JP2006099055A - 可搬式エッチングチャンバ - Google Patents
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Abstract
【課題】可搬式エッチングチャンバ。
【解決手段】エッチングチャンバは、チャンバ内部にMEMS基板を支持するように構成される。エッチングチャンバは、蒸気又は気相エッチング剤源、パージガス源及び/又は真空源を含むエッチングステーションに移動しそして取り付けることが比較的容易であるように構成される。可搬式エッチングチャンバは、その中に収容されたMEMS基板をエッチングするための工程を容易にする。例えば、このようなエッチングチャンバ内のMEMS基板は、チャンバをエッチングステーションに接続すること、そして、MEMS基板をエッチングするためにMEMS基板をエッチング剤に曝露すること、によりエッチングされ得る。基板は、可搬式エッチングチャンバの内部のエッチングステーションへ或いはエッチングステーションから搬送されることが出来る。好ましい実施形態においては、MEMS基板は、光干渉変調器であり、そして、エッチング剤はXeF2である。
【選択図】 図7
【解決手段】エッチングチャンバは、チャンバ内部にMEMS基板を支持するように構成される。エッチングチャンバは、蒸気又は気相エッチング剤源、パージガス源及び/又は真空源を含むエッチングステーションに移動しそして取り付けることが比較的容易であるように構成される。可搬式エッチングチャンバは、その中に収容されたMEMS基板をエッチングするための工程を容易にする。例えば、このようなエッチングチャンバ内のMEMS基板は、チャンバをエッチングステーションに接続すること、そして、MEMS基板をエッチングするためにMEMS基板をエッチング剤に曝露すること、によりエッチングされ得る。基板は、可搬式エッチングチャンバの内部のエッチングステーションへ或いはエッチングステーションから搬送されることが出来る。好ましい実施形態においては、MEMS基板は、光干渉変調器であり、そして、エッチング剤はXeF2である。
【選択図】 図7
Description
本発明はエッチングチャンバのためのシステム及び方法、並びにそれ等を使用するための方法、特に、光干渉変調器(interferometric modulator)基板のような微小電気機械(microelectromechanical)システム (“MEMS”)基板をエッチングするための方法に関する。
多くのMEMSは、元来半導体製造における使用のために開発されたものにある意味で類似する方法とシステムを使用して製作されている。半導体製造工程フローは、一般的には、半導体基板に対する洗浄、加熱、冷却、堆積、フォトリソグラフィ、マスキング、エッチング等のような多数の個別のプロセスステップを適用することを含む。プロセスステップの多くは、製造設備の中で互いに物理的に分離された個別のプロセスステーションで実行される。基板は、一般的にはプロセスステーションの間を搬送ケース(しばしば「基板キャリア」、「カセット」或いは「ポッド」、例えば集積回路製造産業において使用されるシリコンウェハのためのフロントオープニング一体型ポッド(Front Opening Unified Pod)(FOUP)、と呼ばれている)を使用して移動される。
空間光変調器は、MEMSの一例である。種々の異なる型の空間光変調器が、画像アプリケーションのために使用されることが出来る。空間光変調器の一つの型が、光干渉変調器である。光干渉変調装置は、有利な操作特性と動作特性を有するディスプレイアセンブリを提供するためにアレイ構成に並べられることが出来る。例えば、これ等のディスプレイは、低消費電力と同時に豊富な色彩特性を有することが可能である。
光干渉変調装置は、光を反射しそして光学的干渉を創り出すことにより動作する。光干渉変調器は、少なくとも二つの状態を有し、それ等は対応する異なる外観を観察者に提供する。一つの状態においては、比較的狭いバンド反射が、観察者に、例えば赤、緑、青色の様な明瞭な色彩を与える。別の1つの状態においては、光干渉変調器は、観察者に対し反射された暗い或いは黒い外観を与えるように入射光に働くことが出来る。
[サマリー]
ここに記載されるシステム、方法及び装置は、それぞれ複数の態様を有し、そのいずれもが、その好ましい特性に単独で寄与するのではない。本発明の範囲を制限することなく、発明の一層顕著な特徴がここに簡潔に議論される。この議論を考慮した後で、そしてとりわけ「特定の実施形態の詳細な説明」と題する節を読んだ後で、人はここに説明されているシステム、方法及び装置の複数の特徴が、例えば、改善されたスループット、制御及びプロセス柔軟性を含む複数の利点を如何に与えるかを理解するであろう。
ここに記載されるシステム、方法及び装置は、それぞれ複数の態様を有し、そのいずれもが、その好ましい特性に単独で寄与するのではない。本発明の範囲を制限することなく、発明の一層顕著な特徴がここに簡潔に議論される。この議論を考慮した後で、そしてとりわけ「特定の実施形態の詳細な説明」と題する節を読んだ後で、人はここに説明されているシステム、方法及び装置の複数の特徴が、例えば、改善されたスループット、制御及びプロセス柔軟性を含む複数の利点を如何に与えるかを理解するであろう。
一つの実施形態は、可搬式XeF2エッチングチャンバを提供し、そのチャンバは真空源への取り付けのために構成された注入口を有する密封可能容器、及び、その密封可能容器の移動中に密封可能容器内に少なくとも1枚のMEMS基板を保持するように構成されたホールダを含む。密封可能容器は、真空源に対して相対的な移動を容易にするように構成される。ホールダは、1枚又は複数枚の光干渉変調器基板を支持するように構成され得る。
別の1つの実施形態は、エッチングステーションと密封可能容器を含むXeF2エッチングシステムを提供する。エッチングステーションは、XeF2蒸気源、真空源及びパージガス源から選択された少なくとも1つの供給源を含む。密封可能容器は、少なくとも1つのXeF2蒸気源への取り付けのために構成された注入口、及び、密封可能容器の移動中に密封可能容器内の少なくとも1枚のMEMS基板を保持するように構成されたホールダを含む。密封可能容器は少なくとも1つの供給源から取り外しできるように構成されており、そして、その少なくとも1つの供給源に対して相対的な移動を容易にするように構成されている。
別の1つの実施形態は、MEMS基板をエッチングするための方法を提供し、その方法は、可搬式エッチングチャンバをエッチング剤源に操作できる程度に近接した位置へ移動すること、及び、可搬式エッチングチャンバをエッチング剤源に取り付けることを含む。MEMS基板は、可搬式エッチングチャンバ内に保持され、そして、リリースされたMEMS基板を形成するためにMEMS基板をエッチングするために有効な期間にわたりエッチング剤に曝される。可搬式エッチングチャンバは、エッチング剤源から取り外され、エッチング剤源から引き離され、そして、リリースされたMEMS基板は、可搬式エッチングチャンバから取り出される。
別の1つの実施形態は、MEMS基板をエッチングするための方法を提供し、その方法は、MEMS基板を可搬式エッチングチャンバ内に装入すること、MEMS基板をその中に収容した可搬式エッチングチャンバをエッチングステーションに操作できる程度に近接した位置へ移動することを含む。可搬式エッチングチャンバは、エッチングステーションに接続され、そして、可搬式エッチングチャンバがエッチングステーションに取り付けられている間に、MEMS基板は可搬式チャンバ内でエッチングされる。
別の1つの実施形態は、可搬式XeF2エッチングチャンバを提供し、そのエッチングチャンバは、密封可能容器及びその容器の移動中に密封可能容器内で少なくとも1枚のMEMS基板を保持するように構成されたホールダを含む。密封可能容器は、少なくとも1つの供給源に取り付けるように構成された注入口を含み、供給源はXeF2蒸気源、真空源及びパージガス源から選択される。密封可能容器は、少なくとも1つの供給源に対して相対的な移動を容易にするように構成される。
これ等の及びその他の実施形態は、下記に更に詳細に説明される。
[好ましい実施形態の詳細な説明]
本発明のこれらの及びその他の態様は、以下の説明と添付図(正確な縮尺ではない)から容易に明らかになる。ただし、それ等は説明を意図しており発明を限定することを意図していない。
本発明のこれらの及びその他の態様は、以下の説明と添付図(正確な縮尺ではない)から容易に明らかになる。ただし、それ等は説明を意図しており発明を限定することを意図していない。
下記に更に十分に説明されるように、好ましい実施形態において、エッチングチャンバは、チャンバ内部にMEMS基板を保持するように構成されている。エッチングチャンバは、エッチング手段に共通する、例えば、真空ポンプ、不活性ガス源、及び/又はエッチング剤源のような、1つ或いは複数の様々な構成要素を含むエッチングステーションへ比較的容易に移動され取り付けられるように構成される。この可搬式エッチングチャンバは、その中に収容されているMEMS基板をエッチングするためのプロセスを容易にする。例えば、このようなエッチングチャンバ内のMEMS基板は、エッチングチャンバをエッチングステーションへ移動すること、チャンバをエッチング剤、パージガス及び/又は真空ポンプのための配管に接続すること、MEMS基板をエッチングするためにMEMS基板をエッチング剤に暴露すること、によりエッチングされることが可能である。
以下の説明から明らかなように、好ましい実施形態は、動いていようと(例えば、ビデオ)静止していようとも(例えば、静止画)、そしてテキストであろうと画像であろうとも、画像を表示するために構成される任意のデバイスを作るための様々なプロセスにおいて実施されることが可能である。更に詳しくは、実施形態が、多様な電子機器を作る様々なプロセスにおいて実施されることが可能であることが予想される。多様な電子機器は、例えば、これに限定されないが、移動電話機、無線機器、パーソナルデータアシスタント(personal data assistants)(PDAs)、ハンドヘルド(hand-held)或いは携帯コンピュータ、GPS受信機/ナビゲータ、カメラ、MP3プレーヤ、ビデオカメラ、ゲーム操作卓、腕時計、時計、計算機、テレビモニタ、フラットパネルディスプレイ、コンピュータモニタ、自動車のディスプレイ(例えば、走行記録計のディスプレイ、等)、コックピット制御盤及び/又はディスプレイ、カメラ映像のディスプレイ(例えば、乗り物におけるカメラの後方映像のディスプレイ)、電子写真、電子掲示板或いは標識、投影機、建築構造(例えばタイル配置)、包装、及び、美術的構成(例えば宝飾品の映像)、である。更に一般的には、実施形態は、電子スイッチング機器を作るための様々なプロセスにおいて実施されることが可能である。
以下の詳細な説明は、本発明のある特定の実施形態に向けられている。しかしながら、本発明は、多様な異なる方式で実現可能である。本明細書では、参照符合が、図面に与えられ、全体を通して同様の部分が類似の数字を用いて表される。
ある実施形態は、可搬式又は取り外し可能なエッチングチャンバ及び可搬式エッチングチャンバをMEMSの製造のために使用するための方法に向けられている。上に記したように、多くのMEMSは、元来半導体製造において使用するために開発されたものにある意味で類似した方法とシステムを使用して製作されている。MEMSは、典型的には移動パーツを含んでおり、従って、このようなMEMSを作るためのプロセスは、以前に形成された層を除去或いは「エッチング」することによりMEMS基板中にキャビティ(典型的には上に乗っている又は張り出している移動パーツにより特徴付けられる)を形成することを含む。エッチングにより除かれる以前に形成された層は、しばしば「犠牲」層と呼ばれる。エッチングは、一般的に、MEMSの他の構成要素への損傷を最小にして犠牲層を選択的に除去する「エッチング剤」へ犠牲層を曝露することにより実行される。ここで用いられているように、「MEMS基板」という述語は、その上にMEMSデバイスが製作される基板を言う。MEMS基板は、製作されているプロセス中では1つ又は好ましくは多数のMEMSを含むことができ、それゆえ、MEMS基板上のMEMSは、全体として或いは部分的に動作し得ない。犠牲層の除去前においては、MEMS、MEMS基板或いはその構成要素は、「未リリース(unreleased)」であると呼ばれる。除去後は、MEMS、MEMS基板或いはその構成要素は、「リリース(released)」されていると呼ばれる。
本発明は理論によって拘束されないが、しかし、エッチング剤(又はエッチング剤の構成成分)と犠牲層(又は犠牲層の構成成分)との化学反応が、MEMSのリリースに含まれていることが信じられている。流体エッチング剤が使用され得るが、ガス又は蒸気のエッチング剤がしばしば好まれる。同様に、反応生成物は、好ましくは流体であり、更に好ましくはMEMS基板から容易に除去されることが可能なガスである。好ましくは、エッチング剤及びエッチング剤と犠牲層の間の化学反応による生成物の両者は、ガスである。
2フッ化キセノン(XeF2)の蒸気は多くの物質をエッチングすること、そして、エッチング速度は材料により変化すること、が見出されている。例えば、23℃で3.8Torrの場合、以下のことが見出されている。すなわち、XeF2蒸気のエッチング速度は、モリブデン(約45Å/sec)よりもアモルファスシリコン(約350Å/sec)のエッチングに対する方が著しく速い。そして、インジウム錫酸化物、アルミニウム、ニッケル、クロム、アルミニウム酸化物及びシリコン酸化物に対して、エッチング速度は非常に低い(上記の条件下でゼロに近い)。23℃で2.8Torrの場合、XeF2蒸気のエッチング速度は、タングステン(約13Å/sec)>チタン(約5Å/sec)>窒化シリコン(SiNx)(約2Å/min)の順で低下した。このようにして、XeF2蒸気は、微小電気機械システム(MEMS)の製作に対して選択エッチング剤として働くことができる。例えば、シリコン又はモリブデンは、インジウム錫酸化物、アルミニウム、ニッケル、クロム、アルミニウム酸化物及びシリコン酸化物のような、他の材料をほとんど又は全くエッチングせずにMEMS基板から選択的にエッチングされることが可能である。シリコンのインジウム錫酸化物、アルミニウム、ニッケル、クロム、アルミニウム酸化物及びシリコン酸化物の内1つ或いは複数に対する相対エッチング速度(「XeF2選択比」)は、一般的には少なくとも約10であり、少なくとも約50或いは少なくとも約100であり得る。モリブデンのインジウム錫酸化物、アルミニウム、ニッケル、クロム、アルミニウム酸化物或いはシリコン酸化物に対するXeF2選択比は、一般的には少なくとも約5であり、少なくとも約10であり得る。
XeF2は、室温において自身の蒸気圧(3.8Torr)で昇華する固体化合物である。本発明は理論には拘束されないが、しかし、XeF2は、気相に少なくとも部分的に分解して、XeとF2を生成することが信じられている。XeF2の昇華により形成される蒸気(XeF2分解生成物を含むことがあり得る)は、ここではXeF2又はXeF2蒸気と呼ばれ、固体形は、固体XeF2と呼ばれる。下記に説明されるある実施形態は、光干渉変調器として公知の好ましい等級のMEMSデバイスを製作する状況において、エッチング剤としてXeF2を使用することにより説明される。しかしながら、本発明が他のエッチング剤及びMEMSデバイスにも同様に適用可能であることを、当業者等は歓迎するであろう。
XeF2蒸気を供給するためのシステムは、ザクティックス(Xactics)(米国)及びペンタバキューム(Penta Vacuum)(シンガポール)から商業的に利用可能である。そのようなシステムに一般的に含まれている特徴は、図9に模式的に示されるようなガス取扱いシステムに取り付けられるエッチングチャンバを含む。このようなシステムは、例えば、MEMS基板をエッチングチャンバ内に設置しそれをXeF2蒸気に曝露することにより、MEMSの製作のために使用され得ることが、見出されてきている。特に、XeF2が光干渉変調器の製作のために好ましいエッチング剤であることが見出されてきている。
画像アプリケーションのために使用される空間光変調器は、多くの異なる形式で手に入る。透過型液晶ディスプレイ(LCD)変調器は、光を遮る又は通すために結晶性材料の捩れ及び/又は配列を制御することにより、光を変調する。反射型空間光変調器は、画面に反射される光の量を制御するために様々な物理的効果を利用する。このような反射型変調器の例は、反射型LCD及びディジタル微小ミラーデバイスを含む。
空間光変調器のもう一つの例は、干渉によって光を変調する光干渉変調器である。光干渉型MEMSディスプレイの素子を含む一つの光干渉変調器ディスプレイの実施形態が、図1に示されている。これ等のデバイスにおいて、画素は、明又は暗の何れかの状態にある。明(「オン」又は「開」)状態では、ディスプレイ素子は、大部分の入射可視光線を利用者に反射する。暗(「オフ」又は「閉」)状態の時は、ディスプレイ素子は、入射可視光線を利用者にほとんど反射しない。実施形態に依存して、「オン」と「オフ」状態の光の反射率の特性は、逆にすることが出来る。MEMSの画素は、黒と白に加えてカラーディスプレイを可能にする選択された色を主として反射するように構成されることが出来る。
図1は、視覚ディスプレイの一連の画素における2つの隣り合った画素を表す等角投影図であり、ここでは、各画素はMEMS光干渉変調器を含む。複数の実施形態においては、光干渉変調器ディスプレイは、これ等の光干渉変調器の行/列のアレイを具備する。各光干渉変調器は、互いに可変かつ制御可能な距離に位置する一対の反射層を含み、少なくとも1つの可変寸法を持つ共鳴光学キャビティを形成する。一つの実施形態においては、反射層の一つは、2つの位置の間を動かされることが可能である。第1の位置では、ここではリリース状態と呼ぶ、可動層は、固定された半反射層から相対的に大きな距離離れた所に位置している。第2の位置では、可動層は、半反射層にもっと接近した所に位置する。2つの層から反射された入射光は、可動反射層の位置に応じて建設的或いは破壊的に干渉し、各画素に対し全面的反射或いは非反射の何れかの状態をもたらす。
図1における画素アレイの図示された部分は、2つの隣り合った光干渉変調器12aと12bを含んでいる。左側の光干渉変調器12aにおいては、可動高反射層14aが固定半反射層16aから所定の距離離れたリリース位置にあることが図示されている。右側の光干渉変調器12bにおいては、可動高反射層14bが固定された半反射層16bに近接したアクチュエート位置にあることが図示されている。
固定層16a、16bは、電気的に伝導性、半透明かつ半反射性であり、そして、例えば、透明基板20の上にクロムとインジウム錫酸化物のそれぞれ1層又は複数層を堆積することにより製作されることが可能である。これ等の層は、平行なストライプにパターニングされ、そして、下記に更に説明されるように、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成することが出来る。可動層14a、14bは、支柱18の頂上部の上に及び支柱18の間に堆積された介在犠牲材料の上に(行電極16a、16bに直行して)堆積された金属堆積層(単数又は複数)の、一連の平行なストライプとして形成されることが可能である。犠牲材料がエッチング除去される時、変形可能な金属層は、固定金属層から定められたエアーギャップ19だけ分離される。アルミニウムのような高伝導度かつ高反射率材料は、変形可能層に利用可能であり、そして、これ等のストライプは、ディスプレイデバイスにおける列電極を形成できる。
電圧を印加しない状態では、キャビティ19は、層14a、16aの間に留まっており、そして、変形可能層は、図1の画素12aに図示されているように機械的にリラックス状態にある。しかしながら、選択された行と列に電位差が印加されると、対応する画素での行と列電極の交差部に形成されたキャパシタは、充電され、静電気力が電極を互いに引きつける。もし電圧が十分に高ければ、可動層は変形され、そして、図1の右側の画素12bに図示されているように、固定層に対して押しつけられる(この図には示されていない誘電体材料が短絡を防止し分離距離を制御するために固定層に堆積されることができる)。この挙動は、印加電位差の極性に関係なく同じである。このようにして、反射画素状態対非反射画素状態を制御できる行/列アクチュエーションは、従来のLCDや他のディスプレイ技術において利用されている動作に多くの点で類似している。
図2から図5までは、ディスプレイ応用において光干渉変調器のアレイを使用するための具体例としてのプロセスとシステムを示す。図2は、本発明の複数の態様を組み込むことができる電子機器の一実施形態を説明するシステムブロック図である。具体例としての実施形態においては、電子機器はプロセッサ21を含む。このプロセッサは、任意の汎用目的シングルチップ又はマルチチップのマイクロプロセッサ、例えば、ARM, Pentium(登録商標), Pentium II(登録商標), Pentium III(登録商標), Pentium IV(登録商標), Pentium(登録商標)Pro,8051,MIPS(登録商標),Power PC(登録商標),ALPHA(登録商標),或いは、ディジタル信号プロセッサ、マイクロ制御器、又はプログラム可能ゲートアレイのような、任意の特定用途マイクロプロセッサであることができる。業界で通例のように、プロセッサ21は、1つ又は複数のソフトウエアモジュールを実行するように構成されることが可能である。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサは、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、e−メールプログラム、或いはその他のいずれかのソフトウエアアプリケーションを含む1つ又は複数のソフトウエアアプリケーションを実行するように構成されることが可能である。
一つの実施形態において、プロセッサ21は、しかもアレイ制御装置22と通信するように構成されている。一つの実施形態において、アレイ制御装置22は、画素アレイ30に信号を与える行駆動回路24及び列駆動回路26を含む。図1に示されているアレイの断面は、図2において線1−1により示される。
MEMS光干渉同調器に関して、行/列のアクチュエーションプロトコルは、図3に示されているこれ等のデバイスのヒステリシス特性を活用することが出来る。例えば、可動層をリリース状態からアクチュエート状態に変形させることを生じさせるために10ボルトの電位差を必要とする。しかしながら、電圧がその値から減少される時、可動層は、電圧が10ボルト以下に低下して戻ってもその状態を保持する。図3の具体例としての実施形態において、可動層は、電圧が2ボルト以下に下がるまで完全にはリリースされない。このようにして、図3に示された例において約3から7ボルトの電圧範囲があり、そこに印加電圧のウィンドウが存在し、その範囲内でリリース状態であろうとアクチュエート状態であろうとデバイスは安定である。これはここでは「ヒステリシスィンドウ」或いは「安定ウィンドウ」と呼ばれる。図3のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイに関して、行/列のアクチュエーションプロトコルは、以下のように設計されることが出来る。すなわち、行ストローブの期間に、アクチュエートされるべきストローブされる行の画素は、約10ボルトの電位差を受け、そして、リリースされるべき画素は、ゼロボルトに近い電位差を受ける。ストローブの後で、行ストローブが画素をどのような状態に置いたにせよ画素がその状態に留まる様に、画素は約5ボルトの定常状態電位差を受ける。書き込まれた後で、各画素は、電位差が本例において3−7ボルトの「安定ウィンドウ」の範囲内にあることを知る。この特徴は、図1に示された画素設計を、事前の状態がアクチュエート状態であろうとリリース状態であろうと、同じ印加電圧で安定にする。光干渉変調器の各画素は、アクチュエート状態或いはリリース状態何れにせよ、本質的には固定層及び可動反射層により形成されたキャパシタであるが故に、この安定状態は、ヒステリシスィンドウの範囲内の電圧でほとんど電力を消費することなく保たれることが可能である。印加電圧が固定されていれば、本質的に画素に電流は流れない。
代表的なアプリケーションにおいて、ディスプレイフレームは、第1行におけるアクチュエートされた画素の望まれるセットにしたがって列電極のセットを明示する(assert)ことにより創られることが可能である。それから、行パルスが行1の電極に印加され、明示された列ラインに対応する画素をアクチュエートする。その後、列電極の明示されたセットは、第2行におけるアクチュエートされた画素の望まれたセットに対応して変更される。次に、パルスは、行2の電極に適用され、明示された列電極と一致した行2における適切な画素をアクチュエートする。行1の画素は、行2のパルスにより影響を受けず、行1のパルスの期間に設定された状態に留まる。これは一連の行全体に対して順次繰り返され、フレームを創ることが可能である。一般的に、フレームは、毎秒ある望まれたフレーム数でこのプロセスを連続的に繰り返すことにより、新しいディスプレイデータで更新及び/又はリフレッシュされる。また、ディスプレイフレームを創るために画素アレイの行及び列電極を駆動させるための様々なプロトコルは、公知であり、本発明とともに利用されることが可能である。
図4及び図5は、図2の3×3アレイの上にディスプレイフレームを作るための一つの可能なアクチュエーションプロトコルを示す。図4は、図3のヒステリシス曲線を示す画素に対して利用され得る列と行電圧水準の可能なセットを説明している。図4の実施形態において、画素をアクチュエートすることは,適切な列を−Vbiasに、適切な行を+ΔVに設定することを含み、これはそれぞれ−5ボルト及び+5ボルトに対応している。画素をリリースすることは、適切な列を+Vbiasに、適切な行を同じ+ΔVに設定し、画素を横切る電位差をゼロボルトにすることにより実現される。行電圧がゼロボルトに保持されている行においては、画素は、元々どのような状態にあったにせよ、列が+Vbiasか−Vbiasかに無関係に、その状態で安定である。
図5Bは、図5Aに示されているディスプレイ配列を結果としてもたらすような、図2の3×3アレイに印加される一連の行と列信号を示すタイミング図である。ここで、図5Aにおいてアクチュエートされた画素は、非反射である。図5Aに示されているフレームを書き込む前に、画素は任意の状態にあることが可能であって、この例では、全ての行は0ボルトであり、全ての列は+5ボルトである。これ等の印加電圧で、全ての画素は、現在のアクチュエート状態或いはリリース状態で安定である。
図5Aのフレームにおいて、画素(1,1)、(1,2)、(2,2)、(3,2)及び(3,3)がアクチュエートされる。これを実現するために、行1に対する「ライン時間」の期間に、列1と2が−5ボルトに設定され、列3が+5ボルトに設定される。これは何れの画素の状態も変えない、なぜならば、全ての画素は、3−7ボルトの安定ウィンドウ内に留まっているからである。その後、行1は、0から5ボルトに上がりそしてゼロに戻るパルスでストローブされる。これは、(1,1)と(1,2)画素をアクチュエートし、(1,3)画素をリリースする。アレイにおけるその他の画素は、影響を受けない。行2を望ましいように設定するために、列2が−5ボルトに設定され、列1と3が+5ボルトに設定される。行2に適用される同じストローブは、それから、画素(2,2)をアクチュエートしそして画素(2,1)と(2,3)をリリースする。再びアレイのその他の画素は影響を受けない。同様に行3は、列2と3を−5ボルトに、列1を+5ボルトに設定することにより設定される。行3のストローブは、行3の画素を図5Aに示されているように設定する。フレームを書き込んだ後で、行電圧はゼロであり、列電圧は+5又は−5の何れかのままである。その時ディスプレイは、図5Aの配列で安定である。同じ手順が数十或いは数百の行と列のアレイに対して用いられ得ることが理解されるだろう。また、行と列の駆動を実行するために用いられる電圧のレベル、タイミング、及び動作順序は、上記に概要を示された一般的原理の範囲内で広く変更可能であって、上記の例は、単なる具体例であり、そして任意のアクチュエーション電圧が本発明で用いられることが出来ることも、理解されるだろう。
上記の原理に従って作動する光干渉変調器の構造の詳細は、広く変化し得る。例えば、図6A−6Cは3つの異なる移動鏡構造の実施形態を示している。図6Aは、図1の実施形態の断面図であって、金属材料のストライプ14が、直交して延びる支持台18の上に堆積される。図6Bにおいては、可動反射材料14は、連結部(tether)32で支持台の角部でのみ結合されている。図6Cにおいては、可動反射材料14は、変形可能層34から吊り下げられている。この実施形態は、反射材料14のために使用される構造設計と材料が、光学特性に関して最適化され得るが故に、及び、変形可能層34のために使用される構造設計と材料が、望ましい機械特性に関して最適化され得るが故に、利点を有する。様々な型の光干渉変調器の製造は、例えば、米国公開出願2004/0051929を含む、様々な公開文献に記載されている。様々な周知の技術は、一連の材料堆積、パターニング及びエッチングステップを含む上記に説明された構造を製造するために使用されることが可能である。
述語「光干渉変調器基板」は、ここでは、その上に光干渉変調器が製作される基板を指すように使われ、従って、光干渉変調器基板上の光干渉変調器は、全体として又は部分的に動作されない。光干渉変調器の製造は、一般的に光干渉変調器基板に一連の製造ステップ(例えば、堆積、マスキングそしてエッチングステップ)を実行することを包含している。例えば、図6Aに示されている光干渉変調器の製作は、基板20の上に第1の鏡14を形成すること、次に基板20を覆って犠牲層を堆積することを含んでいる。次に、開口部が犠牲層中に形成され、そして、支柱18が開口部の中に形成される。第2の鏡16の形成後に、犠牲層がエッチングにより除去されて、光学的キャビティ19を形成する。光干渉変調器を作るための他の工程フローもまた、犠牲層を形成すること、次に、光学的キャビティを形成するために犠牲層を(XeF2の様な)気体エッチング剤に曝露することによりそれを除去すること、を包含している。例えば、米国公開出願2004/0051929を参照。これに関連して、犠牲層の除去は、可動鏡を「リリースする」、従って、ここでは「リリース」エッチと呼ばれることがある。
上記に説明したように、従来の製造フローは、一般的にキャリア、例えば、カセットを使用して基板を一つの固定ステーションから別の1つのステーションへと移動することを包含している。このようなキャリアの使用は、製造中に無数のキャリアローディング及びアンローディングステップを引き起こすけれども、結局キャリアの使用は、半導体製造フローにおいては一般に望ましいと考えられている。
しかしながら、従来の工程フローは、光干渉変調器のようなMEMSの製作にとっては特に適切ではないことが、今や分かってきた。例えば、現行の工程フローは、一般に、加工されていない或いは部分的に加工された基板をキャリア中にローディングすること、基板を加工ステーションへ輸送すること、基板をキャリアからアンローディングしてそれを加工ステーションにローディングすること、基板を加工すること、加工の済んだ基板を加工ステーションからアンローディングしてそれをキャリアに戻してローディングすること、そして加工の済んだ基板を次の加工ステップへ輸送すること、を包含している。別の1つの例として、好ましい光干渉変調器基板は、従来の方法によっては洗浄することが困難なことがあるキャビティの内側或いは開口部を有している。このような基板を従来のキャリアにローディングすること及びアンローディングすることは、基板汚染の危険を望ましくなく増加させる。加えるに、従来のキャリアは、MEMSデバイスを保管するのに特に適切ではない。
更に、ある状況では微細機械部品を環境に曝露する危険のため、リリースされたMEMS基板の輸送は、困難なことがある。このようなMEMS基板の移動は、機械的衝撃からの及びパーティクルや研磨剤又はその他の環境上の危険から来るMEMS基板への損傷を防止或いは軽減するために、最小限にされるのが好ましい。リリースされた基板の安全な輸送は、1つ又は複数のこのような潜在的危険、例えば、機械的衝撃、水蒸気及び/又はパーティクル汚染、から基板を防護するチャンバを提供することにより容易になされることが分かってきた。好ましい実施形態は、その中でMEMS基板がエッチングされリリースされることが出来る、機械的に囲まれたチャンバを提供する。そのチャンバは、密封されそして短距離(1−10m)或いは更に長距離(数千m)を移動されることが可能で、機械的損傷から及び/若しくは水蒸気及び/又はパーティクルのような雰囲気的危険からMEMS基板を保護する。
光干渉変調器の様なMEMSの製作に対して適切な可搬式エッチングチャンバ、システム及び方法が、現在開発されてきた。一つの実施形態は、XeF2蒸気源へ取り付けのために構成された可搬式XeF2エッチングチャンバを提供する。そのXeF2エッチングチャンバは、更に容器の移動中に密封可能容器内部に少なくとも1枚のMEMS基板を収容するように構成される。ある実施形態においては、可搬式XeF2エッチングチャンバは、XeF2蒸気源への取り付けのために構成された注入口を具備する密封可能容器、及び密封可能容器内部に少なくとも1枚のMEMS基板を支持するように構成されたホールダを具備する。密封可能容器は、システムの他の主たる構成要素、例えば、XeF2蒸気源、真空ポンプ及び/又はパージガス源、に対して相対的な移動を容易にするように構成されている。
可搬式XeF2エッチングチャンバの一実施形態が、図7に示されている。図示されている実施形態において、密封可能容器700は、約10mTorrから50mTorrの範囲の気圧に安全に減圧されることを可能にするために十分に強い金属、プラスチック或いは重ガラスのような材料から作られる。図示されている実施形態において、密封可能容器700は、光干渉変調器基板705を含むように構成されている。密封可能容器700は、ドア710を装備されており、光干渉変調器基板705が開口部715を通して密封可能容器700へ設置されたり取り外されたりすることを可能にしている。容器700は、開口部715の縁に沿って容器700の上に置かれた柔軟材料720により密封されており、そして、ドア710が閉位置にある時にXeF2蒸気が漏洩するのを実質的に防止するため容器700を密封するように構成されている。柔軟材料720は、好ましくはエッチング剤に対する抵抗性、例えば、XeF2による劣化に対する抵抗性を備えている。適切な耐XeF2柔軟材料の例は、種々のフッ素化高分子、例えば、テフロン(登録商標)及びバイトン(登録商標)の商標名でデュポンダウエラストマーLLC(DuPont Dow Elastomers LLC)(Wilmington, Delaware, USA)から商業的に入手可能な商品のようなフッ素ゴム(Fluoroelastomers)、を含む。それに代わる実施形態(図示されていない)においては、柔軟材料は、開口部715の縁に沿った配置に加えて或いはその代わりにドア710の縁に沿って配置される;その他の密封構成もまた利用可能である。
密封可能容器700は、XeF2蒸気源(図示されていない)への取り付けのために構成された注入口725もまた具備しており、密封可能容器700の内壁上の一連の支柱730は、1枚或いは複数枚のMEMS基板(光干渉変調器基板705のような−1枚が示されているが、好ましくは複数の支柱又は溝が1枚と20枚の間のそのような基板705のために与えられる)をチャンバ内部に保持するように構成されている。図示されている実施形態において、支柱730は、図8に示されている側面図(種々の特徴が簡略化のために図8から省略されている)に示されているように、光干渉変調器基板705の両側に配置されている。MEMS基板を保持するように構成されている他のホールダ(密封可能容器700の壁内の溝740のような)もまた利用可能である。ホールダは、好ましくは複数のMEMS基板が容器内に保持されることが出来るように、しかもなおXeF2蒸気の流れ又は拡散により効率的なエッチングがなされる程度に十分な間隔をもって、配置される。好ましくは、ホールダは、MEMS基板を機械的衝撃からのクッションになる(上記したもののような)耐XeF2柔軟材料で作られるか或いは裏張りされる。
可搬式XeF2エッチングチャンバは、排気口としても働くXeF2蒸気のための1個の注入口を含むことが可能である(例えば、その注入口に真空を取り付けることにより内圧を減少させ、次に真空を遮断してXeF2導入を可能にするためのバルブを開け、それから、バルブを閉じて基板をエッチングし、その後、再び真空を利用して反応生成物と一切の残留XeF2ガスを注入口を通して除去する)。好ましい実施形態においては、XeF2エッチングチャンバは、XeF2注入口及び排気口を装備する。例えば、図示されている実施形態において、密封可能容器700は、注入口725と、好ましくは(示されていない)真空ポンプへの取り付けのために構成されている、排気口735を具備する。XeF2注入口725と排気口735は、(商業的に入手可能な迅速接続バルブのような)セルフシーリングバルブ726、736を装着し、それぞれ、XeF2源と真空への接続を容易にしている。セルフシーリングバルブは、チャンバが分離される時にXeF2の漏れを軽減或いは防止するために好ましい。手動分離バルブ727、737は、エッチング剤の漏れを軽減或いは防止するためセルフシーリングバルブに加えて、或いはそれに代わって、使用されることが可能である。
図示されている実施形態において、密封可能容器700は、密封可能容器700を持ち上げられたり移動させたりすることができるように構成された把手740’を装備されている。把手に加えて或いはその代わりに、密封可能容器700は、1個又は複数個の車輪、例えば、ローラ或いはキャスタや、実質的に低摩擦の滑動表面など、のような可搬式エッチングチャンバを移動するための他の手段(図示されていない)を装備することができる。そして/又は、密封可能容器700は、ロボットで持ち上げられ手動搬送台車(manual guided vehicle)(「MGV」、例えば、カートや手押し車)及び/又は自動搬送台車(automatic guided vehicle)(「AGV」)を用いて輸送されるように構成されることが出来る。
可搬式エッチングチャンバは、好ましくは、更に、圧力計、電気配線などへ取り付けを可能にし、図9に示される一般的な形で(下記に更に詳細に説明される)XeF2エッチングシステム900を形成するように構成されている。好ましいXeF2エッチングチャンバは、エッチングの間にMEMS基板の観察ができるように構成された窓745(図7)を含む。可搬式エッチングチャンバは、エッチングステーションにおいて電源への迅速接続と切り離しを容易にする電源接続(図示されていない)をオプションで含めることができ、及び/或いは、可搬式エッチングチャンバは、オプションでバッテリーを装備されることが出来て、本明細書の他の場所で説明される検出器や加熱素子のようなオプション部品への電力を供給する。
図10A及び図10Bに関して、窓1020は、ガラス、プラスチック或いは石英のような比較的透明な材料から組み立てられることが可能であり、内部の直接目視観察を可能にする比較的大きな寸法を有することが出来る、或いは、光をチャンバの内部から外部へ運ぶ光ファイバ1005(図10B)又はファイバの束(図示されていない)により置き代えられることが可能である。チャンバ内部の情報を外部へ伝達する検出器を有するシステムのような、その他の工程モニタリングシステムもまた、利用されることが可能である。窓1020は、単純で信頼性があるという利点を持つ。エッチングの間にMEMS基板を観察或いはモニタするために役立つ好適な光ファイバ束1005は、例えば、スペクトラフィジクス(オリエルインスツルメンツ)(Spectra-Physics (Oriel Instruments))やオーシャンオプティクス,インク(Ocean Optics, Inc.)から商業的に入手可能である。検出器1025は、チャンバ窓1020(図10A)を通して信号を伝達或いは受信するように構成されることが可能であり、或いは、図10Bに模式的に示すようにエッチングチャンバ1015の壁1010を貫きチャンバの外へ通じる光ファイバ光学系1005を介して信号を受信するように構成されることが可能である。検出器は、望むなら、エッチングステーション或いはエッチングチャンバの部品であることも可能である。図10Aと10Bに説明されている構成は、容器1015の外部からMEMS基板1030の観察を容易にする。
XeF2エッチングチャンバは、図9に模式的に示されているようにXeF2エッチングシステム900を形成する他の構成要素に取り付けられることが可能である。図示されている実施形態において、XeF2エッチングシステム900は、(例えば、上記のような)可搬式XeF2エッチングチャンバ905を具備しており、XeF2エッチングチャンバ905は、システムの他の部品から容易に取り外し可能である。図示されている実施形態900は、下記を具備する。すなわち、可搬式XeF2エッチングチャンバ905に操作可能に接続されている(固体XeF2を含む容器915及び伸張室920のような)XeF2蒸気源910;システム900全体に亘ってXeF2や窒素(或いは他の不活性ガス)を輸送し、排気しそしてパージするための、種々の配管、圧力計及び(例えば、切り離しの前にチャンバ905を手動で分離するための)バルブ;真空チャンバ905に操作可能に接続されている真空ポンプ925;及び更に好ましくは、システムに操作可能に接続され、そして、エッチング工程の1或いは複数のステージを制御するようにプログラムされたコンピュータ(図示されていない)を具備する。図9の実施形態の作業は、固体XeF2からXeF2蒸気を作ること、図9に示されている配管やバルブを通して、伸張室920へその蒸気の輸送、及び、XeF2蒸気をエッチングチャンバ905の中への更なる輸送を包含する。エッチングチャンバ905に接続されている真空或いは粗引きポンプ925は、XeF2蒸気の輸送を助けるためエッチングチャンバ905を部分的に排気するために使用されることが可能である。窒素(N2)パージが、好ましくは伸張室920に導入され、そして図9に示されるようにエッチングチャンバ905を通して排気される。窒素パージは、XeF2エッチングが行なわれた後でシステムからXeF2をパージするために使われる。パージは、エッチングの前にも使われることが出来て、エッチングチャンバ内に均一な窒素雰囲気を確立する。他のパージガス(例えば、He,Ar,Ne,等)やシステム構成も、使用されることが可能である。
XeF2エッチングシステムの一実施形態が、図11に模式的に示されている。そのシステム1100は、XeF2蒸気源1105及び密封可能容器1110を具備しており、密封可能容器1110は、XeF2蒸気源1105から取り外しできるように構成されており、そして、XeF2蒸気源1105に対する移動を容易にするように構成される。密封可能容器1110は、上記のように可搬式XeF2エッチングチャンバであることが可能である。図示されている実施形態において、密封可能容器1110は、XeF2蒸気源1105への取り付けのために構成された注入口1115及び密封可能容器1110内部に少なくとも1枚のMEMS基板(光干渉変調器基板1123のような)を支持するように構成されたホールダ1120を装備する。密封可能容器1110、注入口1115及びホールダ1120の様々な構成が、上に説明されている。
XeF2エッチングシステム1100は、しかも、XeF2蒸気源1105から第1迅速接続バルブ1130へ流れるXeF2供給配管1125も装備する。XeF2注入口1115は、第2迅速接続バルブ1135を装備し、この第2迅速接続バルブは第1迅速接続バルブと対になるように構成され、それによってXeF2蒸気源1105からの密封可能容器の取り外しを容易にしている。XeF2エッチングシステム1100は、しかも、真空ポンプ1140と真空ポンプ1140から第3迅速接続バルブ1150へ流れる排気管1145とを装備する。密封可能容器1110は、第4迅速接続バルブ1160を装着した排気口1155を装備しており、この第4迅速接続バルブは第3迅速接続バルブ1150と対になるように構成され、それによって真空ポンプ1140からの密封可能容器の取り外しを更に容易にする。XeF2エッチングシステム1100は、しかも、XeF2供給配管及び真空配管上の制御バルブ1162,1165をそれぞれ装備しており、それ等はそれぞれXeF2蒸気の流れ及び密封可能容器1110の排気を制御するために望まれるように操作されることが可能である。図示されている実施形態において、制御バルブ1162,1165は、システム制御コンピュータ1170と通信するように示されている。このコンピュータは、ここで述べられているようにエッチングを実行するためにプログラムされることが出来る。
XeF2エッチングシステム1100は、しかも、パージガス(例えば窒素)源1182から第5迅速接続バルブ1184へ流れるパージ配管1180も装備している。密封可能容器1110は、パージガス注入口1186もまた装備しており、パージガス注入口1186は、第5迅速接続バルブ1184と対になるように構成された第6迅速接続バルブ1188を装着しており、それによってパージガス源1182からの密封可能容器1110の取り外しを容易にしている。密封可能容器1110は、このようにXeF2蒸気源1105、真空ポンプ1140及びパージガス源1182からの取り外しと取り付けを容易に出来るよう構成される。XeF2エッチングシステム1100は、しかも、パージガスの流れを制御するために望ましいように操作されることが出来る制御バルブ1190をパージ配管1180上に装備している。制御バルブ1190は、システム制御コンピュータ1170と通信するように示されている。
取り外しの後で、密封可能容器1110は、エッチングシステム1100の他の部分(XeF2蒸気源1105、真空ポンプ1140及びパージガス源1182を含む)に対して移動を容易にするよう構成されている。その理由は、密封可能容器が比較的小さく従って持ち上げて運ぶことが容易だからである。移動を容易にするために、可搬式エッチングチャンバは、好ましくは重量約100kg以下、更に好ましくは重量約20kg以下である。好ましくは、可搬式エッチングチャンバは、約5kgと約75kgの間の重量であり、更に好ましくは約10kgと約50kgの間の重量である。その他の重量も好適であり得る。移動を容易にするためのその他の方法は、車輪(キャスタ、ローラ、等のような回転装置を含む)、滑動表面及び密封可能容器1110上の把手を含む。
好ましくは、XeF2エッチングシステム1100は、光干渉変調器基板1123上の色変化を検出するように構成された検出器1175を更に具備する。ここで色変化は、XeF2エッチングの程度を表している。検出器1175は、可搬式XeF2エッチングチャンバ1110(図11に示されていない)の内部にあることが可能であり、或いは、チャンバ1110の外部に(例えば、上記したような)チャンバ窓1185の近くに設置されることが可能である。検出器1175は、上記のように光ファイバ束を具備することが出来る。コンピュータ1170は、検出器に操作可能に接続されることが可能で、色変化をモニタすることによりコンピュータ1170が1或いは複数のエッチングステップを制御することを可能にしている。エッチングステップのこのような制御は、下記に更に詳細に説明される。色変化は、例えば、光干渉変調器基板上の、或いは試験片として機能するMEMS基板の一部分上の、2つの電極の間にキャビティを開けるようにエッチングが進行するに従い生じ得る。
もう一つの実施形態は、MEMS基板をエッチングするための方法を提供する。この方法は、MEMS基板を可搬式エッチングチャンバに挿入すること、可搬式エッチングチャンバをエッチング剤源に操作可能な程度に接近した場所へ移動すること、可搬式エッチングチャンバをエッチング剤源へ取り付けること、及び、MEMS基板をエッチングするのに有効な期間にわたりMEMS基板をエッチング剤に曝露すること、を具備している。MEMS基板をエッチングするための方法の一実施形態が、図12に示される工程フロー図の脈絡の中で説明される。工程フロー1200は、ステップ1205でMEMS基板を可搬式エッチングチャンバ内に挿入することにより始まる。好適な可搬式エッチングチャンバの例は、上記の可搬式XeF2エッチングチャンバを含む。MEMS基板は、一連の先行の堆積、パターニング及びエッチングステップにより形成されてきた未リリースの或いは部分的に未リリースの光干渉変調器基板であることが可能である。光干渉変調器はリリース後に損傷に対しより敏感な傾向があり、従って、損傷の可能性を減らすためリリースは、しばしば製造工程の最後近くで実行される。ステップ1205での可搬式エッチングチャンバ内へMEMS基板を挿入することは、好ましくは前の製造ステップ直後に実行される。それに代わる実施形態においては、ステップ1205での可搬式エッチングチャンバ内へMEMS基板を挿入することは、ステップ1215での可搬式エッチングチャンバのエッチング剤源への取り付けの後に実行される。好ましくは、多数の未リリースの或いは部分的に未リリースのMEMS基板は、ステップ1205で可搬式エッチングチャンバ内へ設置される。
工程フローは、(MEMS基板を収容している)エッチング剤源を具備するエッチングステーションに操作可能な程度に接近した場所へ可搬式エッチングチャンバを移動することにより、ステップ1210へ続く。移動距離は、必要に応じて、少なくとも約10m、少なくとも約100m、或いは少なくとも約1kmであることが可能である。例えば、未リリースのMEMS基板は、第1工場において加工されそしてステップ1205でロードされ、その次にステップ1210で第2工場へかなりの距離を搬送されることがあり得るし、或いは、同じ工場内で前工程ステーションからエッチングステーションへ搬送されることもあり得る。MEMS基板は、搬送の前、中或いは後に、必要に応じて、例えば、少なくとも約1時間、少なくとも約1日、等、の期間にわたり、可搬式エッチングチャンバ内に保管されることも可能である。好ましくは、可搬式エッチングチャンバは、保管中及び/又は移動中にMEMS基板を汚染から保護するために実質的に密封される。可搬式エッチングチャンバは、必要に応じて、多数回搬送され種々の場所で保管されることが可能である。搬送の後、可搬式エッチングチャンバは、操作可能な程度にエッチングステーション(エッチング剤源を装備されている)に接近した場所にあり、例えば、その結果、エッチング剤と可搬式エッチングチャンバとの間の供給配管が安全に取り付けられることが出来る。
工程フローは、可搬式エッチングチャンバをエッチング剤源へ取り付けることによりステップ1215へ続く。このような取り付けは、好ましくは迅速接続バルブ或いは当業者には公知の他の適切なコネクタを用いてなされる。取り付けの後で、可搬式エッチングシステムとエッチング源は、上記に説明されそして図9と図11において示したように、エッチングシステム1100の構成要素であることが出来る。工程フローは、MEMS基板をエッチングするのに有効な期間にわたりMEMS基板1123をエッチング剤に曝露することによりステップ1220へ続く。例えば、可搬式エッチングチャンバ1110内の圧力は、チャンバをエッチング剤源1105に取り付けた真空源1140に取り付けることにより減圧されることが可能で、こうしてエッチング剤を可搬式エッチングチャンバへ引き入れる。未リリースの光干渉変調器基板とXeF2エッチング剤の場合、犠牲層除去のための一般的な曝露時間は、しばしば約1から約30分の範囲にあり、更に一般的には約10から20分の範囲にある。曝露時間は、光干渉変調器基板上の色変化、例えば、犠牲層が除去されそして光学的キャビティが形成された時にもたらされる色変化、を検出する検出器1175を使用することにより決定されることが出来る。
可搬式エッチングチャンバとエッチング剤源は、XeF2エッチングシステムの構成要素であり、好ましくはシステムに操作可能に接続され、そしてエッチング工程の1或いは複数のステージを制御するようにプログラムされたコンピュータを具備する上記のようなXeF2エッチングシステムの、構成要素であることが可能である。例えば、図12に示される工程フロー図の脈絡と図11に示されるXeF2エッチングシステム1100において、コンピュータ1170は、好ましくはXeF2の供給、真空そしてガスパージ配管をそれぞれ制御するバルブ1162、1165、1190に操作可能に接続される。このようにして、例えば、コンピュータ1170は、密封可能容器1110内の圧力を、例えば約20mTorrから0.2Torrの範囲の圧力に、減圧するためにバルブ1165を開き、次にバルブ1165を閉じ或いは部分的に閉じ、そしてバルブ1190を開くように、プログラムされることが可能であり、このようにして、パージガス(例えば窒素)をパージガス源1182から密封可能容器1110へ引き込む。コンピュータ1170は、次にパージガス制御バルブ1190を閉じ、そしてパージガスを除去するため真空制御バルブ1165を開く。オプションであるパージは、望むならば繰り返されることも可能である。
コンピュータ1170は、その次にバルブ1165を閉じ或いは部分的に閉じそしてバルブ1162を開くようにプログラムされることが可能であり、このようにして、XeF2蒸気をXeF2蒸気源1105から(減圧された内圧を有する)密封可能容器1110内へ引き込む。次に、XeF2蒸気が、ステップ1220の間に光干渉変調器基板をエッチングするので、バルブ1162は、閉じられる或いは部分的に閉じられることが可能である。エッチングの期間に密封可能容器1110の圧力は、好ましくは約0.4から約4Torrの範囲にあり、温度は、好ましくは約20℃から約60℃の範囲にある。もし加熱することが望まれるならば、密封可能容器1110は、加熱素子(及び対応する電力接続、図示されていない)を装備することが可能であり、或いはXeF2エッチングシステム1100は、可搬式エッチングチャンバを加熱するように構成された加熱素子(図示されていない)を装備することが可能である。コンピュータ1170は、光干渉変調器基板を所定の時間にわたりXeF2蒸気に曝露するようにプログラムされることが可能であり、或いは密封可能容器1110内の窓1185を通して光干渉変調器基板1123上の色変化を検出しモニタする検出器1175の出力をモニタするようにプログラムされることが可能であり、或いは光干渉変調器基板が十分にエッチングされたと(例えば、窓1185を通して色変化を目視観察することにより、或いは検出器1175の出力をモニタすることにより)作業者が決定するまで待つようにプログラムされることが可能である。その次に、コンピュータ1170は、バルブ1165を開けて密封可能容器1110からエッチング反応の副生成物(及び一切の残留XeF2蒸気)を引き出すようにプログラムされることが可能である。オプションで、コンピュータ1170は、反応の副生成物(及び一切の残留XeF2蒸気)を一掃するため上記の一般的な方法で不活性ガスを用いて密封可能容器1110をパージするようにプログラムされることが可能である。
図12に示される工程フローは、ステップ1225において可搬式エッチングチャンバをエッチング剤源から取り外すことにより継続されることが可能であり、更にステップ1230において可搬式エッチングチャンバをエッチングステーションから分離してMEMSデバイスを作製するための全体工程における次のステップへ移動させることにより継続されることが可能である。図示されている実施形態において、リリースされたMEMS基板は、ステップ1235で先の工程の準備のために可搬式エッチングチャンバからアンロードされる。それに代わる実施形態においては、リリースされたMEMS基板は、ステップ1225で可搬式エッチングチャンバをエッチング剤源から切り離す前に、ステップ1235で可搬式エッチングチャンバからアンロードされる。リリースされたMEMS基板は、保管される及び/又は種々の更に先の処理ステップに供せられることが可能である。例えば、エッチングとリリースの後で、MEMS基板は、新しく形成された光学的キャビティの汚染を防止するために(例えば、被覆層を堆積することにより)封じ込まれることが可能である。可搬式エッチングチャンバは、そのような付加的な処理ステップの前に、リリースされたMEMS基板に対する保管容器及び/又はキャリアとして使用されることが可能である。
図12に示される工程フローは、このようにして、未リリースのMEMS基板をエッチングの前にそしてリリースされたMEMS基板をエッチングの後に輸送するためそして保管するための安全で便利な方法を提供すること;MEMS基板の保管と移動をXeF2蒸気源から分離することにより製造工程の柔軟性と効率を向上させること;及び、必要に応じて、種々の数の可搬式エッチングチャンバをXeF2蒸気源へ取り付ける能力を提供することにより製造プロセスのスケール対応性を向上させること、により著しい利点を提供することが出来る。図示されている工程フローは、従来のキャリア或いはカセットの使用と比較して、エッチング前にXeF2チャンバでのロード及び/又はアンロードステップを省略することにより生産を大いに速めることも可能である。また、ロード及び/又はアンロードステップの省略は、特に加工とリリースとの間における、基板の汚染の可能性を減らすことを可能にする。例えば、(1枚又は複数枚のリリースされたMEMS基板を収容している)可搬式エッチングチャンバは、製造設備からパッケージング場所又は設備(ここは一般的に加工区域又は設備より清浄度が劣る)へリリースされたMEMS基板をパッケージングの直前まで環境に曝露することなく搬送させることが出来る。或いは、リリースは、(1枚又は複数枚のリリースされたMEMS基板を収容している)可搬式エッチングチャンバをパッケージング区域又は設備に配置されたエッチングチャンバに接続することにより実行されることが可能であり、これによって、移動中により壊れやすいリリースされた基板への可能性のある損傷を減少させる。可搬式エッチングチャンバは、エッチング後にリリースされた(複数の)MEMS基板を保管及び/又は輸送するために安全で便利な方法もまた提供する。
当業者等は、上記のシステムが複数のエッチングチャンバを具備でき、そして、複数のチャンバが同時にシステムに取り付けられることが出来ること、を理解する。このようにして、生産は、システムの他の部分へ取り付けられるチャンバの数を変更することにより比較的容易に拡大或いは縮小させることが可能である。複数のチャンバは、しかも、直列に取り付けられることも可能であり、そして、任意の特定の時間にシステムに取り付けられていないチャンバは、MEMS基板を安全に保管する及び/又は輸送するために使用されることが可能である。
別の1つの実施形態は、少なくとも1枚のMEMS基板を収容するように構成され、そして、少なくとも1枚のMEMS基板をエッチングするのに有効である量の固体XeF2を収容するように構成された、可搬式XeF2エッチングチャンバを提供する。例えば、可搬式XeF2エッチングチャンバ700の内部は、必要な量の固体XeF2を収容するための大きさにされた隔室を含むことが出来る。隔室は、小さな隔室からチャンバの残りの部分へXeF2を流すように小さな複数の穴を含むことが出来る。或いは、固体XeF2を収容し同じような寸法の複数の穴を有する小金属容器が、チャンバ内に置かれても良い。或いは、小金属容器は、チャンバ内に置かれて、チャンバ内部で有効な量のXeF2を放出するように作動させられるまでは、小金属容器内部で大部分の固体XeF2を固相に保つように加圧されることが可能である。
別の1つの実施形態は、少なくとも1枚のMEMS基板を収容するように構成され、そして、その少なくとも1枚のMEMS基板をエッチングするのに有効である量の固体XeF2を収容するように構成された、可搬式XeF2エッチングチャンバを具備するXeF2エッチングシステムを提供する。ここで、そのシステムは、固体XeF2を可搬式XeF2エッチングチャンバ内へ供給するように構成される。そのシステムは、好ましくは図9に示されているように、圧力計、真空ポンプ、電気配線等を、そして固体XeF2供給器を具備し、そして更に好ましくは、システムに操作可能に接続されそして上記したものと同様な方法でエッチング工程の1或いは複数のステージを制御するようにプログラムされたコンピュータを具備する。好ましくは、システムは、更に光干渉変調器基板上の色変化を検出するように構成された検出器を具備する。ここで色変化は、XeF2エッチングの程度を表している。コンピュータは、検出器に操作可能に接続されることが可能で、コンピュータが色変化をモニタすることにより1或いは複数のエッチングステップを制御することを可能にする。
上記の詳細な説明は、種々の実施形態に適用されたように本発明の新規な特徴を示し、説明し、そして、指摘してきているけれども、説明された装置又は工程の形態及び詳細における種々の省略、置き換え及び変更は、本発明の趣旨から逸脱することなく当業者により実行されることが可能であることが理解される。明確に理解されるように、本発明は、ある特徴が他の特徴から分離して用いられる或いは実行されることが出来るように、ここに開示した必ずしも全ての特徴や利点を与えることのない形で具体化されることが可能である。
12…光干渉変調器、14…可動層、16…固定層、18…支柱、19…キャビティ、 20…基板、22…アレイ制御装置、30…画素アレイ、32…連結部、34…変形可能層、700…密封可能容器、705…光干渉変調器基板、710…ドア、715…開口部、720…柔軟材料、725…注入口、726,736…セルフシーリングバルブ、727,737…手動分離バルブ、730…支柱、735…排気口、740…溝、740’…把手、745…窓、900…XeF2エッチングシステム、910…XeF2蒸気源、1005…光ファイバ、1010…壁、1015…エッチングチャンバ、1020…窓、1025…検出器、1030…MEMS基板、1100…XeF2エッチングシステム、1105…XeF2蒸気源、1110…密封可能容器、1115…XeF2注入口、1120…ホールダ、1123…光干渉変調器基板、1125…XeF2供給配管、1130…第1迅速接続バルブ、1135…第2迅速接続バルブ、1140…真空ポンプ、1145…排気管、1150…第3迅速接続バルブ、1155…排気口、1160…第4迅速接続バルブ、1162,1165…制御バルブ、1170…システム制御コンピュータ、1175…検出器、1180…パージ配管、1182…パージガス源、1184…第5迅速接続バルブ、1185…窓、1186…パージガス注入口、1188…第6迅速接続バルブ、1200…工程フロー図。
Claims (57)
- XeF2エッチングシステムであって:
XeF2蒸気源、真空源、及びパージガス源から選択される少なくとも1つの供給源を具備するエッチングステーション;
下記を具備する密封可能容器;
少なくとも1つの供給源に取り付けるように構成された注入口;及び
密封可能容器の移動中に密封可能容器内部に少なくとも1枚のMEMS基板を支持するように構成されたホールダ;
を具備し、
該密封可能容器は、少なくとも1つの供給源から取り外すように構成され、そして少なくとも1つの供給源に対して移動を容易にするように構成される。 - 少なくとも1つの供給源は、真空源である、請求項1のXeF2エッチングシステム。
- 少なくとも1つの供給源は、XeF2蒸気源である、請求項1のXeF2エッチングシステム。
- 少なくとも1つの供給源は、パージガス源である、請求項1のXeF2エッチングシステム。
- ホールダは、光干渉変調器基板を支持するように構成された、請求項1のXeF2エッチングシステム。
- 光干渉変調器基板上の色変化を検出するように構成された検出器、を更に具備し、該色変化は、XeF2基板のエッチングの程度を表している、請求項5のXeF2エッチングシステム。
- 検出器は、光ファイバ束を具備する、請求項6のXeF2エッチングシステム。
- エッチングシステムは、光干渉変調器基板を照明しそれにより反射光を生成するように構成された光源を具備し、該検出器は、該反射光を検出するように構成される、請求項6のXeF2エッチングシステム。
- XeF2エッチングシステムに操作可能に接続され、そして、XeF2エッチングプロセスの1或いは複数のステージを制御するようにプログラムされたコンピュータ、を更に具備する、請求項1のXeF2エッチングシステム。
- コンピュータは、検出器から入力を受信するようにプログラムされる、請求項9のXeF2エッチングシステム。
- 検出器は、光干渉変調器基板上の色変化を検出するように構成される、請求項10のXeF2エッチングシステム。
- 可搬式XeF2エッチングチャンバであって:
真空源に取り付けるように構成された注入口を具備する密封可能容器;及び
密封可能容器の移動中に密封可能容器の内部に少なくとも1枚のMEMS基板を支持するように構成されたホールダ;
を具備し、
該密封可能容器、真空源に対して移動を容易に行なえるように構成される。 - ホールダは、光干渉変調器基板を支持するように構成される、請求項12の可搬式XeF2エッチングチャンバ。
- 密封可能容器は、密封可能容器の外部から光干渉変調器基板の観察を容易に行なえるように構成された窓を更に具備する、請求項13の可搬式XeF2エッチングチャンバ。
- 窓は、光干渉変調器基板上の色変化の検出を容易にするように構成される、ここで、該色変化は、XeF2基板のエッチングの程度を表している、請求項14の可搬式XeF2エッチングチャンバ。
- 密封可能容器に取り付けられ、そして可搬式XeF2エッチングチャンバを持ち上げることを容易にするように構成された把手、を更に具備する、請求項13の可搬式XeF2エッチングチャンバ。
- 可搬式XeF2エッチングチャンバの移動を容易にするように構成された複数の車輪、を更に具備する、請求項13の可搬式XeF2エッチングチャンバ。
- 光干渉変調器基板をチャンバ内へ設置することを容易にするように構成されたドア、を更に具備する、請求項13の可搬式XeF2エッチングチャンバ。
- XeF2蒸気を収容するための密封可能な手段、及びXeF2蒸気によるMEMS基板のエッチングを容易にするために少なくとも1枚のMEMS基板を保持するための手段、を具備する、可搬式XeF2エッチングチャンバ。
- 保持する手段は、MEMS基板の対向面に設置された少なくとも2つの支持台を具備する、請求項19の可搬式XeF2エッチングチャンバ。
- 密封可能な収容する手段は、容器を具備し、該容器は、ドア及び該ドアと接触する少なくとも1つの密封材を具備し、該密封材とドアは、XeF2蒸気が容器から漏洩することを実質的に防止するように構成されている、請求項19の可搬式XeF2エッチングチャンバ。
- 保持する手段は、容器の壁上に少なくとも1つの溝を具備する、請求項21の可搬式XeF2エッチングチャンバ。
- 密封可能な手段をXeF2蒸気源に取り付けるための手段、を更に具備する、請求項19の可搬式XeF2エッチングチャンバ。
- 取り付ける手段は、迅速接続バルブを具備する、請求項23の可搬式XeF2エッチングチャンバ。
- 可搬式XeF2エッチングチャンバを移動させるための手段、を更に具備する、請求項19の可搬式XeF2エッチングチャンバ。
- 移動する手段は、車輪、実質的に低摩擦の滑動表面及び把手から選択される少なくとも1つを具備する、請求項25の可搬式XeF2エッチングチャンバ。
- 車輪は、ローラである、請求項26の可搬式XeF2エッチングチャンバ。
- 車輪は、キャスタである、請求項26の可搬式XeF2エッチングチャンバ。
- MEMS基板をエッチングする方法であって:
可搬式エッチングチャンバをエッチング剤源に操作できる程度に近接した位置へ移動すること;
可搬式エッチングチャンバをエッチング剤源に取り付けること;
リリースされたMEMS基板を形成するためにMEMS基板をエッチングするのに有効な期間にわたり可搬式チャンバ内に支持されたMEMS基板をエッチング剤に曝露すること;
可搬式チャンバをエッチング剤源から取り外すこと;
可搬式チャンバをエッチング剤源から引き離すこと;及び
リリースされたMEMS基板を可搬式エッチングチャンバからアンロードすること、
を具備する。 - 可搬式エッチングチャンバをエッチング剤源に取り付ける前に、MEMS基板を可搬式エッチングチャンバ内に挿入すること、を更に具備する、請求項29の方法。
- 可搬式エッチングチャンバは、エッチング剤源に取り付けるように構成された注入口及び密封可能容器内部にMEMS基板を支持するように構成されたホールダを備えた、密封可能容器を具備する、請求項29の方法。
- エッチング剤は、XeF2蒸気を具備する、請求項29の方法。
- MEMS基板は、部分的に加工された光干渉変調器である、請求項32の方法。
- 可搬式エッチングチャンバは、車輪を具備する、請求項29の方法。
- 可搬式エッチングチャンバを移動するステップは、表面に沿って車輪を回転させることを具備する、請求項34の方法。
- 可搬式エッチングチャンバを移動するステップは、可搬式エッチングチャンバを持ち上げることを具備する、請求項29の方法。
- 可搬式エッチングチャンバは、約20kg以下の重量である、請求項29の方法。
- 可搬式エッチングチャンバは、約100kg以下の重量である、請求項29の方法。
- MEMS基板を可搬式エッチングチャンバに挿入するステップの後で、可搬式エッチングチャンバをエッチング剤源へ取り付けるステップの前に、MEMS基板は、可搬式エッチングチャンバ内に少なくとも約1時間にわたり保管される、請求項30の方法。
- MEMS基板を可搬式エッチングチャンバに挿入するステップの後で、可搬式エッチングチャンバをエッチング剤源へ取り付けるステップの前に、MEMS基板は、可搬式エッチングチャンバ内に少なくとも約1日にわたり保管される、請求項30の方法。
- 可搬式エッチングチャンバを真空ポンプへ取り付けること、を更に具備する、請求項29の方法。
- 可搬式エッチングチャンバを移動するステップは、可搬式エッチングチャンバを少なくとも約10mの距離を輸送することを具備する、請求項29の方法。
- 距離は、少なくとも約100mである、請求項42の方法。
- 距離は、少なくとも約1kmである、請求項42の方法。
- MEMS基板は、MEMS基板を完全にリリースするのに有効な期間にわたりエッチング剤に曝露される、請求項29の方法。
- 可搬式エッチングチャンバをエッチング剤源から引き離す前に、リリースされたMEMS基板を可搬式エッチングチャンバからアンローディングすること、を具備する、請求項29の方法。
- 可搬式エッチングチャンバをエッチング剤源から取り外した後で、リリースされたMEMS基板を可搬式エッチングチャンバからアンローディングすること、を具備する、請求項29の方法。
- 可搬式エッチングチャンバをエッチング剤源から引き離した後で、リリースされたMEMS基板を可搬式エッチングチャンバからアンローディングすること、を具備する、請求項29の方法。
- 可搬式エッチングチャンバをエッチング剤源に取り付けた後で、MEMS基板を可搬式エッチングチャンバ内に挿入すること、を更に具備する、請求項29の方法。
- MEMS基板をエッチングする方法であって:
MEMS基板を可搬式エッチングチャンバ内に挿入すること;
その中に収容されたMEMS基板を有する可搬式エッチングチャンバをエッチングステーションに操作可能な程度に接近した場所へ移動すること;
可搬式エッチングチャンバをエッチングステーションへ接続すること;及び
可搬式エッチングチャンバがエッチングステーションへ取り付けられている間に、可搬式エッチングチャンバ内部のMEMS基板をエッチングすること、
を具備する。 - 可搬式エッチングチャンバをエッチングステーションに接続する前に、可搬式エッチングチャンバを移動すること、を具備する、請求項50の方法。
- 可搬式エッチングチャンバをエッチングステーションから引き離すこと、を具備する、請求項50の方法。
- 可搬式エッチングチャンバをエッチングステーションに接続する前に、MEMS基板を可搬式エッチングチャンバ内に挿入すること、を具備する、請求項50の方法。
- 可搬式XeF2エッチングチャンバであって:
少なくとも1つの供給源に取り付けられるように構成された注入口を具備する密封可能容器、該少なくとも1つの供給源は、XeF2蒸気源、真空源、及びパージガス源から選択される;及び
容器の移動中に密封可能容器内部に少なくとも1枚のMEMS基板を支持するように構成されたホールダ、
を具備し、
該密封可能容器は、該少なくとも1つの供給源に関連して移動を容易にするように構成される。 - 少なくとも1つの供給源は、真空源、及びパージガス源から選択される、請求項54の可搬式XeF2エッチングチャンバ。
- 密封可能容器は、少なくとも1枚のMEMS基板をエッチングするのに有効である量の固体XeF2を収容するように構成される、請求項55の可搬式XeF2エッチングチャンバ。
- 請求項29又は50の方法により形成されたエッチングされたMEMS基板。
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