KR100243190B1 - 가동미러장치 및 그 제조방법 - Google Patents

가동미러장치 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

가동미러장치 및 그 제조방법이 개시되어 있다.
이 개시된 가동미러장치는 기판과; 이 기판의 상면에 형성된 복수의 전극과; 전극 위에 회동가능하게 설치된 반사거울과, 일단이 전극 사이의 기판에 형성되고 타단이 반사거울과 일체로 형성되어 반사거울이 전극 상의 소정 위치에 위치되도록 지지하는 적어도 하나의 포스트을 포함하여된 것을 특징으로 한다. 또한, 이 가동미러장치의 제조공정은 기판에 전극층을 소정 패턴으로 형성하는 단계와, 기판과 전극층의 상면에 후막을 형성하는 단계와, 후막의 상면에 소정 패턴의 일층 반사거울을 형성하는 단계와, 후막의 일부를 식각하여 적어도 하나의 관통홈을 형성하는 단계; 일층 반사거울을 단품으로 분리시키는 단계와; 관통홈의 일측면에 포스트를 형성하고, 일층 반사거울의 상면에 이층 반사거울을 형성하는 단계와; 후막을 식각에 의해 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가동미러장치 및 그 제조방법
제1도는 종래 가동미러장치의 개략적인 평면도.
제2도의 (a) 내지 (d)는 종래 가동미러장치의 제조공정을 나타낸 공정도.
제3도는 본 발명에 따른 가동미러장치의 일 실시예를 나타낸 개략적인 사시도.
제4도의 (a) 내지 (d)는 제3도의 관통홈의 형상을 나타내 개략도.
제5도는 제3도의 포스트의 다른 실시예를 설명하기 위해 나타낸 개략적인 사시도.
제6도는 본 발명에 따른 가동미러장치의 다른 실시예를 나타낸 개략적인 사시도.
제7도의 (a) 내지 (h)는 본 발명에 따른 가동미러장치의 제조방법의 일실시예를 나타낸 공정도.
제8도의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 가동미러장치의 제조방법의 다른 실시예를 나타낸 공정도.
본 발명은 가동미러장치(DEFORMABLE MIRROR DEVICE) 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 넓은 반사유효면적 및 간단한 구조를 갖는 가동미러장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 가동미러장치는 제1도에 도시된 바와 같이, 복수의 반사거울(1)이 포스트(2)를 중심으로 좌우로 회동가능하게 힌지(3)로 연결된 구조를 가진다. 이 가동미러장치는 각 반사거울(1)이 정전기력에 의해 회동되어서, 각 반사거울(1)로 입사되는 광빔을 소정 각도로 반사시킨다. 이 가동미러장치는 스캐너, 복사기, 팩시밀리 등의 광주사장치 및 프로젝션 텔레비젼에 적용되며, 반사거울을 화소 수 만큼 이차원적으로 배열되게 제작하고, 각각의 반사거울을 화상의 화소에 대한 신호에 따라 반사시켜 색깔과 밝기를 조절한다.
미국특허, 5,083,857호에 개시된 '멀티레벨 가동미러장치'(출원인 텍사스 인스트루먼트)의 가동미러장치 제조방법을 제2도 (a) 내지 (d)도를 참조하여 설명한다.
제2도(a)에 도시된 바와 같이, 어드레스 주사회로를 포함하는 기판(11) 상면에 SRAM(static random access memory)(12) 및 산화보호막(13)을 순차적으로 형성한다. 그리고 산화보호막(13) 상부에 소정 패턴(22)을 갖는 제1스페이서층(21)을 형성한다. 이어서 제2도(b)에 도시된 바와 같이, 소정 패턴으로 형성된 제1스페이서층(21) 상면에 힌지(14)를 스퍼터링으로 형성하고, 힌지(14) 상면에 힌지 지지포스트(15)를 갖는 전극(16)을 형성한다. 이어서 제2도(c)에 도시된 바와 같이, 전극(16)위에 제2스페이서층(23)을 소정 패턴으로 형성한 다음, 그 위에 반사거울 지지포스트(17)를 갖는 반사거울(18)을 형성한다. 그리고, 제2도(d)에 도시된 바와 같이, 최종적으로 상기한 제1 및 제2스페이서층(21)(23)을 제거시켜 가동미러장치를 완성한다.
여기서 상기한 반사거울(18)은 통상 알루미늄을 스퍼터링하여 형성된 반사 거울면을 가진다.
그런데, 상기한 바와 같은 제조 공정으로 제조된 가동미러장치는 제조 공정중에 다음과 같은 문제점이 발생된다. 먼저 가동미러장치에서는 기판(11) 상면에 SRAM(12), 산화보호막(13), 제1스페이서층(21)과 힌지(14), 힌지 포스터(15), 반사거울(18) 및 반사거울 지지포스터(17)가 순차적으로 적층 형성되는데, 여기서 상기 SRAM(12) 상면에 형성되는 힌지(14) 및 반사거울(18) 등의 제조시 불량이 발생되게 되면, SRAM(12)까지도 훼손되게 된다.
따라서, 본 발명은 언급한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 넓은 광반사 유효면적을 가지며, 그 구조 및 제조공정이 단순화된 가동미러장치 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 가동미러장치는, 어드레스 주사회로를 구비하는 기판과; 이 기판의 상면에 형성된 복수의 전극과; 상기 전극 위에 회동가능하게 설치된 반사거울과, 일단이 상기 전극 사이의 기판에 형성되고 타단이 상기 반사거울과 일체로 형성되어 상기 반사거울이 상기 전극 상의 소정 위치에 위치되도록 지지하는 적어도 하나의 포스트를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 가동미러장치의 제조방법은, 어드레스 주사회로를 구비하는 기판에 전극층을 소정 패턴으로 형성하는 단계와; 상기 기판과 전극층의 상면에 소정 두께의 후막을 형성하는 단계와; 상기 후막의 상면에 소정 패턴의 일층 반사거울을 형성하는 단계와; 상기 일층 반사거울의 상면에 소정 패턴의 마스크를 위치시킨후 반응성 이온 식각법(RIE)에 의해 후막의 일부를 식각하여 적어도 하나의 관통홈을 형성하는 단계와; 상기 일층 반사거울의 상면과 상기 관통홈에 포토레지스트층을 형성하고, 소정 패턴의 마스크를 위치시킨 후 식각하여 상기 일층 반사거울을 단품으로 분리시키고, 상기 포토레지스트층을 제거하는 단계와; 소정 각도의 기울기로 스러터링에 의해 상기 관통홈의 일측면에 포스트를 형성하고, 상기 일층 반사거울의 상면에 이층 반사거울을 형성하는 단계와; 상기 후막을 식각에 의해 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 가동미러장치는 제3도를 참조하면, 어드레스 주사회로(미도시)를 포함하는 기판(30)의 상면에는 소정 패턴의 전극(33)이 형성되어 있다. 상기 전극(33)은 스트라이프형상을 가지며, 적어도 한쌍 구비된다. 이 전극(33)들 사이의 상기 기판(30) 상에는 포스트(39)가 형성된다. 이 포스트(39)는 상기 기판(30)에 회동가능하게 결합되며, 상기 전극(33)에 의해 영향을 받지 않는 경우, 기판(30)에 대하여 수직하게 배치된다. 이 포스트(39)의 상부에는 반사거울(37)이 회동가능하게 결합된다. 여기서, 상기 반사거울(37)은 상호 접착결합된 이층구조로 되어 있다. 즉, 일층 반사거울(35)은 상기 전극(33)과 마주하며, 이층 반사거울(36)은 반사면으로 이용된다. 상기 반사거울(37)은 그 상부면에 소정의 관통홈(40)이 형성되어 있다. 상기 이층 반사거울(36)은 상기 일층 반사거울(35)의 상면에 스퍼터링 등에 의해 증착 형성되며, 상기 관통홈(40)을 통해 상기 포스트(39)와 일체로 형성된다. 이때, 상기 증착은 제3도의 화살표 방향으로 진행된다.
상기 포스트(39)를 형성하기 위하여 상기 일층 반사거울(35)에 형성된 관통홈(40)의 형상은 증착시 포스트(39)의 회동 특성을 감안하여 제3도에 도시된 바와 같은, 직사각형(41) 뿐만 아니라, 제4도의 (a) 내지 (d)에 각각 도시된 바와 같이, 비스듬히 화살표 방향으로 진행되는 증착방향에 대해 그 반대면이 수직하도록 된 삼각형상(42), 사다리꼴형상(43) 및, 길이가 다른 두 직사각형을 붙쳐놓은 형상(44) 및 직사각형과 사다리꼴을 붙쳐놓은 형상(45)등으로 형성될 수 있다.
또한, 제5도에 도시된 바와 같이, 포스트로 기판(30)상의 전극(33)들 사이에 나란하게 배치되도록 두 개의 포스트(39)(39')가 구비될 수 도 있으며, 그 이상 구비되어도 무방하다. 이 경우는 그 제작시 온도 및 잔류응력에 의하여 반사거울이 틀어지는 현상을 제거할 수 있다.
이와 같이 구비된 본 발명에 따른 가동미러장치에서, 상기 기판(30)의 어드레스 주사회로에 따른 전위가 전극(33)을 통해 인가되면, 전위차에 의해 상기 반사거울(37)과 전극(33) 사이에 정전기력이 발생하여 상기 반사거울(37)을 기울이는 토오크가 발생된다. 이때, 상기 포스트(39)가 휘어져 상기 반사거울(37)이 소정 각도로 기울어진다. 상기 전극(33)과 상기 반사거울(37) 사이에 전위차가 없어지면, 상기 포스트(39)는 기판(30)에 대해 수직하게 배열되고, 상기 반사거울(37)은 본래의 위치로 돌아간다.
이와 같은 구조의 가동미러장치는 간단한 구조를 가지며, 위에서 보면 상기 포스트(39)가 보이지 않으므로 상기 반사거울(37)의 반사유효면적이 넓어진다.
제6도는 본 발명의 가동미러장치의 다른 실시예를 보인 개략적인 단면도이다.
도시된 바와 같이, 기판(30), 전극(33), 포스트(39) 및 반사거울(37)을 포함한다. 본 실시예는 제3도 내지 제5도를 참조하여 설명한 본 발명의 가동미러장치의 일 실시예와 본질적으로 동일하며, 동일 또는 유사한 부재에 대하여 동일 부호를 사용하였다.
다만, 반사거울(37) 중 이층 반사거울(36)의 반사면에 형성된 관통홈(40)을 메꾸어 상기 반사거울(37)의 반사면의 유효면적으로 넓힌데 그 특징이 있다.
상기한 본 발명에 따른 가동미러장치는 다음과 같은 제조공정으로 제조된다.
먼저, 제7도(a)에 도시된 바와 같이, 실리콘이나 유리등으로 된 기판(30) 상에 상기 전극(33)을 소정 형상으로 형성한다. 여기서, 상기 전극(33)의 형성은 상기 기판(30) 상에 전극(33)의 소재로 사용될 금속을 스퍼터링(sputtering)이나 증착(evaporation)으로 형성하고, 그 위에 포토레지스터를 도포한다. 이후, 형성하고자 하는 전극(33)의 형상에 대응되는 마스크를 위치시킨후 노광 및 식각공정으로 완성된다. 이 공정은 널리 알려진 통상의 방법을 따르므로 도면을 생략한다. 이어서 제7도(b)에 도시된 바와 같이, 상기 포스트(39)의 높이에 해당하는 두께의 포토레지스트, 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 또는 폴리이미드로 된 후막(51)을 형성한다. 이후, 제7도(c) 도시된 바와같이, 후박(51)의 상부에 소정 패턴을 갖는 알루미늄(A1) 등의 금속물질로 된 일층 반사거울(35)을 형성한다. 이 일층 반사거울(35)의 형상을 널리 알려진 리소그래피(lithography) 공정등에 의해 형성되므로 그 자세한 설명 및 도면을 생략한다. 이어서, 제7도(d)에 도시된 바와 같이, 반응성 이온 식각법(RIE;reactive ion etching)에 의해 상기 후막(51)을 소정 형상으로 식각하여, 관통홈(40)을 형성한다.
이후, 제7도(e) 및 제7도(f)에 도시된 바와 같이, 상기 일층 반사거울(35)을 분리시키기 위해 포토레지스트(35)를 상기 일층 반사거울(35) 상면에 증착시킨 후 소정 패턴의 마스크를 위치시킨 후 노광 및 식각공정을 실시하여 제7도(f)와 같은 관통홈(40)을 만든다.
이어서, 제7도(g)에 도시된 바와 같이, 기판(30), 후막 및 일층 반사거울(35)을 소정 각도 기울인 채로 스퍼터링 공정을 수행하여, 후막의 식각된 일부분에 포스트(39)를 형성하고, 상기 일층 반사거울(35)의 상면에 이층 반사거울(36)을 형성한다. 여기서, 상기 포스트(39)의 좌우 회동이 용이하도록 상기 관통홈(40)의 일측에 포스트(39)가 형성되는 매우 중요하다. 상기 포스트(39)와 이층 반사거울은(36) 전기전도도 및 반사율이 뛰어난 금속 예컨대, 알루미늄(A1)으로 되어 있다.
마지막으로, 상기 후막을 식각하여 제거시킴으로서 제7도(h) 및 제3도에 도시된 바와 같은 가동미러장치를 완성한다.
여기서, 제7도의 (f) 공정을 통해 일층 반사거울(35) 및 후막에 형성되는 관통홈(40)의 형상은 제3도에 도시된 바와 같은, 직사각형(41) 뿐만 아니라, 제4도의 (a) 내지 (d)에 각각 도시된 바와 같이, 비스듬히 화살표 방향으로 진행되는 증착방향에 대해 그 반대면이 수직하도록 된 삼각형상(42), 사다리꼴형상(43) 및, 길이가 다른 두 직사각형을 붙쳐놓은 형상(44) 및 직사각형과 사다리꼴을 붙쳐놓은 형상(45)등으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 관통홈(40)의 수를 하나로 한정하는 것이 아니라, 제5도에 도시된 바와 같이, 다수개 형성할 수도 있다.
또한, 제6도를 참조하여 설명한 본 발명의 가동미러장치의 다른 실시예의 제조공정은, 다음과 같다.
제7도의 (a) 내지 (g)에 도시된 공정 이후에 즉, 상기 관통홈(40)이 형성되지 않도록, 제8도의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 스퍼터링되지 않은 관통홈(40)에 포토레지스트층(55)을 형성하고, 그 위에 스퍼터링을 수행하여 새로운 층(38)을 형성함으로써, 이층 반사거울(36)의 상면에 형성된 관통홈(40)을 메꿀 수 있다. 이후 후막(51) 및 포토레지스트층(55)를 제거하여 제8도의 (c)와 같이 제조한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 가동미러장치의 제조공정은 그 제적공정수가 적고 단순하므로 생산효율을 높일 수 있다. 이층 반사거울(36)의 상부면에 관통홈(40)을 형성하지 않으므로, 종래에 비해 반사유효면적을 증대시킬 수 있어서, 종래에 비해 적어도 2% 정도의 광반사효율을 높일 수 있다.

Claims (8)

  1. 어드레스 주사회로를 구비하는 기판과; 이 기판의 상면에 형성된 복수의 전극과; 관통공을 가지며, 상기 전극과의 정전기력에 의해 기울어지는 지지플레이트와; 상기 지지플레이트의 상면에 형성되며, 입사광을 반사시키는 반사플레이트와; 일단이 상기 기판 상에 결합되고 타단이 상기 관통공을 통하여 상기 반사플레이트의 하면과 일체로 결합되어 상기 지지플레이트 및 상기 반사플레이트를 지지하는 적어도 하나의 포스트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가동미러장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 관통공의 형상은 직사각형, 삼각형, 사다리꼴형, "T"자 형상, 사각형과 사다리꼴을 합친 형상중 어느 하나의 형상으로 된 것을 특징으로 하는 가동미러장치.
  3. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 반사플레이트는, 상기 관통공을 덮도록 상기 지지플레이트의 상면 전체에 형성된 것을 특징으로 하는 가동미러장치.
  4. 어드레스 주사회로를 구비하는 기판에 전극층을 소정 패턴으로 형성하는 단계와; 상기 기판과 전극층의 상면에 후막을 형성하는 단계와; 상기 후막의 상면에 소정 패턴의 지지플레이트를 형성하는 단계와; 상기 지지플레이트의 상면에 소정 패턴의 마스크를 위치시킨 후 상기 지지플레이트와 후막의 일부를 식각하여 적어도 하나의 관통공을 형성하는 단계와; 상기 지지플레이트의 상면과 상기 관통공 내에 포토레지스트층을 형성하고, 소정 패턴의 마스크를 위치시킨 후 식각하여 상기 지지플레이트의 가장자리부를 제거하여 단품으로 분리시키는 단계와; 소정 각도의 기울기로 스러터링에 의해 상기 관통공 내의 일측면에 포스트를 형성함과 동시에 상기 지지플레이트의 상면에 반사플레이트를 형성하는 단계와; 상기 후막을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가동미러장치의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 포스트와 반사플레이트를 형성하는 단계 이후에, 상기 관통공 내에 포토레지스트층을 형성하고, 상기 반사플레이트의 상부면을 코팅하여 상기 관통공의 상부면을 메꾸는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가동미러장치의 제조방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 지지플레이트, 반사플레이트 및 상기 포스트 중 적어도 어느 하나는 알루미늄을 스퍼터링하여 형성된 것을 특징으로 하는 가동미러장치의 제조방법.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 관통공의 형상은 직사각형, 삼각형, 사다리꼴형, "T"자 형상, 사각형과 사다리꼴을 합친 형상중 어느 하나의 형상으로 된 것을 특징으로 하는 가동미러장치의 제조방법.
  8. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 후막은 포토레지스트, 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 및, 폴리이미드 중 어느 하나로 된 것을 특징으로 하는 가동미러장치의 제조방법.
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