改善された性能を有するカプセル化された空間光変調器
【課題】空間光変調器の光学的性能を確実にするために、マイクロチャンバにおける望まれない散乱された光が透明な窓を出ることを防止すること。
【解決手段】カプセル化された空間光変調器であって、チャンバの中の基板上の空間光変調器と、該チャンバを部分的に画定するカプセル化カバーと、該基板と該カプセル化カバーとの間のスペーサ壁であって、該スペーサ壁は、該空間光変調器に隣接する内側表面を有する、スペーサ壁と、該スペーサ壁の該内側表面の第１の光を吸収する材料であって、該光を吸収する材料は、該チャンバ内の光を吸収するように構成されている、第１の光を吸収する材料とを備えている、カプセル化された空間光変調器。
【解決手段】カプセル化された空間光変調器であって、チャンバの中の基板上の空間光変調器と、該チャンバを部分的に画定するカプセル化カバーと、該基板と該カプセル化カバーとの間のスペーサ壁であって、該スペーサ壁は、該空間光変調器に隣接する内側表面を有する、スペーサ壁と、該スペーサ壁の該内側表面の第１の光を吸収する材料であって、該光を吸収する材料は、該チャンバ内の光を吸収するように構成されている、第１の光を吸収する材料とを備えている、カプセル化された空間光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、空間光変調器のパッケージングに関する。
【背景技術】
【０００２】
空間光変調器を製造することにおいて、複数の空間光変調器が、通常、半導体ウェハ上に製造される。次に、空間光変調器はマイクロチャンバ内で密閉され、次いで個々のダイに分割される。マイクロチャンバは一般的に透明な窓を含み、該透明な窓を通して、空間光変調器は光学的信号を送受信する。空間光変調器の光学的性能を確実にするために、マイクロチャンバにおける望まれない散乱光が透明な窓を出ることを防止することが重要である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
１つの一般的な局面において、カプセル化された空間光変調器（ＳＬＭ）が記述される。ＳＬＭは、チャンバの中の基板上の空間光変調器と、チャンバを部分的に画定するカプセル化カバーと、基板とカプセル化カバーとの間のスペーサ壁であって、該スペーサ壁は、空間光変調器に隣接する内側表面を有する、スペーサ壁と、スペーサ壁の内側表面の第１の光を吸収する材料であって、該光を吸収する材料は、チャンバ内の光を吸収するように構成されている、第１の光を吸収する材料とを含む。
【０００４】
別の一般的な局面において、基板上のチャンバ内でカプセル化された傾斜可能なミラーのアレイを動作する方法が開示される。方法は以下のステップを含み得る。傾斜可能なミラーのうちの少なくとも１つがオンの位置に傾けられる。オンの位置において第１の反射された光を生成するために、傾斜可能なミラーから第１の入射光のパケットが反射される。第１の反射された光がチャンバの外に伝達され、該チャンバは、カプセル化カバーと、基板とカプセル化カバーとの間のスペーサ壁とを備えている。傾斜可能なミラーがオフの位置に傾けられる。オフの位置において第２の反射された光を生成するために、傾斜可能なミラーから第２の入射光のパケットが反射される。チャンバ内のスペーサ壁の表面の第１の光を吸収する材料によって、第２の反射された光が吸収される。
【０００５】
さらに別の局面において、複数の空間光変調器のためのカプセル化デバイスを製造する方法が開示される。方法は以下のステップを含み得る。複数の開口部がカプセル化カバー内に形成される。アパーチャ層がカプセル化カバーに形成され、該アパーチャ層は、複数の開口部を備えている。スペーサ壁がカプセル化カバーに形成される。第１の光を吸収する材料の層がスペーサ壁とアパーチャ層とに形成され、それにより、カプセル化デバイスを生成し、該第１の光を吸収する材料は、チャンバ内の光を吸収するように構成されている。
【０００６】
システムの実装は、以下の特徴のうちの１つ以上を含み得る。カプセル化カバーは、可視光、紫外線、または赤外線に対して透明であり得る。第１の光を吸収する材料は、酸化ジルコニウムまたは窒化ジルコニウムのようなジルコニウムの化合物を含み得る。デバイスは、カプセル化カバーの表面にアパーチャ層を含み得、該アパーチャ層は、空間光変調器の上に開口部を有する。アパーチャ層は、クロミウムの化合物のような金属酸化物または炭化物を含み得る。アパーチャ層はチャンバの内側にあり得る。ＳＬＭはアパーチャ層の表面に第２の光を吸収する材料を含み得、該第２の光を吸収する材料は、チャンバの中の光を吸収するように構成されている。第２の光を吸収する材料は、クロミウムの化合物またはジルコニウムの化合物を含み得る。ＳＬＭは基板の表面に第３の光を吸収する材料を含み得、該第３の光を吸収する材料は、チャンバの中の望ましくない光を吸収するように構成されている。第３の光を吸収する材料は、ジルコニウムの化合物を含み得る。第３の光を吸収する材料は、空間光変調器によって覆われていない基板の表面の部分にあり得る。スペーサ壁は金属の材料を含み得る。スペーサ壁は接着剤を用いてカプセル化カバーまたは基板に密閉され得る。スペーサ壁はカプセル化カバーまたは基板に接合され得る。スペーサ壁は、基板とカプセル化カバーとの間のキャビティの高さを画定し得、該キャビティの高さは、０．５ミクロンと１ミクロンとの間のような約０．２ミクロンと２．０ミクロンとの間であり得る。空間光変調器は、オンの位置とオフの位置とに傾くように構成された傾斜可能なミラー含み得る。傾斜可能なミラーがオンの位置にあるときには、傾斜可能なミラーはチャンバから外に光を反射するように構成され得る。カプセル化カバーは基板の表面に実質的に平行であり、ミラーがオンの位置にあり、オンの方向がカプセル化カバーに対して実質的に直交しているときには、ミラーはオンの方向に光を反射し得る。傾斜可能なミラーがオフの位置にあるときには、傾斜可能なミラーは第１の光を吸収する材料に向けて光を反射するように構成され得、反射された光は、第１の光を吸収する材料によって吸収される。ＳＬＭはまた基板上に電気接点を含み得、１つ以上の電気接点が、空間光変調器に電気信号を送信し、空間光変調器から電気信号を受信するように構成されている。電気接点はチャンバの外側に位置を定められ得る。ＳＬＭはカプセル化カバーの表面にアパーチャ層を含み得、ＳＬＭは傾斜可能なミラーのアレイを含み得、該アレイは、第１の横方向の寸法と、第１の寸法に実質的に直交する第２の横方向の寸法とによって特徴付けられ、アパーチャ層は、傾斜可能なミラーのアレイの上に開口部を備えている。傾斜可能なミラーのアレイの第１の横方向の寸法は、アパーチャ層内の開口部の対応する寸法よりも幅が広くなり得る。
【０００７】
スペーサ壁は、カプセル化カバーの上に導電層を形成することと、導電層の上にマスク層を形成することであって、該マスク層は、複数の開口部を備えている、ことと、導電層の上かつマスク層の開口部内にスペーサ壁を電気めっきすることとによって形成され得る。第１の光を吸収する材料の層を形成するステップは以下のステップを含み得る：スペーサ壁と、アパーチャ層と、アパーチャ層内の開口部に対応するカプセル化カバーの表面とにフォトレジスト層をコーティングすることと、アパーチャ層の開口部内にあるフォトレジスト層の一部分を照射することと、スペーサ壁とアパーチャ層とのフォトレジスト層を取り除くことと、次に、スペーサ壁およびアパーチャ層ならびにフォトレジスト層に第１の光を吸収する材料を堆積することと、カプセル化カバーの表面のフォトレジスト層と、フォトレジスト層の上の第１の光を吸収する材料とを取り除くこととである。カプセル化デバイスのスペーサ壁は、次に、基板上に複数のチャンバを形成するために、複数の空間光変調器を有する該基板の表面に接続され得、各チャンバは、少なくとも１つの空間光変調器を含む。スペーサ壁は、接着剤によって基板の表面に密閉され得るか、またはプラズマ接合によって表面に接合され得る。基板の一部分とカプセル化カバーの一部分とは、２つ以上のダイを形成するために切断され得、各ダイは、空間光変調器の１つをカプセル化している少なくとも１つのチャンバを含んでいる。
【０００８】
本明細書において記述された方法およびデバイスの様々な実装は、以下の利点のうちの１つ以上を含み得る。開示された空間光変調器は改善された光学的性能を有し得る。望ましくない光は、空間光変調器をカプセル化するマイクロチャンバに吸収され得る。従って、出力された光学的信号における光学的なノイズは減少され得る。空間光変調器の「オン」の状態と「オフ」の状態との間のコントラストがまた増加され得る。本明細書はまた、チャンバ内の望ましくない光を吸収し得る光を吸収する構成要素を含むカプセル化デバイスの製造プロセスを開示している。さらに、基板上の複数の空間光変調器は共通のプロセスでカプセル化され得る。従って、製造効率が改善される。
【０００９】
本発明は複数の実施形態を参照して特に示されかつ記述されてきたが、形式および詳細に関する様々な変更が、本発明の精神および範囲を逸脱することなく行なわれ得るということが当業者には理解される。
【００１０】
本発明はさらに以下の手段を提供する。
【００１１】
（項目１）
カプセル化された空間光変調器であって、
チャンバの中の基板上の空間光変調器と、
該チャンバを部分的に画定するカプセル化カバーと、
該基板と該カプセル化カバーとの間のスペーサ壁であって、該スペーサ壁は、該空間光変調器に隣接する内側表面を有する、スペーサ壁と、
該スペーサ壁の該内側表面の第１の光を吸収する材料であって、該光を吸収する材料は、該チャンバ内の光を吸収するように構成されている、第１の光を吸収する材料と
を備えている、カプセル化された空間光変調器。
【００１２】
（項目２）
上記カプセル化カバーは、可視光、紫外線、または赤外線に対して透明である、項目１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００１３】
（項目３）
上記第１の光を吸収する材料は、ジルコニウムの化合物を含む、項目１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００１４】
（項目４）
上記カプセル化カバーの表面にアパーチャ層をさらに備えており、該アパーチャ層は、上記空間光変調器の上に開口部を備えている、項目１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００１５】
（項目５）
上記アパーチャ層は、クロミウムの化合物を含む、項目４に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００１６】
（項目６）
上記アパーチャ層の表面に第２の光を吸収する材料をさらに含み、該第２の光を吸収する材料は、上記チャンバの中の光を吸収するように構成されている、項目５に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００１７】
（項目７）
上記第２の光を吸収する材料は、クロミウムの化合物またはジルコニウムの化合物を含む、項目６に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００１８】
（項目８）
上記基板の表面に第３の光を吸収する材料をさらに含み、該第３の光を吸収する材料は、上記チャンバの中の望ましくない光を吸収するように構成されている、項目１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００１９】
（項目９）
上記第３の光を吸収する材料は、ジルコニウムの化合物を含む、項目８に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００２０】
（項目１０）
上記スペーサ壁は、金属の材料を含む、項目１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００２１】
（項目１１）
上記スペーサ壁は、上記基板と上記カプセル化カバーとの間のキャビティの高さを画定しており、該キャビティの高さは、約０．２ミクロンと２．０ミクロンとの間である、項目１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００２２】
（項目１２）
上記空間光変調器は、傾斜可能なミラーを備えており、該傾斜可能なミラーがオフの位置にあるときには、該傾斜可能なミラーは上記第１の光を吸収する材料に向けて光を反射するように構成されており、反射された光は、該第１の光を吸収する材料によって吸収される、項目１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００２３】
（項目１３）
上記カプセル化カバーの表面にアパーチャ層をさらに備えており、上記空間光変調器は、傾斜可能なミラーのアレイを備えており、該アレイは、第１の横方向の寸法と、該第１の寸法に実質的に直交する第２の横方向の寸法とによって特徴付けられ、該アパーチャ層は、該傾斜可能なミラーのアレイの上に開口部を備え、該傾斜可能なミラーのアレイの第１の横方向の寸法は、該アパーチャ層内の該開口部の対応する寸法よりも幅が広い、項目１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００２４】
（項目１４）
基板上のチャンバ内でカプセル化された傾斜可能なミラーのアレイを動作する方法であって、
該傾斜可能なミラーのうちの少なくとも１つをオンの位置に傾けることと、
該オンの位置において該傾斜可能なミラーから第１の入射光のパケットを反射し、第１の反射された光を生成することと、
該チャンバの外に該第１の反射された光を伝達することであって、該チャンバは、カプセル化カバーと、該基板と該カプセル化カバーとの間のスペーサ壁とを備えている、ことと、
該傾斜可能なミラーをオフの位置に傾けることと、
該オフの位置において該傾斜可能なミラーから第２の入射光のパケットを反射し、第２の反射された光を生成することと、
該チャンバ内の該スペーサ壁の表面の第１の光を吸収する材料によって、該第２の反射された光を吸収することと
を包含する、方法。
【００２５】
（項目１５）
複数の空間光変調器のためのカプセル化デバイスを製造する方法であって、
カプセル化カバー内に複数の開口部を形成することと、
該カプセル化カバーにアパーチャ層を形成することであって、該アパーチャ層は、複数の開口部を備えている、ことと、
該カプセル化カバーにスペーサ壁を形成することと、
該スペーサ壁と該アパーチャ層とに第１の光を吸収する材料の層を形成し、それにより、該カプセル化デバイスを生成することであって、該第１の光を吸収する材料は、チャンバ内の光を吸収するように構成されている、ことと
を包含する、方法。
【００２６】
（項目１６）
上記スペーサ壁を形成する上記ステップは、
上記カプセル化カバーの上に導電層を形成することと、
該導電層の上にマスク層を形成することであって、該マスク層は、複数の開口部を備えている、ことと、
該導電層の上かつ該マスク層の開口部内に該スペーサ壁を電気めっきすることと
を包含する、項目１５に記載の方法。
【００２７】
（項目１７）
上記スペーサ壁のうちの少なくとも１つに第１の光を吸収する材料の層を形成する上記ステップは、
該スペーサ壁と、上記アパーチャ層と、該アパーチャ層内の開口部に対応する上記カプセル化カバーの表面とにフォトレジスト層をコーティングすることと、
該アパーチャ層の該開口部内にある該フォトレジスト層の一部分を照射することと、
該スペーサ壁と該アパーチャ層との該フォトレジスト層を取り除くことと、
次に、該スペーサ壁および該アパーチャ層ならびに該フォトレジスト層に該第１の光を吸収する材料を堆積することと、
該カプセル化カバーの該表面の該フォトレジスト層と、該フォトレジスト層の上の該第１の光を吸収する材料とを取り除くことと
を包含する、項目１５に記載の方法。
【００２８】
（項目１８）
カプセル化された空間光変調器を形成する方法であって、
項目１５に記載の方法を行うことと、
上記基板上に複数の上記チャンバを形成するために、上記複数の空間光変調器を有する該基板の表面に上記スペーサ壁を接続することであって、各チャンバは、少なくとも１つの該空間光変調器を含む、ことと
を包含する、方法。
【００２９】
（項目１９）
２つ以上のダイを形成するために、上記基板の一部分と上記カプセル化カバーの一部分とを切断することをさらに包含し、各該ダイは、上記空間光変調器ののうちの１つをカプセル化している少なくとも１つの上記チャンバを含んでいる、項目１８に記載の方法。
【００３０】
（摘要）
高いコントラストを有する空間光変調器を形成するデバイスおよび方法が開示される。光を吸収する材料が、空間光変調器を収容するチャンバ内で使用される。光を吸収する材料は、表示画像の一部分を形成することを意図されていない反射された光を吸収する。光を吸収する材料はアパーチャ層を形成し得、表示画像を形成する光は、アパーチャ層内の開口部を通って伝達される。空間光変調器のアレイは筐体の中にあり得、ダミーの空間光変調器は、アパーチャ層内に開口部を有するアレイの容易な配列を可能にするように形成され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下の図面は、本明細書の一部分において援用されかつ本明細書の一部分を形成しており、本発明の実施形態を例示しており、記述と共に、本明細書において記述されている原理、デバイスおよび方法を述べることに役立つ。
【００３２】
図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、パッケージングされた空間光変調器１００は、基板１２０上に形成されたまたは取り付けられた空間光変調器１１０を含む。空間光変調器１１０は、ワイヤ接合またはフリップチップ接合によって基板１２０上に取り付けられ得る。空間光変調器１１０はまた、ウェハ上の１つ以上の層に形成され得る。基板１２０は、電気回路１２７を含み得、該電気回路１２７は、空間光変調器１１０を（チャンバ１３５の外側の）電気接点１２５に電気的に接続する。電気接点１２５は、外部の電気信号を受信することまたは電気信号を出力することを空間光変調器１１０に可能にする。例えば、電気回路１２７は、導体金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）トランジスタを含み得る。
【００３３】
空間光変調器１１０はチャンバ１３５内のカプセル化デバイス１３０によってカプセル化される。カプセル化デバイス１３０はカプセル化カバー１４０を含み、該カプセル化カバー１４０は、可視光、紫外線、または赤外線に透明な材料で作られ得る。不透明なアパーチャ層１４５は、カプセル化カバー１４０の下側表面に形成され得る。アパーチャ層１４５は、例えば、酸化クロムのような金属酸化物または炭化物のような不透明な材料で作られ得る。アパーチャ層１４５の下側表面は、光を吸収する材料の層１５２でコーティングされ得る。空間光変調器１１０の上の、不透明なアパーチャ層１４５におけるアパーチャ１４８は、空間光変調器１１０とチャンバ１３５の外側との間の光学的な連通のための透明な窓を画定する。アパーチャ１４８はアパーチャ境界１４８Ａによって画定される。
【００３４】
カプセル化デバイス１３０はまた、スペーサ壁１５０を含み得、該スペーサ壁１５０は、カプセル化カバー１４０のアパーチャ層１４５と基板１２０とに接続されている。スペーサ壁１５０は空間光変調器１１０に対面する内側表面１５０Ｂを含む。例えば、スペーサ壁１５０は、ポリマ接着剤によって基板１２０に密閉され得るか、または領域１５０Ａ（スペーサ壁１５０とカプセル化カバー１４０または基板１２０との間の接触領域）においてプラズマによって基板１２０に接合され得る。スペーサ壁１５０はガラスのような無機材料で作られ得る。スペーサ壁１５０の高さは、約０．２ミクロン〜２．０ミクロンまたは０．５ミクロン〜１ミクロンであり得る。カプセル化カバー１４０は、任意的に、上側または下側の表面に反射防止コーティングを含み得る。
【００３５】
チャンバ１３５の内側のスペーサ壁１５０の表面はまた、光を吸収する材料の層１５２によってコーティングされる。任意的に、スペーサ壁１５０の外側表面がまた、光を吸収する材料の層によってコーティングされ得る。一部の実施形態において、光を吸収する材料は、アパーチャ層１４５よりも効率的に光を吸収する。空間光変調器１１０の外側にありかつチャンバ１３５の内側にある基板１２０の上側表面はまた、図１Ａに示されているように、光を吸収する材料の層１２２でコーティングされる。層１２２と層１５２とアパーチャ層１４５との光を吸収する材料は、例えば、酸化ジルコニウムまたは窒化ジルコニウムのようなジルコニウムの化合物を含み得る。
【００３６】
図２Ａを参照すると、空間光変調器１１０は複数の画素のセル２１０、２２０を含み得、該画素のセル２１０、２２０はアレイ内に分散され得、該アレイは２つの横方向の寸法「Ｗ」と「Ｈ」とによって特徴付けられる（簡潔さのために、数個の画素のセルだけが示されている）。一部の画素のセル２１０は、アパーチャ境界１４８Ａによって画定されるアパーチャ１４８の下にある。従って、画素のセル２１０はアパーチャ１４８によって画定される窓の下にあり、容易に、チャンバ１３５の外から光学信号を受信し得るか、またはチャンバ１３５の外に光学信号を出力し得る。
【００３７】
一部の実施形態において、空間光変調器１１０における一部の他の画素のセル２２０は、アパーチャ層１４５の下に位置を定められる。画素のセル２２０は、デバイスの動作の間の光学的な連通または光の変調には使用されない。画素のセル２２０は、ダミーの画素のセルと呼ばれ得る。ダミーの画素のセルの１つの目的は、アパーチャ１４８と空間光変調器１１０との間の起こり得る位置合わせ誤差を克服することである。カプセル化デバイス１３０が基板１２０に接合されたときに、わずかな配置誤差が空間光変調器１１０とアパーチャ１４８との間の相対的な横方向の位置に生じ得る。空間光変調器１１０の活性領域がアパーチャ１４８の活性領域と全く同じサイズにされた場合には、空間光変調器１１０とアパーチャ１４８との間のわずかな横方向の配列の誤りが、アパーチャ１４８の内側に不活性領域を生成し得、すなわち、アパーチャ１４８の下の特定の領域が空間光変調のような光学的連通のための画素のセルを含まないことがある。従って、空間光変調器１１０における画素のセル２１０、２２０のアレイは、起こり得る配列誤差にも関わらず画素のセル２１０、２２０がアパーチャ境界１４８Ａの中の領域を満たすことを確実にするように、アパーチャ１４８よりも大きくされる。言い換えると、画素のセル２１０および２２０のアレイの横方向の寸法「Ｗ」と「Ｈ」とのうちの少なくとも１つが開口部１４８の対応する幅よりも広くなる。
【００３８】
図２Ｂを参照すると、画素のセル２１０または２２０は、傾斜可能なマイクロミラー２００を含み得る。傾斜可能なマイクロミラー２００はミラープレート２０２を含み得、該ミラープレート２０２は、平坦な上側反射層２０３ａと、ミラープレートに機械的な強度を提供する中間層２０３ｂと、底部層２０３ｃとを含む。上側層２０３ａは、アルミニウム、銀、または金のような反射材料で形成され得る。層の厚さは、約６００オングストロームのような約２００オングストロームと１０００オングストロームとの間の範囲内にあり得る。中間の層２０３ｂは、例えば、一般的には厚さが約２０００オングストローム〜５０００オングストロームのアモルファスシリコンのようなシリコンを基にした材料で作られ得る。底部層２０３ｃは、底部層２０３ｃの電位がステップ電極２２１ａまたは２２１ｂに対して制御されることを可能にする導電性の材料で作られ得る。底部層２０３ｃは、チタンで作られ、約２００オングストローム〜１０００オングストロームの範囲内の厚さを有し得る。
【００３９】
ヒンジ２０６が底部層２０３ｃに接続される（接続は図の面外にあり、従って、図２Ｂに示されていない）。ヒンジ２０６はヒンジポスト２０５によって支持されており、該ヒンジポスト２０５は、基盤１２０にしっかりと接続されている。ミラープレート２０２は、底部層２０３ｃに接続された２つのヒンジ２０６を含み得る。２つのヒンジ２０６はミラープレート２０２がその回りに傾けられ得る軸を画定する。ヒンジ２０６はミラープレート２０２の下側部分のキャビティの中に伸び得る。製造を容易にするために、ヒンジ２０６は底部層２０３ｃの一部分として製造され得る。
【００４０】
ステップ電極２２１ａおよび２２１ｂと、着地チップ２２２ａおよび２２２ｂと支持フレーム２０８とがまた、基板１２０上に製造され得る。ステップ電極２２１ａおよび２２１ｂの高さは、約０．２ミクロンと３ミクロンとの間の範囲内にあり得る。ステップ電極２２１ａは、電圧Ｖｄが外部から制御され得る電極２８１に電気的に接続される。同様に、ステップ電極２２１ｂは、電圧Ｖａがまた外部から制御され得る電極２８２に電気的に接続される。ミラープレート２０２の底部層２０３ｃの電位は、電位Ｖｂにおける電極２８３によって制御され得る。
【００４１】
双極の電気パルスが電極２８１、２８２、および２８３に個々に適用され得る。ミラープレート２０２の底部層２０３ｃとステップ電極２２１ａまたは２２１ｂとの間に、電位差がもたらされたときには、静電気力がミラープレート２０２上に生成され得る。ミラープレート２０２の両側における静電気力間の不均衡が、ミラープレート２０２を１つの方向から別の方向に傾けさせる。
【００４２】
着地チップ２２２ａおよび２２２ｂは、製造の簡潔さの目的で、ステップ電極２２１ａおよび２２１ｂにおける第２のステップの高さと同じ高さを有し得る。着地チップ２２２ａおよび２２２ｂは、各傾斜運動の後に、緩やかな機械的停止をミラープレート２０２に提供する。着地チップ２２２ａおよび２２２ｂはまた、正確な角度でミラープレート２０２を停止し得る。さらに、着地チップ２２２ａおよび２２２ｂが静電気力によって変形されたときには、着地チップ２２２ａおよび２２２ｂは、弾性ひずみエネルギーを格納し得、静電気力が取り除かれたときには、弾性ひずみエネルギーを運動エネルギーに転換し得、ミラープレート２０２を押し離す。ミラープレート２０２への押し戻しは、ミラープレート２０２と着地チップ２２２ａおよび２２２ｂとを離すことを助け得る。代替的に、マイクロミラー２００は、着地チップ２２２ａおよび２２２ｂを用いることなく生成され得る。
【００４３】
マイクロミラーの構造および動作に関する詳細は、例えば、「Ｈｉｇｈ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｓｐａｔｉａｌ ｌｉｇｈｔ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ」と題される同一人に譲渡された米国特許第７，１６７，２９８号と、２００６年１１月２８日出願の「Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｍｉｃｒｏ ｍｉｒｒｏｒｓ」と題される米国特許出願第１１／５６４，０４０号とに開示されており、これらの内容は、本明細書において参考として援用される。
【００４４】
図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、ミラープレート２０２に対する傾けられていない位置は、一般的に、基板１２０の上側表面に平行な平行方向である。ミラープレート２０２は、傾けられていない位置から「オン」の位置まで傾斜角度θｏｎだけ傾けられ得る。ミラープレート２０２の平坦な上側反射層は入射光３５１を反射し得、「オン」の方向に沿って光３５２を生成する。入射角度（すなわち、入射光３３０とミラーの垂直方向との間の角度）と反射角度（すなわち、反射された光３４０とミラーの垂直方向との間の角度）とが同じであるので、入射光３３０と反射された光３４０とは、ミラープレート２０２の傾斜角度θｏｎの２倍の大きさである角度２θｏｎを形成する。「オン」の方向は、一般的に、基板に対して垂直になるように構成されている。
【００４５】
ミラープレート２０２は、「オフ」の位置まで反対方向に対称的に傾けられ得る。ミラープレート２０２は、入射光３５１を反射し得、「オフ」の方向に移動する反射された光を形成する。入射光３３０に対する入射角度が３θｏｎであるので、反射角度はまた３θｏｎであるべきである。従って、光３５３と光３５３との間の角度は４θｏｎであり、ミラープレートの傾斜角度θｏｎの４倍である。一般的に、傾斜可能なマイクロミラー２２０は、実質的に横方向に移動する光３５３を生成するように設計されている。
【００４６】
図４を参照すると、ミラープレート２０２によって反射された光３５３は、チャンバ１３５の内側で「オフ」の方向に移動し得る（図４は、簡潔さのために１つのミラープレートだけを例示している。空間光変調器のミラープレートの全てが、チャンバ１３５内で同様に位置を定められる）。光３５３は、スペーサ壁１５０の内側表面にコーティングされた光を吸収する材料の層１５２に衝突し、層１５２内の光を吸収する材料によって吸収され得る。チャンバ１３５内の他の望ましくない光は、チャンバ１３５における表面と物体とによって散乱された光を含み得る。望ましくない光はまた、基板１２０の表面上の層１２２とカプセル化カバー１４０の下側表面のアパーチャ層１４５とによって吸収され得る。ミラープレート２０２が「オフ」の方向に傾けられたときには、光がアパーチャ１４８を通ってチャンバ１３５の外側に移動し得ないということが望ましい。空間光変調器１１０の性能に対する重要な尺度は、ミラープレートが「オン」および「オフ」の方向に傾けられたときの出力された光の強度の比率である。開示されたシステムにおけるチャンバ１３５内の光３５３と他の望ましくない光との効果的な吸収が、ミラープレートが「オフ」の位置に傾けられたときの、アパーチャ１４８を出る望ましくない光を明らかに減少させ得る。従って、空間光変調器１１０のコントラストと性能とが改善され得る。
【００４７】
図５は、カプセル化デバイス１３０を製造するステップと、カプセル化デバイス１３０を使用して基板１２０上に空間光変調器１１０をカプセル化するステップとを示す流れ図である。図６および図７Ａを参照すると、複数の開口部３１５を有するカプセル化カバー１４０が最初に提供される（ステップ５１０）。上に記述されたように、カプセル化カバー１４０は、透明な材料で作られている。チャンバ１３５の間の各開口部３１５は、カバー１４０の手をつけられていない部分によって画定される。開口部３１５は、空間光変調器１１０がチャンバ１３５内にカプセル化された後に、基板１２０上の電気接点１２５にアクセスするために提供されている。
【００４８】
次に、不透明なアパーチャ層１４５が、カプセル化カバー１２０の表面上に形成されかつパターン付けされる（図７Ｂ、ステップ５２０）。パターン付けされた層１４５は、それぞれが開口部３１５（および形成されるチャンバ１３５）と関連する複数のアパーチャ１４８を画定する。次に、複数のスペーサ壁１５０が、パターン付けされたアパーチャ層１４５上に形成される（図７Ｃ、ステップ５３０）。スペーサ壁は、開口部に隣接し、アパーチャ１４８を囲み得る。スペーサ壁１５０に対する材料の例は、ニッケルおよび銅のような金属を含み得る。スペーサ壁１５０は、最初にカプセル化カバー１２０上に導電層を形成することによって形成され得る。次に、マスク層が導電層の上に形成され得る。マスク層はスペーサ壁が造られる領域に開口部を有し得る。次に、スペーサ壁が、電気化学的めっきによって開口部内に形成される。スペーサ壁１５０は、複数の層の連続した構成によって形成され得る。電気化学的めっきを使用してスペーサ壁を形成することに関する詳細は、２００７年２月２８日出願の「Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ ｔａｌｌ ｍｉｃｒｏ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ」と題される同一人に譲渡された係属中の米国特許出願第１１／６８０，６００号に開示されており、該出願のこの開示は本明細書において参考として援用される。
【００４９】
次に、ネガ型フォトレジストが、スペーサ壁１５０と、アパーチャ層１４５と、アパーチャ１４８におけるカプセル化カバー１２０の一部分とにスピンコートされる（図７Ｄ、ステップ５４０）。フォトレジスト層７１０がスペーサ壁１５０とアパーチャ層１４５との表面に形成される。フォトレジスト層の一部分７１０Ａは、アパーチャ１４８の中に形成される。次に、光の照射が、カプセル化カバー１２０のフォトレジスト層７１０と反対の側から加えられる（図７Ｅ、ステップ５５０）。アパーチャ層１４５は不透明であり、カプセル化カバー１２０は透明であるので、アパーチャ１４８におけるフォトレジスト層７１０のうちの部分７１０Ａだけが、光の照射にさらされる。次に、フォトレジスト層７１０Ａは加熱乾燥によって硬化される。次に、フォトレジスト層７１０はディベロッパーによって取り除かれるが、硬化されたフォトレジスト層７１５は、アパーチャ１４８の範囲内のカプセル化カバー１２０の一部分の上に残る（図７Ｆ、ステップ５６０）。
【００５０】
次に、光を吸収する材料の層がスペーサ壁１５０とアパーチャ層１４５と硬化されたフォトレジスト層７１５との表面に堆積される（図７Ｇ、ステップ５７０）。光を吸収する材料は、酸化ジルコニウムおよび窒化ジルコニウムのようなジルコニウムの化合物を含み得る。光を吸収する材料は代替的にアモルファスカーボンを含み得る。光を吸収する材料は、化学蒸着（ＣＶＤ）を使用して非等方性に堆積され得る。最後に、カプセル化デバイス１３０は、硬化されたフォトレジスト層７１５と、硬化されたフォトレジスト層７１５上の光を吸収する材料１５２の部分とを取り除くことによって形成される（図７Ｈ、ステップ５８０）。
【００５１】
次に、カプセル化デバイス１３０は、基板１２０上に複数の空間光変調器１１０をカプセル化するために使用され得る（図７Ｉ、ステップ５９０）。スペーサ壁１５０の表面は、エポキシ樹脂のようなポリマ接着剤を用いて基板１２０の上側表面に密閉されるか、またはプラズマ接合によって基板１２０の上側表面に接合される。複数のチャンバ１３５がそれによって形成され、それぞれが１つ以上の空間光変調器１１０をカプセル化する。１つ以上の電気接点１２５が、各チャンバ１３５の隣の開口部３１５内の基板１２０上に位置を定められる。次に、基板１２０とカプセル化カバー１４０とがダイスされ得、カプセル化された空間光変調器１１０をそれぞれ含む個々のダイを形成する（ステップ６００）。
【００５２】
上に開示された方法およびデバイスは、以下の利点のうちの１つ以上を含み得る。開示された空間光変調器は改善された光学的性能を有し得る。望ましくない光は、空間光変調器をカプセル化するマイクロチャンバに吸収され得る。従って、出力された光学的信号における光学的なノイズは減少され得る。空間光変調器の「オン」の状態と「オフ」の状態との間のコントラストがまた増加され得る。本明細書はまた、チャンバ内の望ましくない光を吸収し得る光を吸収する構成要素を含むカプセル化デバイスの製造プロセスを開示している。さらに、基板上の複数の空間光変調器は共通のプロセスでカプセル化され得る。従って、製造効率が改善される。
【００５３】
開示されたシステムおよび方法は、他の光を吸収する材料と、チャンバ内に光を吸収する材料を導入する他のプロセスとに適合するということが理解される。カプセル化カバーとスペーサ壁とは、様々な材料で作られかつ様々なプロセスによって形成され得る。スペーサ壁は、様々な密閉または接合技術によって、カプセル化カバーと基板とに接続され得る。開示されたシステムおよび方法と適合する空間光変調器は、傾斜可能なマイクロミラー以外の多数の光学的デバイスを含み得る。傾斜可能なミラーは、開示されたオンとオフとの位置よりも多くの位置に傾けられ得る。傾斜可能なミラーは、ミラープレートの傾斜運動を停止する機械的な止め具を含まないことがあり得る。傾斜可能なミラーの位置は、静電気力と弾性力との間のバランスによって画定され得る。チャンバの相対的な位置、形状因子、寸法および形状、空間光変調器、および電気接点はまた、本出願から逸脱することなく変化し得る。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１Ａ】図１Ａは、チャンバ内にカプセル化された空間光変調器の概略的断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示されたチャンバ内にカプセル化された空間光変調器の概略的上面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、それぞれがマイクロミラーを含んでいる画素のセルのアレイを含んでいる空間光変調器の概略的拡大上面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａの空間光変調器における例示的なマイクロミラーの断面図である。
【図３Ａ】図３Ａおよび図３Ｂは、空間光変調器の画素のセルにおけるマイクロミラープレートが「オン」と「オフ」との位置にそれぞれ傾けられたときの、入射光と反射された光との方向を例示する。
【図３Ｂ】図３Ａおよび図３Ｂは、空間光変調器の画素のセルにおけるマイクロミラープレートが「オン」と「オフ」との位置にそれぞれ傾けられたときの、入射光と反射された光との方向を例示する。
【図４】図４は、空間光変調器の画素のセルにおけるマイクロミラープレートが「オフ」の位置に傾けられたときの、チャンバ内の入射光と反射された光とを示している概略図である。
【図５】図５は、カプセル化デバイスを製造するステップと、カプセル化デバイスを使用して基板上に空間光変調器をカプセル化するステップとを示している流れ図である。
【図６】図６は、カプセル化カバーアセンブリの上面図である。
【図７Ａ】図７Ａ〜図７Ｉは、図６におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、カプセル化デバイスを製造するステップと、カプセル化デバイスを使用して基板上に空間光変調器をカプセル化するステップとを示している。
【図７Ｂ】図７Ａ〜図７Ｉは、図６におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、カプセル化デバイスを製造するステップと、カプセル化デバイスを使用して基板上に空間光変調器をカプセル化するステップとを示している。
【図７Ｃ】図７Ａ〜図７Ｉは、図６におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、カプセル化デバイスを製造するステップと、カプセル化デバイスを使用して基板上に空間光変調器をカプセル化するステップとを示している。
【図７Ｄ】図７Ａ〜図７Ｉは、図６におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、カプセル化デバイスを製造するステップと、カプセル化デバイスを使用して基板上に空間光変調器をカプセル化するステップとを示している。
【図７Ｅ】図７Ａ〜図７Ｉは、図６におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、カプセル化デバイスを製造するステップと、カプセル化デバイスを使用して基板上に空間光変調器をカプセル化するステップとを示している。
【図７Ｆ】図７Ａ〜図７Ｉは、図６におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、カプセル化デバイスを製造するステップと、カプセル化デバイスを使用して基板上に空間光変調器をカプセル化するステップとを示している。
【図７Ｇ】図７Ａ〜図７Ｉは、図６におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、カプセル化デバイスを製造するステップと、カプセル化デバイスを使用して基板上に空間光変調器をカプセル化するステップとを示している。
【図７Ｈ】図７Ａ〜図７Ｉは、図６におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、カプセル化デバイスを製造するステップと、カプセル化デバイスを使用して基板上に空間光変調器をカプセル化するステップとを示している。
【図７Ｉ】図７Ａ〜図７Ｉは、図６におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、カプセル化デバイスを製造するステップと、カプセル化デバイスを使用して基板上に空間光変調器をカプセル化するステップとを示している。
【符号の説明】
【００５５】
１００ パッケージングされた空間光変調器
１１０ 空間光変調器
１２０ 基板
１２２ 光を吸収する材料の層
１２５ 電気接点
１２７ 電気回路
１３０ カプセル化デバイス
１３５ チャンバ
１４０ カプセル化カバー
１４５ アパーチャ層
１４８ アパーチャ
１４８Ａ アパーチャ境界
１５０ スペーサ壁
１５０Ｂ 内側表面
１５２ 光を吸収する材料の層
【技術分野】
【０００１】
本開示は、空間光変調器のパッケージングに関する。
【背景技術】
【０００２】
空間光変調器を製造することにおいて、複数の空間光変調器が、通常、半導体ウェハ上に製造される。次に、空間光変調器はマイクロチャンバ内で密閉され、次いで個々のダイに分割される。マイクロチャンバは一般的に透明な窓を含み、該透明な窓を通して、空間光変調器は光学的信号を送受信する。空間光変調器の光学的性能を確実にするために、マイクロチャンバにおける望まれない散乱光が透明な窓を出ることを防止することが重要である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
１つの一般的な局面において、カプセル化された空間光変調器（ＳＬＭ）が記述される。ＳＬＭは、チャンバの中の基板上の空間光変調器と、チャンバを部分的に画定するカプセル化カバーと、基板とカプセル化カバーとの間のスペーサ壁であって、該スペーサ壁は、空間光変調器に隣接する内側表面を有する、スペーサ壁と、スペーサ壁の内側表面の第１の光を吸収する材料であって、該光を吸収する材料は、チャンバ内の光を吸収するように構成されている、第１の光を吸収する材料とを含む。
【０００４】
別の一般的な局面において、基板上のチャンバ内でカプセル化された傾斜可能なミラーのアレイを動作する方法が開示される。方法は以下のステップを含み得る。傾斜可能なミラーのうちの少なくとも１つがオンの位置に傾けられる。オンの位置において第１の反射された光を生成するために、傾斜可能なミラーから第１の入射光のパケットが反射される。第１の反射された光がチャンバの外に伝達され、該チャンバは、カプセル化カバーと、基板とカプセル化カバーとの間のスペーサ壁とを備えている。傾斜可能なミラーがオフの位置に傾けられる。オフの位置において第２の反射された光を生成するために、傾斜可能なミラーから第２の入射光のパケットが反射される。チャンバ内のスペーサ壁の表面の第１の光を吸収する材料によって、第２の反射された光が吸収される。
【０００５】
さらに別の局面において、複数の空間光変調器のためのカプセル化デバイスを製造する方法が開示される。方法は以下のステップを含み得る。複数の開口部がカプセル化カバー内に形成される。アパーチャ層がカプセル化カバーに形成され、該アパーチャ層は、複数の開口部を備えている。スペーサ壁がカプセル化カバーに形成される。第１の光を吸収する材料の層がスペーサ壁とアパーチャ層とに形成され、それにより、カプセル化デバイスを生成し、該第１の光を吸収する材料は、チャンバ内の光を吸収するように構成されている。
【０００６】
システムの実装は、以下の特徴のうちの１つ以上を含み得る。カプセル化カバーは、可視光、紫外線、または赤外線に対して透明であり得る。第１の光を吸収する材料は、酸化ジルコニウムまたは窒化ジルコニウムのようなジルコニウムの化合物を含み得る。デバイスは、カプセル化カバーの表面にアパーチャ層を含み得、該アパーチャ層は、空間光変調器の上に開口部を有する。アパーチャ層は、クロミウムの化合物のような金属酸化物または炭化物を含み得る。アパーチャ層はチャンバの内側にあり得る。ＳＬＭはアパーチャ層の表面に第２の光を吸収する材料を含み得、該第２の光を吸収する材料は、チャンバの中の光を吸収するように構成されている。第２の光を吸収する材料は、クロミウムの化合物またはジルコニウムの化合物を含み得る。ＳＬＭは基板の表面に第３の光を吸収する材料を含み得、該第３の光を吸収する材料は、チャンバの中の望ましくない光を吸収するように構成されている。第３の光を吸収する材料は、ジルコニウムの化合物を含み得る。第３の光を吸収する材料は、空間光変調器によって覆われていない基板の表面の部分にあり得る。スペーサ壁は金属の材料を含み得る。スペーサ壁は接着剤を用いてカプセル化カバーまたは基板に密閉され得る。スペーサ壁はカプセル化カバーまたは基板に接合され得る。スペーサ壁は、基板とカプセル化カバーとの間のキャビティの高さを画定し得、該キャビティの高さは、０．５ミクロンと１ミクロンとの間のような約０．２ミクロンと２．０ミクロンとの間であり得る。空間光変調器は、オンの位置とオフの位置とに傾くように構成された傾斜可能なミラー含み得る。傾斜可能なミラーがオンの位置にあるときには、傾斜可能なミラーはチャンバから外に光を反射するように構成され得る。カプセル化カバーは基板の表面に実質的に平行であり、ミラーがオンの位置にあり、オンの方向がカプセル化カバーに対して実質的に直交しているときには、ミラーはオンの方向に光を反射し得る。傾斜可能なミラーがオフの位置にあるときには、傾斜可能なミラーは第１の光を吸収する材料に向けて光を反射するように構成され得、反射された光は、第１の光を吸収する材料によって吸収される。ＳＬＭはまた基板上に電気接点を含み得、１つ以上の電気接点が、空間光変調器に電気信号を送信し、空間光変調器から電気信号を受信するように構成されている。電気接点はチャンバの外側に位置を定められ得る。ＳＬＭはカプセル化カバーの表面にアパーチャ層を含み得、ＳＬＭは傾斜可能なミラーのアレイを含み得、該アレイは、第１の横方向の寸法と、第１の寸法に実質的に直交する第２の横方向の寸法とによって特徴付けられ、アパーチャ層は、傾斜可能なミラーのアレイの上に開口部を備えている。傾斜可能なミラーのアレイの第１の横方向の寸法は、アパーチャ層内の開口部の対応する寸法よりも幅が広くなり得る。
【０００７】
スペーサ壁は、カプセル化カバーの上に導電層を形成することと、導電層の上にマスク層を形成することであって、該マスク層は、複数の開口部を備えている、ことと、導電層の上かつマスク層の開口部内にスペーサ壁を電気めっきすることとによって形成され得る。第１の光を吸収する材料の層を形成するステップは以下のステップを含み得る：スペーサ壁と、アパーチャ層と、アパーチャ層内の開口部に対応するカプセル化カバーの表面とにフォトレジスト層をコーティングすることと、アパーチャ層の開口部内にあるフォトレジスト層の一部分を照射することと、スペーサ壁とアパーチャ層とのフォトレジスト層を取り除くことと、次に、スペーサ壁およびアパーチャ層ならびにフォトレジスト層に第１の光を吸収する材料を堆積することと、カプセル化カバーの表面のフォトレジスト層と、フォトレジスト層の上の第１の光を吸収する材料とを取り除くこととである。カプセル化デバイスのスペーサ壁は、次に、基板上に複数のチャンバを形成するために、複数の空間光変調器を有する該基板の表面に接続され得、各チャンバは、少なくとも１つの空間光変調器を含む。スペーサ壁は、接着剤によって基板の表面に密閉され得るか、またはプラズマ接合によって表面に接合され得る。基板の一部分とカプセル化カバーの一部分とは、２つ以上のダイを形成するために切断され得、各ダイは、空間光変調器の１つをカプセル化している少なくとも１つのチャンバを含んでいる。
【０００８】
本明細書において記述された方法およびデバイスの様々な実装は、以下の利点のうちの１つ以上を含み得る。開示された空間光変調器は改善された光学的性能を有し得る。望ましくない光は、空間光変調器をカプセル化するマイクロチャンバに吸収され得る。従って、出力された光学的信号における光学的なノイズは減少され得る。空間光変調器の「オン」の状態と「オフ」の状態との間のコントラストがまた増加され得る。本明細書はまた、チャンバ内の望ましくない光を吸収し得る光を吸収する構成要素を含むカプセル化デバイスの製造プロセスを開示している。さらに、基板上の複数の空間光変調器は共通のプロセスでカプセル化され得る。従って、製造効率が改善される。
【０００９】
本発明は複数の実施形態を参照して特に示されかつ記述されてきたが、形式および詳細に関する様々な変更が、本発明の精神および範囲を逸脱することなく行なわれ得るということが当業者には理解される。
【００１０】
本発明はさらに以下の手段を提供する。
【００１１】
（項目１）
カプセル化された空間光変調器であって、
チャンバの中の基板上の空間光変調器と、
該チャンバを部分的に画定するカプセル化カバーと、
該基板と該カプセル化カバーとの間のスペーサ壁であって、該スペーサ壁は、該空間光変調器に隣接する内側表面を有する、スペーサ壁と、
該スペーサ壁の該内側表面の第１の光を吸収する材料であって、該光を吸収する材料は、該チャンバ内の光を吸収するように構成されている、第１の光を吸収する材料と
を備えている、カプセル化された空間光変調器。
【００１２】
（項目２）
上記カプセル化カバーは、可視光、紫外線、または赤外線に対して透明である、項目１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００１３】
（項目３）
上記第１の光を吸収する材料は、ジルコニウムの化合物を含む、項目１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００１４】
（項目４）
上記カプセル化カバーの表面にアパーチャ層をさらに備えており、該アパーチャ層は、上記空間光変調器の上に開口部を備えている、項目１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００１５】
（項目５）
上記アパーチャ層は、クロミウムの化合物を含む、項目４に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００１６】
（項目６）
上記アパーチャ層の表面に第２の光を吸収する材料をさらに含み、該第２の光を吸収する材料は、上記チャンバの中の光を吸収するように構成されている、項目５に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００１７】
（項目７）
上記第２の光を吸収する材料は、クロミウムの化合物またはジルコニウムの化合物を含む、項目６に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００１８】
（項目８）
上記基板の表面に第３の光を吸収する材料をさらに含み、該第３の光を吸収する材料は、上記チャンバの中の望ましくない光を吸収するように構成されている、項目１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００１９】
（項目９）
上記第３の光を吸収する材料は、ジルコニウムの化合物を含む、項目８に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００２０】
（項目１０）
上記スペーサ壁は、金属の材料を含む、項目１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００２１】
（項目１１）
上記スペーサ壁は、上記基板と上記カプセル化カバーとの間のキャビティの高さを画定しており、該キャビティの高さは、約０．２ミクロンと２．０ミクロンとの間である、項目１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００２２】
（項目１２）
上記空間光変調器は、傾斜可能なミラーを備えており、該傾斜可能なミラーがオフの位置にあるときには、該傾斜可能なミラーは上記第１の光を吸収する材料に向けて光を反射するように構成されており、反射された光は、該第１の光を吸収する材料によって吸収される、項目１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００２３】
（項目１３）
上記カプセル化カバーの表面にアパーチャ層をさらに備えており、上記空間光変調器は、傾斜可能なミラーのアレイを備えており、該アレイは、第１の横方向の寸法と、該第１の寸法に実質的に直交する第２の横方向の寸法とによって特徴付けられ、該アパーチャ層は、該傾斜可能なミラーのアレイの上に開口部を備え、該傾斜可能なミラーのアレイの第１の横方向の寸法は、該アパーチャ層内の該開口部の対応する寸法よりも幅が広い、項目１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【００２４】
（項目１４）
基板上のチャンバ内でカプセル化された傾斜可能なミラーのアレイを動作する方法であって、
該傾斜可能なミラーのうちの少なくとも１つをオンの位置に傾けることと、
該オンの位置において該傾斜可能なミラーから第１の入射光のパケットを反射し、第１の反射された光を生成することと、
該チャンバの外に該第１の反射された光を伝達することであって、該チャンバは、カプセル化カバーと、該基板と該カプセル化カバーとの間のスペーサ壁とを備えている、ことと、
該傾斜可能なミラーをオフの位置に傾けることと、
該オフの位置において該傾斜可能なミラーから第２の入射光のパケットを反射し、第２の反射された光を生成することと、
該チャンバ内の該スペーサ壁の表面の第１の光を吸収する材料によって、該第２の反射された光を吸収することと
を包含する、方法。
【００２５】
（項目１５）
複数の空間光変調器のためのカプセル化デバイスを製造する方法であって、
カプセル化カバー内に複数の開口部を形成することと、
該カプセル化カバーにアパーチャ層を形成することであって、該アパーチャ層は、複数の開口部を備えている、ことと、
該カプセル化カバーにスペーサ壁を形成することと、
該スペーサ壁と該アパーチャ層とに第１の光を吸収する材料の層を形成し、それにより、該カプセル化デバイスを生成することであって、該第１の光を吸収する材料は、チャンバ内の光を吸収するように構成されている、ことと
を包含する、方法。
【００２６】
（項目１６）
上記スペーサ壁を形成する上記ステップは、
上記カプセル化カバーの上に導電層を形成することと、
該導電層の上にマスク層を形成することであって、該マスク層は、複数の開口部を備えている、ことと、
該導電層の上かつ該マスク層の開口部内に該スペーサ壁を電気めっきすることと
を包含する、項目１５に記載の方法。
【００２７】
（項目１７）
上記スペーサ壁のうちの少なくとも１つに第１の光を吸収する材料の層を形成する上記ステップは、
該スペーサ壁と、上記アパーチャ層と、該アパーチャ層内の開口部に対応する上記カプセル化カバーの表面とにフォトレジスト層をコーティングすることと、
該アパーチャ層の該開口部内にある該フォトレジスト層の一部分を照射することと、
該スペーサ壁と該アパーチャ層との該フォトレジスト層を取り除くことと、
次に、該スペーサ壁および該アパーチャ層ならびに該フォトレジスト層に該第１の光を吸収する材料を堆積することと、
該カプセル化カバーの該表面の該フォトレジスト層と、該フォトレジスト層の上の該第１の光を吸収する材料とを取り除くことと
を包含する、項目１５に記載の方法。
【００２８】
（項目１８）
カプセル化された空間光変調器を形成する方法であって、
項目１５に記載の方法を行うことと、
上記基板上に複数の上記チャンバを形成するために、上記複数の空間光変調器を有する該基板の表面に上記スペーサ壁を接続することであって、各チャンバは、少なくとも１つの該空間光変調器を含む、ことと
を包含する、方法。
【００２９】
（項目１９）
２つ以上のダイを形成するために、上記基板の一部分と上記カプセル化カバーの一部分とを切断することをさらに包含し、各該ダイは、上記空間光変調器ののうちの１つをカプセル化している少なくとも１つの上記チャンバを含んでいる、項目１８に記載の方法。
【００３０】
（摘要）
高いコントラストを有する空間光変調器を形成するデバイスおよび方法が開示される。光を吸収する材料が、空間光変調器を収容するチャンバ内で使用される。光を吸収する材料は、表示画像の一部分を形成することを意図されていない反射された光を吸収する。光を吸収する材料はアパーチャ層を形成し得、表示画像を形成する光は、アパーチャ層内の開口部を通って伝達される。空間光変調器のアレイは筐体の中にあり得、ダミーの空間光変調器は、アパーチャ層内に開口部を有するアレイの容易な配列を可能にするように形成され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下の図面は、本明細書の一部分において援用されかつ本明細書の一部分を形成しており、本発明の実施形態を例示しており、記述と共に、本明細書において記述されている原理、デバイスおよび方法を述べることに役立つ。
【００３２】
図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、パッケージングされた空間光変調器１００は、基板１２０上に形成されたまたは取り付けられた空間光変調器１１０を含む。空間光変調器１１０は、ワイヤ接合またはフリップチップ接合によって基板１２０上に取り付けられ得る。空間光変調器１１０はまた、ウェハ上の１つ以上の層に形成され得る。基板１２０は、電気回路１２７を含み得、該電気回路１２７は、空間光変調器１１０を（チャンバ１３５の外側の）電気接点１２５に電気的に接続する。電気接点１２５は、外部の電気信号を受信することまたは電気信号を出力することを空間光変調器１１０に可能にする。例えば、電気回路１２７は、導体金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）トランジスタを含み得る。
【００３３】
空間光変調器１１０はチャンバ１３５内のカプセル化デバイス１３０によってカプセル化される。カプセル化デバイス１３０はカプセル化カバー１４０を含み、該カプセル化カバー１４０は、可視光、紫外線、または赤外線に透明な材料で作られ得る。不透明なアパーチャ層１４５は、カプセル化カバー１４０の下側表面に形成され得る。アパーチャ層１４５は、例えば、酸化クロムのような金属酸化物または炭化物のような不透明な材料で作られ得る。アパーチャ層１４５の下側表面は、光を吸収する材料の層１５２でコーティングされ得る。空間光変調器１１０の上の、不透明なアパーチャ層１４５におけるアパーチャ１４８は、空間光変調器１１０とチャンバ１３５の外側との間の光学的な連通のための透明な窓を画定する。アパーチャ１４８はアパーチャ境界１４８Ａによって画定される。
【００３４】
カプセル化デバイス１３０はまた、スペーサ壁１５０を含み得、該スペーサ壁１５０は、カプセル化カバー１４０のアパーチャ層１４５と基板１２０とに接続されている。スペーサ壁１５０は空間光変調器１１０に対面する内側表面１５０Ｂを含む。例えば、スペーサ壁１５０は、ポリマ接着剤によって基板１２０に密閉され得るか、または領域１５０Ａ（スペーサ壁１５０とカプセル化カバー１４０または基板１２０との間の接触領域）においてプラズマによって基板１２０に接合され得る。スペーサ壁１５０はガラスのような無機材料で作られ得る。スペーサ壁１５０の高さは、約０．２ミクロン〜２．０ミクロンまたは０．５ミクロン〜１ミクロンであり得る。カプセル化カバー１４０は、任意的に、上側または下側の表面に反射防止コーティングを含み得る。
【００３５】
チャンバ１３５の内側のスペーサ壁１５０の表面はまた、光を吸収する材料の層１５２によってコーティングされる。任意的に、スペーサ壁１５０の外側表面がまた、光を吸収する材料の層によってコーティングされ得る。一部の実施形態において、光を吸収する材料は、アパーチャ層１４５よりも効率的に光を吸収する。空間光変調器１１０の外側にありかつチャンバ１３５の内側にある基板１２０の上側表面はまた、図１Ａに示されているように、光を吸収する材料の層１２２でコーティングされる。層１２２と層１５２とアパーチャ層１４５との光を吸収する材料は、例えば、酸化ジルコニウムまたは窒化ジルコニウムのようなジルコニウムの化合物を含み得る。
【００３６】
図２Ａを参照すると、空間光変調器１１０は複数の画素のセル２１０、２２０を含み得、該画素のセル２１０、２２０はアレイ内に分散され得、該アレイは２つの横方向の寸法「Ｗ」と「Ｈ」とによって特徴付けられる（簡潔さのために、数個の画素のセルだけが示されている）。一部の画素のセル２１０は、アパーチャ境界１４８Ａによって画定されるアパーチャ１４８の下にある。従って、画素のセル２１０はアパーチャ１４８によって画定される窓の下にあり、容易に、チャンバ１３５の外から光学信号を受信し得るか、またはチャンバ１３５の外に光学信号を出力し得る。
【００３７】
一部の実施形態において、空間光変調器１１０における一部の他の画素のセル２２０は、アパーチャ層１４５の下に位置を定められる。画素のセル２２０は、デバイスの動作の間の光学的な連通または光の変調には使用されない。画素のセル２２０は、ダミーの画素のセルと呼ばれ得る。ダミーの画素のセルの１つの目的は、アパーチャ１４８と空間光変調器１１０との間の起こり得る位置合わせ誤差を克服することである。カプセル化デバイス１３０が基板１２０に接合されたときに、わずかな配置誤差が空間光変調器１１０とアパーチャ１４８との間の相対的な横方向の位置に生じ得る。空間光変調器１１０の活性領域がアパーチャ１４８の活性領域と全く同じサイズにされた場合には、空間光変調器１１０とアパーチャ１４８との間のわずかな横方向の配列の誤りが、アパーチャ１４８の内側に不活性領域を生成し得、すなわち、アパーチャ１４８の下の特定の領域が空間光変調のような光学的連通のための画素のセルを含まないことがある。従って、空間光変調器１１０における画素のセル２１０、２２０のアレイは、起こり得る配列誤差にも関わらず画素のセル２１０、２２０がアパーチャ境界１４８Ａの中の領域を満たすことを確実にするように、アパーチャ１４８よりも大きくされる。言い換えると、画素のセル２１０および２２０のアレイの横方向の寸法「Ｗ」と「Ｈ」とのうちの少なくとも１つが開口部１４８の対応する幅よりも広くなる。
【００３８】
図２Ｂを参照すると、画素のセル２１０または２２０は、傾斜可能なマイクロミラー２００を含み得る。傾斜可能なマイクロミラー２００はミラープレート２０２を含み得、該ミラープレート２０２は、平坦な上側反射層２０３ａと、ミラープレートに機械的な強度を提供する中間層２０３ｂと、底部層２０３ｃとを含む。上側層２０３ａは、アルミニウム、銀、または金のような反射材料で形成され得る。層の厚さは、約６００オングストロームのような約２００オングストロームと１０００オングストロームとの間の範囲内にあり得る。中間の層２０３ｂは、例えば、一般的には厚さが約２０００オングストローム〜５０００オングストロームのアモルファスシリコンのようなシリコンを基にした材料で作られ得る。底部層２０３ｃは、底部層２０３ｃの電位がステップ電極２２１ａまたは２２１ｂに対して制御されることを可能にする導電性の材料で作られ得る。底部層２０３ｃは、チタンで作られ、約２００オングストローム〜１０００オングストロームの範囲内の厚さを有し得る。
【００３９】
ヒンジ２０６が底部層２０３ｃに接続される（接続は図の面外にあり、従って、図２Ｂに示されていない）。ヒンジ２０６はヒンジポスト２０５によって支持されており、該ヒンジポスト２０５は、基盤１２０にしっかりと接続されている。ミラープレート２０２は、底部層２０３ｃに接続された２つのヒンジ２０６を含み得る。２つのヒンジ２０６はミラープレート２０２がその回りに傾けられ得る軸を画定する。ヒンジ２０６はミラープレート２０２の下側部分のキャビティの中に伸び得る。製造を容易にするために、ヒンジ２０６は底部層２０３ｃの一部分として製造され得る。
【００４０】
ステップ電極２２１ａおよび２２１ｂと、着地チップ２２２ａおよび２２２ｂと支持フレーム２０８とがまた、基板１２０上に製造され得る。ステップ電極２２１ａおよび２２１ｂの高さは、約０．２ミクロンと３ミクロンとの間の範囲内にあり得る。ステップ電極２２１ａは、電圧Ｖｄが外部から制御され得る電極２８１に電気的に接続される。同様に、ステップ電極２２１ｂは、電圧Ｖａがまた外部から制御され得る電極２８２に電気的に接続される。ミラープレート２０２の底部層２０３ｃの電位は、電位Ｖｂにおける電極２８３によって制御され得る。
【００４１】
双極の電気パルスが電極２８１、２８２、および２８３に個々に適用され得る。ミラープレート２０２の底部層２０３ｃとステップ電極２２１ａまたは２２１ｂとの間に、電位差がもたらされたときには、静電気力がミラープレート２０２上に生成され得る。ミラープレート２０２の両側における静電気力間の不均衡が、ミラープレート２０２を１つの方向から別の方向に傾けさせる。
【００４２】
着地チップ２２２ａおよび２２２ｂは、製造の簡潔さの目的で、ステップ電極２２１ａおよび２２１ｂにおける第２のステップの高さと同じ高さを有し得る。着地チップ２２２ａおよび２２２ｂは、各傾斜運動の後に、緩やかな機械的停止をミラープレート２０２に提供する。着地チップ２２２ａおよび２２２ｂはまた、正確な角度でミラープレート２０２を停止し得る。さらに、着地チップ２２２ａおよび２２２ｂが静電気力によって変形されたときには、着地チップ２２２ａおよび２２２ｂは、弾性ひずみエネルギーを格納し得、静電気力が取り除かれたときには、弾性ひずみエネルギーを運動エネルギーに転換し得、ミラープレート２０２を押し離す。ミラープレート２０２への押し戻しは、ミラープレート２０２と着地チップ２２２ａおよび２２２ｂとを離すことを助け得る。代替的に、マイクロミラー２００は、着地チップ２２２ａおよび２２２ｂを用いることなく生成され得る。
【００４３】
マイクロミラーの構造および動作に関する詳細は、例えば、「Ｈｉｇｈ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｓｐａｔｉａｌ ｌｉｇｈｔ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ」と題される同一人に譲渡された米国特許第７，１６７，２９８号と、２００６年１１月２８日出願の「Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｍｉｃｒｏ ｍｉｒｒｏｒｓ」と題される米国特許出願第１１／５６４，０４０号とに開示されており、これらの内容は、本明細書において参考として援用される。
【００４４】
図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、ミラープレート２０２に対する傾けられていない位置は、一般的に、基板１２０の上側表面に平行な平行方向である。ミラープレート２０２は、傾けられていない位置から「オン」の位置まで傾斜角度θｏｎだけ傾けられ得る。ミラープレート２０２の平坦な上側反射層は入射光３５１を反射し得、「オン」の方向に沿って光３５２を生成する。入射角度（すなわち、入射光３３０とミラーの垂直方向との間の角度）と反射角度（すなわち、反射された光３４０とミラーの垂直方向との間の角度）とが同じであるので、入射光３３０と反射された光３４０とは、ミラープレート２０２の傾斜角度θｏｎの２倍の大きさである角度２θｏｎを形成する。「オン」の方向は、一般的に、基板に対して垂直になるように構成されている。
【００４５】
ミラープレート２０２は、「オフ」の位置まで反対方向に対称的に傾けられ得る。ミラープレート２０２は、入射光３５１を反射し得、「オフ」の方向に移動する反射された光を形成する。入射光３３０に対する入射角度が３θｏｎであるので、反射角度はまた３θｏｎであるべきである。従って、光３５３と光３５３との間の角度は４θｏｎであり、ミラープレートの傾斜角度θｏｎの４倍である。一般的に、傾斜可能なマイクロミラー２２０は、実質的に横方向に移動する光３５３を生成するように設計されている。
【００４６】
図４を参照すると、ミラープレート２０２によって反射された光３５３は、チャンバ１３５の内側で「オフ」の方向に移動し得る（図４は、簡潔さのために１つのミラープレートだけを例示している。空間光変調器のミラープレートの全てが、チャンバ１３５内で同様に位置を定められる）。光３５３は、スペーサ壁１５０の内側表面にコーティングされた光を吸収する材料の層１５２に衝突し、層１５２内の光を吸収する材料によって吸収され得る。チャンバ１３５内の他の望ましくない光は、チャンバ１３５における表面と物体とによって散乱された光を含み得る。望ましくない光はまた、基板１２０の表面上の層１２２とカプセル化カバー１４０の下側表面のアパーチャ層１４５とによって吸収され得る。ミラープレート２０２が「オフ」の方向に傾けられたときには、光がアパーチャ１４８を通ってチャンバ１３５の外側に移動し得ないということが望ましい。空間光変調器１１０の性能に対する重要な尺度は、ミラープレートが「オン」および「オフ」の方向に傾けられたときの出力された光の強度の比率である。開示されたシステムにおけるチャンバ１３５内の光３５３と他の望ましくない光との効果的な吸収が、ミラープレートが「オフ」の位置に傾けられたときの、アパーチャ１４８を出る望ましくない光を明らかに減少させ得る。従って、空間光変調器１１０のコントラストと性能とが改善され得る。
【００４７】
図５は、カプセル化デバイス１３０を製造するステップと、カプセル化デバイス１３０を使用して基板１２０上に空間光変調器１１０をカプセル化するステップとを示す流れ図である。図６および図７Ａを参照すると、複数の開口部３１５を有するカプセル化カバー１４０が最初に提供される（ステップ５１０）。上に記述されたように、カプセル化カバー１４０は、透明な材料で作られている。チャンバ１３５の間の各開口部３１５は、カバー１４０の手をつけられていない部分によって画定される。開口部３１５は、空間光変調器１１０がチャンバ１３５内にカプセル化された後に、基板１２０上の電気接点１２５にアクセスするために提供されている。
【００４８】
次に、不透明なアパーチャ層１４５が、カプセル化カバー１２０の表面上に形成されかつパターン付けされる（図７Ｂ、ステップ５２０）。パターン付けされた層１４５は、それぞれが開口部３１５（および形成されるチャンバ１３５）と関連する複数のアパーチャ１４８を画定する。次に、複数のスペーサ壁１５０が、パターン付けされたアパーチャ層１４５上に形成される（図７Ｃ、ステップ５３０）。スペーサ壁は、開口部に隣接し、アパーチャ１４８を囲み得る。スペーサ壁１５０に対する材料の例は、ニッケルおよび銅のような金属を含み得る。スペーサ壁１５０は、最初にカプセル化カバー１２０上に導電層を形成することによって形成され得る。次に、マスク層が導電層の上に形成され得る。マスク層はスペーサ壁が造られる領域に開口部を有し得る。次に、スペーサ壁が、電気化学的めっきによって開口部内に形成される。スペーサ壁１５０は、複数の層の連続した構成によって形成され得る。電気化学的めっきを使用してスペーサ壁を形成することに関する詳細は、２００７年２月２８日出願の「Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ ｔａｌｌ ｍｉｃｒｏ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ」と題される同一人に譲渡された係属中の米国特許出願第１１／６８０，６００号に開示されており、該出願のこの開示は本明細書において参考として援用される。
【００４９】
次に、ネガ型フォトレジストが、スペーサ壁１５０と、アパーチャ層１４５と、アパーチャ１４８におけるカプセル化カバー１２０の一部分とにスピンコートされる（図７Ｄ、ステップ５４０）。フォトレジスト層７１０がスペーサ壁１５０とアパーチャ層１４５との表面に形成される。フォトレジスト層の一部分７１０Ａは、アパーチャ１４８の中に形成される。次に、光の照射が、カプセル化カバー１２０のフォトレジスト層７１０と反対の側から加えられる（図７Ｅ、ステップ５５０）。アパーチャ層１４５は不透明であり、カプセル化カバー１２０は透明であるので、アパーチャ１４８におけるフォトレジスト層７１０のうちの部分７１０Ａだけが、光の照射にさらされる。次に、フォトレジスト層７１０Ａは加熱乾燥によって硬化される。次に、フォトレジスト層７１０はディベロッパーによって取り除かれるが、硬化されたフォトレジスト層７１５は、アパーチャ１４８の範囲内のカプセル化カバー１２０の一部分の上に残る（図７Ｆ、ステップ５６０）。
【００５０】
次に、光を吸収する材料の層がスペーサ壁１５０とアパーチャ層１４５と硬化されたフォトレジスト層７１５との表面に堆積される（図７Ｇ、ステップ５７０）。光を吸収する材料は、酸化ジルコニウムおよび窒化ジルコニウムのようなジルコニウムの化合物を含み得る。光を吸収する材料は代替的にアモルファスカーボンを含み得る。光を吸収する材料は、化学蒸着（ＣＶＤ）を使用して非等方性に堆積され得る。最後に、カプセル化デバイス１３０は、硬化されたフォトレジスト層７１５と、硬化されたフォトレジスト層７１５上の光を吸収する材料１５２の部分とを取り除くことによって形成される（図７Ｈ、ステップ５８０）。
【００５１】
次に、カプセル化デバイス１３０は、基板１２０上に複数の空間光変調器１１０をカプセル化するために使用され得る（図７Ｉ、ステップ５９０）。スペーサ壁１５０の表面は、エポキシ樹脂のようなポリマ接着剤を用いて基板１２０の上側表面に密閉されるか、またはプラズマ接合によって基板１２０の上側表面に接合される。複数のチャンバ１３５がそれによって形成され、それぞれが１つ以上の空間光変調器１１０をカプセル化する。１つ以上の電気接点１２５が、各チャンバ１３５の隣の開口部３１５内の基板１２０上に位置を定められる。次に、基板１２０とカプセル化カバー１４０とがダイスされ得、カプセル化された空間光変調器１１０をそれぞれ含む個々のダイを形成する（ステップ６００）。
【００５２】
上に開示された方法およびデバイスは、以下の利点のうちの１つ以上を含み得る。開示された空間光変調器は改善された光学的性能を有し得る。望ましくない光は、空間光変調器をカプセル化するマイクロチャンバに吸収され得る。従って、出力された光学的信号における光学的なノイズは減少され得る。空間光変調器の「オン」の状態と「オフ」の状態との間のコントラストがまた増加され得る。本明細書はまた、チャンバ内の望ましくない光を吸収し得る光を吸収する構成要素を含むカプセル化デバイスの製造プロセスを開示している。さらに、基板上の複数の空間光変調器は共通のプロセスでカプセル化され得る。従って、製造効率が改善される。
【００５３】
開示されたシステムおよび方法は、他の光を吸収する材料と、チャンバ内に光を吸収する材料を導入する他のプロセスとに適合するということが理解される。カプセル化カバーとスペーサ壁とは、様々な材料で作られかつ様々なプロセスによって形成され得る。スペーサ壁は、様々な密閉または接合技術によって、カプセル化カバーと基板とに接続され得る。開示されたシステムおよび方法と適合する空間光変調器は、傾斜可能なマイクロミラー以外の多数の光学的デバイスを含み得る。傾斜可能なミラーは、開示されたオンとオフとの位置よりも多くの位置に傾けられ得る。傾斜可能なミラーは、ミラープレートの傾斜運動を停止する機械的な止め具を含まないことがあり得る。傾斜可能なミラーの位置は、静電気力と弾性力との間のバランスによって画定され得る。チャンバの相対的な位置、形状因子、寸法および形状、空間光変調器、および電気接点はまた、本出願から逸脱することなく変化し得る。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１Ａ】図１Ａは、チャンバ内にカプセル化された空間光変調器の概略的断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示されたチャンバ内にカプセル化された空間光変調器の概略的上面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、それぞれがマイクロミラーを含んでいる画素のセルのアレイを含んでいる空間光変調器の概略的拡大上面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａの空間光変調器における例示的なマイクロミラーの断面図である。
【図３Ａ】図３Ａおよび図３Ｂは、空間光変調器の画素のセルにおけるマイクロミラープレートが「オン」と「オフ」との位置にそれぞれ傾けられたときの、入射光と反射された光との方向を例示する。
【図３Ｂ】図３Ａおよび図３Ｂは、空間光変調器の画素のセルにおけるマイクロミラープレートが「オン」と「オフ」との位置にそれぞれ傾けられたときの、入射光と反射された光との方向を例示する。
【図４】図４は、空間光変調器の画素のセルにおけるマイクロミラープレートが「オフ」の位置に傾けられたときの、チャンバ内の入射光と反射された光とを示している概略図である。
【図５】図５は、カプセル化デバイスを製造するステップと、カプセル化デバイスを使用して基板上に空間光変調器をカプセル化するステップとを示している流れ図である。
【図６】図６は、カプセル化カバーアセンブリの上面図である。
【図７Ａ】図７Ａ〜図７Ｉは、図６におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、カプセル化デバイスを製造するステップと、カプセル化デバイスを使用して基板上に空間光変調器をカプセル化するステップとを示している。
【図７Ｂ】図７Ａ〜図７Ｉは、図６におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、カプセル化デバイスを製造するステップと、カプセル化デバイスを使用して基板上に空間光変調器をカプセル化するステップとを示している。
【図７Ｃ】図７Ａ〜図７Ｉは、図６におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、カプセル化デバイスを製造するステップと、カプセル化デバイスを使用して基板上に空間光変調器をカプセル化するステップとを示している。
【図７Ｄ】図７Ａ〜図７Ｉは、図６におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、カプセル化デバイスを製造するステップと、カプセル化デバイスを使用して基板上に空間光変調器をカプセル化するステップとを示している。
【図７Ｅ】図７Ａ〜図７Ｉは、図６におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、カプセル化デバイスを製造するステップと、カプセル化デバイスを使用して基板上に空間光変調器をカプセル化するステップとを示している。
【図７Ｆ】図７Ａ〜図７Ｉは、図６におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、カプセル化デバイスを製造するステップと、カプセル化デバイスを使用して基板上に空間光変調器をカプセル化するステップとを示している。
【図７Ｇ】図７Ａ〜図７Ｉは、図６におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、カプセル化デバイスを製造するステップと、カプセル化デバイスを使用して基板上に空間光変調器をカプセル化するステップとを示している。
【図７Ｈ】図７Ａ〜図７Ｉは、図６におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、カプセル化デバイスを製造するステップと、カプセル化デバイスを使用して基板上に空間光変調器をカプセル化するステップとを示している。
【図７Ｉ】図７Ａ〜図７Ｉは、図６におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、カプセル化デバイスを製造するステップと、カプセル化デバイスを使用して基板上に空間光変調器をカプセル化するステップとを示している。
【符号の説明】
【００５５】
１００ パッケージングされた空間光変調器
１１０ 空間光変調器
１２０ 基板
１２２ 光を吸収する材料の層
１２５ 電気接点
１２７ 電気回路
１３０ カプセル化デバイス
１３５ チャンバ
１４０ カプセル化カバー
１４５ アパーチャ層
１４８ アパーチャ
１４８Ａ アパーチャ境界
１５０ スペーサ壁
１５０Ｂ 内側表面
１５２ 光を吸収する材料の層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カプセル化された空間光変調器であって、
チャンバの中の基板上の空間光変調器と、
該チャンバを部分的に画定するカプセル化カバーと、
該基板と該カプセル化カバーとの間のスペーサ壁であって、該スペーサ壁は、該空間光変調器に隣接する内側表面を有する、スペーサ壁と、
該スペーサ壁の該内側表面の第１の光を吸収する材料であって、該光を吸収する材料は、該チャンバ内の光を吸収するように構成されている、第１の光を吸収する材料と
を備えている、カプセル化された空間光変調器。
【請求項２】
前記カプセル化カバーは、可視光、紫外線、または赤外線に対して透明である、請求項１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項３】
前記第１の光を吸収する材料は、ジルコニウムの化合物を含む、請求項１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項４】
前記カプセル化カバーの表面にアパーチャ層をさらに備えており、該アパーチャ層は、前記空間光変調器の上に開口部を備えている、請求項１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項５】
前記アパーチャ層は、クロミウムの化合物を含む、請求項４に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項６】
前記アパーチャ層の表面に第２の光を吸収する材料をさらに含み、該第２の光を吸収する材料は、前記チャンバの中の光を吸収するように構成されている、請求項５に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項７】
前記第２の光を吸収する材料は、クロミウムの化合物またはジルコニウムの化合物を含む、請求項６に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項８】
前記基板の表面に第３の光を吸収する材料をさらに含み、該第３の光を吸収する材料は、前記チャンバの中の望ましくない光を吸収するように構成されている、請求項１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項９】
前記第３の光を吸収する材料は、ジルコニウムの化合物を含む、請求項８に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項１０】
前記スペーサ壁は、金属の材料を含む、請求項１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項１１】
前記スペーサ壁は、前記基板と前記カプセル化カバーとの間のキャビティの高さを画定しており、該キャビティの高さは、約０．２ミクロンと２．０ミクロンとの間である、請求項１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項１２】
前記空間光変調器は、傾斜可能なミラーを備えており、該傾斜可能なミラーがオフの位置にあるときには、該傾斜可能なミラーは前記第１の光を吸収する材料に向けて光を反射するように構成されており、反射された光は、該第１の光を吸収する材料によって吸収される、請求項１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項１３】
前記カプセル化カバーの表面にアパーチャ層をさらに備えており、前記空間光変調器は、傾斜可能なミラーのアレイを備えており、該アレイは、第１の横方向の寸法と、該第１の寸法に実質的に直交する第２の横方向の寸法とによって特徴付けられ、該アパーチャ層は、該傾斜可能なミラーのアレイの上に開口部を備え、該傾斜可能なミラーのアレイの第１の横方向の寸法は、該アパーチャ層内の該開口部の対応する寸法よりも幅が広い、請求項１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項１４】
基板上のチャンバ内でカプセル化された傾斜可能なミラーのアレイを動作する方法であって、
該傾斜可能なミラーのうちの少なくとも１つをオンの位置に傾けることと、
該オンの位置において該傾斜可能なミラーから第１の入射光のパケットを反射し、第１の反射された光を生成することと、
該チャンバの外に該第１の反射された光を伝達することであって、該チャンバは、カプセル化カバーと、該基板と該カプセル化カバーとの間のスペーサ壁とを備えている、ことと、
該傾斜可能なミラーをオフの位置に傾けることと、
該オフの位置において該傾斜可能なミラーから第２の入射光のパケットを反射し、第２の反射された光を生成することと、
該チャンバ内の該スペーサ壁の表面の第１の光を吸収する材料によって、該第２の反射された光を吸収することと
を包含する、方法。
【請求項１５】
複数の空間光変調器のためのカプセル化デバイスを製造する方法であって、
カプセル化カバー内に複数の開口部を形成することと、
該カプセル化カバーにアパーチャ層を形成することであって、該アパーチャ層は、複数の開口部を備えている、ことと、
該カプセル化カバーにスペーサ壁を形成することと、
該スペーサ壁と該アパーチャ層とに第１の光を吸収する材料の層を形成し、それにより、該カプセル化デバイスを生成することであって、該第１の光を吸収する材料は、チャンバ内の光を吸収するように構成されている、ことと
を包含する、方法。
【請求項１６】
前記スペーサ壁を形成する前記ステップは、
前記カプセル化カバーの上に導電層を形成することと、
該導電層の上にマスク層を形成することであって、該マスク層は、複数の開口部を備えている、ことと、
該導電層の上かつ該マスク層の開口部内に該スペーサ壁を電気めっきすることと
を包含する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記スペーサ壁のうちの少なくとも１つに第１の光を吸収する材料の層を形成する前記ステップは、
該スペーサ壁と、前記アパーチャ層と、該アパーチャ層内の開口部に対応する前記カプセル化カバーの表面とにフォトレジスト層をコーティングすることと、
該アパーチャ層の該開口部内にある該フォトレジスト層の一部分を照射することと、
該スペーサ壁と該アパーチャ層との該フォトレジスト層を取り除くことと、
次に、該スペーサ壁および該アパーチャ層ならびに該フォトレジスト層に該第１の光を吸収する材料を堆積することと、
該カプセル化カバーの該表面の該フォトレジスト層と、該フォトレジスト層の上の該第１の光を吸収する材料とを取り除くことと
を包含する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
カプセル化された空間光変調器を形成する方法であって、
請求項１５に記載の方法を行うことと、
前記基板上に複数の前記チャンバを形成するために、前記複数の空間光変調器を有する該基板の表面に前記スペーサ壁を接続することであって、各チャンバは、少なくとも１つの該空間光変調器を含む、ことと
を包含する、方法。
【請求項１９】
２つ以上のダイを形成するために、前記基板の一部分と前記カプセル化カバーの一部分とを切断することをさらに包含し、各該ダイは、前記空間光変調器ののうちの１つをカプセル化している少なくとも１つの前記チャンバを含んでいる、請求項１８に記載の方法。
【請求項１】
カプセル化された空間光変調器であって、
チャンバの中の基板上の空間光変調器と、
該チャンバを部分的に画定するカプセル化カバーと、
該基板と該カプセル化カバーとの間のスペーサ壁であって、該スペーサ壁は、該空間光変調器に隣接する内側表面を有する、スペーサ壁と、
該スペーサ壁の該内側表面の第１の光を吸収する材料であって、該光を吸収する材料は、該チャンバ内の光を吸収するように構成されている、第１の光を吸収する材料と
を備えている、カプセル化された空間光変調器。
【請求項２】
前記カプセル化カバーは、可視光、紫外線、または赤外線に対して透明である、請求項１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項３】
前記第１の光を吸収する材料は、ジルコニウムの化合物を含む、請求項１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項４】
前記カプセル化カバーの表面にアパーチャ層をさらに備えており、該アパーチャ層は、前記空間光変調器の上に開口部を備えている、請求項１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項５】
前記アパーチャ層は、クロミウムの化合物を含む、請求項４に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項６】
前記アパーチャ層の表面に第２の光を吸収する材料をさらに含み、該第２の光を吸収する材料は、前記チャンバの中の光を吸収するように構成されている、請求項５に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項７】
前記第２の光を吸収する材料は、クロミウムの化合物またはジルコニウムの化合物を含む、請求項６に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項８】
前記基板の表面に第３の光を吸収する材料をさらに含み、該第３の光を吸収する材料は、前記チャンバの中の望ましくない光を吸収するように構成されている、請求項１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項９】
前記第３の光を吸収する材料は、ジルコニウムの化合物を含む、請求項８に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項１０】
前記スペーサ壁は、金属の材料を含む、請求項１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項１１】
前記スペーサ壁は、前記基板と前記カプセル化カバーとの間のキャビティの高さを画定しており、該キャビティの高さは、約０．２ミクロンと２．０ミクロンとの間である、請求項１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項１２】
前記空間光変調器は、傾斜可能なミラーを備えており、該傾斜可能なミラーがオフの位置にあるときには、該傾斜可能なミラーは前記第１の光を吸収する材料に向けて光を反射するように構成されており、反射された光は、該第１の光を吸収する材料によって吸収される、請求項１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項１３】
前記カプセル化カバーの表面にアパーチャ層をさらに備えており、前記空間光変調器は、傾斜可能なミラーのアレイを備えており、該アレイは、第１の横方向の寸法と、該第１の寸法に実質的に直交する第２の横方向の寸法とによって特徴付けられ、該アパーチャ層は、該傾斜可能なミラーのアレイの上に開口部を備え、該傾斜可能なミラーのアレイの第１の横方向の寸法は、該アパーチャ層内の該開口部の対応する寸法よりも幅が広い、請求項１に記載のカプセル化された空間光変調器。
【請求項１４】
基板上のチャンバ内でカプセル化された傾斜可能なミラーのアレイを動作する方法であって、
該傾斜可能なミラーのうちの少なくとも１つをオンの位置に傾けることと、
該オンの位置において該傾斜可能なミラーから第１の入射光のパケットを反射し、第１の反射された光を生成することと、
該チャンバの外に該第１の反射された光を伝達することであって、該チャンバは、カプセル化カバーと、該基板と該カプセル化カバーとの間のスペーサ壁とを備えている、ことと、
該傾斜可能なミラーをオフの位置に傾けることと、
該オフの位置において該傾斜可能なミラーから第２の入射光のパケットを反射し、第２の反射された光を生成することと、
該チャンバ内の該スペーサ壁の表面の第１の光を吸収する材料によって、該第２の反射された光を吸収することと
を包含する、方法。
【請求項１５】
複数の空間光変調器のためのカプセル化デバイスを製造する方法であって、
カプセル化カバー内に複数の開口部を形成することと、
該カプセル化カバーにアパーチャ層を形成することであって、該アパーチャ層は、複数の開口部を備えている、ことと、
該カプセル化カバーにスペーサ壁を形成することと、
該スペーサ壁と該アパーチャ層とに第１の光を吸収する材料の層を形成し、それにより、該カプセル化デバイスを生成することであって、該第１の光を吸収する材料は、チャンバ内の光を吸収するように構成されている、ことと
を包含する、方法。
【請求項１６】
前記スペーサ壁を形成する前記ステップは、
前記カプセル化カバーの上に導電層を形成することと、
該導電層の上にマスク層を形成することであって、該マスク層は、複数の開口部を備えている、ことと、
該導電層の上かつ該マスク層の開口部内に該スペーサ壁を電気めっきすることと
を包含する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記スペーサ壁のうちの少なくとも１つに第１の光を吸収する材料の層を形成する前記ステップは、
該スペーサ壁と、前記アパーチャ層と、該アパーチャ層内の開口部に対応する前記カプセル化カバーの表面とにフォトレジスト層をコーティングすることと、
該アパーチャ層の該開口部内にある該フォトレジスト層の一部分を照射することと、
該スペーサ壁と該アパーチャ層との該フォトレジスト層を取り除くことと、
次に、該スペーサ壁および該アパーチャ層ならびに該フォトレジスト層に該第１の光を吸収する材料を堆積することと、
該カプセル化カバーの該表面の該フォトレジスト層と、該フォトレジスト層の上の該第１の光を吸収する材料とを取り除くことと
を包含する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
カプセル化された空間光変調器を形成する方法であって、
請求項１５に記載の方法を行うことと、
前記基板上に複数の前記チャンバを形成するために、前記複数の空間光変調器を有する該基板の表面に前記スペーサ壁を接続することであって、各チャンバは、少なくとも１つの該空間光変調器を含む、ことと
を包含する、方法。
【請求項１９】
２つ以上のダイを形成するために、前記基板の一部分と前記カプセル化カバーの一部分とを切断することをさらに包含し、各該ダイは、前記空間光変調器ののうちの１つをカプセル化している少なくとも１つの前記チャンバを含んでいる、請求項１８に記載の方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図７Ｇ】
【図７Ｈ】
【図７Ｉ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図７Ｇ】
【図７Ｈ】
【図７Ｉ】
【公開番号】特開２００８−２４２４５１（Ｐ２００８−２４２４５１Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４８１２７（Ｐ２００８−４８１２７）
【出願日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【出願人】（５０６１４１５５７）スペイシャル フォトニックス， インコーポレイテッド (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【出願人】（５０６１４１５５７）スペイシャル フォトニックス， インコーポレイテッド (19)
【Ｆターム（参考）】
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