專利名稱：Mems裝置的防腐和潤滑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機械系統(tǒng)，例如微機電系統(tǒng)(MEMS)。
背景技術(shù)：
一種類型的MEMS為空間光調(diào)制器(SLM)裝置，它通過采用靜電扭矩使得各塊微鏡板圍繞著扭轉(zhuǎn)鉸鏈(torsion hinge)傾斜來使得入射光沿著由微鏡板的取向決定的方向偏轉(zhuǎn)來進行操作。在數(shù)字模式操作中，每塊微鏡板用作可以通過選擇地旋轉(zhuǎn)單個鏡子來接通或斷開的像素。這些鏡子可以機械停止在特定的著陸位置以確保精確的偏轉(zhuǎn)角度。功能微鏡陣列需要足夠的靜電扭矩和機械恢復(fù)扭矩以在機械停止時克服接觸靜態(tài)扭矩或“靜摩擦力(stiction) ”，并且控制時間和確?？煽啃?。例如可以使用SLM裝置來顯示視頻圖像。

發(fā)明內(nèi)容
在MEMS裝置中，促動器和傳感器可以由導(dǎo)電材料形成。電流流動例如通過促動器和傳感器，會因為由電化學(xué)氧化和還原引起的腐蝕而造成或引起MEMS裝置的劣化。還有， 在MEMS裝置中在接觸面之間的粘附會引起或造成粘附或以其它方式限制MEMS裝置的操作。MEMS裝置例如可以設(shè)置有形成在其表面上的原子或分子層或多層?？梢栽谠搶踊蚨鄬由贤扛餐繉?。該涂層可以在沒有活化或進行活化以釋放出潤滑劑的情況下使用。該層和涂層可以與MEMS裝置的其余部分相互作用以緩解或防止腐蝕或粘附或兩者。一般來說，本發(fā)明涉及包括具有接觸部分的第一部件的系統(tǒng)和方法，所述接觸部分在一側(cè)上包括具有親水官能團的層和形成在該層上的涂層。該涂層可以包括適用于與所述層的親水官能團相互作用的親水官能團。所述涂層還可以包括與所述涂層的親水官能團相反的疏水官能團。在另一個方面中，本發(fā)明涉及這樣的系統(tǒng)和方法，其包括形成具有第一接觸部分的機械裝置；在第一接觸部分的側(cè)面上形成層；以及將涂層涂覆在該層上。該層可以包括親水官能團，并且該涂層可以包括適用于結(jié)合在該層的親水官能團上的親水官能團。該涂層還可以包括與該涂層的親水官能團相反的疏水官能團。實施方式可以包括以下一個或多個。所述層可以化學(xué)結(jié)合在第一部件的接觸部分上。所述層可以為原子單層，可以為多層，并且可以包括氧化物或氮化物，例如氧化鋁。所述涂層可以包括羧酸官能團，并且可以包括氟化酸，例如全氟癸酸。所述涂層的親水官能團可以結(jié)合到所述層的親水官能團上，例如相對弱地結(jié)合。所述涂層可以適用于在為蒸氣形式的同時形成在所述層上，并且可以適用于在暴露于升高的溫度時結(jié)合在所述層上。所述涂層可以適用于在暴露于升高的溫度時釋放出潤滑劑。所述機械裝置可以為MEMS裝置，并且可以為空間光調(diào)節(jié)器。所述層可以基本上覆蓋所述機械裝置的全部，并且所述涂層可以基本上覆蓋所述層的全部。所述涂層可以如此適用，從而在所述涂層活化時，所述涂層的親水官能團結(jié)合到所述層的親水官能團上，并且所述涂層可以相對較弱地結(jié)合在所述層上。使所述涂層活化可以包括釋放出封裝在所述涂層中的潤滑劑。第二部件可以包括與第一部件
4的接觸部分的一側(cè)可脫開地接觸的接觸部分。形成所述層可以包括將所述層化學(xué)結(jié)合到所述機械裝置的表面上。系統(tǒng)和方法可以包括使得所述涂層活化，從而所述涂層的親水官能團結(jié)合在所述層的親水官能團上。使所述涂層活化可以包括使得所述涂層暴露于升高的溫度。系統(tǒng)和方法還可以包括形成第二接觸部分，所述第二接觸部分與第一接觸部分的一側(cè)最接近，并且構(gòu)造成為可脫開地接觸第一接觸部分。實施方式可以提供以下優(yōu)點中的一個、一些或全部。單層或多層(例如無機介電層)可以例如通過減輕或消除陽極氧化來改善耐腐蝕性。與單獨的無機層或者單獨的潤滑涂層相比，使用這種無機多層和有機潤滑涂層可以改善耐腐蝕性。與無機層結(jié)合的涂層的存在可以排斥水和其它有機被吸附物，由此進一步減輕了陽極氧化或其它腐蝕。有機單層或多層可以提供耐磨性，由此延長了 SLM單元的使用壽命。在一些實施方式中，在所述涂層和所述介電層之間的弱結(jié)合可以有利于表面移動性，該表面移動性使得所述涂層能夠覆蓋所述層的由于磨損或損壞已經(jīng)去除涂層的那些部分。這種表面移動性還可以進一步改善 SLM單元的耐腐蝕性和耐磨性。無機層和涂層的使用可以減小靜摩擦力，由此降低了用于 SLM單元的可靠操作所需的電壓?？梢詫崿F(xiàn)在SLM單元的可動部件和固定部件之間的低粘附力和低粘附力矩?？梢允沟渺o摩擦最小化，并且可以降低或防止部件的粘附。另外，層和涂層的使用可以最小化或防止在裝置操作使用期間粘附力的增大。


圖IA為使光偏轉(zhuǎn)至“接通”狀態(tài)的空間光調(diào)節(jié)器的一部分的剖面示意圖。圖IB為使光偏轉(zhuǎn)至“斷開”狀態(tài)的圖IA的空間光調(diào)節(jié)器的剖面示意圖。圖2為投影系統(tǒng)的矩形鏡陣列的一部分的透視圖。圖3為空間光調(diào)節(jié)器下部的透視圖。圖4為圖IA的空間光調(diào)節(jié)器的一部分的剖面示意圖。圖5為層的化學(xué)結(jié)構(gòu)和涂層的示意圖。圖6為流程圖，顯示出用于涂覆SLM單元的方法。在這些附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的組件。
具體實施例方式微機電促動器和傳感器通常由導(dǎo)電材料形成。當(dāng)向促動器施加電壓時或者當(dāng)傳感器產(chǎn)生出電信號時，電流在這些系統(tǒng)中流動，并且裝置會由于電化學(xué)氧化和還原(可以稱為腐蝕)而出現(xiàn)劣化。另外，當(dāng)MEMS表面相互機械接觸時，在表面間的粘附力變得高于電產(chǎn)生的恢復(fù)力和機械恢復(fù)力。粘附力可以防止這些表面分離，這會妨礙所期望的MEMS操作。 本發(fā)明能夠限制腐蝕并且減小靜摩擦力。MEMS裝置可以設(shè)置有例如形成在其表面上的原子或分子層或多層?？梢韵蛟搶踊蚨鄬油扛餐繉?。該涂層可以在沒有活化或者進行了活化以釋放出潤滑劑的情況下使用。該層和涂層可以構(gòu)造成最小化或降低腐蝕或粘附或者兩者。圖IA為使光偏轉(zhuǎn)至“接通”狀態(tài)的SLM單元100 (在這里也被稱為“SLM單元”)的一部分的剖面示意圖。SLM裝置可以包括與在圖IA中所示的SLM單元類似的多個SLM單元100。SLM裝置的實例包括在Pan等人的美國專利No. 7443572中所述的那些，該專利的全文由此通過參引結(jié)合在這里。鏡板120在鉸鏈130上朝著電極15 傾斜。來自照射光源(未示出)的照射光182相對于與反射表面垂直的方向183形成入射角Θ”偏轉(zhuǎn)光184 在與鏡板120的頂面IM垂直的方向上測量時具有角度θ。，并且可以朝著目標(biāo)186(例如透鏡(未示出)或其它顯示部件)離開SLM單元100。角度θ i和θ。彼此相等。在數(shù)字操作模式中，對于本發(fā)明的公開內(nèi)容而言，在圖IA中所示的形態(tài)可以被稱為“接通”狀態(tài)或 “接通”位置。圖IB為使光偏轉(zhuǎn)至“斷開”狀態(tài)的圖IA的SLM單元100的剖面示意圖。鏡板120 朝著電極154b傾斜。在SLM單元處于“斷開”位置時，照射光182和偏轉(zhuǎn)光184形成角度 Qi'和Θ。'。這些角度可以為鏡板120的尺寸與在鏡板120的底面1 和在這里進一步描述的著陸支柱16^、164b的頂面162或其它結(jié)構(gòu)之間的間隙的函數(shù)。偏轉(zhuǎn)光184朝著光吸收器188離開SLM單元100。在數(shù)字操作模式中，對于本發(fā)明的公開內(nèi)容而言，在圖IB中所示的形態(tài)可以被稱為“斷開”狀態(tài)或“斷開”位置。SLM單元100可以視為包括底部、中部和上部。SLM單元100的底部可以包括晶圓基底140和地址選擇電路170，用來選擇性地控制在SLM裝置的微鏡陣列中的每塊鏡板 120的操作。地址選擇電路170可以包括存儲單元陣列和用于傳送信號的字線/位線互聯(lián) (word-1 ine/bit-1 ine interconnects)。晶圓基底140可以為硅基底，并且可以采用傳統(tǒng)互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CM0Q技術(shù)制成。地址選擇電路170可以構(gòu)成為類似于低密度存儲陣列。電壓電源Vb 172可以控制鏡板120和著陸支柱164a、164b的電位。電壓電源Vd17^ 可以控制電極15 的電位。電壓電源￥“7413可以控制電極154b的電位。SLM單元100的所述中部可以形成在基底140上。該中部可以包括電極15 、巧4b 和鉸鏈支撐柱134。任選的是，該中部可以包括第一著陸支柱16 和第二著陸支柱164b。 所述著陸支柱16^、164b可以是固定垂直的，并且可以形成在基底140上。為了便于制造， 著陸支柱164a、164b可以具有與電極15 、巧4b的最高頂面相同的高度。著陸支柱164a、 164b可以便于鏡板120機械觸地，以在從“接通”狀態(tài)到“斷開”狀態(tài)以及從“斷開”狀態(tài)到 “接通”狀態(tài)的每次轉(zhuǎn)換(transition)進行著陸。任選的是，在這里進一步描述的橋接彈簧 129aU29b也可以與鏡板120 —起形成或者安裝在鏡板120上，并且可以作為鏡板120的觸地區(qū)域。由此橋接彈簧U9a、129b與著陸支柱164a、164b —起可以幫助最小化或克服靜摩擦力并且延長該裝置的可靠性。靜摩擦力可以包括造成在鏡板120和SLM單元100的其它部件之間的相對運動所需的力。靜摩擦力可以例如為粘附力矩或粘附力，并且可以與鉸鏈130、在鏡板120和其它部件之間的接觸、這兩者或者其它摩擦或粘附源相關(guān)聯(lián)。在一些實施方式中，著陸支柱164a、164b可以與鏡板120電連接。這種電連接可以降低或消除電弧，否則該電弧在SLM單元100的操作期間可能會在鏡板120和著陸支柱164a、164b之間出現(xiàn)。SLM單元100的所述上部可以包括鏡板120。扭轉(zhuǎn)鉸鏈130可以構(gòu)成為鏡板120 的一部分，并且可以與鏡板120的頂面IM保持最小的距離。扭轉(zhuǎn)鉸鏈130可以構(gòu)成為使得鏡板能夠繞著鏡軸線220轉(zhuǎn)動(參見圖幻。通過使鏡板120的鏡軸線220和頂面IM之間的距離最小，每塊鏡板120在從“接通”狀態(tài)到“斷開”狀態(tài)的角度轉(zhuǎn)換期間的水平位移可以被最小化。在圖IA和圖IB中所示的實施方式中，鏡板120可以包括三層薄膜層122a、 122b、122c。這些薄膜層12h、122b、122c中的每一個具有與相鄰層不同的材料組成。在一些實施方式中，頂層12 是反射的，并且包括反射材料例如鋁，并且其厚度例如可以為大約50至100納米(nm)，例如大約60納米。鏡板120的中間層122b可以由許多導(dǎo)電材料例如摻雜硅、低溫?zé)o定形硅、金屬或金屬合金中的一種或多種構(gòu)成。中間層122b例如其厚度可以為大約100至500nm之間，例如大約為100至200nm之間?？蛇x的是，中間層122b可以包括另一種低溫沉積材料，例如通過物理氣相沉積(PVD)或濺射沉積的材料，包括例如摻雜硅、無定形硅、鎳、鈦、鉭、鎢或鉬中的一種或多種。在一些實施方式中，中間層122b可以包括超過一種材料(例如超過一種金屬)的復(fù)合層。可以在中間層122b中形成空腔128a、以便在底層122c中形成橋接彈簧129a、U9b，并且橋接彈簧U9a、129b可以設(shè)置成與著陸支柱164a、164b對準(zhǔn)。鏡板120的底層122c可以包括導(dǎo)電材料，例如基于金屬薄膜的機電材料，例如鈦、 鉭、鎢、鉬、鎳、它們的硅化物、以及它們的合金。合適的鈦合金可以包含鋁、鎳、銅、氧和/或氮。用于底層122c的另一種合適材料可以為高度摻雜的導(dǎo)電無定形硅。底層122c的厚度可以大約為10至IOOnm之間，例如大約50至60nm之間。鉸鏈130可以作為底層122c的一部分設(shè)置。由底層122c的暴露于空腔U8a、128b的那些部分形成的橋接彈簧U9a、129b可以構(gòu)造成為在底層122c接觸著陸支柱164a、164b時偏轉(zhuǎn)到空腔128a、中。底層122c 的暴露于空腔128a、U8b的那些部分由此可以起到彈簧的作用，并且在這里可以被稱為彈簧。由底層122c的這些部分所施加的力可以有利于鏡板120從接觸中脫開以及在“接通” 狀態(tài)和“斷開”狀態(tài)之間切換。在一些實施方式中，鏡板120的底層122c和扭轉(zhuǎn)鉸鏈130由難熔金屬、它們的硅化物或它們的合金中的一種構(gòu)成。難熔金屬和它們的硅化物可以與CMO S半導(dǎo)體加工兼容，并且可以具有相對較好的機械性能。這些材料可以通過物理氣相沉積 (PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子增強CVD(PECVD)或其它合適的技術(shù)沉積。三層薄膜鏡板120可以具有例如大約IOOnm至大約5000nm之間(例如大約200至300nm之間)的總厚度。圖2為具有矩形鏡板120的SLM單元100的SLM陣列200的一部分的透視示意圖。 圖3為SLM單元100的下部的透視示意圖。參照圖2和圖3，鏡板120可以由扭轉(zhuǎn)鉸鏈130 支撐，從而鏡板120可以繞著鏡軸線220轉(zhuǎn)動。在作為一部分SLM裝置的SLM單元100的陣列200中的相鄰鏡板120之間的間隙250可以相對較小。例如，在SLM陣列200中的鏡板120之間的間隙250可以減小至例如小于0. 5微米。使間隙250最小在一些實施方式中對于實現(xiàn)較高的活性反射區(qū)域填充率而言是理想的。也就是說，隨著間隙250減小，更高百分比的照射光182可以由鏡板120反射作為偏轉(zhuǎn)光184。在基底140和鏡板120之間的空間可以被稱為下部空間260。在圖3中，為了例舉說明，SLM單元100顯示為沒有鏡板120， 并且因此顯示出下部空間沈0。在一些實施方式中，下部空間260只是通過間隙250暴露于周圍環(huán)境270。SLM單元100和SLM陣列200可以如在Pan的美國專利No. 7388708中所述一樣制成，該專利文獻通過參引整體上結(jié)合在這里。在構(gòu)造微鏡陣列中所用的材料優(yōu)選在低于大約400至450攝氏度的溫度下加工，該溫度是為了避免損壞在控制基板中的預(yù)構(gòu)造電路所采用的典型制造工藝溫度限制條件。在一些實施方式中，SLM單元100的加工可以在低于大約150攝氏度的溫度下進行。如上所述，在“接通”狀態(tài)或“斷開”狀態(tài)中鏡板120的靜摩擦力會在SLM單元100 的操作期間出現(xiàn)。在一些情況下，表面接觸粘附力會大于由在電極15如、154b和鏡板120之間產(chǎn)生的電場所施加的靜電力和機械恢復(fù)力的總和。在這種情況中，SLM單元100的粘附鏡 (sticking mirror)會停止操作，從而潛在地需要更換整個SLM陣列200或整個SLM裝置。 表面接觸粘附力可以由偶極-偶極的相互作用引起以及另外由存在于具有橋接彈簧129a、 129b的鏡板120和著陸支柱164a、164b之間的水或除氣有機材料引起，這能夠在這種環(huán)境中使得裝置由于靜摩擦力而出現(xiàn)故障。為了減小在底層122c和著陸支柱164a、164b之間的接觸粘附并且防止界面在操作期間出現(xiàn)機械磨損，可以將潤滑劑沉積在鏡板120的底面 126以及著陸支柱16^、164b的頂面162上。在一些實施方式中理想的是，潤滑劑是熱穩(wěn)定的，具有有限的蒸氣壓，并且不與形成SLM單元100的機電材料反應(yīng)。在其它實施方式中， 可能希望的是將潤滑劑附著到相互機械接觸的機電材料上。在一些實施方式中，可以將潤滑劑涂覆到SLM單元100的基本上所有暴露表面上。在一些實施方式中，潤滑劑可以為涂覆在鏡板120的底面1 上以及著陸支柱 164a、164b的頂面162上的碳氟化合物薄膜。例如，SLM單元100可以在大約200攝氏度的基底溫度下暴露于碳氟化合物(例如CF4)。在另一個例子中，潤滑劑可以由長鏈碳氟分子構(gòu)成，這些長鏈碳氟分子蒸發(fā)以形成氣體，然后可以冷凝到SLM上。所得到的碳氟化合物涂層可以防止或減少水粘附或附著到底層122c和著陸支柱16^、164b的界面上，這可以降低底層122c在濕潤或潮濕環(huán)境270中的靜摩擦力。向底層120和著陸支柱164a、164b的接觸部分涂覆碳氟化合物膜能夠通過降低偶極-偶極的相互作用來減小粘附力，而且還能夠防止有機污染物的吸附，并且進一步使得在接觸表面上的水量最小，由此可以降低靜摩擦力。在SLM單元100的操作期間還會出現(xiàn)橋接彈簧129a、U9b、扭轉(zhuǎn)彈簧、反射表面 (例如頂層12 )、著陸支柱16如、164b以及與它們電連接的接線的腐蝕。這種腐蝕是由于電流流進SLM單元100的部件或從SLM單元100的部件流出引起的，并且可以包括構(gòu)成電路的陽極或陰極的部件的腐蝕。因此希望的是，使得著陸支柱164a、164b和SLM單元100 的其它部件(例如鏡板120)以及與著陸支柱16如、164b電連接的接線絕緣。可以采用介電材料來實現(xiàn)絕緣。通過減少或阻礙電流流動，介電材料或一些其它合適的材料可以減輕或防止氧化或其它腐蝕。可選的是，易于腐蝕的表面可以覆蓋有不會腐蝕并且防止腐蝕材料暴露于水和氧氣的材料。圖4為SLM單元100的一部分的剖面示意圖，顯示出在其上形成的層430。為了例舉說明，圖4不必按比例繪制。在一些實施方式中，層430可以是無機的并且介電的。該層 430可以形成在SLM單元100的一些或所有表面上，例如形成在著陸支柱16 的頂面162 以及底層122c的表面上，包括形成在橋接彈簧129a上，其可以是在空腔128a之上的底層 122c的一部分。該層430可以采用原子層沉積(ALD)技術(shù)保形地(conformally)形成在 SLM單元100的表面上，并且該層430可以具有厚度T。該厚度T可以在SLM單元100的基本上所有暴露表面上都是均勻的。在一些實施方式中，層430可以包括5至15層原子單層。因為可以期望完全覆蓋SLM單元100的暴露表面例如著陸支柱16^、164b以及橋接彈簧129a、的暴露表面，所以通過ALD形成層430是有利的。例如，完全覆蓋可以通過減少或防止電流流進或流出著陸支柱164a、164b或SLM單元100的其它部件來減輕或防止陽極氧化。也就是說，SLM單元100的部件存在“針孔”、孔隙或其它方式的不完全覆蓋會明顯損害該層430的防腐蝕性能，因為電流會流過這些針孔、孔隙或其它暴露表面。可以將涂層450涂覆到該層430的暴露側(cè)435上，并且該涂層450可以是單層或
8多層的有機涂層。例如，在層430形成在鏡板120的底面1 上的情況下，該涂層450可以涂覆在該層430的與底面1 相對的側(cè)上。該涂層450可以潤滑接觸區(qū)域460，在該接觸區(qū)域460，鏡板120的底面1 接觸著陸支柱16 的頂面162。在一些實施方式中，該涂層 450的暴露側(cè)452可以是疏水的。該涂層450的該疏水特性可以減少或消除在下部空間460 的表面上或在SLM單元100中的別的地方的水、水分(moisture)和有機被吸附物的存在。 因為水分對于出現(xiàn)陽極氧化而言是必要的，所以采用疏水涂層450可以減輕或防止陽極氧化。與沒有該層430和該涂層450的單元相比，SLM單元100的操作使用壽命由此可以延長。該層430可以包括適用于保持該涂層450的材料。例如，該層430可以包括用來增大在層430和涂層450的原子或分子之間的吸引力的材料。該涂層450可以化學(xué)結(jié)合在層430上，并且如下面所述一樣這種化學(xué)結(jié)合可以在涂層450活化之后出現(xiàn)。在一些實施方式中，涂層450可以相對牢固地結(jié)合在層430上。在一些其它實施方式中，涂層450可以相對較弱地結(jié)合在層430上。涂層450的相對較弱的結(jié)合可以允許該涂層450具有表面移動性。也就是說，在涂層450相對較弱地結(jié)合在層430上的情況下，涂層450的分子可以從層430上的一個位置移動到另一個位置。涂層450的分子的這種移動可以有利于涂層450 的磨損或損害的“自修復(fù)”。也就是說，如果一部分涂層450由于磨損或損壞而被去除，則在那部分附近或與其相鄰的涂層450的分子可以移動以填充在該涂層450中，由此有利于該層430的完全覆蓋。在其它情況中，在空腔中的潤滑劑或防粘涂層的有限蒸氣壓可以通過吸附涂層分子來修復(fù)涂層450中的損壞。在這種情況中，不需要涂層450的表面移動性。任選地，SLM單元100可以包括形成在電極IMa、154b和著陸支柱164a、164b上的間隔件480。該間隔件480可以形成為IOOnm厚的PECVD 二氧化硅覆蓋層。在形成之后，可以用定向等離子蝕刻來對間隔件480進行覆蓋蝕刻以暴露出電極M4a、154b的頂部，從而在電極M4a、154b和著陸支柱16^、164b的側(cè)面上留下間隔件480。間隔件480在蝕刻后的膜厚度可以從在基底140處的IOOnm變化至在電極M4a、154b的頂部和著陸支柱164a、 164b處的Onm。在一些實施方式中，間隔件480可以最小化或防止在電極M4a、154b和其它部件之間的靜電短路。圖5為形成在著陸支柱16 的頂面162上的層430和結(jié)合或吸附到層430上的涂層450以及在橋接彈簧129a上的該相同層的化學(xué)結(jié)構(gòu)的示意圖。層430可以包括在層 430的暴露側(cè)435上的親水官能團520。該層430的親水官能團520可以由在圖5中的字母“A”表示。暴露側(cè)435可以在該層430的與層430形成于其上的部件相對的側(cè)上。該層 430可以包括具有親水官能團520的任意材料。在一些實施方式中，層430可以包括氧化物。該氧化物例如可以為氧化鋁、氧化硅、氧化鈦、氧化鋯或其它氧化物。該層430可以由具有親水官能團520的多分子構(gòu)成。在一些實施方式中該層430的厚度T (參見圖4)可以較小，例如大約為15層單層或更少，例如大約為5-15層原子單層。一些實施方式可以包括具有小于5個單層(例如1 個原子單層)厚度T的層430。在其中該層430由氧化鋁構(gòu)成的實施方式中，該層430的厚度T可以小于大約2. Onm,并且在其它情況中可以小于大約1. Onm。在一些實施方式中，該層 430可以小于大約0. 2nm。該層430的較小厚度T在該層430覆蓋電極15 、巧4b的實施方式中是理想的。施加在鏡板120和電極M4a、154b之間的電壓提供了用于使得鏡板120在“接通”狀態(tài)和“斷開”狀態(tài)之間切換的促動力。相對于在電極IMa、154b上沒有存在層 430的情況下所施加的靜電力，該層430在電極M4a、154b上的存在會減小施加在鏡板120 上的靜電力。該層430的厚度T增大會導(dǎo)致靜電力進一步減小。因此，增加層430的厚度 T可能導(dǎo)致需要在鏡板120和電極M4a、154b之間施加更大的電壓以便促動鏡板120。因此希望在保持能夠充分地使腐蝕最小的厚度T的同時使得該層430的厚度T最小化。許多材料沉積技術(shù)(例如濺射或化學(xué)氣相沉積)沒有通過相對較薄的層可靠地提供表面的完全連續(xù)覆蓋，尤其是對于沒有在直接“視線”內(nèi)的表面。相反，采用這些技術(shù)， 通常必須沉積相對較厚的層以確保沒有任何針孔或孔隙的完全覆蓋。另外，一些材料沉積技術(shù)(例如濺射)只是在“視線”基礎(chǔ)上提供沉積。也就是說，在表面和材料沉積源之間的阻礙部會阻礙材料沉積在那個表面上。ALD技術(shù)可以利用氣態(tài)或蒸氣形式的前體，該前體能夠到達對于其它材料沉積技術(shù)而言受到阻礙或者以其它方式不在視線內(nèi)的表面。ALD技術(shù)在 Dennis Μ· Hausmann 等人的"Atomic Layer Deposition of Hafnium and Zirconium Oxides Using Metal Amide Precursors" Chem. Mater. 14(2002)4350-4358/^ffi 述。ALD技術(shù)可以有利于形成完全保形的連續(xù)層430，并且因此便于采用相對較薄的層430。ALD工藝可以包括使得在反應(yīng)腔室中的表面暴露于第一前體。第一前體可以在該表面上均勻保形地形成前體層。然后可以將反應(yīng)腔室抽空以去除沒有與表面反應(yīng)或者結(jié)合在該表面上的第一前體分子。然后將第二前體導(dǎo)入到反應(yīng)腔室中。第二前體能夠與第一前體反應(yīng)以在該表面上形成均勻保形的單層。第二前體和第一前體的反應(yīng)可以是自我限制的，從而只有一層原子層結(jié)合到該表面上。一次ALD循環(huán)因此能夠包括將第一前體導(dǎo)入到反應(yīng)腔室中、抽空該腔室、將第二前體導(dǎo)入到反應(yīng)腔室中并且再次將該腔室抽空。該ALD循環(huán)可以重復(fù)進行以在先前形成的單層上形成另外的單層。也就是說，在每次另外的ALD循環(huán)中，可以在先前形成的暴露單層的頂部上形成另外的單層。該涂層450可以包括親水官能團B，530，并且可以通過鍵550物理或化學(xué)結(jié)合到層 430的親水官能團520上。鍵550可以是偶極-偶極鍵、共價鍵、氫鍵或其它合適的鍵。涂層450還可以包括與涂層450的親水官能團530相反的疏水官能團C，5400疏水官能團在圖 5中由字母“C”表示。該涂層450可以由具有親水官能團530和疏水官能團MO的多分子構(gòu)成。涂層450可以包括具有親水官能團530和疏水官能團540兩者的任意材料。在一些實施方式中，涂層450可以包括親水官能團530例如羧酸官能團，例如羧基(C00H)官能團。 涂層450可以包括硅氧烷官能團、磷酸酯官能團、硫酸酯官能團或硅烷官能團。另外，在一些實施方式中，涂層450可以包括疏水官能團Μ0，例如氟化化合物例如CF3,并且合適的材料可以包括全氟辛酸(PFOA)、全氟癸酸(PFDA)、氟代辛基三氯硅烷(FOTS)、一些其它的氟化酸或一些合適的氟化化合物。這樣的一種涂層450可以包括由SynQuest Laboratories, Inc. of Alachua, Florida 制造的 PFDA。圖6為流程圖，顯示出用于涂覆SLM單元100的方法600。如上所述的SLM單元 100可以形成為具有第一接觸部分和第二接觸部分(步驟610)。第一接觸部分例如可以為著陸支柱164a、164b中的一個或兩個的頂面162。第二接觸部分例如可以為橋接彈簧U9a、 129b的底面126的一部分。在一些實施方式中，第一接觸部分和第二接觸部分中的一個或兩個可以進行表面處理。例如，著陸支柱16^、164b的頂面162和橋接彈簧129a、的底面1 可以涂覆有氧化物或氮化物。這種表面處理可以改善SLM單元100的耐磨性。
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可以將層430形成在第一接觸部分上(步驟620)。在一些實施方式中，代替形成在第一接觸部分上或者除此之外，該層430還可以形成在第二接觸部分上。為了便于制造， 該層430也可以形成在SLM單元100的基本上所有表面上。在ALD工藝期間該層430的形成可以是保形的。也就是說，在一些實施方式中，該層430可以均勻地形成在SLM單元100 的所有暴露表面上?？梢酝ㄟ^涉及導(dǎo)入氣態(tài)或蒸氣形式的前體材料來有助于該層430的該保形形成。另外，ALD工藝可以是自我限制的，從而例如在每個ALD循環(huán)期間在SLM單元 100上只形成單個單層?？梢酝ㄟ^進行多個ALD循環(huán)來形成多層。在SLM單元100的所有或基本上所有暴露表面上形成該層430在一些實施方式中對于防止SLM單元100的所有或基本上所有部件腐蝕和靜摩擦力而言是理想的。該涂層450可以例如以氣相或以蒸氣形式涂覆到層430上(步驟630)。如由kth Miller提交的并且于2008年3月13日公布的美國申請公布No. 2008/006M96A1中所述一樣，該涂層450也可以以霧狀形式涂覆。但是，由于例如在鏡板之間的間隙250的尺寸較小， 所以在一些實施方式中霧狀或霧化(atomized)涂層450材料不能夠充分地滲透下部空間 460。以氣相或以蒸氣形式涂覆涂層450材料可以有利于該層430的完全涂覆。在一些實施方式中還理想的是，該涂層450在涂覆到層430上時是惰性的，例如不會結(jié)合到該層430 上。例如，在用于制造SLM陣列200的晶圓級加工期間，活性涂層450會妨礙SLM單元100 的部件的結(jié)合或者妨礙其它加工步驟。盡管在層430上存在未結(jié)合或未活化的涂層450材料，但SLM單元100的其它部件的結(jié)合也會進行。例如，這種涂層450材料可以移動以便于其它部件的結(jié)合。也就是說，這種涂層450材料會從用于SLM單元100的其它部件的結(jié)合區(qū)域移動。作為另一個例子，在這種涂層450材料處于未結(jié)合或未活化狀態(tài)時，涂層450 材料不會妨礙用于結(jié)合SLM單元100的其它部件的粘結(jié)劑。在一些實施方式中，可以將該層430徹底清洗并且防止它受污染以便使得該涂層450的特定性能(例如防粘和防腐蝕性能)最大化。也就是說，防止該涂層污染對于涂層450的有效涂覆和結(jié)合而言是重要的。任選的是，可以使該涂層450活化，并且由此該涂層450能夠結(jié)合到所述層430上 (步驟640)。在一些實施方式中，該涂層450自身為潤滑劑，如前面所述的術(shù)語潤滑劑一樣， 并且該涂層450的活化使得該涂層結(jié)合到層430上。在一些實施方式中，例如當(dāng)該涂層450從蒸氣相沉積時，不需要活化。當(dāng)涂層450 的材料以液體或固體形式沉積到裝置的空腔中時，通過加熱活化能夠?qū)⒃撏繉拥姆肿俞尫诺娇涨恢?，這能夠有利于從蒸氣相涂覆基本上所有表面。也可以通過在升高的溫度下加熱來形成在涂層450和層430的表面官能團之間的化學(xué)結(jié)合。在一些實施方式中，潤滑劑可以包括PFDA。可以通過使得該涂層450暴露于升高的溫度下或者通過一些其它合適的工藝來使得該涂層450活化。升高的溫度例如可以為大約50攝氏度至大約250攝氏度或更高。涂層450的結(jié)合可以是自我限制的。也就是說，可以將一層涂層450涂覆到該層430上，之后該涂層450材料將不會粘附到自身上。在沒有受到任何特定特征限制的情況下，該自我限制特征可以由使用在一個端部處具有親水官能團并且在相對端部處具有疏水官能團的涂層450材料而導(dǎo)致。該層430的親水官能團520 可以結(jié)合到涂層450的親水官能團530上。其它涂層450材料的親水基團530然后不能夠結(jié)合到已經(jīng)結(jié)合到該層430上的涂層450材料上。也就是說，已經(jīng)結(jié)合到該層430上的涂層450材料沒有可用來結(jié)合到其它涂層450材料的親水基團上的未結(jié)合的親水基團。在一些實施方式中，涂層450的暴露的疏水基團540不能夠足夠強地結(jié)合到其它涂層450材料的疏水基團上以向涂層450上添加額外的涂層材料。上述實施方式可以提供下面優(yōu)點中的一個、一些或全部。單層或多層(例如無機介電層)例如可以通過降低或消除陽極氧化來改善耐腐蝕性。使用這種無機多層和有機潤滑涂層與單獨的無機層或單獨的潤滑涂層相比能夠改善耐腐蝕性。結(jié)合無機層的涂層的存在可以排斥水和其它有機被吸附物，由此進一步減輕了陽極氧化或其它腐蝕。有機單層或多層可以提供耐磨性，由此增加了 SLM單元的使用壽命。在一些實施方式中，在涂層和介電層之間的弱結(jié)合可以有助于表面移動性，該表面移動性能夠使得涂層覆蓋該層的由于磨損或損壞已經(jīng)去除了涂層的那些部分。這種表面移動性還可以進一步改善SLM單元的耐腐蝕性和耐磨性。無機層和涂層的使用能夠降低靜摩擦力，由此降低SLM單元的可靠操作所需的電壓?？梢栽赟LM單元的可動部件和固定部件之間實現(xiàn)低粘附力和低粘附力矩?？梢允轨o摩擦最小，并且可以減小或防止部件的粘附。 另外，層和涂層的使用能夠最小化或防止在裝置操作使用期間粘附力的增大。在SLM單元的一些實施方式中，可以實現(xiàn)大約5至10納牛(nN)或更小的粘附力。在整個說明書和權(quán)利要求書中的術(shù)語例如“頂”、“底”、“上”和“下”的使用僅僅用于例舉說明，以便對在這里描述的該系統(tǒng)的各個部件和其它組件之間進行區(qū)分。這種術(shù)語的使用并不暗示任意其它部件的特定取向。同樣，描述組件的取向或角度的任意水平、垂直或任意其它術(shù)語的使用與所述的實施方式相關(guān)。在其它實施方式中，根據(jù)具體情況而定，相同或類似的組件可以不是水平、垂直或以任意所述的其它角度取向。這里已經(jīng)描述了多個實施方案。然而，要理解的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以作出各種變型。例如，涂層可以以固相或液相例如以粉末、霧狀或霧化形式涂覆。作為另一個例子，該層和涂層可以用于除了 SLM裝置之外的MEMS中，以及用在除了 MEMS之外的機械系統(tǒng)中。因此，其它實施方案也落入在下面權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種機械裝置，其包括具有接觸部分的第一部件，所述接觸部分在一側(cè)上包括具有親水官能團的層；以及形成于所述層上的涂層，該涂層包括適用于與所述層的親水官能團相互作用的親水官能團，并且所述涂層包括與所述涂層的親水官能團相反的疏水官能團。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械裝置，其中，所述層化學(xué)結(jié)合在所述第一部件的所述接觸部分上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械裝置，其中，所述層為原子單層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械裝置，其中，所述層為多層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械裝置，其中，所述層包括氧化物或氮化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機械裝置，其中，所述氧化物為氧化鋁。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械裝置，其中，所述涂層包括羧酸官能團。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械裝置，其中，所述涂層包括氟化酸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機械裝置，其中，所述氟化酸為全氟癸酸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械裝置，其中，所述涂層的親水官能團結(jié)合到所述層的親水官能團上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的機械裝置，其中，所述涂層相對較弱地結(jié)合到所述層上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械裝置，其中，所述涂層適用于在為蒸氣形式的同時形成于所述層上。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械裝置，其中，所述涂層適用于在暴露于升高的溫度時結(jié)合到所述層上。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械裝置，其中，所述涂層適用于在暴露于升高的溫度時釋放出潤滑劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械裝置，其中，所述機械裝置為MEMS裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械裝置，其中，所述機械裝置為空間光調(diào)節(jié)器。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械裝置，其中，所述層覆蓋所述機械裝置的基本上全部， 并且所述涂層覆蓋所述層的基本上全部。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械裝置，其中，所述涂層如此適用，從而在該涂層活化時， 所述涂層的親水官能團結(jié)合到所述層的親水官能團上。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的機械裝置，其中，使所述涂層活化包括將所述涂層暴露于升高的溫度。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的機械裝置，其中，所述涂層相對較弱地結(jié)合到所述層上。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的機械裝置，其中，使所述涂層活化包括將封裝在所述涂層中的潤滑劑釋放出。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械裝置，還包括第二部件的接觸部分，其與所述第一部件的接觸部分的所述一側(cè)可脫開地接觸。
23.一種涂覆方法，該方法包括形成具有第一接觸部分的機械裝置；在所述第一接觸部分的一側(cè)上形成層，所述層包括親水官能團；以及向包括親水官能團的所述層涂覆涂層，所述涂層適用于結(jié)合到所述層的親水官能團上，所述涂層包括與所述涂層的親水官能團相反的疏水官能團。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的涂覆方法，其中，形成所述層包括將所述層化學(xué)結(jié)合到所述機械裝置的表面上。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的涂覆方法，其中，所述層包括原子單層。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的涂覆方法，其中，所述層包括氧化物。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的涂覆方法，其中，所述氧化物為氧化鋁。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的涂覆方法，其中，所述涂層包括羧酸官能團。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的涂覆方法，其中，所述涂層包括氟化酸。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的涂覆方法，其中，所述氟化酸為全氟癸酸。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的涂覆方法，其中，所述機械裝置為MEMS裝置。
32.根據(jù)權(quán)利要求23所述的涂覆方法，其中，所述層覆蓋所述機械裝置的基本上全部， 并且所述涂層覆蓋所述層的基本上全部。
33.根據(jù)權(quán)利要求23所述的涂覆方法，還包括使所述涂層如此活化，從而所述涂層的親水官能團結(jié)合到所述層的親水官能團上。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的涂覆方法，其中，使所述涂層活化包括將所述涂層暴露于升高的溫度。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的涂覆方法，其中，所述涂層相對較弱地結(jié)合到所述層上。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的涂覆方法，其中，使所述涂層活化包括將封裝在所述涂層中的潤滑劑釋放出。
37.根據(jù)權(quán)利要求23所述的涂覆方法，還包括形成第二接觸部分，所述第二接觸部分與所述第一接觸部分的一側(cè)最接近，并且構(gòu)造成可脫開地接觸所述第一接觸部分。
全文摘要
例如用于MEMS裝置的系統(tǒng)和方法可以包括具有接觸部分的部件，所述接觸部分在一側(cè)上包括具有親水官能團的層；以及形成在該層上的涂層。所述涂層可以包括適用于與所述層的親水官能團相互作用的親水官能團。所述涂層還可以包括與所述涂層的親水官能團相反的疏水官能團。所述層可以結(jié)合到所述部件上，并且所述涂層可以結(jié)合到所述層上。所述涂層可以適用于在為蒸氣形式的同時形成在所述層上，并且可以包括潤滑劑。所述層可以為例如氧化鋁的原子單層或多層，并且所述涂層可以包括氟化酸，例如全氟癸酸。
文檔編號C23C16/00GK102428210SQ201080021312
公開日2012年4月25日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月13日
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