二维空间光调制器制造技术

提供一种具有衍射性像素的二维（２Ｄ）紧密封装的ＭＥＭＳ（微机电系统）阵列的空间光调制器。每个像素（３２０）包括多个衍射单元或衍射器。每个衍射器包括被布置在基片的上方和与基片的上表面间隔开的帐篷部件（１０２），被布置在基片与帐篷部件（１０２）之间的可移动的传动器（３００），以及移动传动器（３００）的驱动器。帐篷部件（１０２）具有面向远离基片的第一平面光反射面，第一平面光反射面具有在其上形成的小孔径。传动器（３００）具有平行于和潜在地与第一平面光反射面共面的并相对于接纳传送到它的光的孔径而布置的第二平面光反射面。孔径（１０４）的尺寸和形状规定了具有这样反射率的一个面积，它基本上等于围绕该孔径（１０４）的第一平面光反射面的面积的反射率，以提供最大对比度比值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总的涉及空间光调制器，更具体地，涉及二维衍射空间光调制器以及制造和使用该调制器的方法。
技术介绍
空间光调制器是一个或多个器件的阵列，该器件可以用与器件的电输入相对应的空间图案来控制或调制入射光束。入射光束可以在强度、相位、极化或方向上被调制。某些调制可以通过使用微机电系统器件或MEM来完成，该MEM使用电信号来移动微机械结构以调制入射在其上的光。空间光调制器正越来越多地被开发以用于各种不同的应用，包括显示系统、光学信息处理和数据贮存、打印、以及无掩膜光刻。一类空间光调制器包括单个MEM器件或MEM器件的直线阵列以用来描绘二维图案。对于诸如印刷电路板(PCB)图案形成/印刷、显示系统、打印和/或相对较中等规模的半导体加工、空间光调制器等许多应用，这样的一维MEM器件提供适当的解决方案。然而，对于需要高的或非常高的分辨率的许多其它应用，诸如前缘(leading edge)半导体加工，最好采用具有二维阵列MEMS器件的空间光调制器。广泛采用来自Texas Instruments(德克萨斯仪器公司)的数字反射镜器件(DMD)的广泛采用证明对于2D MEMS空间光调制器的兴趣。由于它的大面积(etendue)，这个器件可以结合非相干灯源和传统光学一起以用于创建高质量图像。然而，尽管它在显示应用中的成功，DMD在许多应用(例如无掩膜光刻)中没有被利用。这主要是由于在(a)模拟的灰度能力、(b)调制速度、和(c)衍射效率方面的缺点。因此，需要一种呈现以下特性的二维空间光调制器大面积、良好的模拟的灰度能力、高的调制速度、和高的衍射效率。还需要一种简单的、成本便宜的、和能容忍加工变化的制造这样的空间光调制器的方法。专利技术概要本专利技术提供对于这些和其它问题的解决方案，以及提供比起传统的空间光调制器的另外的优点。一方面，本专利技术的目标是用于调制入射到其上的光的衍射器。在总体上，衍射器包括被布置在基片的上表面的上方和与该上表面间隔开的帐篷(tent)部件；被布置在基片的上表面与帐篷部件之间的可移动的传动器；以及用于移动传动器的机构。帐篷部件具有被形成在帐篷部件的上侧面上(面向离开基片的侧面)的第一平面光反射面，该第一平面光反射面具有被在其上形成的一个孔径。传动器具有平行于第一平面光反射面和相对于接收经过它的光的该孔径而布置的第二平面光反射面。孔径可被成形为规定包括圆形、环形、椭圆和多边形的多种几何图形的任何一个图形。优选地，孔径的尺寸和形状规定了具有这样反射率的一个面积，该反射率基本上等于围绕该孔径的第一平面光反射面的面积的反射率。如果每个表面的反射率是相同的，则孔径的尺寸和形状规定了一个面积，它基本上等于围绕该孔径的第一平面光反射面的面积。用于移动传动器的机构适合于相对于帐篷部件的第一平面光反射面使传动器移位而同时保持可移动的传动器的第二平面光反射面基本上平行于第一平面光反射面。在一个实施例中，衍射器被调整为使得在静止状态下，第一平面光反射面和第二平面光反射面互相间隔的距离基本上等于n×λ/4波长，其中λ是入射到第一和第二平面光反射面上的光的特定的波长，以及n是大于或等于0的整数。在这个实施例的一个版本中，n是大于或等于1的奇数，以便在静止状态下把入射到反射体上的光散射。在另一个版本中，n是大于或等于2的偶数，以便在静止状态下把入射到反射体上的光反射。在另一个实施例中，帐篷部件由从基片上表面延伸到帐篷部件下表面的多个柱子支撑在基片上表面的上方。在这个实施例的一个版本中，至少一个柱子被电耦合到基片上的地电位，以及帐篷部件通过柱子被电耦合到地电位。在另一个版本中，传动器通过从可移动的传动器的外部边缘延伸到至少一个柱子的至少一个挠曲关节被柔性地耦合在基片的上表面与帐篷部件之间，以及传动器通过挠曲关节与柱子被电耦合到地。在再一个实施例中，可移动的传动器包括一个在其上形成第二平面光反射面的上面部分、一个下面部分、以及一个耦合上面部分与下面部分的支撑体。优选地，上面部分与支撑体相对于孔径来定尺寸和定形状，以使得传动器能够在一个其中第二平面光反射面与第一平面光反射面处于共面的第一位置与一个其中第二平面光反射面与第一平面光反射面处于平行但不处于共面的第二位置之间移动。在一阶成像系统中这个实施例的优点在于，它对于多色或多波长光源提供“暗的”反射状态。另一方面，本专利技术的目标是包括多个上述衍射器的空间光调制器。通常，调制器包括多个像素，每个像素具有至少一个衍射器。在一个实施例中，衍射器被整体地形成在单个基片上，同时每个衍射器的帐篷部件是由单独的帐篷膜片形成的，该膜片是由从基片的上表面延伸到帐篷膜片的下表面的多个柱子支撑在基片的上表面的上方的。在另一个实施例中，每个衍射器的传动器通过从至少一个传动器的外部边缘延伸到至少一个柱子的至少一个挠曲关节被柔性地耦合在基片的上表面与膜片之间，以及每个传动器沿它的外部边缘被耦合到至少一个其它的传动器。再一方面，本专利技术的目标是调制光束的方法。在总体上，该方法包括以下步骤(i)使得光束照射到多个衍射器，其每个包括具有在其上形成的孔径的第一平面光反射面，以及平行于第一平面光反射面和相对于接收经过它的光的该孔径而布置的第二平面光反射面；以及(ii)相对于第一平面光反射面移动第二平面光反射面而同时保持第二平面光反射面基本上平行于第一平面光反射面，以便当光束从每个衍射器的第一和第二平面光反射面反射时使光束衍射。又一方面，本专利技术的目标是制造用于调制光束的调制器的方法。总体上，该方法包括(i)提供包含用于驱动调制器的每个像素的电路的电气上活性的基片；(ii)在基片上沉积第一牺牲层；(iii)形成延伸通过第一牺牲层并终结在基片上的多个孔；(iv)在第一牺牲层上沉积传动器层，以使得传动器层的材料基本上填入孔中，形成多个第一柱子；(v)在传动器层上做出图案，以形成多个传动器和把传动器耦合到第一柱子上的多个挠曲关节；(vi)在有图案的传动器层上沉积第二牺牲层；形成延伸通过第二牺牲层多个第二孔，每个第二孔位于第二牺牲层，以对准并终结在一个第一柱子上；(viii)在第二牺牲层上沉积帐篷层，以使得帐篷层的材料基本上填入第二孔中，从而形成多个第二柱子；(ix)将帐篷层做出图案，以形成其上具有多个孔径的帐篷部件，每个孔径位于帐篷部件中以对准一个传动器；以及(x)去除第一和第二牺牲层，以释放传动器和挠曲关节。在一个实施例中，该方法还包括在调制器上沉积金属以便在帐篷部件上提供第一反射面和在每个传动器上提供第二反射面的步骤。优选地，在沉积步骤，帐篷部件用作为遮蔽掩膜，以使得金属能够基本上沉积在传动器上而不把金属沉积在挠曲关节上。更优选地，每个传动器上的第二反射面与第一平面光反射面平行并相对于一个接收穿过它的光的孔径而被布置。附图简述当结合下面提供的附图和所附权利要求阅读以下的详细说明时将明白本专利技术的这些和其它特性与优点，其中附图说明图1是按照本专利技术的实施例的平面光阀(PLV)的顶视图；图2A-2G是按照本专利技术的另一个实施例的具有替换的孔径的单个衍射器的顶视图；图3A是按照本专利技术的实施例的单个驱动器的示意性框图；图3B是显示按照本专利技术的实施例的传动器层的剖面图的PLV的一部分的局部顶视图；图4A是按照本专利技术的实施例的在散射静止状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于调制入射到其上的光的衍射器，该衍射器包括：具有上表面的电活动的基片；被布置在基片上表面的上方和与其间隔开的帐篷部件，并具有被形成在帐篷部件的上侧面上（面向离开基片的侧面）的第一平面光反射面，该第一平面光反射面具有在其 上形成的孔径；被布置在基片上表面与第一平面光反射面之间的可移动的传动器，可移动的传动器具有平行于第一平面光反射面和相对于接收经过它的光的该孔径而布置的第二平面光反射面；以及用于相对于帐篷部件的第一平面光反射面移动传动器而同时 保持第二平面光反射面基本上平行于第一平面光反射面的机构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AP佩恩，JI特里斯纳迪，
申请(专利权)人：硅光机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]