食刻 液流入防止層を被着する過程と、前記弾性部材が露出するように、前記パッシベ ーション層及び前記食刻液流入防止層を選択的に除去する過程と、前記各弾性部 材の上に、M×N個の第2薄膜電極のアレイ及びM×N個の電気的に変形可能な 薄膜部のアレイを形成する過程と、M×N個の第1薄膜電極のアレイ及び接触部 材のアレイを形成する過程と、前記薄膜犠牲層を除去して、M×N個の駆動構造 体のアレイを形成する過程と、前記M×N個の駆動構造体のアレイを犠牲材料で 覆う過程と、前記犠牲材料の上にミラー層を被着する過程と、前記ミラー層をM ×N個のミラーのアレイにパターニングする過程と、前記犠牲材料を除去して、 前記M×N個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイを形成する過程とを含むこ とを特徴とする薄膜アクチュエーテッドミラーアレイの製造方法が提供される。図面の簡単な説明 本発明の上述の目的及び特徴及び他の目的及び特徴は、後述する好適実施例の 説明を、以下に説明する添付の図面とともに参照することにより一層明らかにな るであろう。 第1A図〜第1I図は、従来のM×N個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレ イの製造方法を説明するための概略断面図である。 第2A図〜第2J図は、本発明によるM×N個の薄膜アクチュエーテッドミラ ーアレイの製造方法を説明するための概略断面図である。発明の実施の形態 第2A図〜第2J図は各々、本発明による、光投射システムに用いられるM× N個の(M、Nは正の整数)薄膜アクチュエーテッドミラー401よりなるアレ イ400の製造工程を説明するための概略断面図である。各図中で、同一の構成 要素は同一の符号を付して示されていることに注意されたい。 アレイ400の製造工程は、例えばシリコンウェーハのような絶縁材料からな る基板310の準備から始まる。 次に薄膜犠牲層320を、基板310の上に形成する。この薄膜犠牲層320 は、それが金属よりなる場合はスパッタリング法または蒸着法を用いて、それが リン珪酸塩ガラス(PSG)よりなる場合はCVD法またはスピンコーティング 法を用いて、それがポリシリコンよりなる場合にはCVD法によって形成する。 続いて、第2A図に示すように、M×N個の空スロット325のアレイを、ド ライエッチング法またはウェットエッチング法によって薄膜犠牲層320に形成 する。 次に、例えば窒化物のような絶縁性材料からなり、厚みが0.1〜2μmの弾 性層(図示せず)を、CVD法によって空スロットを有する薄膜犠牲層320の 上に被着する。 次に、第2B図に示すように、弾性層を、高温下でのエッチングによってM× N個の弾性部材335のアレイにパターニングする。 次に、例えばMOSトランジスタのようなM×N個のスイッチング素子を基板 310に形成する。各スイッチング素子415はソース/ドレイン領域417、 ゲート酸化層418及びゲート電極419を有し、第2C図に示すように、連続 する2つの弾性部材335の間の同一の行または同一の列に沿って配置される。 次に、例えばリン珪酸塩ガラス(PSG)または窒化シリコンからなり厚みが 0.1〜2μmの第1パッシベーション層340を、例えばCVD法またはスピ ンコーティング法によって弾性部材335及びスイッチング素子のそれぞれの上 部に被着する。 次に、第2D図に示すように、窒化物からなり厚みが0.1〜2μmの食刻液 流入防止層350を、例えばスパッタリング法またはCVD法 によって第1パッシベーション層340の上に被着する。 続いて、食刻液流入防止層350及び第1パッシベーション層340を、第2 E図に示すように、エッチング法によって選択的に除去し、不変部345を残す 。 次に、例えばPt/Taのような導電性物質からなり、厚み0.1〜2μmの 第2薄膜層(図示せず)を、スパッタリング法または真空蒸着法によって各弾性 部材355の上に形成する。その後、この第2薄膜層を、エッチングによって列 方向にイソ−カッティング(iso-cut)する。 その後、圧電物質(例えばPZT)または電歪物質(例えばPMN)からなり 、厚みが0.1〜2μmの電気的に変形可能な層(図示せず)を、蒸着法、ゾル −ゲル法、スパッタリング法またはCVD法によって第2薄膜層の上に被着する 。 次に、第2F図に示すように、電気的に変形可能な薄膜層及び第2薄膜層を、 フォトリソグラフィー法またはレーザ切断法によって、それぞれM×N個の電気 的に変形可能な薄膜部材375のアレイ及びM×N個の第2薄膜電極365のア レイにパターニングする。 次に、第2G図に示すように、初めにスパッタリング法または真空蒸着法によ って上記構造を完全に覆うように導電性物質よりなる層(図示せず)を形成し、 その後、エッチング法によって該層を選択的に除去することによって、M×N個 の第1薄膜電極385のアレイ及び接触部材383のアレイを形成する。各第1 薄膜電極385は電気的に変形可能な薄膜部材375の上に配置される。各接触 部材383は、第2薄膜電極365が各スイッチング素子415のソース/ドレ イン領域417と電気的に接続するように配置される。 次に、例えばリン珪酸塩ガラス(PSG)または窒化シリコンからなり、厚み が0.1〜2μmの第2パッシベーション層387を、例えば CVD法またはスピンコーティング法によって被着した後、エッチング法によっ て接触部材383を完全に覆うようにパターニングすることによって、第2H図 に示すようなM×N個のアクチュエーテッドミラー構造421よりなるアレイ4 20を形成する。 次に、各アクチュエーテッドミラー構造421を第1薄膜保護層(図示せず) で完全に覆う。 続けて、薄膜犠牲層320をエッチング法によって除去する。その後、第2I 図に示すように、第1薄膜保護層を除去することによって、それぞれが近位端及 び遠位端(図示せず)を有するM×N個の駆動構造体300のアレイを形成する 。 次に、薄膜犠牲層320が除去されたときに形成された空間に所定の犠牲材料 を充填して、M×N個の駆動構造体300のアレイを被覆することによって、該 構造体(図示せず)が完全に平坦な上面を有するようにする。その後、形成され た構造体の上に、M×N個の空スロット(図示せず)のアレイを、フォトリソグ ラフィー法によって形成する。各空スロットは、形成された構造体の上部から各 駆動構造体300の遠位端の上まで延在している。 次に、光反射性物質(例えばAl)よりなるミラー層(図示せず)及び薄膜誘 電体層(図示せず)をこの順に空スロットを有する犠牲材料の上に被着し、その 後、ミラー層及び薄膜誘電体層を、フォトリソグラフィー法またはレーザ切断法 によってM×N個のミラー390のアレイ及びM×N個の薄膜誘電体部395の アレイにパターニングすることによって、M×N個の半完成状態のアクチュエー テッドミラー(図示せず)のアレイを形成する。各ミラー390は駆動構造体3 00の遠位端の上に取り付けられる凹部397を有する。 次に、各半完成状態のアクチュエーテッドミラーを、第2薄膜保護層 (図示せず)で完全に覆う。 その後、エッチング法によって犠牲材料を除去するる。その後、第2薄膜保護 層を除去して、第2J図に示すようなM×N個の薄膜アクチュエーテッドミラー 401よりなるアレイ400を形成する。 従来技術によるM×N個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイの製造方法と は異なり、本発明によれば、M×N個のスイッチング素子415のアレイは、高 温工程が全て完了した後に基板310上に形成されるので、スイッチング素子4 15のアレイが受ける熱による損傷を減らすことができる。 上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求 範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 に、本発明の方法では、高温プロセスが全て完了した後 にM×N個のスイッチング素子を基板上に形成して、ス イッチング素子のアレイが熱による損傷を受ける可能性 を低くしている。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.光投射システムに用いられるM×N個(M、Nは正の整数)の薄膜アクチュ エーテッドミラーアレイの製造方法であって、 基板を準備する過程と、 前記基板の上に薄膜犠牲層を被着する過程と、 前記薄膜犠牲層の上にM×N個の空スロットのアレイを形成する過程と、 前記空スロットを有する前記薄膜犠牲層の上に弾性層を被着する過程と、 前記弾性層をM×N個の弾性部材のアレイにパターニングする過程と、 前記基板の上にM×N個のスイッチング素子のアレイを形成する過程と、 前記弾性部材及び前記スイッチング素子のそれぞれの上部に、パッシベーショ ン層及び食刻液流入防止層を被着する過程と、 前記弾性部材が露出するように、前記パッシベーション層及び前記食刻液流入 防止層を選択的に除去する過程と、 前記各弾性部材の上に、M×N個の第2薄膜電極のアレイ及びM×N個の電気 的に変形可能な薄膜部のアレイを形成する過程と、 M×N個の第1薄膜電極のアレイ及び接触部材のアレイを形成する過程と、 前記薄膜犠牲層を除去して、M×N個の駆動構造体のアレイを形成する過程と 、 前記M×N個の駆動構造体のアレイを犠牲材料で覆う過程と、 前記犠牲材料の上にミラー層を被着する過程と、 前記ミラー層をM×N個のミラーのアレイにパターニングする過程と、 前記犠牲材料を除去して、前記M×N個の薄膜アクチュエーテッドミ ラーアレイを形成する過程とを含むことを特徴とする薄膜アクチュエーテッドミ ラーアレイの製造方法。 2.前記基板が、絶縁材料製であることを特徴とする請求項1に記載の薄膜アク チュエーテッドミラーアレイの製造方法。 3.前記基板が、シリコンウェーハであることを特徴とする請求項2に記載の薄 膜アクチュエーテッドミラーアレイの製造方法。 4.前記前記スイッチング素子の各々が、MOSトランジスタであることを特徴 とする請求項1に記載の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイの製造方法。 5.前記スイッチング素子の各々が、連続する2つの弾性部材の間の同一の行又 は同一の列に沿って配置されることを特徴とする請求項1に記載の薄膜アクチュ エーテッドミラーアレイの製造方法。 6.前記ミラー層の被着の後、前記ミラーのそれぞれの上部に薄膜誘電体部材を 形成する過程をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の薄膜アクチュエー テッドミラーアレイの製造方法。 7.光投射システムに用いられるM×N個(M、Nは正の整数)の薄膜アクチュ エーテッドミラーアレイの製造方法であって、 前記薄膜アクチュエーテッドミラーアレイが、上部にM×N個のスイッチング 素子のアレイが形成される基板を有する能動マトリックスと、前記基板上に形成 され、少なくとも2つの電極を有するM×N個の薄膜駆動構造体のアレイと、前 記2つの電極と弾性部材との間に位置する電気的に変形可能な部材と、入射光線 を反射するためのミラーとを備えることを特徴とし、 前記製造方法が、初めに一連の高温薄膜工程、次に低温薄膜工程及びパターニ ング工程とを含むことを特徴とし、 前記駆動構造体の形成に関連する前記高温工程が全て完了した後に、 前記スイッチング素子のアレイを前記基板上に形成することを特徴とする薄膜ア クチュエーテッドミラーアレイの製造方法。 8.前記高温薄膜工程において、最小温度が800℃であることを特徴とする請 求項7に記載の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイの製造方法。 9.前記弾性部材の形成のために、前記高温薄膜工程が、前記パターニング工程 とともに用いられることを特徴とする請求項7に記載の薄膜アクチュエーテッド ミラーアレイの製造方法。 10.前記弾性部材が、窒化物製であることを特徴とする請求項9に記載の薄膜 アクチュエーテッドミラーアレイの製造方法。 11.前記弾性部材が、化学気相成長法(CVD法)によって形成されることを 特徴とする請求項10に記載の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイの製造方法 。 12.前記電極及び前記電気的に変形可能な部材の形成のために、前記低温薄膜 工程及び前記パターニング工程が用いられることを特徴とする請求項7に記載の 薄膜アクチュエーテッドミラーアレイの製造方法。
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