TW302554B - - Google Patents

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A7 B7 五、發明説明（1 ) <發明之技術領域> 本發明係有關於微機械裝置，且更特別係有關於一種 具有接觸元件之微機械裝置，並且係該接觸元件發生黏合 情形之後、處理此類裝置的方法。 <發明之背景> 近來在電機械學領域中的發展已趨向各種機械裝置的 微小型化。此類裝置的常見例子有微型馬達、微型齒輪、 微型槓桿、和微型閥。這些微機械裝置是使用積體電路技 術製造的，且經常帶有電氣控制線路。一般的用途包括加 速計、壓力感測器、和致動器。另外一個例子是：微小型 反射鏡能夠被使用於立體空間調光器的結構哀。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 可靠度一直是微機械裝置難以解決的問題。一個常見 的可靠度問題是黏合，它是發生於當微機械裝置具有移動 元件，且該移動元件接觸到該裝置的另一表面的時候，這 個移動元件可能變得黏合到該表面上，引起該微機械裝置 無法蠛績適當地操作。一個相關的問題是元件之間重覆的 接觸可能會引起它們的表面產生磨損。 由於微機械裝置的微小尺寸，黏合的原因和嘗試解決 此類問題的各種方案的效果是難以確認的。由 Alley, Cuan, Howe,和 Komvopoulos 在 Proceedings of the IEEE Solid State Sensor and Actuator Workshop 一 4 一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） ____ _B7 五、發明説明（2 ) (1992) 第202 頁至第 207 頁之中、標題為 "TheEffect of Release-Etch Processing on Surface Microstructure Stiction”的文章中討論黏合的原因。 瓦度 得糙 凡粗 、 面 接表 橋和 體 、 液力 、 用 接作 橋電 體靜 固 、 有力 因 用 原作 合 } 黏1S Ea 種 a 各W 的de 論 η 討va 到C 受 爾 嘗觸術 的接技 題在些 問 佈這 合塗 ， 黏質而 決物然 解種。 圖各劑 企以滑 多 ， 潤 許力佈 用塗 作中 合 黏 的 測 臆 服 克 於 注 專 試 程 過 造 製 在 如 例 上 面 治 於 屬 是 不 而 的 性 防 預 係 時 起 1 在 結 黏 得 變 件 元 觸 接 旦 1 決 解。 有題 沒問 且的 並 們， ,^ 質分 性何 療如 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 超臨界流體已經被承認係一種用於讓製程中放在液體 裏清洗而造成黏合的微機械裝置變得乾燥的方法。以臨界 點 （SCF) 乾燥法改善液體橋接現象的一項討論是發表在 7th International Conference on Solid State Sensors and Actuators ( 1 9 9 3 )哀第 2 9 6 頁至 2 9 9 頁 ’ 由 Mulhern、 Soane、 和 Howe 所寫的’標題為 "Supercritical Carbon Dioxide Drying of Microstructures"的文章内。然而這些技術是限制於製 造過程之中的清洗後乾燥作業。 <發明之概述> 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210Χ 297公釐） -5 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) 本發明係一種分開微機械裝置接觸元件的方法。該微 機械裝置係放置在一個液體容器内部，並且它的接觸元件 被浸泡在一個低表面張力的液體内，該液體包含有一種表 面活化劑。然後，將該容器包封起來，並且以實質保持該 低表面張力液體和它的蒸氣相之間的壓力平衡之方式，將 該裝置予以乾燥。該低表面張力液體可以是一含碳氟化合 物之液體，譬如是一全氟烷烴。另外，替代浸泡在低表面 張力液體裏的方式，該接觸元件可以曝露到具有零表面張 力的超臨界流體。 本發明的技術優點在於它分開黏合在一起的零件而對 這些零件無損害。本發明的各種實施例消除可能會造成黏 合的殘留物，因此能夠防止黏合再度發生。本發明的方法 能夠在微機械裝置上執行，作為製程將結束時的清理步驟 ，或是能夠在微機械裝置製造完成之後、並且已經在操作 之中時進行。 <圖式之簡單説明> 圖1所示係微機械裝置的一個未受偏轉的反射鏡元件 ，該微機械裝置為一個具有接觸元件的數位微反射鏡裝置 (DMD)。 圖2所示係圖1的反射鏡元件，但在一已經被偏轉的 位置上。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） ρ 一乜一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 ) 圖3至圖5説明本發明的處理微機械裝置黏合元件的 方法。 圖6説明圖3步驟的另一替代步驟。 <本發明之詳細説明> 以下的説明係藉由一個特別類型的微機械裝置作為例 子，該微機械裝置係一個「數位微反射鏡裝置（DMD)」 ，有時被稱之為「可變形反射鏡裝置」《DMD係一種空間 立體調光器。DMD具有一個或多個微小型反射鏡，這些反 射鏡係選擇性地偏轉，以便將光線反射或不反射到所希望 的位置上。當反射鏡完全偏轉時，這些反射鏡會接觸到一 個著地襯墊，本發明的方法可以袪除反射鏡黏接到著地襯 墊的問題》 DMD的一個用途是形成影像，在此場合，DMD具有由 數百個或數千個可偏轉反射鏡組成的陣列。每一反射鏡選 擇性地反射光線到一個圖像面上。由 DMD形成的影像能

夠被用在顯示系統哀或用於非擊打式的印刷作業中。DMD 也能夠被使用在其它不涉及成像作用的應用上，例如光學 導航、光學開關操作、和加速度計。在這些用途之中的某 些應用裏，反射鏡不需要有反射作用。且在某些應用褢， DMD係以類比模式操作、而非數位模式操作。大體上，此 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ -I - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 1訂 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（5 ) 1 I 處 所 用 的 Γ DMD J 一 詞 是 包 括 任 何 具 有 至 少 一 個 裝 設 有 1 1 鼓 鏈 的 可 偏 轉 元 件 之 微 機 械 裝 置 該 元 件 在 回 應 所 施 加 的 1 1 電 壓 或 其 它 作 用 力 譬 如 是 加 速 度 計 哀 由 加 速度 引 起 的 作 用 1 I 請 1 1 力 時 會 接 觸 到 一 著 地 面 〇 先 閱 1 I 讀 1 背 1 * I 有 之 1 本 發 明 也 能 夠 被 使 用 在 其 它 種 類 具 接 觸 元 件 的 微 機 意 1 I 械 裝 置 裏 〇 與 DMD 的 反 射 鏡 樣 其 它 的 微 機 械 裝 置 也 事 項 再 1 1 可 以 具 有 微 小 轉 子 、 微 小 槓 桿 、 或 其 它 會 接 觸 另 一 表 面 、 填 寫 本 裝 I 產 生 黏 合 現 象 的 移 動 部 件 0 頁 1 1 1 圖 1 和 圖 2 説 明 DMD 裝置的單- -反射鏡元件 10 〇 在 1 1 圖 1 裏 該 反 射 鏡 元 件 1 0 是 在 一 平 坦 ( 未 受 偏 轉 ) 的 狀 訂 I 態 然 而 在 圖 2 哀 該 反 射 鏡 元 件 1 0 已 經 被 偏 轉 0 如 1 1 I 同 前 述 的 説 明 在各種 DMD 應 用 哀 可 以 使 用 單 一 形 式 1 1 的 或 排 成 陣 列 形 式 的 此 類 反 射 鏡 元 件 1 0 > 1 乂 >-4^· 圖 1 和 圖 2 的 反 射 鏡 元 件 1 0是 以 厂 抗 扭 梁 (t 0 Γ si on 1 1 | be am ) J 的 名 稱 為 人 所 熟 知 〇 本 發 明 之 方 法 也 可 以 應 用 到 1 I 其 它 類 型 反 射 鏡 元 件 1 0 的 製 作 包 括 懸 臂 梁 型 和 撓 曲 梁 1 1 I 型 〇 美國專利 4, 662 9 746 標 題 為 厂 空 間 立 體 調 光 器 與 1 1 方 法 J 、 美國專利 4, 956 > 61 0 標 題 為 厂 空 間 立 體 調 光 1 1 器 J 、 美 國 專 利 5 ， 061， 049 標 題 為 厂 空 間 立 體 調 光 器 與 1 1 方 法 J 、 美 國 專 利 5.083 9 857 標 題 為 厂 多 級 可 變 形 反 射 1 1 鏡 裝 置 J 、 和 美 國 專 利 08/097, 824 之 中 説 明 種 種 的 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 302554 ___ B7 五、發明説明（6 ) DMD裝置類型，這些專利每一項都係授與德州儀器公司 (Texas Instruments Incorporated)'此處將對這些專 利予以參照説明。 在影像顯示應用上，一個光源照射在DMD裝置的表面 。一透鏡系統可以被用來將光線塑造成近似反射鏡元件 陣列1 0的大小，並且將光線導引向這些反射鏡元件陣列》 每一個反射鏡元件1〇設有一個由扭轉鉸鍵12 ( torsion hinge)支撐的傾斜反射鏡11， 該扭轉鉸鏈係依附於支柱 13。這些支柱13係設置在基層15上面，並向外延伸。反射 鏡11是放置在一控制線路14的上方，該控制線路係由設在 基層15上面的位址與記憶線路構成的。 根據存在於控制線路 14的記憶體内部之數據，施加 電壓到兩個位址電極 1 6， 該位址電極係位於反射鏡 11 的兩相反隅角下方。在反射鏡 11和它們的位址電極 16 之間的靜電作用力係藉由將電壓選擇性地施加到位址電極 16而產生的。這靜電作用力使得每一反射鏡11傾斜大 約+ 10度（通電時）或-1 〇度（電壓消除時），藉此 ’調整 DMD裝置表面上的入射光線。從通電時的反射鏡 11折射而回的光線，經由顯示光學鏡片，被引向一個圖 像面。來自電壓消失時的反射鏡11之光線被折射離開圖 像面。這些光線所產生的圖形構成—個影像。在每一影像 畫面中，反射鏡 11通電時間的比例決定影像的灰影。並 且能夠藉由一個彩色轉盤或是以一個具有三個 DMD的裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（2丨〇x 297公釐） 〇 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 置而得以添加顏色到影像上。 在實際上，反射鏡 11和它的位址電極 16形成電容 器。當適當的電壓被施加到反射鏡 1 1和它的位址電極 16的時候，產生出來的靜電作用力（吸引力或排斥力） 使得該反射鏡 11傾斜向與具有吸力的著地電極 16相連 接的著地電極 17。 反射鏡 11向下傾倒直到它的邊緣接 觸到著地電極 17為止。 一旦介於位址電極 16和反射鏡 11之間的靜電作用 力消失，儲存在鉸鏈 12内部的能量提供一個回復作用力 ，以便使該反射鏡 1 1回到未受偏轉的位置。適當的電壓 可以被施加到該反射鏡 1 1或位址電極 1 6， 以便幫助將 反射鏡 11退回到它的未受偏轉位置。然而，假如反射鏡 11已經黏接在一起，這些作用力可能不足以克服該黏合 力。 圖3至圖5説明本發明利用低表面張力液體以處理微 機械裝置的方法，該微機械裝置的接觸元件被黏合在一起 。圖6説明另一種使用超臨界流體而不是低表面張力液體 的方法，可替代圖3所示的步驟。 如同上述的説明，本專利説明以一個 DMD裝置作為 例子，然而，相同的方法可以使用在任何微機械裝置上。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 _ 10 _ A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（8 ) 1 I 本 方 法 是 在 — 個 至 少 已 實 質 完 成 的裝 置 上 進 行 〇 這 方 法 是 I 1 應 用 在 裝 置 上 作 為 一 個 後 端 製造 步 驟 該 裝 置 的微機 1 1 械 部 件 在 先 前 的 製 程 中 已 經 黏 接 在一 起 〇 例 如 可 以 在 晶 /-- 1 | 片 製 造 期 間 執 行 本 方 法 該 晶 片 最終 應 該 分 離 成 小 晶 片 > 請 先 閲 1 1 I 每 一 小 晶 片 具 有 DMD 陣列 > 本 方法 是 十 分 適 合 於 這 種 類 讀 背 1 1 I 型 的 大 量 生 產 並且能夠很容易地被整合到 DMD 或 其 它 之 注 意 事 項 再 1 1 微 機 械 裝 置 的 加 工 流 程 哀 〇 另 外 ，本 方 法 能 夠 被 用 作 為 已 1 1 經 使 用 一 段 時 間 之後的微機械裝置之維護保養處理 方 法 〇 填 寫 本 頁 、〆 裝 1 | 在 圖 3 哀 DMD 30 已 經 被 實質 地 製 造 完 成 該 DMD 1 1 裝 置 包 括 有 二 著 地 電 極 1 7 位址電極 16 和 反 射 鏡 元 件 1 | 10 的反射鏡 11 〇 一 般 而 言 這 些元 件 的 製 造 涉 及 使 用 臨 訂 I 時 性 的 隔 離 材 料 該 隔 離 材 料 在 圖3 裏 已 經 被 去 除 〇 如 同 1 : I 圖 中 所 顯 示 的 至 少 某 些 反 射 鏡 元件 1 0 在 偏 轉 位 置 上 已 Γ 1 經 變得黏接在 一 起 〇 1 Λ DMD 裝 置 30 被 放 置 在 一 個適於積存液體的 容器31内 1 1 1 部 並 且 被 浸 泡 在 含 有 表 面 活 化 劑的 低 表 面 張 力 之 液 體 I 32 哀 > 適 當 的 低 表 面 張 力 液 體 31 有 碳 氟 化 合 物 液 體 1 I 、 特 別 是 全 氟 烷 烴 〇 此 類 的 適 當 液體 之 — 是 FC - 77 這 1 1 是 — 種 全 氟 燒 烴 混 合 物 可 白 3 Μ公司購得· > 帶 有 表 面 1 1 活 化 劑 的 適 當 液 體 是 在 全 氟 — N 一甲 基 對 氧 氮 乙 環 之 中 含 1 1 有 0 .2% 的 非 離 子 表 面 活 化 劑 〇 一種 可 白 3Μ 公 司 購得 1 1 並 以 1! PF -5052" 為名的液體已被成功地使用 該 液 體 包 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（9 ) 含帶有表面活化劑的全氟烷烴。 圖4説明乾燥的步驟，這是在圖3所示的浸泡步驟之 後進行的。在圖4的例子哀，乾燥作業係一眞空乾燥操作 。 在容器 31上方蓋有一個蓋子 41，或容器被以其它方 法封閉，以便當液體 32乾燥時，保留自液體 32發出的 蒸氣 32’， 而不是將該 DMD裝置30直接曝露到眞空裝 置襄。該眞空裝置係受到控制，使得液體能夠從該容器 31裏抽離，該液體32係與它的蒸氣32’呈壓力平衡的 狀態。 圖5説明第三個步驟，該步驟可以在圖3和圖4的浸 泡和乾燥步驟之後進行。在圖 5哀，微機械裝置 30被 加以清洗，以消除可能停留在表面上的表面活化劑之任何 殘留物。圖5的清洗步驟能夠以許多方法完成。圖示的步 驟是以將裝置 30曝露在超臨界流體 51之中，使任何殘 留物變得可溶解，其中的超臨界流體可以帶有添加劑或沒 有添加劑。例如，二氧化碳/丙酮之超臨界二元液體已經 實驗得到令人滿意的結果。 如同圖5所示，由於超臨界流體的類似氣體之擴散行 為，DMD裝置 30被放置在一容器 52内部，該容器設有 具有緩衝作用的入口和出口 52a。 這些出入口 52a消除 了對反射鏡元件 10的任何傷害，否則，當該超臨界流體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 12 - ^02554 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Μ Β7五、發明説明（10 ) 52進入和離開的時候，由於氣體擾流的結果，這些傷害 可能發生。一種適當緩衝裝置5 2 a的例子是密集堆排的小 珠"然而，也能夠使用各種其它的擴散材料。容器52的 其餘部份是由適合容納高壓液體的材料製成的，譬如是不 餘鋼。 另一種消除表面活化劑殘留物的適當處理方法是熱處 理法。這應是適用於某些表面活化劑之情況襄，在這情況 之下，這些表面活化劑在高於大氣溫度、然而低於可能會 引起對該裝置的傷害之溫度時會變得有揮發性。加熱作用 應隨附著乾燥作用以幫助去除殘留物。 圖5的清洗步驟可順應物理和化學加工處理參數的改 變，以便容許選擇性地抽取殘留物。例如，在 DMD裝置 的案例哀，光電阻蝕刻以外的殘留物可能更需要抽取。 圖6説明完成圖3所示浸泡步驟的另一種方法。在圖 6裏，DMD 30係曝露於超臨界流體 62，該流體可能含有 或不含有表面活化劑。與在背景討論之中所提到的超臨界 流體乾燥法相較，這種曝露係針對「乾燥」的 DMD 30， 此處「乾燥」的意義代表它尚未被清洗，或是即使不是如 此，它也是在曝露於超臨界流體之前一刻浸泡在液體裏。 本發明消除的黏合現象可能來自於其它原因，而不是由於 浸泡在液體内。適當的超臨界流體 6 2的例子是二氧化碳 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 13 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（11 ) 。這種超臨界流體可以是二元流體，像是一種由二氧化碳 和乙醇組成的流體或是由二氧化碳和丙酮組成的流體。帶 有表面活化劑的適當超臨界流體 62之例子是一種流體， 該流體包含有二氧化碳和非離子表面活化劑像是在 PF-5052裏所含有的一樣。如同上述有關圖5的説明’一 種特別的容器 52被用來作為超臨界流體進出的通道。 壓力、溫度、和流體流動的某些條件可以被決定以求 得最佳的結果。以 DMD裝置 30的實驗結果顯示一種二 氧化碳超臨界流體 62在 500個大氣壓力和攝氏 35至 80度的範園内，以及流動速率為 400 seem的時候將提 供良好的結果。曝露時間是 30分鐘。對於相同的超臨界 流體，曝露時間 2小時、流動速率每小時 2 2公升、攝 氏 80度、和 500大氣壓力時，所得到的結果較不令人 滿意。在曝露一段適當的時間之後，壓力的釋放受到控制 ，使得流體排放到大氣壓力的過程緩慢進行，藉此，避免 對該裝置造成傷害。 假如超臨界流體 62含有表面活化劑，DMD 30可以 作更進一步地處理，如同前面有關圖5的描述，藉以去除 表面活化劑的任何殘留物。 上述的方法產生分開 DMD 3 0的反射鏡元件的結果， 或是更普遍地説，分開微機械裝置的接觸元件。相反地， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 装. 訂 14 - A7 B7 五、發明説明（12 ) 在美國專利序號 __________ (委任律師案號 TI-18702) 標題為「物件表面的清洗和處理方法」之中，超臨界流體 接 置 裝 械 機 微。 止 司 防公 以 器 ’ 儀 份州 部德 一 予 的授 序被 程利 理專 處這 和， 洗合 清黏 為 的 作件 用 元 被觸 例 施 實 的 它 其 項領 這術 但技 , 一 明此 説知 作熟 來對 例。 施制 實限 的之 定明 特發 照本 參係 經為 已釋 明解 發被 本應 然不 雖並 明 説 ， 圍 此範 因利 〇 專 的請 見申 易 附 而隨 顯明 是發 改本 修 在 和有 化所 變括 種包 各應 的 圍 例範 施正 實眞。 本之化 ， 明 變 者發之 域本内 --------《装-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 i 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 15 -

Claims (1)

1. 申請專利範圍 修正 A8 Βδ C8 D8 專利申請案第85101698號 ROC Patent Appln. No.85101698 修正之申請專利旄圍中文本-附件一 Amended Claims in Chinese - Enel. (民國iJb年1U月JM日送呈) (Submitted on October^-I , 1996) 1.一種使微機械装置的接觸元件不會黏著之方法，包括下列步驟： 將接觸元件浸泡在含有表面活性劑的低表面’張力液體内 以及 將前述的微機械 力液體和它的蒸 2. 如申請專利 張力·液體係碳氟化合物液體。 3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中，前述的碳 氟化合物液體係 4. 如申請專利 張力液體係全氟一N —曱基對氧氮乙環 5. 如申請專利 裝置予以乾燥，俾實質保持該低表面張 氣相之間的壓力平衡》 範圍第1項所述之方法，其中，镇(氏4面 全氟燒烴。 範圍第1項所述之方法 其中，該低表面 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、-·β 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 面活化劑係一非 6. 如申請專利 燥步福"係-31眞空 7. 如申請專利 有去除前述表面 8. 如申請專利 殘留物的步驟係 可溶解。 範.圍第1項所述之方法 離子表面活化劑。 範圍第1項所述之方法 其中，前述的表 其中，前述的乾 乾燥步驟。 範圍第1項所述之方法，更進一步地包含 活化劑殘留物的步驟。 範圍第，7項所述之方法，其中，前述去除 使用超臨界流體，使得前述的殘留物變得 -16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0X297公釐〉 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中*前述超臨 界流體係二氧化碳/丙酮的二元流體》 10. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中，前述去 除殘留物的步驟係使用加熱處理的方法，使得前述的殘留 物被揮發掉。 302554 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -17 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉八4%格（210X297公釐）