KR101041886B1 - 코너 큐브형 역반사기 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

코너 큐브형 역반사기 및 그 제조 방법이 개시된다. 중심 영역에 사각 형상의 캐비티 영역이 형성된 기판과, 상기 캐비티 영역에 십(十)자 형상의 소정 간격을 두고 위치하는 4개의 사각 형상의 구동 반사경과, 상기 캐비티 영역의 각 모서리와 상기 각 모서리에 인접한 각 구동 반사경의 제1모서리를 연결하기 위한 구동 압전 캔틸레버과, 상기 구동 반사경의 서로 대향하는 제2모서리 및 제3모서리와 상기 기판의 인접 부위를 각각 연결하기 위한 고정 압전 캔틸레버과, 상기 십자 형상의 소정 간격 상에 상기 기판의 일면에 수직한 방향으로 형성되며 소정의 돌출부를 구비하는 고정 반사경과, 상기 돌출부와 결합하여 상기 고정 반사경을 상기 기판에 고정시키도록 상기 기판 상에 형성되는 홀더를 포함하는 코너 큐브형 역반사기를 구성한다. 상기와 같은 코너 큐브형 역반사기에 따르면, 구동 압전 캔틸레버 외에 별도로 구비된 2 개의 고정 압전 캔틸레버가 구동 반사경의 회전축 역할을 하도록 함으로써, 구동 반사경의 초기 편향을 최소화하고 평탄도를 향상시키는 효과가 있다.
코너 큐브, 반사경, 압전, 캔틸레버, 역반사기, 캐비티

Description

코너 큐브형 역반사기 및 그 제조 방법{CORNER CUBE RETROREFLECTOR AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 역반사기 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는, 코너 큐브형 역반사기 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
미소 광전자 기계 시스템(micro-opto-electro mechanical system, MOEMS)의 일종인 코너 큐브형 역반사기(corner cube retroreflector)는 자유 공간에서의 광통신에 적용되는 초소형 광학 부품이다.
코너 큐브형 역반사기는 주로 광통신에 사용되는 빛을 원하는 방향으로 반사시키거나, 빛의 반사율을 제어하여 필요한 양의 빛을 조사하는 역할을 수행한다. 코너 큐브형 역반사기는 도청이 어렵고 비밀 유지가 가능하다는 장점때문에, 군 통신의 피아식별용 광 태그(tag) 개발과 관련된 연구가 주로 진행되고 있다.
코너 큐브형 역반사기는 구동 방식에 따라 정전기력 방식, 전자기력 방식 및 압전 방식이 있다. 정전기력 방식은 정밀 제어에 어려움이 있고 높은 전압이 요구되는 단점이 있으며, 전자기력 방식은 자성체로 인해 소형화가 어려운 반면, 압전 방식은 압전 소자를 이용하기 때문에 저전압에서 동작 가능하고 소형화가 가능하다 는 장점이 있다.
도 1에는 종래의 압전 방식에 따른 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체에 대한 사시도가 도시되어 있다. 도 1의 압전 방식에 따른 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체(100)는 다른 방식에 대비하여 볼 때, 구동 압전 캔틸레버(130)가 구동 반사경(120)의 측면에만 위치하고 있어서 통신 음영 지역의 발생을 줄이는 장점을 갖지만, 구동 압전 캔틸레버(130)의 초기 변형때문에 전압이 인가되기도 전에 구동 반사경(120)의 편향이 발생한다는 단점이 있다. 즉, 코너 큐브형 역반사기에서 반사되는 빛의 방향을 제어하기가 어렵게 된다.
한편, 종래의 압전 방식에 따른 코너 큐브형 역반사기는 주로 표면 미세 가공 기술(surface micro-machining)을 이용하여 제조되었는데, 표면 미세 가공 기술을 적용하는 경우에는 코너 큐브 형 역반사기의 3 개의 반사경을 각각 수작업으로 일으켜 세워 조립하여야 한다. 이러한 방식은 공정이 복잡하고 고도의 기술이 요구된다는 단점이 있다.
이러한 단점을 극복하기 위해, 최근에는 몸체 미세 가공 기술(bulk micro-machininig)을 이용한 제조 방법이 고려되고 있다. 몸체 미세 가공 기술을 이용할 경우에는 코너 큐브형 역반사기의 상부에 위치하는 고정 반사경과 하부에 위치하는 구동 반사경을 별도로 제조하며, 제조 후 고정 반사경과 구동 반사경을 조립한다. 그런데, 이러한 몸체 미세 가공 기술에서는, 빛의 방향을 정밀 제어할 수 있는 코너 큐브 형상을 형성하기 위해서, 상부의 고정 반사경과 하부의 구동 반사경을 정확하게 정렬시키는 것이 중요한 과제로 대두되고 있다.
본 발명의 목적은, 코너 큐브형 역반사기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 코너 큐브형 역반사기의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 코너 큐브형 역반사기는, 중심 영역에 사각 형상의 캐비티 영역이 형성된 기판과, 상기 캐비티 영역에 십(十)자 형상의 소정 간격을 두고 위치하는 4개의 사각 형상의 구동 반사경과. 상기 캐비티 영역의 각 모서리와 상기 각 모서리에 인접한 각 구동 반사경의 제1모서리를 연결하기 위한 구동 압전 캔틸레버과, 상기 구동 반사경의 서로 대향하는 제2모서리 및 제3모서리와 상기 기판의 인접 부위를 각각 연결하기 위한 고정 압전 캔틸레버과, 상기 십자 형상의 소정 간격 상에 상기 기판의 일면에 수직한 방향으로 형성되며 소정의 돌출부를 구비하는 고정 반사경과, 상기 돌출부와 결합하여 상기 고정 반사경을 상기 기판에 고정시키도록 상기 기판 상에 형성되는 홀더를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기에서, 상기 구동 압전 캔틸레버는 상기 구동 반사경의 제1모서리에 제1힌지를 통해 연결되고, 상기 고정 압전 캔틸레버는 상기 구동 반사경의 제2모서리 및 제3모서리에 제2힌지 및 제3힌지를 통해 각각 연결되도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 제1힌지, 제2힌지 및 제3힌지는 미앤더(meander) 타입 힌지 또는 스트레이트(straight) 타입 힌지로 구성될 수 있다. 한편, 상기 구동 압전 캔틸레버는 각각 개별적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 코너 큐브형 역반사기.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한, 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법은 기판의 제1면 및 제2면 상에 실리콘 질화물 막을 형성하는 단계와, 상기 제1면 상에 형성된 실리콘 질화물 막 상에 하부 전극 물질, 압전 물질 및 상부 전극 물질을 순서대로 형성하는 단계와, 상기 하부 전극 물질, 압전 물질 및 상부 전극 물질을 식각하여 구동 압전 캔틸레버와 고정 압전 캔틸레버를 형성하는 단계와, 상기 제1면 상에 형성된 실리콘 질화물 막 상에 구동 반사경의 반사율을 증가시키기 위한 금속 박막을 형성하는 단계와, 상기 기판의 소정 중심 영역에 4 개의 사각 형상의 구동 반사경이 십자 형상의 소정 간격을 두고 형성될 수 있도록 상기 제2면을 건식 식각하는 단계와, 상기 기판의 제1면 상에 홀더를 형성하는 단계와, 상기 건식 식각된 중심 영역의 제2면에서 식각하여 캐비티를 형성하여 상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버 및 고정 압전 캔틸레버를 릴리스(release)시키는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기에서, 상기 건식 식각된 중심 영역을 식각하여 캐비티를 형성하여 상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버 및 고정 압전 캔틸레버를 릴리스(release)시키는 단계는, 상기 중심 영역을 습식 식각 또는 건식 식각하여 캐비티를 형성하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 건식 식각된 중심 영역을 식각하여 캐비티를 형성하여 상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버 및 고정 압전 캔틸레버를 릴리스(release)시키는 단계는, 상기 중심 영역을 습식 식각하여 캐비티를 형성하는 경우, KOH 방식 또는 TMAH 방식을 이용하여 습식 식각하도록 구성될 수 있다. 상기 건식 식각된 중심 영역을 식각하 여 캐비티를 형성하여 상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버 및 고정 압전 캔틸레버를 릴리스(release)시키는 단계는, 상기 중심 영역을 건식 식각하여 캐비티를 형성하는 경우, DRIE 방식을 이용하여 건식 식각하도록 구성될 수 있다. 한편, 상기 기판의 제1면 및 제2면 상에 실리콘 질화물 막을 형성하는 단계는, 저압 화학 기상 증착법(LPCVD)에 의해 저응력 질화물 막을 형성하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 제1면 상에 형성된 실리콘 질화물 막 상에 하부 전극 물질, 압전 물질, 상부 전극 물질을 순서대로 형성하는 단계는, 티타늄/백금 또는 백금을 스퍼터링하여 하부 전극 물질 또는 상부 전극 물질을 형성하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 제1면 상에 형성된 실리콘 질화물 막 상에 하부 전극 물질, 압전 물질, 상부 전극 물질을 순서대로 형성하는 단계는, 납-지르코늄-티타늄 복합 산화물 박막을 졸-겔(sol-gel) 방식으로 증착하여 형성도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 제1면 상에 형성된 실리콘 질화물 막 상에 구동 반사경의 반사율을 증가시키기 위한 금속 박막을 형성하는 단계는, 금, 백금, 알루미늄 중 어느 하나를 리프트-오프(lift-off) 방식으로 증착하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 기판의 제1면 상에 홀더를 형성하는 단계는, Su-8 물질 또는 CAR44 물질을 이용하여 홀더를 형성하도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한, 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법은, 기판의 제1면 상에 SOI 층을 형성하는 단계와, 상기 형성된 SOI 층 상에 하부 전극 물질, 압전 물질 및 상부 전극 물질을 순서대로 형성하는 단계와, 상기 하부 전극 물질, 압전 물질 및 상부 전극 물질을 식각하여 구 동 압전 캔틸레버와 고정 압전 캔틸레버를 형성하는 단계와, 상기 제1면 상에 형성된 SOI 층 상에 구동 반사경의 반사율을 증가시키기 위한 금속 박막을 형성하는 단계와, 상기 기판의 소정 중심 영역에 4 개의 사각 형상의 구동 반사경이 십자 형상의 소정 간격을 두고 형성될 수 있도록 상기 제2면을 건식 식각하는 단계와, 상기 SOI 층 상에 홀더를 형성하는 단계와, 상기 건식 식각된 중심 영역의 제2면에서 식각하여 캐비티를 형성하는 단계와, 상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버와 고정 압전 캔틸레버를 릴리스(release)시키는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기에서, 상기 건식 식각된 중심 영역을 식각하여 캐비티를 형성하여 상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버 및 고정 압전 캔틸레버를 릴리스(release)시키는 단계는, 상기 중심 영역을 습식 식각 또는 건식 식각하여 캐비티를 형성하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 건식 식각된 중심 영역을 식각하여 캐비티를 형성하여 상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버 및 고정 압전 캔틸레버를 릴리스(release)시키는 단계는, 상기 중심 영역을 습식 식각하여 캐비티를 형성하는 경우, KOH 방식 또는 TMAH 방식을 이용하여 습식 식각하도록 구성될 수 있다. 한편, 상기 건식 식각된 중심 영역을 식각하여 캐비티를 형성하여 상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버 및 고정 압전 캔틸레버를 릴리스(release)시키는 단계는, 상기 중심 영역을 건식 식각하여 캐비티를 형성하는 경우, DRIE 방식을 이용하여 건식 식각하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 기판의 제1면 상에 SOI 층을 형성하는 단계는, 화학 기계적 연마(chemical-mechanical polishing, CMP) 공정으로 SOI 층을 형성하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 형성된 SOI 층 상에 하부 전극 물질, 압전 물질 및 상부 전극 물질을 순서대로 형성하는 단계는, 티타늄/백금 또는 백금을 스퍼터링하여 하부 전극 물질 또는 상부 전극 물질을 형성하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 형성된 SOI 층 상에 하부 전극 물질, 압전 물질 및 상부 전극 물질을 순서대로 형성하는 단계는, 납-지르코늄-티타늄 복합 산화물 박막을 졸-겔(sol-gel) 방식으로 증착하여 형성하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 제1면 상에 형성된 SOI 층 상에 구동 반사경의 반사율을 증가시키기 위한 금속 박막을 형성하는 단계는, 금, 백금, 알루미늄 중 어느 하나를 리프트-오프(lift-off) 방식으로 증착하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 SOI 층 상에 홀더를 형성하는 단계는, Su-8 물질 또는 CAR44 물질을 이용하여 홀더를 형성하도록 구성될 수 있다.
상기와 같은 코너 큐브형 역반사기에 따르면, 구동 압전 캔틸레버 외에 별도로 구비된 2 개의 고정 압전 캔틸레버가 구동 반사경의 회전축 역할을 하도록 함으로써, 구동 반사경의 초기 편향을 최소화하고 평탄도를 향상시키는 효과가 있다. 아울러 기판에 구비된 홀더에 의해 고정 반사경이 구동 반사경에 정확하게 정렬함으로써 빛의 방향을 정밀 제어할 수 있는 코너 큐브 형상을 형성할 수 있는 효과가 있다. 한편, 상기와 같은 코너 큐브형 역반사기의 제조 방법에 따르면, 공정이 매우 쉽고 간단해지는 효과가 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지 다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 구성에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 코너 큐브형 역반사기는, 중심 영역에 사각 형상의 캐비티 영역이 형성된 기판과, 상기 캐비티 영역에 십(十)자 형상의 소정 간격을 두고 위치하는 4개의 사각 형상의 구동 반사경과, 상기 캐비티 영역의 각 모서리와 상기 각 모서리에 인접한 각 구동 반사경의 제1모서리를 연결하기 위한 구동 압전 캔틸레버와, 상기 구동 반사경의 서로 대향하는 제2모서리 및 제3모서리와 상기 기판의 인접 부위를 각각 연결하기 위한 고정 압전 캔틸레버과, 상기 십자 형상의 소정 간격 상에 상기 기판의 일면에 수직한 방향으로 형성되며 소정의 돌출부를 구비하는 고정 반사경과, 상기 돌출부와 결합하여 상기 고정 반사경을 상기 기판에 고정시키도록 상기 기판 상에 형성되는 홀더를 포함도록 구성될 수 있다. 여기에서, 상기 구동 압전 캔틸레버는 상기 구동 반사경의 제1모서리에 제1힌지를 통해 연결되고, 상기 고정 압전 캔틸레버는 상기 구동 반사경의 제2모서리 및 제3모서리에 제2힌지 및 제3힌지를 통해 각각 연결되도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 제1힌지, 제2힌지 및 제3힌지는 미앤더(meander) 타입 힌지 또는 스트레이트(straight) 타입 힌지로 구성될 수 있다. 한편, 상기 구동 압전 캔틸레버는 각각 개별적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 코너 큐브형 역반사기.
본 발명에 따른 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법은 기판의 제1면 및 제2면 상에 실리콘 질화물 막을 형성하는 단계와, 상기 제1면 상에 형성된 실리콘 질화물 막 상에 하부 전극 물질, 압전 물질 및 상부 전극 물질을 순서대로 형성하는 단계와, 상기 하부 전극 물질, 압전 물질 및 상부 전극 물질을 식각하여 구동 압전 캔틸레버와 고정 압전 캔틸레버를 형성하는 단계와, 상기 제1면 상에 형성된 실리콘 질화물 막 상에 구동 반사경의 반사율을 증가시키기 위한 금속 박막을 형성하는 단계와, 상기 기판의 소정 중심 영역에 4 개의 사각 형상의 구동 반사경이 십자 형상의 소정 간격을 두고 형성될 수 있도록 상기 제2면을 건식 식각하는 단계와, 상기 기판의 제1면 상에 홀더를 형성하는 단계와, 상기 건식 식각된 중심 영역의 제2면에서 식각하여 캐비티를 형성하여 상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버 및 고정 압전 캔틸레버를 릴리스(release)시키는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기에서, 상기 건식 식각된 중심 영역을 식각하여 캐비티를 형성하여 상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버 및 고정 압전 캔틸레버를 릴리스시키는 단계는, 상기 중심 영역을 습식 식각 또는 건식 식각하여 캐비티 를 형성하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 건식 식각된 중심 영역을 식각하여 캐비티를 형성하여 상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버 및 고정 압전 캔틸레버를 릴리스시키는 단계는, 상기 중심 영역을 습식 식각하여 캐비티를 형성하는 경우, KOH 방식 또는 TMAH 방식을 이용하여 습식 식각하도록 구성될 수 있다. 상기 건식 식각된 중심 영역을 식각하여 캐비티를 형성하여 상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버 및 고정 압전 캔틸레버를 릴리스시키는 단계는, 상기 중심 영역을 건식 식각하여 캐비티를 형성하는 경우, DRIE 방식을 이용하여 건식 식각하도록 구성될 수 있다. 한편, 상기 기판의 제1면 및 제2면 상에 실리콘 질화물 막을 형성하는 단계는, 저압 화학 기상 증착법(low pressure chemical vapor deposition, LPCVD)에 의해 저응력 질화물 막을 형성하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 제1면 상에 형성된 실리콘 질화물 막 상에 하부 전극 물질, 압전 물질, 상부 전극 물질을 순서대로 형성하는 단계는, 티타늄/백금(Ti/Pt) 또는 백금(Pt)을 스퍼터링하여 하부 전극 물질 또는 상부 전극 물질을 형성하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 제1면 상에 형성된 실리콘 질화물 막 상에 하부 전극 물질, 압전 물질, 상부 전극 물질을 순서대로 형성하는 단계는, 납-지르코늄-티타늄(Pb-Zr-Ti) 복합 산화물 박막을 졸-겔(sol-gel) 방식으로 증착하여 형성도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 제1면 상에 형성된 실리콘 질화물 막 상에 구동 반사경의 반사율을 증가시키기 위한 금속 박막을 형성하는 단계는, 금, 백금, 알루미늄 중 어느 하나를 리프트-오프(lift-off) 방식으로 증착하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 기판의 제1면 상에 홀더를 형성하는 단계는, Su-8 물질 또는 CAR44 물질을 이용하여 홀더 를 형성하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 다른 제조 방법은, 기판의 제1면 상에 SOI(silicon on insulator) 층을 형성하는 단계와, 상기 형성된 SOI 층 상에 하부 전극 물질, 압전 물질 및 상부 전극 물질을 순서대로 형성하는 단계와, 상기 하부 전극 물질, 압전 물질 및 상부 전극 물질을 식각하여 구동 압전 캔틸레버와 고정 압전 캔틸레버를 형성하는 단계와, 상기 제1면 상에 형성된 SOI 층 상에 구동 반사경의 반사율을 증가시키기 위한 금속 박막을 형성하는 단계와, 상기 기판의 소정 중심 영역에 4 개의 사각 형상의 구동 반사경이 십자 형상의 소정 간격을 두고 형성될 수 있도록 상기 제2면을 건식 식각하는 단계와, 상기 SOI 층 상에 홀더를 형성하는 단계와, 상기 건식 식각된 중심 영역의 제2면에서 식각하여 캐비티를 형성하는 단계와, 상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버와 고정 압전 캔틸레버를 릴리스시키는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기에서, 상기 건식 식각된 중심 영역을 식각하여 캐비티를 형성하여 상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버 및 고정 압전 캔틸레버를 릴리스시키는 단계는, 상기 중심 영역을 습식 식각 또는 건식 식각하여 캐비티를 형성하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 건식 식각된 중심 영역을 식각하여 캐비티를 형성하여 상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버 및 고정 압전 캔틸레버를 릴리스시키는 단계는, 상기 중심 영역을 습식 식각하여 캐비티를 형성하는 경우, KOH 방식 또는 TMAH 방식을 이용하여 습식 식각하도록 구성될 수 있다. 한편, 상기 건식 식각된 중심 영역을 식각하여 캐비티를 형성하여 상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버 및 고정 압전 캔틸레버를 릴리스시키는 단계는, 상기 중심 영역을 건식 식각하여 캐비티를 형성하는 경우, DRIE 방식을 이용하여 건식 식각하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 기판의 제1면 상에 SOI 층을 형성하는 단계는, 화학 기계적 연마(chemical-mechanical polishing, CMP) 공정으로 SOI 층을 형성하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 형성된 SOI 층 상에 하부 전극 물질, 압전 물질 및 상부 전극 물질을 순서대로 형성하는 단계는, 티타늄/백금 또는 백금을 스퍼터링하여 하부 전극 물질 또는 상부 전극 물질을 형성하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 형성된 SOI 층 상에 하부 전극 물질, 압전 물질 및 상부 전극 물질을 순서대로 형성하는 단계는, 납-지르코늄-티타늄 복합 산화물 박막을 졸-겔 방식으로 증착하여 형성하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 제1면 상에 형성된 SOI 층 상에 구동 반사경의 반사율을 증가시키기 위한 금속 박막을 형성하는 단계는, 금, 백금, 알루미늄 중 어느 하나를 리프트-오프 방식으로 증착하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 SOI 층 상에 홀더를 형성하는 단계는, Su-8 물질 또는 CAR44 물질을 이용하여 홀더를 형성하도록 구성될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 코너 큐브형 역반사기를 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코너 큐브형 역반사기의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 코너 큐브형 역반사기(200)는 기판(210), 구동 반사 경(220), 구동 압전 캔틸레버(230), 고정 압전 캔틸레버(240), 고정 반사경(250), 홀더(260)를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서, 코너 큐브형 역반사기(200)는 기판(210), 구동 반사경(220), 구동 압전 캔틸레버(230), 고정 압전 캔틸레버(240), 홀더(260)를 포함하는 하부의 구동 반사경 구조체와 상부의 고정 반사경(250)의 결합에 의해 총 4 개의 코너 큐브 형상을 형성할 수 있다. 도 3a와 도 4는 하부의 구동 반사경 구조체와 상부의 고정 반사경(250)을 각각 분리하여 도시하고 있다. 이하, 도 2, 도 3a 및 도 4를 참조하여 코너 큐브형 역반사기(200)의 각 구성을 상세하게 설명한다.
도 3a를 참조하면, 하부의 구동 반사경 구조체는 기판(210), 구동 반사경(220), 구동 압전 캔틸레버(230) 및 고정 압전 캔틸레버(240), 홀더(260)를 포함하도록 구성될 수 있다.
먼저, 기판(210)은 중심 영역에 사각 형상의 캐비티 영역이 형성되도록 구성될 수 있다. 기판(210)으로서 실리콘 웨이퍼 기판 이용될 수 있으며, 그 중 SOI 기판이 이용될 수 있다. 여기서 캐비티 영역은 구동 반사경(220), 구동 압전 캔틸레버(230) 및 고정 압전 캔틸레버(240)가 형성되기 위한 영역이다.
상기 캐비티 영역에 십(十)자 형상의 소정 간격을 두고 위치하는 4 개의 사각 형상의 구동 반사경
구동 반사경(220)은 상기 캐비티 영역에 4 개가 구비될 수 있는데, 십자 형상의 소정 간격을 두고 위치하도록 구성될 수 있다. 그리고 각 구동 반사경(220) 간에는 십자 형상의 소정 간격을 갖고 배치되도록 구성될 수 있다. 구동 반사 경(220)은 일정한 각도로 회전 가능한 반사경으로서, 실질적으로 반사되는 빛의 방향을 제어하기 위한 반사경이다. 구동 반사경(220)은 코너 큐브형 역반사기(200)에 형성되는 코너 큐브 형상의 3 면 중에서 1 면을 구성한다. 구동 반사경(220)은 반사율의 향상을 위해 금(Au), 백금(Pt), 알루미늄(Al) 중 어느 하나의 물질로 구성됨이 바람직하다.
구동 압전 캔틸레버(230)는 캐비티 영역의 각 모서리와 상기 각 모서리에 인접한 각 구동 반사경(220)의 제1모서리를 연결하기 위한 구성이다. 구동 압전 캔틸레버(230)는 압전 구동 방식에 따라 생성된 기계적 에너지를 이용하여 구동 반사경(220)을 소정 각도로 회전시키는 기능을 한다. 구동 압전 캔틸레버(230)는 압전 구동력을 발생시키기 위한 압전 물질과 상부 전극 및 하부 전극으로 구성될 수 있다. 압전 물질로서는 납-지르코늄-티타늄 복합 산화물이 이용될 수 있으며, 상부 전극 및 하부 전극에는 티타늄/백금 또는 백금과 같은 금속 전극이 이용될 수 있다. 한편, 각 구동 압전 캔틸레버(230)의 상부 전극에는 각각 개별적인 전원이 인가됨으로써, 각 구동 압전 캔틸레버(230)에 각각 개별적으로 기계적 에너지가 생성될 수 있다. 이에, 각 구동 반사경(220)은 동시에 각각 다른 각도로 구동될 수 있다.
고정 압전 캔틸레버(240)는 구동 반사경(220)의 서로 대향하는 제2모서리 및 제3모서리와 상기 기판(210)의 인접 부위를 각각 연결시키기 위한 구성이다. 고정 압전 캔틸레버(240)는 구동 반사경(220)의 회전 시 구동 반사경(220)의 휘어짐이나 편향이 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다. 좀 더 자세하게 설명하면 다음과 같 다. 구동 반사경(220)의 회전 시에 고정 압전 캔틸레버(240)에 의해 구동 반사경(220)의 제2모서리와 제3모서리가 물리적으로 고정되는 지지력을 받게 된다. 이에, 구동 반사경(220)의 회전과 동시에 제2모서리 및 제3모서리는 하나의 회전축 역할을 수행하게 되고, 이에, 구동 반사경(220)은 회전 시에도 일정한 평탄도를 유지할 수 있게 된다.
도 1에 따른 종래의 구동 압전 캔틸레버(130)는 구동 반사경(120)과 거의 분리되지 않는 구조로 형성되어 있어서, 평탄도가 나빠지는 단점이 있었다. 특히, 두 구동 압전 캔틸레버(130) 모두 구동 반사경(120)의 한 쪽 모서리에만 기계적 에너지를 전달하기 때문에, 회전 시에 평탄도가 매우 나빠지는 단점이 있었다. 그러나, 본 발명에서는 구동 반사경(220)의 회전 시 평탄도가 나빠지는 단점이 보완되었다.
다음으로, 도 4를 참조하면, 고정 반사경(250)은 상기 십자 형상의 소정 간격 상에 상기 기판(210)의 일면에 수직한 방향으로 형성되며 소정의 돌출부(251)를 구비하도록 구성될 수 있다. 고정 반사경(250)은 코너 큐브 역반사기(200)에서 형성되는 코너 큐브 형상의 3 면 중 2 면을 구성한다.
다시 도 2와 도 3a를 참조하면, 홀더(260)는 돌출부(251)와 결합하여 상기 고정 반사경(250)을 기판(210)에 고정시키도록 상기 기판(210)에 형성될 수 있다. 이때, 홀더(260)는 구동 반사경(220)과 고정 반사경(250)이 형성하는 각 코너 큐브 형상이 정확하게 정렬되어 고정되도록 하는 역할을 함으로써, 통신 음영 지역의 발생을 방지한다.
한편, 도 3b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 구동 반사경 구조체의 사시도이다.
도3b를 참조하면, 구동 반사경 구조체는 기판(310), 구동 반사경(320), 구동 압전 캔틸레버(330), 고정 압전 캔틸레버(340), 홀더(360)를 포함하도록 구성될 수 있다. 도 3b의 구동 반사경 구조체의 각 구성은 도 3a의 구동 반사경 구조체의 각 구성과 동일하지만, 도 3a의 기판(210)은 중심 영역의 십(十)자형 소정 간격이 제거되었고, 도 3b의 기판(310)은 중심 영역의 십자형 소정 간격이 제거되지 않았다는 점에서 차이가 있다. 이는 구동 반사경 구조체의 제조 과정에서 습식 식각을 한 경우에는 도 3a의 기판(210)과 같은 형태가 형성되지만, 건식 식각을 한 경우에는 도 3b의 기판(310)과 같은 형태가 형성된다.
이하, 도 5 및 도 6를 참조하여 구동 반사경(220)의 구동 대하여 좀 더 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 반사경의 평면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 반사경의 측단면도이다. 도 5를 참조하면, 구동 반사경(220)의 제1모서리는 구동 압전 캔틸레버(230)와 제1힌지(231)를 통해 연결된다. 그리고 구동 반사경(220)의 제2모서리 및 제3모서리는 고정 압전 캔틸레버(240) 각각과 제2힌지(241) 및 제3힌지(242)를 통해 연결된다. 상기 힌지들(231, 241, 242)은 구동 반사경(220)이 유연하게 회전할 수 있도록 도와주는데, 미앤더(meander) 타입 힌지 또는 스트레이트(straight) 타입 힌지가 이용될 수 있다.
이하에서는, 코너 큐브형 역반사기(200)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 코너 큐브형 역반사기(200)는, 앞서 배경기술에서 설명한 바와 같이, 표면 미세 가공 기술(surface micro-machininig)이 아닌 몸체 미세 가공 기술(bulk micro-machininig)을 이용함에 따라 구동 반사경 구조체와 고정 반사경(250)이 별도로 제작되도록 구성될 수 있다. 그리고 별도 제작된 구동 반사경 구조체와 고정 반사경(250)이 결합내지는 조립되도록 구성된다. 여기서는, 본 발명에 따라 특징적인 구조를 갖는 구동 반사경 구조체의 제조 방법의 다양한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 7a 내지 도 7i는 본 발명의 일 실시예에 따른 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법에 대한 공정도이다.
먼저 도 7a를 참조하면, 기판(701)의 제1면 및 제2면 상에 실리콘 질화물 막(702)을 형성한다. 여기서 기판(701)은 실리콘 기판으로 구성될 수 있다. 그리고 제1면에 형성되는 실리콘 질화물 막은 구동 반사경(220), 구동 압전 캔틸레버(230), 고정 압전 캔틸레버(240) 및 힌지(231, 241, 242)를 형성하기 위해 형성되는 것으로서, 저압 화학 기상 증착법(LPCVD)을 이용하여 저응력 질화물 층을 증착하여 형성되도록 구성될 수 있다.
다음으로, 도 7b에 따르면, 제1면 상에 형성된 실리콘 질화물 막(702) 상에 하부 전극 물질(703), 압전 물질(704) 및 상부 전극 물질(705)을 순서대로 형성한다. 이때, 하부 전극 물질(703) 및 상부 전극 물질(705)은 스퍼터링 방식으로 증착되는데, 티타늄/백금, 백금과 같은 금속 물질이 이용된다. 그리고 압전 물 질(704)은 졸-겔 방식으로 증착될 수 있는데, 납-지르코늄-티타늄 복합 산화물 박막을 증착하도록 구성될 수 있다.
다음으로, 도 7c 및 도 7d를 참조하면, 하부 전극 물질(703), 압전 물질(704) 및 상부 전극 물질(705)을 식각하여 구동 압전 캔틸레버와 고정 압전 캔틸레버를 형성한다. 이때, 상부 전극 물질(705), 압전 물질(704), 하부 전극 물질(703)을 순서대로 건식 식각하여 구동 압전 캔틸레버와 고정 압전 캔틸레버의 형상을 형성한다. 상부 전극 물질(705)와 압전 물질(704)를 하나의 마스크를 이용하여 건식 식각하고, 하부 전극 물질(703)은 별도의 하부 전극용 마스크를 이용하여 건식 식각을 한다.
다음으로, 도 7e를 참조하면, 기판(701)의 제1면 상에 형성된 실리콘 질화물 막(702) 상에 구동 반사경의 반사율을 증가시키기 위한 금속 박막을 형성한다. 금, 백금, 알루미늄 중 어느 하나의 물질을 리프트-오프 방식으로 금속 박막 증착한다.
그리고 도 7f를 참조하면, 기판(701)의 소정 중심 영역에 4 개의 사각 형상의 구동 반사경이 십자 형상의 소정 간격을 두고 형성될 수 있도록 제2면을 건식 식각한다.
다음으로, 도 7g를 참조하면, 기판(701)의 제1면 상에 홀더를 형성한다. 홀더는 고종횡비를 만들 수 있는 Su-8 물질 또는 CAR44 물질을 이용한다.
다음으로, 도 7h를 참조하면, 상기 건식 식각된 제2면을 식각하여 캐비티(708)를 형성한다. 이때, 식각은 습식 식각 방식을 이용하며, KOH 방식 또는 TMAH 방식이 이용될 수 있다.
다음으로, 도 7i를 참조하면, 상기 구동 반사경(220), 상기 구동 압전 캔틸레버(230) 및 고정 압전 캔틸레버(240)를 릴리스시킨다.
도 8a 내지 도 8i는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법에 대한 공정도이다.
먼저 도 8a를 참조하면, 기판(801)의 제1면 및 제2면 상에 실리콘 질화물 막(802)을 형성한다. 여기서 기판(801)은 실리콘 기판으로 구성될 수 있다. 그리고 제1면에 형성되는 실리콘 질화물 막은 구동 반사경(320), 구동 압전 캔틸레버(330), 고정 압전 캔틸레버(340) 및 힌지(미도시)를 형성하기 위해 형성되는 것으로서, 저압 화학 기상 증착법(LPCVD)을 이용하여 저응력 질화물 층을 증착하여 형성되도록 구성될 수 있다.
다음으로, 도 8b에 따르면, 제1면 상에 형성된 실리콘 질화물 막(802) 상에 하부 전극 물질(803), 압전 물질(804) 및 상부 전극 물질(805)을 순서대로 형성한다. 이때, 하부 전극 물질(803) 및 상부 전극 물질(805)은 스퍼터링 방식으로 증착되는데, 티타늄/백금, 백금과 같은 금속 물질이 이용된다. 그리고 압전 물질(804)은 졸-겔 방식으로 증착될 수 있는데, 납-지르코늄-티타늄 복합 산화물 박막을 증착하도록 구성될 수 있다.
다음으로, 도 8c 및 도 8d를 참조하면, 하부 전극 물질(803), 압전 물질(804) 및 상부 전극 물질(805)을 식각하여 구동 압전 캔틸레버와 고정 압전 캔틸레버를 형성한다. 이때, 상부 전극 물질(805), 압전 물질(804), 하부 전극 물 질(803)을 순서대로 건식 식각하여 구동 압전 캔틸레버와 고정 압전 캔틸레버의 형상을 형성한다. 상부 전극 물질(805)와 압전 물질(804)를 하나의 마스크를 이용하여 건식 식각하고, 하부 전극 물질(803)은 별도의 하부 전극용 마스크를 이용하여 건식 식각을 한다.
다음으로, 도 8e를 참조하면, 기판(801)의 제1면 상에 형성된 실리콘 질화물 막(802) 상에 구동 반사경의 반사율을 증가시키기 위한 금속 박막을 형성한다. 금, 백금, 알루미늄 중 어느 하나의 물질을 리프트-오프 방식으로 금속 박막 증착한다.
그리고 도 8f를 참조하면, 기판(801)의 소정 중심 영역에 4 개의 사각 형상의 구동 반사경이 십자 형상의 소정 간격을 두고 형성될 수 있도록 제2면을 건식 식각한다. 이때, 상기 십자 형상의 소정 간격은 식각하지 않고 그대로 둘 수 있다.
다음으로, 도 8g를 참조하면, 기판(801)의 제1면 상에 홀더를 형성한다. 홀더는 고종횡비를 만들 수 있는 Su-8 물질 또는 CAR44 물질을 이용한다.
다음으로, 도 8h를 참조하면, 상기 건식 식각된 제2면에서 식각하여 캐비티(808)를 형성한다. 이때, 식각은 건식 식각 방식을 이용하며, DRIE 방식이 이용될 수 있다.
다음으로, 도 8i를 참조하면, 상기 구동 반사경(320), 상기 구동 압전 캔틸레버(330) 및 고정 압전 캔틸레버(340)를 릴리스시킨다.
도9a 내지 도 9i는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 코너 큐브형 역반사 기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법에 대한 공정도이다.
도 9a를 참조하면, 기판(901)의 제1면 상에 SOI 층을 형성한다. SOI 층은 실리콘 옥사이드 막(902) 상에 실리콘 막(901)을 형성하도록 한다. 이때, 상부의 실리콘 막(901)은 구동 반사경(220), 구동 압전 캔틸레버(230), 고정 압전 캔틸레버(240) 및 힌지(231, 241, 242)를 형성하기 위해 두께를 얇게 형성한다. 이를 위해 화학 기계적 연마 공정이 이용될 수 있다.
다음으로, 도 9b를 참조하면, SOI 층 상에 하부 전극 물질(903), 압전 물질(904) 및 상부 전극 물질(905)을 순서대로 형성한다. 여기에서, 하부 전극 물질(903)과 상부 전극 물질(905)은 스퍼터링 방식으로 증착되는데, 티타늄/백금, 백금과 같은 금속 물질이 이용될 수 있다. 한편, 압전 물질(904)은 졸-겔 방식으로 납-지르코늄-티타늄 복합 산화물 박막이 증착되어 형성될 수 있다.
다음으로, 도 9c를 참조하면, 하부 전극 물질(903), 압전 물질(904) 및 상부 전극 물질(905)을 식각하여 구동 압전 캔틸레버와 고정 압전 캔틸레버를 형성한다. 이때, 상부 전극 물질(905), 압전 물질(904), 하부 전극 물질(903)을 순서대로 건식 식각하여 구동 압전 캔틸레버와 고정 압전 캔틸레버의 형상을 형성한다. 상부 전극 물질(905)와 압전 물질(904)를 하나의 마스크를 이용하여 건식 식각하고, 하부 전극 물질(903)은 별도의 하부 전극용 마스크를 이용하여 건식 식각을 한다.
다음으로, 도 9e를 참조하면, 제1면 상에 형성된 SOI 층 상에 구동 반사경의 반사율을 증가시키기 위한 금속 박막을 형성한다. 금, 백금, 알루미늄 중 어느 하나의 물질을 리프트-오프 방식으로 금속 박막 증착한다.
그리고 도 9f를 참조하면, 기판(901)의 소정 중심 영역에 4 개의 사각 형상의 구동 반사경(220)이 십자 형상의 소정 간격을 두고 형성될 수 있도록 제2면을 건식 식각한다.
다음으로, 도 9g를 참조하면, SOI 층 상에 홀더를 형성한다. 홀더는 고종횡비를 만들 수 있는 Su-8 물질 또는 CAR44 물질을 이용한다.
다음으로, 도 9h를 참조하면, 상기 건식 식각된 제2면에서 식각하여 캐비티(908)를 형성한다. 이때, 식각은 습식 식각 방식을 이용하며, KOH 방식 또는 TMAH 방식이 이용될 수 있다.
다음으로, 도 9i를 참조하면, 상기 구동 반사경(220), 상기 구동 압전 캔틸레버(230) 및 고정 압전 캔틸레버(240)를 릴리스시킨다.
도 10a 내지 도 10i는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법에 대한 공정도이다.
도 10a를 참조하면, 기판(1001)의 제1면 상에 SOI 층을 형성한다. SOI 층은 실리콘 옥사이드 막(1002) 상에 실리콘 막(1001)을 형성하도록 한다. 이때, 상부의 실리콘 막(1001)은 구동 반사경(220), 구동 압전 캔틸레버(230), 고정 압전 캔틸레버(240) 및 힌지(231, 241, 242)를 형성하기 위해 두께를 얇게 형성한다. 이를 위해 화학 기계적 연마 공정이 이용될 수 있다.
다음으로, 도 10b를 참조하면, SOI 층 상에 하부 전극 물질(1003), 압전 물질(1004) 및 상부 전극 물질(1005)을 순서대로 형성한다. 여기에서, 하부 전극 물질(1003)과 상부 전극 물질(1005)은 스퍼터링 방식으로 증착되는데, 티타늄/백금, 백금과 같은 금속 물질이 이용될 수 있다. 한편, 압전 물질(1004)은 졸-겔 방식으로 납-지르코늄-티타늄 복합 산화물 박막이 증착되어 형성될 수 있다.
다음으로, 도 10c를 참조하면, 하부 전극 물질(1003), 압전 물질(1004) 및 상부 전극 물질(1005)을 식각하여 구동 압전 캔틸레버와 고정 압전 캔틸레버를 형성한다. 이때, 상부 전극 물질(1005), 압전 물질(1004), 하부 전극 물질(1003)을 순서대로 건식 식각하여 구동 압전 캔틸레버와 고정 압전 캔틸레버의 형상을 형성한다. 상부 전극 물질(1005)와 압전 물질(1004)를 하나의 마스크를 이용하여 건식 식각하고, 하부 전극 물질(1003)은 별도의 하부 전극용 마스크를 이용하여 건식 식각을 한다.
다음으로, 도 10e를 참조하면, 제1면 상에 형성된 SOI 층 상에 구동 반사경의 반사율을 증가시키기 위한 금속 박막을 형성한다. 금, 백금, 알루미늄 중 어느 하나의 물질을 리프트-오프 방식으로 금속 박막 증착한다.
그리고 도 10f를 참조하면, 기판(1001)의 소정 중심 영역에 4 개의 사각 형상의 구동 반사경(220)이 십자 형상의 소정 간격을 두고 형성될 수 있도록 제2면을 건식 식각한다. 이때, 상기 십자 형상의 소정 간격은 식각하지 않고 그대로 둘 수 있다.
다음으로, 도 10g를 참조하면, SOI 층 상에 홀더를 형성한다. 홀더는 고종횡비를 만들 수 있는 Su-8 물질 또는 CAR44 물질을 이용한다.
다음으로, 도 10h를 참조하면, 상기 건식 식각된 제2면에서 식각하여 캐비티(1008)를 형성한다. 이때, 식각은 건식 식각 방식을 이용하며, DRIE 방식이 이 용될 수 있다.
다음으로, 도 10i를 참조하면, 상기 구동 반사경(220), 상기 구동 압전 캔틸레버(230) 및 고정 압전 캔틸레버(240)를 릴리스시킨다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체에 대한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코너 큐브형 역반사기의 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 반사경 구조체에 대한 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 구동 반사경 구조체에 대한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 반사경의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 반사경의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 반사경의 측단면도이다.
도 7a 내지 도 7i는 본 발명의 일 실시예에 따른 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법에 대한 공정도이다.
도 8a 내지 도 8i는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법에 대한 공정도이다.
도9a 내지 도 9i는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법에 대한 공정도이다.
도 10a 내지 도 10i는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법에 대한 공정도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 기판 120: 구동 반사경
130: 구동 압전 캔틸레버 210: 기판
220: 구동 반사경 230: 구동 압전 캔틸레버
231: 힌지 240: 고정 압전 캔틸레버
241: 힌지 310: 기판
320: 구동 반사경 330: 구동 압전 캔틸레버
340: 고정 압전 캔틸레버 410: 고정 반사경
420: 돌출부

Claims (22)

  1. 중심 영역에 사각 형상의 캐비티 영역이 형성된 기판;
    상기 캐비티 영역에 십(十)자 형상의 소정 간격을 두고 위치하는 4개의 사각 형상의 구동 반사경;
    상기 캐비티 영역의 각 모서리와 상기 각 모서리에 인접한 각 구동 반사경의 제1모서리를 연결하기 위한 구동 압전 캔틸레버;
    상기 구동 반사경의 서로 대향하는 제2모서리 및 제3모서리와 상기 기판의 인접 부위를 각각 연결하기 위한 고정 압전 캔틸레버;
    상기 십자 형상의 소정 간격 상에 상기 기판의 일면에 수직한 방향으로 형성되며 소정의 돌출부를 구비하는 고정 반사경 및
    상기 돌출부와 결합하여 상기 고정 반사경을 상기 기판에 고정시키도록 상기 기판 상에 형성되는 홀더를 포함하는 코너 큐브형 역반사기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 압전 캔틸레버는 상기 구동 반사경의 제1모서리에 제1힌지를 통해 연결되고,
    상기 고정 압전 캔틸레버는 상기 구동 반사경의 제2모서리 및 제3모서리에 제2힌지 및 제3힌지를 통해 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 코너 큐브형 역반사기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1힌지, 제2힌지 및 제3힌지는 미앤더(meander) 타입 힌지 또는 스트레이트(straight) 타입 힌지인 것을 특징으로 하는 코너 큐브형 역반사기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 구동 압전 캔틸레버는 각각 개별적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 코너 큐브형 역반사기.
  5. 기판의 제1면 및 제2면 상에 실리콘 질화물 막을 형성하는 단계;
    상기 제1면 상에 형성된 실리콘 질화물 막 상에 하부 전극 물질, 압전 물질 및 상부 전극 물질을 순서대로 형성하는 단계;
    상기 하부 전극 물질, 압전 물질 및 상부 전극 물질을 식각하여 구동 압전 캔틸레버와 고정 압전 캔틸레버를 형성하는 단계;
    상기 제1면 상에 형성된 실리콘 질화물 막 상에 구동 반사경의 반사율을 증가시키기 위한 금속 박막을 형성하는 단계;
    상기 기판의 소정 중심 영역에 4 개의 사각 형상의 구동 반사경이 십자 형상의 소정 간격을 두고 형성될 수 있도록 상기 제2면을 건식 식각하는 단계;
    상기 기판의 제1면 상에 홀더를 형성하는 단계;
    상기 건식 식각된 중심 영역의 제2면에서 식각하여 캐비티를 형성하여 상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버 및 고정 압전 캔틸레버를 릴리스시키는 단계를 포함하는 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 건식 식각된 중심 영역을 식각하여 캐비티를 형성하여 상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버 및 고정 압전 캔틸레버를 릴리스시키는 단계는,
    상기 중심 영역을 습식 식각 또는 건식 식각하여 캐비티를 형성하는 것을 특징으로 하는 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 건식 식각된 중심 영역을 식각하여 캐비티를 형성하여 상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버 및 고정 압전 캔틸레버를 릴리스시키는 단계는,
    상기 중심 영역을 습식 식각하여 캐비티를 형성하는 경우, KOH 방식 또는 TMAH 방식을 이용하여 습식 식각하는 것을 특징으로 하는 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 건식 식각된 중심 영역을 식각하여 캐비티를 형성하여 상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버 및 고정 압전 캔틸레버를 릴리스시키는 단계는,
    상기 중심 영역을 건식 식각하여 캐비티를 형성하는 경우, DRIE 방식을 이용 하여 건식 식각하는 것을 특징으로 하는 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기판의 제1면 및 제2면 상에 실리콘 질화물 막을 형성하는 단계는,
    저압 화학 기상 증착법에 의해 저응력 질화물 막을 형성하는 것을 특징으로 하는 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1면 상에 형성된 실리콘 질화물 막 상에 하부 전극 물질, 압전 물질, 상부 전극 물질을 순서대로 형성하는 단계는,
    티타늄/백금 또는 백금을 스퍼터링하여 하부 전극 물질 또는 상부 전극 물질을 형성하는 것을 특징으로 하는 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1면 상에 형성된 실리콘 질화물 막 상에 하부 전극 물질, 압전 물질, 상부 전극 물질을 순서대로 형성하는 단계는,
    납-지르코늄-티타늄 복합 산화물 박막을 졸-겔 방식으로 증착하여 형성하는 것을 특징으로 하는 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1면 상에 형성된 실리콘 질화물 막 상에 구동 반사경의 반사율을 증가시키기 위한 금속 박막을 형성하는 단계는,
    금, 백금, 알루미늄 중 어느 하나를 리프트-오프 방식으로 증착하는 것을 특징으로 하는 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 기판의 제1면 상에 홀더를 형성하는 단계는,
    Su-8 물질 또는 CAR44 물질을 이용하여 홀더를 형성하는 것을 특징으로 하는 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법.
  14. 기판의 제1면 상에 SOI 층을 형성하는 단계;
    상기 형성된 SOI 층 상에 하부 전극 물질, 압전 물질 및 상부 전극 물질을 순서대로 형성하는 단계;
    상기 하부 전극 물질, 압전 물질 및 상부 전극 물질을 식각하여 구동 압전 캔틸레버와 고정 압전 캔틸레버를 형성하는 단계;
    상기 제1면 상에 형성된 SOI 층 상에 구동 반사경의 반사율을 증가시키기 위한 금속 박막을 형성하는 단계;
    상기 기판의 소정 중심 영역에 4 개의 사각 형상의 구동 반사경이 십자 형상의 소정 간격을 두고 형성될 수 있도록 상기 기판의 제2면을 건식 식각하는 단계;
    상기 SOI 층 상에 홀더를 형성하는 단계;
    상기 건식 식각된 중심 영역의 제2면에서 식각하여 캐비티를 형성하는 단계 및
    상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버와 고정 압전 캔틸레버를 릴리스시키는 단계를 포함하는 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 건식 식각된 중심 영역을 식각하여 캐비티를 형성하여 상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버 및 고정 압전 캔틸레버를 릴리스시키는 단계는,
    상기 중심 영역을 습식 식각 또는 건식 식각하여 캐비티를 형성하는 것을 특징으로 하는 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 건식 식각된 중심 영역을 식각하여 캐비티를 형성하여 상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버 및 고정 압전 캔틸레버를 릴리스시키는 단계는,
    상기 중심 영역을 습식 식각하여 캐비티를 형성하는 경우, KOH 방식 또는 TMAH 방식을 이용하여 습식 식각하는 것을 특징으로 하는 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 건식 식각된 중심 영역을 식각하여 캐비티를 형성하여 상기 구동 반사경, 상기 구동 압전 캔틸레버 및 고정 압전 캔틸레버를 릴리스시키는 단계는,
    상기 중심 영역을 건식 식각하여 캐비티를 형성하는 경우, DRIE 방식을 이용하여 건식 식각하는 것을 특징으로 하는 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 기판의 제1면 상에 SOI 층을 형성하는 단계는,
    화학 기계적 연마 공정으로 SOI 층을 형성하는 것을 특징으로 하는 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 형성된 SOI 층 상에 하부 전극 물질, 압전 물질 및 상부 전극 물질을 순서대로 형성하는 단계는,
    티타늄/백금 또는 백금을 스퍼터링하여 하부 전극 물질 또는 상부 전극 물질을 형성하는 것을 특징으로 하는 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 형성된 SOI 층 상에 하부 전극 물질, 압전 물질 및 상부 전극 물질을 순서대로 형성하는 단계는,
    납-지르코늄-티타늄 복합 산화물 박막을 졸-겔 방식으로 증착하여 형성하는 것을 특징으로 하는 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1면 상에 형성된 SOI 층 상에 구동 반사경의 반사율을 증가시키기 위한 금속 박막을 형성하는 단계는,
    금, 백금, 알루미늄 중 어느 하나를 리프트-오프 방식으로 증착하는 것을 특징으로 하는 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 SOI 층 상에 홀더를 형성하는 단계는,
    Su-8 물질 또는 CAR44 물질을 이용하여 홀더를 형성하는 것을 특징으로 하는 코너 큐브형 역반사기의 구동 반사경 구조체의 제조 방법.
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