专利名称：Mems装置的防腐和润滑的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械系统，例如微机电系统(MEMS)。
背景技术：
一种类型的MEMS为空间光调制器(SLM)装置，它通过采用静电扭矩使得各块微镜板围绕着扭转铰链(torsion hinge)倾斜来使得入射光沿着由微镜板的取向决定的方向偏转来进行操作。在数字模式操作中，每块微镜板用作可以通过选择地旋转单个镜子来接通或断开的像素。这些镜子可以机械停止在特定的着陆位置以确保精确的偏转角度。功能微镜阵列需要足够的静电扭矩和机械恢复扭矩以在机械停止时克服接触静态扭矩或“静摩擦力(stiction) ”，并且控制时间和确保可靠性。例如可以使用SLM装置来显示视频图像。
发明内容
在MEMS装置中，促动器和传感器可以由导电材料形成。电流流动例如通过促动器和传感器，会因为由电化学氧化和还原引起的腐蚀而造成或引起MEMS装置的劣化。还有， 在MEMS装置中在接触面之间的粘附会引起或造成粘附或以其它方式限制MEMS装置的操作。MEMS装置例如可以设置有形成在其表面上的原子或分子层或多层。可以在该层或多层上涂覆涂层。该涂层可以在没有活化或进行活化以释放出润滑剂的情况下使用。该层和涂层可以与MEMS装置的其余部分相互作用以缓解或防止腐蚀或粘附或两者。一般来说，本发明涉及包括具有接触部分的第一部件的系统和方法，所述接触部分在一侧上包括具有亲水官能团的层和形成在该层上的涂层。该涂层可以包括适用于与所述层的亲水官能团相互作用的亲水官能团。所述涂层还可以包括与所述涂层的亲水官能团相反的疏水官能团。在另一个方面中，本发明涉及这样的系统和方法，其包括形成具有第一接触部分的机械装置；在第一接触部分的侧面上形成层；以及将涂层涂覆在该层上。该层可以包括亲水官能团，并且该涂层可以包括适用于结合在该层的亲水官能团上的亲水官能团。该涂层还可以包括与该涂层的亲水官能团相反的疏水官能团。实施方式可以包括以下一个或多个。所述层可以化学结合在第一部件的接触部分上。所述层可以为原子单层，可以为多层，并且可以包括氧化物或氮化物，例如氧化铝。所述涂层可以包括羧酸官能团，并且可以包括氟化酸，例如全氟癸酸。所述涂层的亲水官能团可以结合到所述层的亲水官能团上，例如相对弱地结合。所述涂层可以适用于在为蒸气形式的同时形成在所述层上，并且可以适用于在暴露于升高的温度时结合在所述层上。所述涂层可以适用于在暴露于升高的温度时释放出润滑剂。所述机械装置可以为MEMS装置，并且可以为空间光调节器。所述层可以基本上覆盖所述机械装置的全部，并且所述涂层可以基本上覆盖所述层的全部。所述涂层可以如此适用，从而在所述涂层活化时，所述涂层的亲水官能团结合到所述层的亲水官能团上，并且所述涂层可以相对较弱地结合在所述层上。使所述涂层活化可以包括释放出封装在所述涂层中的润滑剂。第二部件可以包括与第一部件
4的接触部分的一侧可脱开地接触的接触部分。形成所述层可以包括将所述层化学结合到所述机械装置的表面上。系统和方法可以包括使得所述涂层活化，从而所述涂层的亲水官能团结合在所述层的亲水官能团上。使所述涂层活化可以包括使得所述涂层暴露于升高的温度。系统和方法还可以包括形成第二接触部分，所述第二接触部分与第一接触部分的一侧最接近，并且构造成为可脱开地接触第一接触部分。实施方式可以提供以下优点中的一个、一些或全部。单层或多层(例如无机介电层)可以例如通过减轻或消除阳极氧化来改善耐腐蚀性。与单独的无机层或者单独的润滑涂层相比，使用这种无机多层和有机润滑涂层可以改善耐腐蚀性。与无机层结合的涂层的存在可以排斥水和其它有机被吸附物，由此进一步减轻了阳极氧化或其它腐蚀。有机单层或多层可以提供耐磨性，由此延长了 SLM单元的使用寿命。在一些实施方式中，在所述涂层和所述介电层之间的弱结合可以有利于表面移动性，该表面移动性使得所述涂层能够覆盖所述层的由于磨损或损坏已经去除涂层的那些部分。这种表面移动性还可以进一步改善 SLM单元的耐腐蚀性和耐磨性。无机层和涂层的使用可以减小静摩擦力，由此降低了用于 SLM单元的可靠操作所需的电压。可以实现在SLM单元的可动部件和固定部件之间的低粘附力和低粘附力矩。可以使得静摩擦最小化，并且可以降低或防止部件的粘附。另外，层和涂层的使用可以最小化或防止在装置操作使用期间粘附力的增大。
图IA为使光偏转至“接通”状态的空间光调节器的一部分的剖面示意图。图IB为使光偏转至“断开”状态的图IA的空间光调节器的剖面示意图。图2为投影系统的矩形镜阵列的一部分的透视图。图3为空间光调节器下部的透视图。图4为图IA的空间光调节器的一部分的剖面示意图。图5为层的化学结构和涂层的示意图。图6为流程图，显示出用于涂覆SLM单元的方法。在这些附图中，相同的附图标记表示相同的组件。
具体实施例方式微机电促动器和传感器通常由导电材料形成。当向促动器施加电压时或者当传感器产生出电信号时，电流在这些系统中流动，并且装置会由于电化学氧化和还原(可以称为腐蚀)而出现劣化。另外，当MEMS表面相互机械接触时，在表面间的粘附力变得高于电产生的恢复力和机械恢复力。粘附力可以防止这些表面分离，这会妨碍所期望的MEMS操作。 本发明能够限制腐蚀并且减小静摩擦力。MEMS装置可以设置有例如形成在其表面上的原子或分子层或多层。可以向该层或多层涂覆涂层。该涂层可以在没有活化或者进行了活化以释放出润滑剂的情况下使用。该层和涂层可以构造成最小化或降低腐蚀或粘附或者两者。图IA为使光偏转至“接通”状态的SLM单元100 (在这里也被称为“SLM单元”)的一部分的剖面示意图。SLM装置可以包括与在图IA中所示的SLM单元类似的多个SLM单元100。SLM装置的实例包括在Pan等人的美国专利No. 7443572中所述的那些，该专利的全文由此通过参引结合在这里。镜板120在铰链130上朝着电极15 倾斜。来自照射光源(未示出)的照射光182相对于与反射表面垂直的方向183形成入射角Θ”偏转光184 在与镜板120的顶面IM垂直的方向上测量时具有角度θ。，并且可以朝着目标186(例如透镜(未示出)或其它显示部件)离开SLM单元100。角度θ i和θ。彼此相等。在数字操作模式中，对于本发明的公开内容而言，在图IA中所示的形态可以被称为“接通”状态或 “接通”位置。图IB为使光偏转至“断开”状态的图IA的SLM单元100的剖面示意图。镜板120 朝着电极154b倾斜。在SLM单元处于“断开”位置时，照射光182和偏转光184形成角度 Qi'和Θ。'。这些角度可以为镜板120的尺寸与在镜板120的底面1 和在这里进一步描述的着陆支柱16^、164b的顶面162或其它结构之间的间隙的函数。偏转光184朝着光吸收器188离开SLM单元100。在数字操作模式中，对于本发明的公开内容而言，在图IB中所示的形态可以被称为“断开”状态或“断开”位置。SLM单元100可以视为包括底部、中部和上部。SLM单元100的底部可以包括晶圆基底140和地址选择电路170，用来选择性地控制在SLM装置的微镜阵列中的每块镜板 120的操作。地址选择电路170可以包括存储单元阵列和用于传送信号的字线/位线互联 (word-1 ine/bit-1 ine interconnects)。晶圆基底140可以为硅基底，并且可以采用传统互补金属氧化物半导体(CM0Q技术制成。地址选择电路170可以构成为类似于低密度存储阵列。电压电源Vb 172可以控制镜板120和着陆支柱164a、164b的电位。电压电源Vd17^ 可以控制电极15 的电位。电压电源￥“7413可以控制电极154b的电位。SLM单元100的所述中部可以形成在基底140上。该中部可以包括电极15 、巧4b 和铰链支撑柱134。任选的是，该中部可以包括第一着陆支柱16 和第二着陆支柱164b。 所述着陆支柱16^、164b可以是固定垂直的，并且可以形成在基底140上。为了便于制造， 着陆支柱164a、164b可以具有与电极15 、巧4b的最高顶面相同的高度。着陆支柱164a、 164b可以便于镜板120机械触地，以在从“接通”状态到“断开”状态以及从“断开”状态到 “接通”状态的每次转换(transition)进行着陆。任选的是，在这里进一步描述的桥接弹簧 129aU29b也可以与镜板120 —起形成或者安装在镜板120上，并且可以作为镜板120的触地区域。由此桥接弹簧U9a、129b与着陆支柱164a、164b —起可以帮助最小化或克服静摩擦力并且延长该装置的可靠性。静摩擦力可以包括造成在镜板120和SLM单元100的其它部件之间的相对运动所需的力。静摩擦力可以例如为粘附力矩或粘附力，并且可以与铰链130、在镜板120和其它部件之间的接触、这两者或者其它摩擦或粘附源相关联。在一些实施方式中，着陆支柱164a、164b可以与镜板120电连接。这种电连接可以降低或消除电弧，否则该电弧在SLM单元100的操作期间可能会在镜板120和着陆支柱164a、164b之间出现。SLM单元100的所述上部可以包括镜板120。扭转铰链130可以构成为镜板120 的一部分，并且可以与镜板120的顶面IM保持最小的距离。扭转铰链130可以构成为使得镜板能够绕着镜轴线220转动(参见图幻。通过使镜板120的镜轴线220和顶面IM之间的距离最小，每块镜板120在从“接通”状态到“断开”状态的角度转换期间的水平位移可以被最小化。在图IA和图IB中所示的实施方式中，镜板120可以包括三层薄膜层122a、 122b、122c。这些薄膜层12h、122b、122c中的每一个具有与相邻层不同的材料组成。在一些实施方式中，顶层12 是反射的，并且包括反射材料例如铝，并且其厚度例如可以为大约50至100纳米(nm)，例如大约60纳米。镜板120的中间层122b可以由许多导电材料例如掺杂硅、低温无定形硅、金属或金属合金中的一种或多种构成。中间层122b例如其厚度可以为大约100至500nm之间，例如大约为100至200nm之间。可选的是，中间层122b可以包括另一种低温沉积材料，例如通过物理气相沉积(PVD)或溅射沉积的材料，包括例如掺杂硅、无定形硅、镍、钛、钽、钨或钼中的一种或多种。在一些实施方式中，中间层122b可以包括超过一种材料(例如超过一种金属)的复合层。可以在中间层122b中形成空腔128a、以便在底层122c中形成桥接弹簧129a、U9b，并且桥接弹簧U9a、129b可以设置成与着陆支柱164a、164b对准。镜板120的底层122c可以包括导电材料，例如基于金属薄膜的机电材料，例如钛、 钽、钨、钼、镍、它们的硅化物、以及它们的合金。合适的钛合金可以包含铝、镍、铜、氧和/或氮。用于底层122c的另一种合适材料可以为高度掺杂的导电无定形硅。底层122c的厚度可以大约为10至IOOnm之间，例如大约50至60nm之间。铰链130可以作为底层122c的一部分设置。由底层122c的暴露于空腔U8a、128b的那些部分形成的桥接弹簧U9a、129b可以构造成为在底层122c接触着陆支柱164a、164b时偏转到空腔128a、中。底层122c 的暴露于空腔128a、U8b的那些部分由此可以起到弹簧的作用，并且在这里可以被称为弹簧。由底层122c的这些部分所施加的力可以有利于镜板120从接触中脱开以及在“接通” 状态和“断开”状态之间切换。在一些实施方式中，镜板120的底层122c和扭转铰链130由难熔金属、它们的硅化物或它们的合金中的一种构成。难熔金属和它们的硅化物可以与CMO S半导体加工兼容，并且可以具有相对较好的机械性能。这些材料可以通过物理气相沉积 (PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子增强CVD(PECVD)或其它合适的技术沉积。三层薄膜镜板120可以具有例如大约IOOnm至大约5000nm之间(例如大约200至300nm之间)的总厚度。图2为具有矩形镜板120的SLM单元100的SLM阵列200的一部分的透视示意图。 图3为SLM单元100的下部的透视示意图。参照图2和图3，镜板120可以由扭转铰链130 支撑，从而镜板120可以绕着镜轴线220转动。在作为一部分SLM装置的SLM单元100的阵列200中的相邻镜板120之间的间隙250可以相对较小。例如，在SLM阵列200中的镜板120之间的间隙250可以减小至例如小于0. 5微米。使间隙250最小在一些实施方式中对于实现较高的活性反射区域填充率而言是理想的。也就是说，随着间隙250减小，更高百分比的照射光182可以由镜板120反射作为偏转光184。在基底140和镜板120之间的空间可以被称为下部空间260。在图3中，为了例举说明，SLM单元100显示为没有镜板120， 并且因此显示出下部空间沈0。在一些实施方式中，下部空间260只是通过间隙250暴露于周围环境270。SLM单元100和SLM阵列200可以如在Pan的美国专利No. 7388708中所述一样制成，该专利文献通过参引整体上结合在这里。在构造微镜阵列中所用的材料优选在低于大约400至450摄氏度的温度下加工，该温度是为了避免损坏在控制基板中的预构造电路所采用的典型制造工艺温度限制条件。在一些实施方式中，SLM单元100的加工可以在低于大约150摄氏度的温度下进行。如上所述，在“接通”状态或“断开”状态中镜板120的静摩擦力会在SLM单元100 的操作期间出现。在一些情况下，表面接触粘附力会大于由在电极15如、154b和镜板120之间产生的电场所施加的静电力和机械恢复力的总和。在这种情况中，SLM单元100的粘附镜 (sticking mirror)会停止操作，从而潜在地需要更换整个SLM阵列200或整个SLM装置。 表面接触粘附力可以由偶极-偶极的相互作用引起以及另外由存在于具有桥接弹簧129a、 129b的镜板120和着陆支柱164a、164b之间的水或除气有机材料引起，这能够在这种环境中使得装置由于静摩擦力而出现故障。为了减小在底层122c和着陆支柱164a、164b之间的接触粘附并且防止界面在操作期间出现机械磨损，可以将润滑剂沉积在镜板120的底面 126以及着陆支柱16^、164b的顶面162上。在一些实施方式中理想的是，润滑剂是热稳定的，具有有限的蒸气压，并且不与形成SLM单元100的机电材料反应。在其它实施方式中， 可能希望的是将润滑剂附着到相互机械接触的机电材料上。在一些实施方式中，可以将润滑剂涂覆到SLM单元100的基本上所有暴露表面上。在一些实施方式中，润滑剂可以为涂覆在镜板120的底面1 上以及着陆支柱 164a、164b的顶面162上的碳氟化合物薄膜。例如，SLM单元100可以在大约200摄氏度的基底温度下暴露于碳氟化合物(例如CF4)。在另一个例子中，润滑剂可以由长链碳氟分子构成，这些长链碳氟分子蒸发以形成气体，然后可以冷凝到SLM上。所得到的碳氟化合物涂层可以防止或减少水粘附或附着到底层122c和着陆支柱16^、164b的界面上，这可以降低底层122c在湿润或潮湿环境270中的静摩擦力。向底层120和着陆支柱164a、164b的接触部分涂覆碳氟化合物膜能够通过降低偶极-偶极的相互作用来减小粘附力，而且还能够防止有机污染物的吸附，并且进一步使得在接触表面上的水量最小，由此可以降低静摩擦力。在SLM单元100的操作期间还会出现桥接弹簧129a、U9b、扭转弹簧、反射表面 (例如顶层12 )、着陆支柱16如、164b以及与它们电连接的接线的腐蚀。这种腐蚀是由于电流流进SLM单元100的部件或从SLM单元100的部件流出引起的，并且可以包括构成电路的阳极或阴极的部件的腐蚀。因此希望的是，使得着陆支柱164a、164b和SLM单元100 的其它部件(例如镜板120)以及与着陆支柱16如、164b电连接的接线绝缘。可以采用介电材料来实现绝缘。通过减少或阻碍电流流动，介电材料或一些其它合适的材料可以减轻或防止氧化或其它腐蚀。可选的是，易于腐蚀的表面可以覆盖有不会腐蚀并且防止腐蚀材料暴露于水和氧气的材料。图4为SLM单元100的一部分的剖面示意图，显示出在其上形成的层430。为了例举说明，图4不必按比例绘制。在一些实施方式中，层430可以是无机的并且介电的。该层 430可以形成在SLM单元100的一些或所有表面上，例如形成在着陆支柱16 的顶面162 以及底层122c的表面上，包括形成在桥接弹簧129a上，其可以是在空腔128a之上的底层 122c的一部分。该层430可以采用原子层沉积(ALD)技术保形地(conformally)形成在 SLM单元100的表面上，并且该层430可以具有厚度T。该厚度T可以在SLM单元100的基本上所有暴露表面上都是均勻的。在一些实施方式中，层430可以包括5至15层原子单层。因为可以期望完全覆盖SLM单元100的暴露表面例如着陆支柱16^、164b以及桥接弹簧129a、的暴露表面，所以通过ALD形成层430是有利的。例如，完全覆盖可以通过减少或防止电流流进或流出着陆支柱164a、164b或SLM单元100的其它部件来减轻或防止阳极氧化。也就是说，SLM单元100的部件存在“针孔”、孔隙或其它方式的不完全覆盖会明显损害该层430的防腐蚀性能，因为电流会流过这些针孔、孔隙或其它暴露表面。可以将涂层450涂覆到该层430的暴露侧435上，并且该涂层450可以是单层或
8多层的有机涂层。例如，在层430形成在镜板120的底面1 上的情况下，该涂层450可以涂覆在该层430的与底面1 相对的侧上。该涂层450可以润滑接触区域460，在该接触区域460，镜板120的底面1 接触着陆支柱16 的顶面162。在一些实施方式中，该涂层 450的暴露侧452可以是疏水的。该涂层450的该疏水特性可以减少或消除在下部空间460 的表面上或在SLM单元100中的别的地方的水、水分(moisture)和有机被吸附物的存在。 因为水分对于出现阳极氧化而言是必要的，所以采用疏水涂层450可以减轻或防止阳极氧化。与没有该层430和该涂层450的单元相比，SLM单元100的操作使用寿命由此可以延长。该层430可以包括适用于保持该涂层450的材料。例如，该层430可以包括用来增大在层430和涂层450的原子或分子之间的吸引力的材料。该涂层450可以化学结合在层430上，并且如下面所述一样这种化学结合可以在涂层450活化之后出现。在一些实施方式中，涂层450可以相对牢固地结合在层430上。在一些其它实施方式中，涂层450可以相对较弱地结合在层430上。涂层450的相对较弱的结合可以允许该涂层450具有表面移动性。也就是说，在涂层450相对较弱地结合在层430上的情况下，涂层450的分子可以从层430上的一个位置移动到另一个位置。涂层450的分子的这种移动可以有利于涂层450 的磨损或损害的“自修复”。也就是说，如果一部分涂层450由于磨损或损坏而被去除，则在那部分附近或与其相邻的涂层450的分子可以移动以填充在该涂层450中，由此有利于该层430的完全覆盖。在其它情况中，在空腔中的润滑剂或防粘涂层的有限蒸气压可以通过吸附涂层分子来修复涂层450中的损坏。在这种情况中，不需要涂层450的表面移动性。任选地，SLM单元100可以包括形成在电极IMa、154b和着陆支柱164a、164b上的间隔件480。该间隔件480可以形成为IOOnm厚的PECVD 二氧化硅覆盖层。在形成之后，可以用定向等离子蚀刻来对间隔件480进行覆盖蚀刻以暴露出电极M4a、154b的顶部，从而在电极M4a、154b和着陆支柱16^、164b的侧面上留下间隔件480。间隔件480在蚀刻后的膜厚度可以从在基底140处的IOOnm变化至在电极M4a、154b的顶部和着陆支柱164a、 164b处的Onm。在一些实施方式中，间隔件480可以最小化或防止在电极M4a、154b和其它部件之间的静电短路。图5为形成在着陆支柱16 的顶面162上的层430和结合或吸附到层430上的涂层450以及在桥接弹簧129a上的该相同层的化学结构的示意图。层430可以包括在层 430的暴露侧435上的亲水官能团520。该层430的亲水官能团520可以由在图5中的字母“A”表示。暴露侧435可以在该层430的与层430形成于其上的部件相对的侧上。该层 430可以包括具有亲水官能团520的任意材料。在一些实施方式中，层430可以包括氧化物。该氧化物例如可以为氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆或其它氧化物。该层430可以由具有亲水官能团520的多分子构成。在一些实施方式中该层430的厚度T (参见图4)可以较小，例如大约为15层单层或更少，例如大约为5-15层原子单层。一些实施方式可以包括具有小于5个单层(例如1 个原子单层)厚度T的层430。在其中该层430由氧化铝构成的实施方式中，该层430的厚度T可以小于大约2. Onm,并且在其它情况中可以小于大约1. Onm。在一些实施方式中，该层 430可以小于大约0. 2nm。该层430的较小厚度T在该层430覆盖电极15 、巧4b的实施方式中是理想的。施加在镜板120和电极M4a、154b之间的电压提供了用于使得镜板120在“接通”状态和“断开”状态之间切换的促动力。相对于在电极IMa、154b上没有存在层 430的情况下所施加的静电力，该层430在电极M4a、154b上的存在会减小施加在镜板120 上的静电力。该层430的厚度T增大会导致静电力进一步减小。因此，增加层430的厚度 T可能导致需要在镜板120和电极M4a、154b之间施加更大的电压以便促动镜板120。因此希望在保持能够充分地使腐蚀最小的厚度T的同时使得该层430的厚度T最小化。许多材料沉积技术(例如溅射或化学气相沉积)没有通过相对较薄的层可靠地提供表面的完全连续覆盖，尤其是对于没有在直接“视线”内的表面。相反，采用这些技术， 通常必须沉积相对较厚的层以确保没有任何针孔或孔隙的完全覆盖。另外，一些材料沉积技术(例如溅射)只是在“视线”基础上提供沉积。也就是说，在表面和材料沉积源之间的阻碍部会阻碍材料沉积在那个表面上。ALD技术可以利用气态或蒸气形式的前体，该前体能够到达对于其它材料沉积技术而言受到阻碍或者以其它方式不在视线内的表面。ALD技术在 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技术可以有利于形成完全保形的连续层430，并且因此便于采用相对较薄的层430。ALD工艺可以包括使得在反应腔室中的表面暴露于第一前体。第一前体可以在该表面上均勻保形地形成前体层。然后可以将反应腔室抽空以去除没有与表面反应或者结合在该表面上的第一前体分子。然后将第二前体导入到反应腔室中。第二前体能够与第一前体反应以在该表面上形成均勻保形的单层。第二前体和第一前体的反应可以是自我限制的，从而只有一层原子层结合到该表面上。一次ALD循环因此能够包括将第一前体导入到反应腔室中、抽空该腔室、将第二前体导入到反应腔室中并且再次将该腔室抽空。该ALD循环可以重复进行以在先前形成的单层上形成另外的单层。也就是说，在每次另外的ALD循环中，可以在先前形成的暴露单层的顶部上形成另外的单层。该涂层450可以包括亲水官能团B，530，并且可以通过键550物理或化学结合到层 430的亲水官能团520上。键550可以是偶极-偶极键、共价键、氢键或其它合适的键。涂层450还可以包括与涂层450的亲水官能团530相反的疏水官能团C，5400疏水官能团在图 5中由字母“C”表示。该涂层450可以由具有亲水官能团530和疏水官能团MO的多分子构成。涂层450可以包括具有亲水官能团530和疏水官能团540两者的任意材料。在一些实施方式中，涂层450可以包括亲水官能团530例如羧酸官能团，例如羧基(C00H)官能团。 涂层450可以包括硅氧烷官能团、磷酸酯官能团、硫酸酯官能团或硅烷官能团。另外，在一些实施方式中，涂层450可以包括疏水官能团Μ0，例如氟化化合物例如CF3,并且合适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适的氟化化合物。这样的一种涂层450可以包括由SynQuest Laboratories, Inc. of Alachua, Florida 制造的 PFDA。图6为流程图，显示出用于涂覆SLM单元100的方法600。如上所述的SLM单元 100可以形成为具有第一接触部分和第二接触部分(步骤610)。第一接触部分例如可以为着陆支柱164a、164b中的一个或两个的顶面162。第二接触部分例如可以为桥接弹簧U9a、 129b的底面126的一部分。在一些实施方式中，第一接触部分和第二接触部分中的一个或两个可以进行表面处理。例如，着陆支柱16^、164b的顶面162和桥接弹簧129a、的底面1 可以涂覆有氧化物或氮化物。这种表面处理可以改善SLM单元100的耐磨性。
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可以将层430形成在第一接触部分上(步骤620)。在一些实施方式中，代替形成在第一接触部分上或者除此之外，该层430还可以形成在第二接触部分上。为了便于制造， 该层430也可以形成在SLM单元100的基本上所有表面上。在ALD工艺期间该层430的形成可以是保形的。也就是说，在一些实施方式中，该层430可以均勻地形成在SLM单元100 的所有暴露表面上。可以通过涉及导入气态或蒸气形式的前体材料来有助于该层430的该保形形成。另外，ALD工艺可以是自我限制的，从而例如在每个ALD循环期间在SLM单元 100上只形成单个单层。可以通过进行多个ALD循环来形成多层。在SLM单元100的所有或基本上所有暴露表面上形成该层430在一些实施方式中对于防止SLM单元100的所有或基本上所有部件腐蚀和静摩擦力而言是理想的。该涂层450可以例如以气相或以蒸气形式涂覆到层430上(步骤630)。如由kth Miller提交的并且于2008年3月13日公布的美国申请公布No. 2008/006M96A1中所述一样，该涂层450也可以以雾状形式涂覆。但是，由于例如在镜板之间的间隙250的尺寸较小， 所以在一些实施方式中雾状或雾化(atomized)涂层450材料不能够充分地渗透下部空间 460。以气相或以蒸气形式涂覆涂层450材料可以有利于该层430的完全涂覆。在一些实施方式中还理想的是，该涂层450在涂覆到层430上时是惰性的，例如不会结合到该层430 上。例如，在用于制造SLM阵列200的晶圆级加工期间，活性涂层450会妨碍SLM单元100 的部件的结合或者妨碍其它加工步骤。尽管在层430上存在未结合或未活化的涂层450材料，但SLM单元100的其它部件的结合也会进行。例如，这种涂层450材料可以移动以便于其它部件的结合。也就是说，这种涂层450材料会从用于SLM单元100的其它部件的结合区域移动。作为另一个例子，在这种涂层450材料处于未结合或未活化状态时，涂层450 材料不会妨碍用于结合SLM单元100的其它部件的粘结剂。在一些实施方式中，可以将该层430彻底清洗并且防止它受污染以便使得该涂层450的特定性能(例如防粘和防腐蚀性能)最大化。也就是说，防止该涂层污染对于涂层450的有效涂覆和结合而言是重要的。任选的是，可以使该涂层450活化，并且由此该涂层450能够结合到所述层430上 (步骤640)。在一些实施方式中，该涂层450自身为润滑剂，如前面所述的术语润滑剂一样， 并且该涂层450的活化使得该涂层结合到层430上。在一些实施方式中，例如当该涂层450从蒸气相沉积时，不需要活化。当涂层450 的材料以液体或固体形式沉积到装置的空腔中时，通过加热活化能够将该涂层的分子释放到空腔中，这能够有利于从蒸气相涂覆基本上所有表面。也可以通过在升高的温度下加热来形成在涂层450和层430的表面官能团之间的化学结合。在一些实施方式中，润滑剂可以包括PFDA。可以通过使得该涂层450暴露于升高的温度下或者通过一些其它合适的工艺来使得该涂层450活化。升高的温度例如可以为大约50摄氏度至大约250摄氏度或更高。涂层450的结合可以是自我限制的。也就是说，可以将一层涂层450涂覆到该层430上，之后该涂层450材料将不会粘附到自身上。在没有受到任何特定特征限制的情况下，该自我限制特征可以由使用在一个端部处具有亲水官能团并且在相对端部处具有疏水官能团的涂层450材料而导致。该层430的亲水官能团520 可以结合到涂层450的亲水官能团530上。其它涂层450材料的亲水基团530然后不能够结合到已经结合到该层430上的涂层450材料上。也就是说，已经结合到该层430上的涂层450材料没有可用来结合到其它涂层450材料的亲水基团上的未结合的亲水基团。在一些实施方式中，涂层450的暴露的疏水基团540不能够足够强地结合到其它涂层450材料的疏水基团上以向涂层450上添加额外的涂层材料。上述实施方式可以提供下面优点中的一个、一些或全部。单层或多层(例如无机介电层)例如可以通过降低或消除阳极氧化来改善耐腐蚀性。使用这种无机多层和有机润滑涂层与单独的无机层或单独的润滑涂层相比能够改善耐腐蚀性。结合无机层的涂层的存在可以排斥水和其它有机被吸附物，由此进一步减轻了阳极氧化或其它腐蚀。有机单层或多层可以提供耐磨性，由此增加了 SLM单元的使用寿命。在一些实施方式中，在涂层和介电层之间的弱结合可以有助于表面移动性，该表面移动性能够使得涂层覆盖该层的由于磨损或损坏已经去除了涂层的那些部分。这种表面移动性还可以进一步改善SLM单元的耐腐蚀性和耐磨性。无机层和涂层的使用能够降低静摩擦力，由此降低SLM单元的可靠操作所需的电压。可以在SLM单元的可动部件和固定部件之间实现低粘附力和低粘附力矩。可以使静摩擦最小，并且可以减小或防止部件的粘附。 另外，层和涂层的使用能够最小化或防止在装置操作使用期间粘附力的增大。在SLM单元的一些实施方式中，可以实现大约5至10纳牛(nN)或更小的粘附力。在整个说明书和权利要求书中的术语例如“顶”、“底”、“上”和“下”的使用仅仅用于例举说明，以便对在这里描述的该系统的各个部件和其它组件之间进行区分。这种术语的使用并不暗示任意其它部件的特定取向。同样，描述组件的取向或角度的任意水平、垂直或任意其它术语的使用与所述的实施方式相关。在其它实施方式中，根据具体情况而定，相同或类似的组件可以不是水平、垂直或以任意所述的其它角度取向。这里已经描述了多个实施方案。然而，要理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以作出各种变型。例如，涂层可以以固相或液相例如以粉末、雾状或雾化形式涂覆。作为另一个例子，该层和涂层可以用于除了 SLM装置之外的MEMS中，以及用在除了 MEMS之外的机械系统中。因此，其它实施方案也落入在下面权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种机械装置，其包括具有接触部分的第一部件，所述接触部分在一侧上包括具有亲水官能团的层；以及形成于所述层上的涂层，该涂层包括适用于与所述层的亲水官能团相互作用的亲水官能团，并且所述涂层包括与所述涂层的亲水官能团相反的疏水官能团。
2.根据权利要求1所述的机械装置，其中，所述层化学结合在所述第一部件的所述接触部分上。
3.根据权利要求1所述的机械装置，其中，所述层为原子单层。
4.根据权利要求1所述的机械装置，其中，所述层为多层。
5.根据权利要求1所述的机械装置，其中，所述层包括氧化物或氮化物。
6.根据权利要求5所述的机械装置，其中，所述氧化物为氧化铝。
7.根据权利要求1所述的机械装置，其中，所述涂层包括羧酸官能团。
8.根据权利要求1所述的机械装置，其中，所述涂层包括氟化酸。
9.根据权利要求8所述的机械装置，其中，所述氟化酸为全氟癸酸。
10.根据权利要求1所述的机械装置，其中，所述涂层的亲水官能团结合到所述层的亲水官能团上。
11.根据权利要求10所述的机械装置，其中，所述涂层相对较弱地结合到所述层上。
12.根据权利要求1所述的机械装置，其中，所述涂层适用于在为蒸气形式的同时形成于所述层上。
13.根据权利要求1所述的机械装置，其中，所述涂层适用于在暴露于升高的温度时结合到所述层上。
14.根据权利要求1所述的机械装置，其中，所述涂层适用于在暴露于升高的温度时释放出润滑剂。
15.根据权利要求1所述的机械装置，其中，所述机械装置为MEMS装置。
16.根据权利要求1所述的机械装置，其中，所述机械装置为空间光调节器。
17.根据权利要求1所述的机械装置，其中，所述层覆盖所述机械装置的基本上全部， 并且所述涂层覆盖所述层的基本上全部。
18.根据权利要求1所述的机械装置，其中，所述涂层如此适用，从而在该涂层活化时， 所述涂层的亲水官能团结合到所述层的亲水官能团上。
19.根据权利要求18所述的机械装置，其中，使所述涂层活化包括将所述涂层暴露于升高的温度。
20.根据权利要求18所述的机械装置，其中，所述涂层相对较弱地结合到所述层上。
21.根据权利要求18所述的机械装置，其中，使所述涂层活化包括将封装在所述涂层中的润滑剂释放出。
22.根据权利要求1所述的机械装置，还包括第二部件的接触部分，其与所述第一部件的接触部分的所述一侧可脱开地接触。
23.一种涂覆方法，该方法包括形成具有第一接触部分的机械装置；在所述第一接触部分的一侧上形成层，所述层包括亲水官能团；以及向包括亲水官能团的所述层涂覆涂层，所述涂层适用于结合到所述层的亲水官能团上，所述涂层包括与所述涂层的亲水官能团相反的疏水官能团。
24.根据权利要求23所述的涂覆方法，其中，形成所述层包括将所述层化学结合到所述机械装置的表面上。
25.根据权利要求23所述的涂覆方法，其中，所述层包括原子单层。
26.根据权利要求23所述的涂覆方法，其中，所述层包括氧化物。
27.根据权利要求沈所述的涂覆方法，其中，所述氧化物为氧化铝。
28.根据权利要求23所述的涂覆方法，其中，所述涂层包括羧酸官能团。
29.根据权利要求23所述的涂覆方法，其中，所述涂层包括氟化酸。
30.根据权利要求四所述的涂覆方法，其中，所述氟化酸为全氟癸酸。
31.根据权利要求23所述的涂覆方法，其中，所述机械装置为MEMS装置。
32.根据权利要求23所述的涂覆方法，其中，所述层覆盖所述机械装置的基本上全部， 并且所述涂层覆盖所述层的基本上全部。
33.根据权利要求23所述的涂覆方法，还包括使所述涂层如此活化，从而所述涂层的亲水官能团结合到所述层的亲水官能团上。
34.根据权利要求33所述的涂覆方法，其中，使所述涂层活化包括将所述涂层暴露于升高的温度。
35.根据权利要求33所述的涂覆方法，其中，所述涂层相对较弱地结合到所述层上。
36.根据权利要求33所述的涂覆方法，其中，使所述涂层活化包括将封装在所述涂层中的润滑剂释放出。
37.根据权利要求23所述的涂覆方法，还包括形成第二接触部分，所述第二接触部分与所述第一接触部分的一侧最接近，并且构造成可脱开地接触所述第一接触部分。
全文摘要
例如用于MEMS装置的系统和方法可以包括具有接触部分的部件，所述接触部分在一侧上包括具有亲水官能团的层；以及形成在该层上的涂层。所述涂层可以包括适用于与所述层的亲水官能团相互作用的亲水官能团。所述涂层还可以包括与所述涂层的亲水官能团相反的疏水官能团。所述层可以结合到所述部件上，并且所述涂层可以结合到所述层上。所述涂层可以适用于在为蒸气形式的同时形成在所述层上，并且可以包括润滑剂。所述层可以为例如氧化铝的原子单层或多层，并且所述涂层可以包括氟化酸，例如全氟癸酸。
文档编号C23C16/00GK102428210SQ201080021312
公开日2012年4月25日 申请日期2010年5月11日 优先权日2009年5月13日
发明者G·马特斯, V·诺沃特尼 申请人:视频科技股份有限公司