KR20090125087A - 마이크로전자기계 시스템〔ｍｅｍｓ〕의 에칭장치 및 에칭 방법 - Google Patents

마이크로전자기계 시스템〔ｍｅｍｓ〕의 에칭장치 및 에칭 방법 Download PDF

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KR20090125087A
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커쉬드 씨에드 알람
데이비드 힐드
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퀄컴 엠이엠스 테크놀로지스, 인크.
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Abstract

본 발명에서는 영구적인 MEMS 구조체들 사이로부터 희생 재료를 더욱 효율적으로 에칭하는 에칭장치 및 방법이 개시되어 있다. 에칭 헤드는 길게 뻗은 에칭제 입구 구조를 포함하며, 이것은 슬롯이 형성되어 있을 수 있거나, 혹은 입구 구멍의 길게 뻗은 분포일 수도 있다. 기판은 기판 면에 실질적으로 평행한 유로를 규정하고 또한 에칭 헤드의 상대적인 이동에 의해 기판에 대한 주사를 허용하는 방식으로 에칭 헤드에 근접하여 지지되어 있다.
MEMS 장치, 에칭 장치, 에칭 헤드, 희생 재료

Description

마이크로전자기계 시스템〔ＭＥＭＳ〕의 에칭장치 및 에칭 방법{EQUIPMENT AND METHODS FOR ETCHING OF MEMS}
관련출원에 대한 교차참조
본 출원은 미국 특허 출원 제60/890,824호(출원일: 2007년 2월 20일)의 우선권의 이득을 주장하며, 이 기초 출원의 전문은 참조로 본 명세서에 원용된다.
기술분야
본 출원은 일반적으로 마이크로전자기계 시스템(MEMS: microelectromechanical system) 장치, 특히, MENS에 공동부(cavity)를 형성하기 위하여 희생층을 에칭하는 방법에 관한 것이다.
마이크로전자기계 시스템(MEMS)은 마이크로기계 소자, 작동기 및 전자 기기를 포함한다. 마이크로기계 소자는 기판 및/또는 증착된 재료층의 일부를 에칭해내거나 층들을 추가하여 전기 및 전자기계 장치를 형성하는 증착, 에칭 및/또는 기타 미세기계가공(micromachining) 공정들을 이용하여 형성될 수도 있다. MEMS 장치의 한 형태는 간섭계 변조기(interferometric modulator)라 불린다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 간섭계 변조기 또는 간섭계 광 변조기(interferometric light modulator)라는 용어는 광학적 간섭의 원리를 이용하여 광을 선택적으로 흡 수 및/또는 반사하는 장치를 의미한다. 소정의 실시형태에 있어서, 간섭계 변조기는 1쌍의 도전판을 포함할 수도 있는 데, 상기 1쌍의 도전판의 어느 하나 또는 양쪽 모두가 전체 또는 부분적으로 투과형 및/또는 반사형일 수도 있고 적절한 전기 신호의 인가시 상대 운동을 할 수 있다. 특별한 실시형태에 있어서, 하나의 도전판은 기판에 증착된 고정층을 포함할 수도 있고, 다른 하나의 도전판은 공기 간극(air gap)에 의해 고정층과 분리된 금속막을 포함할 수도 있다. 본 명세서에서 보다 더 상세히 설명하는 바와 같이, 도전판의 상대적 위치에 의해서 간섭계 변조기로 입사되는 광의 광학적 간섭은 변화될 수 있다. 이러한 장치들의 적용 범위는 광범위하며, 기존의 제품들을 향상시키는 데 있어서, 그리고 아직 개발되지 않은 새로운 제품들을 만들어내는 데 있어서 이러한 유형의 장치 특성들이 사용될 수 있도록 이들 장치들의 특징들을 이용 및/또는 변경하는 것은 해당 기술 분야에서 유용할 것이다.
발명의 개요
본 발명에서는 영구적인 MEMS 구조체들 사이로부터 희생 재료를 더욱 효율적으로 에칭하는 에칭장치 및 방법이 개시되어 있다. 에칭 헤드(etching head)는 길게 뻗은 에칭제 입구 구조를 포함하며, 이것은 슬롯(slot)이 형성되어 있을 수 있거나, 혹은 입구 구멍의 길게 뻗은 분포일 수도 있다. 기판은 기판 면에 실질적으로 평행한 유로를 규정하고 또한 에칭 헤드의 상대적인 이동에 의해 기판에 대한 주사를 허용하는 방식으로 에칭 헤드에 근접하여 지지되어 있다.
일 실시형태는 희생 재료를 포함하는 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치를 기판 상에 형성하는 단계; 길게 뻗은(enlogate) 에칭 가스 주입구를 통해서 상기 MEMS 장치의 표면에 기상 에칭제를 포함하는 기류(gas stream)를 지향시키는, 즉, 유도하는(directing) 단계; 상기 MEMS로부터 희생 재료의 적어도 일부를 선택적으로 에칭하는 단계; 및 상기 에칭 가스 주입구와 상기 기판을 상대적으로 이동시키는 단계를 포함하는, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치의 에칭방법을 제공한다.
소정의 실시형태에 있어서, 상기 희생 재료를 포함하는 MEMS 장치를 기판 상에 형성하는 단계는 두 전극 사이에 희생 재료를 포함하는 MEMS 장치를 기판 상에 형성하는 단계를 포함한다.
소정의 실시형태에 있어서, 상기 기류를 유도하는 단계는 불활성 가스를 흐르게 하는 단계를 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 기류를 유도하는 단계는 실질적으로 층류(laminar flow)를 생성시키는 단계를 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 기류를 유도하는 단계는 이불화제논을 제공하는 단계를 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 기류를 유도하는 단계는 MEMS 장치의 표면에 직각을 이루는 기류를 흐르게 하는 단계를 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 기류를 유도하는 단계는 MEMS 장치의 표면에 실질적으로 평행한 기류의 적어도 일부를 유도하는 단계를 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 길게 뻗은 에칭 가스 주입구를 통해서 기류를 유도하는 단계는 슬롯-형성 노즐(slot-shaped nozzle)을 통해서 기류를 유도하는 단계를 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 슬롯-형성 노즐을 통해서 기류를 유도하는 단계는 가스 커튼 노즐(gas curtain nozzle)을 통해서 기류를 유도하는 단계를 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 길게 뻗은 에칭 가스주입구를 통해서 기류를 유도하는 단계는 복수개의 개구부를 통해서 기류를 유도하는 단계를 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 길게 뻗은 에칭 가스주입구를 통해서 기류를 유도하는 단계는 적어도 기판의 치수와 동일한 크기의 길게 뻗은 가스 입구를 통해서 기류를 유도하는 단계를 포함한다.
소정의 실시형태에 있어서, 상기 선택적으로 에칭하는 단계는 MEMS 장치 내에 공동부를 형성하는 단계를 포함한다.
소정의 실시형태에 있어서, 상기 에칭 가스 주입구와 기판을 상대적으로 이동시키는 단계는 상기 에칭 가스 주입구의 긴 치수에 직교하는 방향으로 상기 에칭 가스 주입구와 상기 기판을 상대적으로 이동시키는 단계를 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 에칭 가스 주입구와 상기 기판을 상대적으로 이동시키는 단계는 1회의 통과로 상기 MEMS 장치로부터 희생 재료를 실질적으로 완전히 제거하는 단계를 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 에칭 가스 주입구와 상기 기판을 상대적으로 이동시키는 단계는 상기 에칭 가스 주입구 바로 밑에서 기판을 앞뒤로(back-and-forth) 주사하는 단계를 포함한다..
소정의 실시형태에 있어서, 상기 기류를 유도하는 단계 및 상기 에칭 가스 주입구와 상기 기판을 상대적으로 이동시키는 단계는 동시에 일어난다.
소정의 실시형태는 상기 기류를 유도하는 단계 후에 1개 이상의 배기 개구부를 통해서 상기 기류의 적어도 일부를 빼내는 단계를 추가로 포함한다.
다른 실시형태는 제1흐름 안내면과 제2흐름 안내면 사이에 형성된 에칭 가스 주입구를 포함하고, 상기 제1흐름 안내면과 상기 제2흐름 안내면에 대해서 실질적으로 수직으로 에칭 가스를 유도시키도록 작동가능한 에칭 헤드; 및 미리 결정된 높이(즉, 소정의 높이)에서 상기 에칭 가스 주입구 근방에 기판을 동시에 지지하고 상기 에칭 헤드에 대해서 상대적으로 상부에 탑재된 기판을 이동시키도록 작동가능한 기판 지지부를 포함하며, 상기 제1 및 제2흐름 안내면은 기판에 실질적으로 평행한 상기 에칭 가스 주입구로부터 가스의 흐름을 안내하도록 치수화되어(dimensioned) 구성된 것인 에칭 시스템을 제공한다.
소정의 실시형태에 있어서, 상기 제1 및 제2흐름 안내면과 상기 미리 결정된 높이는 약 10:1보다 큰 애스펙트비를 지닌 활성 에칭 영역(zone)을 규정한다.
소정의 실시형태에 있어서, 상기 에칭 헤드는 적어도 1개의 배기구를 추가로 포함하고, 상기 제1 및 제2흐름 안내면 중 적어도 하나는 상기 적어도 1개의 배기구와 상기 에칭 가스 주입구 사이에 배치되어 있다. 소정의 실시형태는 제1배기구 및 제2배기구를 포함한다.
소정의 실시형태에 있어서, 상기 에칭 가스 주입구는 길게 뻗어 있다.
다른 실시형태는 길이방향 축을 포함하는 에칭 헤드; 상기 에칭 헤드 상에 형성되어, 상기 길이방향 축에 대해서 평행하게 뻗어 있는 제1흐름 안내면; 및 상기 제1흐름 안내면에 인접하게 형성되어, 상기 길이방향 축에 대해서 평행하게 뻗어 있는 에칭 가스 주입구를 포함하되, 상기 흐름 안내면은 당해 흐름 안내면에 실질적으로 평행한 에칭 가스의 흐름을 형성하기 위하여 상기 에칭 가스 주입구로부터 에칭 가스의 적어도 일부를 재유도하도록 치수화되어 구성된 것인 에칭 시스템을 제공한다.
소정의 실시형태는 상기 에칭 헤드 상에 형성되어, 상기 길이방향 축과 평행하게 뻗은 제2흐름 안내면을 추가로 포함하고, 상기 에칭 가스 주입구는 상기 제1흐름 안내면과 제2흐름 안내면 사이에 형성되어 있다.
소정의 실시형태에 있어서, 상기 제1흐름 안내면과 제2흐름 안내면은 함께 실질적으로 평탄한 면을 형성한다.
소정의 실시형태에 있어서, 상기 에칭 가스 주입구는 상기 길이방향 축을 따라 길게 뻗어 있다.
다른 실시형태는 제1측면과 제2측면을 규정하는 제1방향으로 연장되는 길게 뻗은 에칭 가스주입구; 상기 길게 뻗은 에칭 가스주입구에 평행하고 당해 에칭 가스 주입구로부터 상기 제1측면 상에 이간되어 있는 제1의 길게 뻗은 배기구; 상기 길게 뻗은 에칭 가스주입구에 평행하고 당해 에칭 가스 주입구로부터 상기 제2측면 상에 이간되어 있는 제2의 길게 뻗은 배기구; 상기 길게 뻗은 에칭 가스주입구에 유동적으로 접속된 기상 에칭제의 공급원; 및 상기 제1의 길게 뻗은 배기구 및 제2의 길게 뻗은 배기구에 유동적으로 접속된 진공 공급원을 포함하는 에칭장치를 제공한다.
소정의 실시형태에 있어서, 상기 에칭 가스 주입구는 에칭제 흐름 간극을 규정하는 가스 커튼 노즐을 포함한다.
소정의 실시형태에 있어서, 상기 제1의 길게 뻗은 배기구와 제2의 길게 뻗은 배기구는 각각, 제1퍼지(purge) 간극 및 제2퍼지 간극을 각각 규정하는 길게 뻗은 슬롯을 포함한다.
소정의 실시형태는 희생 재료를 포함하는 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치가 표면에 형성된 기판을 제공하는 단계; 에칭 가스 주입구와 상기 기판을 상대적으로 이동시키는 단계; 에칭 가스 주입구를 통해서 상기 MEMS 장치의 표면에 기상 에칭제를 포함하는 기류를 유도하는 단계; 및 상기 MEMS로부터 상기 희생 재료의 적어도 일부를 선택적으로 에칭하는 단계를 포함하는, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치의 에칭방법을 제공한다.
소정의 실시형태에 있어서, 상기 기판을 제공하는 단계는 두 전극 사이에 배치된 희생 재료를 포함하는 MEMS 장치를 포함하는 기판을 제공하는 단계를 포함한다.
소정의 실시형태에 있어서, 상기 기류를 유도하는 단계는 불활성 가스를 포함하는 기류를 유도하는 단계를 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 기류를 유도하는 단계는 기류를 실질적으로 층류로 유도시키는 단계를 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 기류를 유도하는 단계는 이불화제논을 포함하는 기류를 유도하는 단계를 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 기류를 유도하는 단계는 MEMS 장치의 표면에 직각을 이루는 기류를 흐르게 하는 단계를 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 기류를 유도하는 단계는 MEMS 장치의 표면에 실질적으로 평행한 기류의 적어도 일부를 유도하는 단계를 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 에칭 가스 주입구를 통해서 기류를 유도하는 단계는 길게 뻗은 에칭 가스주입구를 통해서 기류를 유도하는 단계를 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 길게 뻗은 에칭 가스주입구를 통해서 기류를 유도하는 단계는 슬롯-형성 노즐을 통해서 기류를 유도하는 단계를 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 슬롯-형성 노즐을 통해서 기류를 유도하는 단계는 상기 MEMS 장치의 표면 부근에 길게 뻗은 에칭 가스주입구의 전체 길이방향 축을 실질적으로 위치결정하는 단계를 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 슬롯-형성 노즐을 통해서 기류를 유도하는 단계는 가스 커튼 노즐을 통해서 기류를 유도하는 단계를 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 길게 뻗은 에칭 가스주입구를 통해서 기류를 유도하는 단계는 적어도 기판의 치수와 동일한 크기의 길게 뻗은 가스 입구를 통해서 기류를 유도하는 단계를 포함한다.
소정의 실시형태에 있어서, 상기 선택적으로 에칭하는 단계는 상기 MEMS 장치 내에 공동부를 형성하는 단계를 포함한다.
소정의 실시형태에 있어서, 상기 에칭 가스 주입구와 기판을 상대적으로 이동시키는 단계는 상기 에칭 가스 주입구의 길이방향 치수에 직교하는 방향으로 상기 에칭 가스 주입구와 기판을 상대적으로 이동시키는 단계를 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 에칭 가스 주입구와 기판을 상대적으로 이동시키는 단계는 상기 에칭 가스 주입구 바로 밑에서 기판을 주사하는 단계를 포함한다.
소정의 실시형태에 있어서, 상기 기류를 유도하는 단계 및 상기 에칭 가스 주입구와 기판을 상대적으로 이동시키는 단계는 동시에 일어난다.
소정의 실시형태는 적어도 1개의 배기 개구부를 통해서 상기 기류의 적어도 일부를 빼내는 단계를 추가로 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 기류의 적어도 일부를 빼내는 단계는 에칭 부산물을 빼내는 단계를 추가로 포함한다.
소정의 실시형태는 길이방향 축, 에칭 가스 주입구 및 당해 에칭 가스 주입구의 제1측면에 배치된 제1흐름 안내면을 포함하는 에칭 헤드; 및 미리 결정된 높이에서 상기 에칭 가스 주입구 근방에 기판을 동시에 지지하고 또한 상기 에칭 헤드에 대해서 상부에 탑재된 기판을 병진이동시키도록 작동가능한 기판 지지부를 포함하되, 상기 에칭 헤드는 상기 에칭 가스 주입구로부터 에칭 가스를 유도시키도록 조작가능하며, 상기 제1흐름 안내면은 상기 기판에 실질적으로 평행한 상기 에칭 가스 주입구로부터 가스의 흐름을 안내하도록 치수화되어 구성된 것인 에칭 시스템을 제공한다.
소정의 실시형태에 있어서, 상기 제1흐름 안내면과 상기 미리 결정된 높이는 약 10:1보다 큰 애스펙트비를 지닌 활성 에칭 영역을 규정한다.
소정의 실시형태에 있어서, 상기 에칭 헤드는 제1배기구를 추가로 포함하고, 상기 제1흐름 안내면은 상기 제1배기구와 상기 에칭 가스 주입구 사이에 배치되어 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 에칭 헤드는 제2배기구를 추가로 포함하고, 상기 제2흐름 안내면은 상기 제2배기구와 상기 에칭 가스 주입구 사이의 상기 에칭 가스 주입구의 제2측면 상에 배치되어 있다.
소정의 실시형태에 있어서, 상기 제1배기구는 상기 에칭 헤드의 길이방향 축에 실질적으로 평행한 길게 뻗은 슬롯을 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 상기 에칭 가스 주입구는 상기 에칭 헤드의 길이방향 축에 실질적으로 평행한 길게 뻗은 슬롯을 포함한다.
소정의 실시형태는 제1측면과 제2측면을 규정하는 제1방향으로 연장되는 길게 뻗은 에칭 가스주입구; 상기 길게 뻗은 에칭 가스주입구에 평행하고 당해 에칭 가스 주입구로부터 상기 제1측면 상에 이간되어 있는 제1의 길게 뻗은 배기구; 상기 길게 뻗은 에칭 가스주입구에 평행하고 당해 에칭 가스 주입구로부터 상기 제2측면 상에 이간되어 있는 제2의 길게 뻗은 배기구; 상기 길게 뻗은 에칭 가스주입구에 유동적으로 접속된 기상 에칭제의 공급원; 및 상기 제1의 길게 뻗은 배기구 및 제2의 길게 뻗은 배기구에 유동적으로 접속된 진공 공급원을 포함하는 에칭장치를 제공한다.
소정의 실시형태에 있어서, 상기 에칭 가스 주입구는 에칭제 흐름 간극을 규정하는 가스 커튼 노즐을 포함한다.
소정의 실시형태에 있어서, 상기 제1의 길게 뻗은 배기구 및 제2의 길게 뻗은 배기구는 각각, 제1퍼지 간극(first purge gap) 및 제2퍼지 간극을 각각 규정하는 길게 뻗은 슬롯을 포함한다.
소정의 실시형태는 희생 재료를 포함하는 MEMS 장치가 표면 상에 형성된 기판을 제공하는 단계; 에칭 가스 주입구를 통해서 상기 MEMS 장치를 향하여 기상 에칭제를 포함하는 기류를 유도하는 단계; 상기 기상 에칭제에 의해 상기 희생 재료의 적어도 일부를 선택적으로 에칭하는 단계; 및 적어도 1개의 배기 개구부를 통해서, 동시에 상기 기류를 유도하면서, 상기 기류의 적어도 일부를 빼내는 단계를 포함하는, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치의 에칭방법을 제공한다.
소정의 실시형태에 있어서, 상기 기판을 제공하는 단계는 두 전극 사이에 배치된 희생 재료를 포함하는 MEMS 장치를 포함하는 기판을 제공하는 단계를 포함한다.
소정의 실시형태에 있어서, 상기 기류를 유도하는 단계는 가스 커튼 노즐을 통해서 상기 기류를 유도하는 단계를 포함한다.
도 1은 제1간섭계 변조기의 이동식 반사층(movable reflective layer)이 이완 위치에 있고, 제2간섭계 변조기의 이동식 반사층이 작동 위치에 있는 간섭계 변조기 디스플레이(표시장치)의 일 실시형태의 일부를 나타낸 등각 투상도;
도 2는 3×3 간섭계 변조기 디스플레이를 내장하는 전자 장치의 일 실시형태를 예시한 시스템 블록도;
도 3은 도 1의 간섭계 변조기의 예시적인 일 실시형태에 대해 이동식 미러(movable mirror)의 위치 대 인가된 전압을 나타낸 선도;
도 4는 간섭계 변조기 디스플레이를 구동하는 데 사용될 수 있는 한 세트의 행방향 전압(row voltage) 및 열방향 전압(column voltage)을 나타낸 도면;
도 5a는 도 2의 3×3 간섭계 변조기 디스플레이에서의 표시 데이터의 프레임의 일례를 나타낸 도면;
도 5b는 도 5a의 프레임을 기록하는(write) 데 이용될 수 있는 행방향 신호 및 열방향 신호의 하나의 예시적인 타이밍 선도를 나타낸 도면;
도 6a 및 도 6b는 복수개의 간섭계 변조기를 포함하는 비쥬얼 표시장 치(visual display device)의 일 실시형태를 나타낸 시스템 블록도;
도 7a는 도 1의 장치의 단면도;
도 7b는 간섭계 변조기의 대안적인 실시형태의 단면도;
도 7c는 간섭계 변조기의 다른 대안적인 실시형태의 단면도;
도 7d는 간섭계 변조기의 또 다른 대안적인 실시형태의 단면도;
도 7e는 간섭계 변조기의 추가의 대안적인 실시형태의 단면도;
도 8a 내지 도 8e는 도 7a 내지 도 7e에 나타낸 해방 에칭된 간섭계 변조기에 대응하는 미해방 에칭 간섭계 변조기의 실시형태를 나타낸 단면도;
도 9는 비교적 대형의 MEMS 어레이의 전극 사이에서 희생 에칭을 위한 소크-앤드-백필(soak-and-backfill) 에칭 장치의 일 실시형태를 개략적으로 나타낸 도면;
도 10a는 개량된 에칭 시스템의 일 실시형태를 개략적으로 표시된 사시도이고, 도 10b는 에칭 헤드 부근에 장착된 기판과 관련해서 에칭 헤드의 일 실시형태를 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 10c 및 도 10d는 에칭 헤드의 대안적인 실시형태를 개략적으로 나타낸 밑면도이고, 도 10e는 에칭 헤드의 대안적인 실시형태를 개략적으로 나타낸 단면도;
도 11은 도 10a 내지 도 10e에 나타낸 에칭 시스템을 이용해서 미해방 MEMS를 에칭하는 방법의 일 실시형태를 나타낸 순서도;
도 12a 내지 도 12g는 도 9의 것과 유사한 소크-앤드-백필 에칭 시스템에서 에칭된 시험 기판을 나타낸 도면;
도 13a는 단일의 에칭 헤드를 포함하는 에칭 시스템의 일 실시형태의 부분 평면도이고, 도 13b는 복수개의 에칭 헤드를 포함하는 에칭 시스템의 일 실시형태의 부분 평면도;
도 14a는 전체적으로 원통형의 에칭 헤드의 단부의 평면도이고, 도 14b는 에칭 헤드(1410)의 일 실시형태의 단면도;
도 15a는 수직방향으로 테이퍼 형상(tapered)으로 된 에칭 헤드(1510)의 일부의 평면도이고, 도 15b는 그의 일 실시형태의 단면도;
도 16a는 전체적으로 평탄화된 원뿔 형상을 지닌 에칭 헤드(1610)의 일 실시형태의 정면도이고, 도 16b는 그의 측면도.
이하의 상세한 설명은 본 발명의 임의의 특정 실시형태들에 관한 것이지만, 본 발명은 다양한 방법들로 구현될 수 있다. 본 설명에 있어서, 도면 전체에 걸쳐서 동일한 구성 요소들은 동일한 참조 번호들로 표기된 도면을 참조한다. 이하의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 실시형태들은 동화상(예를 들어, 비디오)인지 또는 정지화상(예를 들어, 스틸 이미지(still image))인지, 그리고 문자인지 그림인지의 여부에 따라 이미지(즉, 화상)를 표시하도록 구성되는 장치이면 어떠한 장치에서도 구현될 수도 있다. 더욱 상세하게는, 휴대폰, 무선 장치, PDA(personal data assistant), 초소형 또는 휴대용 컴퓨터, GPS 수신기/네비게이션, 카메라, MP3 플레이어, 캠코더, 게임 콘솔(game console), 손목 시계, 시계, 계산기, 텔레비젼 모니터, 평판형 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이(예를 들어, 주행 기록계 디스플레이 등), 콕핏 제어기(cockpit control) 및/또는 디스플레이, 카메라 뷰 디스플레이(예를 들어, 차량의 리어 뷰(rear view) 카메라의 디스플레이), 전자 사진, 전자 광고판 또는 간판, 프로젝터, 건축 구조물, 포장물 및 미술 구조물(예를 들어, 보석류에 대한 이미지의 디스플레이)을 포함하지만 이들로 한정되지는 않는 다양한 전자 장치들로 구현되거나 또는 그 다양한 전자 장치들과 관련될 수 있는 것을 고려할 수 있다. 본 명세서에서 설명하는 것들과 유사한 구조의 MEMS 장치는 또한 전자 스위칭 장치 등에서와 같이 표시장치가 아닌 응용품에도 사용될 수 있다.
간섭계 변조기 및 기타 MEMS를 제조하는 방법의 실시형태는, 이하에 보다 상세히 설명하는 바와 같이, MEMS의 소정의 구성 부품의 이동을 허용하는, 공동부를 형성하는 1개 이상의 단계를 포함한다. 본 명세서에서는, 영구적인 MEMS 구조체들 사이로부터 희생 재료를 더욱 효율적으로 에칭하는 에칭장치 및 방법이 개시되어 있다. 에칭 헤드는 길게 뻗은 에칭제 입구 구조를 포함하며, 이것은 슬롯이 형성된 개구부 및/또는 입구 구멍의 길게 뻗은 분포일 수도 있다. 기판은 기판 면에 실질적으로 평행한 유로를 규정하고 또한 에칭 헤드의 상대적인 이동에 의해 기판에 대한 주사를 허용하는 방식으로 에칭 헤드에 근접하여 지지되어 있다.
간섭계 MEMS 표시 소자를 포함하는 간섭계 변조기 디스플레이의 일 실시형태가 도 1에 예시되어 있다. 이들 장치에 있어서, 화소들은 밝은 상태 또는 어두운 상태이다. 밝은("온(on) 또는 "열린") 상태에서, 표시 소자는 입사되는 가시 광선의 많은 부분을 사용자에게 반사시킨다. 어두운("오프(off)" 또는 "닫힌") 상태에 있을 경우, 표시 소자는 입사되는 가시 광선을 사용자에게 거의 반사하지 않는다. 본 실시형태에 따르면, "온" 및 "오프" 상태의 광 반사 특성은 반대로 되어 있을 수도 있다. MEMS 화소들은 선택된 색에서 우선적으로 반사하도록 구성되어 백색 및 흑백 표시 외에 컬러 표시를 가능하게 한다.
도 1은 비쥬얼 디스플레이의 일련의 화소에 있어서 두 개의 인접한 화소들을 나타낸 등각 투상도인 데, 여기서 각 화소는 MEMS 간섭계 변조기를 포함한다. 소정의 실시형태에서, 간섭계 변조기 디스플레이는 이들 간섭계 변조기의 행/열 어레이를 포함한다. 각각의 간섭계 변조기는 서로 간에 가변적이고 제어 가능한 거리에 위치된 1쌍의 반사층을 포함하여 적어도 하나의 가변 치수를 가진 공진 광학 간극(resonant optical gap)을 형성한다. 일 실시형태에 있어서, 반사층들 중 하나는 두 위치 사이에서 움직일 수도 있다. 여기서 이완 위치라고도 칭해지는 제1위치에서, 이동식 반사층은 고정된 부분 반사층으로부터 상대적으로 먼 거리에 위치된다. 여기서 작동 위치라고도 칭해지는 제2위치에서, 이동식 반사층은 상기 부분 반사층에 더 가까이 인접하여 위치된다. 두 반사층에서 반사된 입사광은 이동식 반사층의 위치에 따라서 보강(constructively) 간섭 또는 소멸(destructively) 간섭하여 각 화소에 대해 전체 반사 상태 또는 비반사 상태를 생성한다.
도 1에 있어서 화소 어레이의 도시된 부분은 두 개의 인접한 간섭계 변조기(12a), (12b)를 포함한다. 왼쪽에 위치한 간섭계 변조기(12a)에는 부분 반사층을 포함하는 광학 적층부(optical stack)(16a)로부터 소정 거리 떨어진 이완 위치에 이동식 반사층(14a)이 예시되어 있다. 오른쪽에 위치한 간섭계 변조기(12b)에 는 광학 적층부(16b)에 인접한 작동 위치에 이동식 반사층(14b)이 예시되어 있다.
여기서 참조 기호로 표시되는 바와 같은 광학 적층부(16a), (16b)(일괄해서 광학 적층부(16)라 표기함)는 전형적으로 수 개의 융합층(fused layer)을 포함하는 데, 이들 융합층은 산화인듐주석(indium tin oxide: ITO)과 같은 전극층, 크롬과 같은 부분 반사층 및 투명 유전체를 포함할 수 있다. 따라서, 광학 적층부(16)는 전기 전도성이고, 부분적으로 투명하며, 부분적으로 반사성이고, 예를 들어 하나 이상의 상기 층들을 투명 기판(20) 위에 증착함으로써 제조될 수 있다. 부분 반사층은 각종 금속, 반도체 및 유전체 등의 부분적으로 반사성인 각종 재료로 형성될 수 있다. 부분 반사층은 1층 이상의 재료 층으로 형성될 수 있고, 이들 각 층은 단일 재료 혹은 재료들의 조합으로 형성될 수도 있다.
소정의 실시형태에서는, 이하에 더욱 설명되는 바와 같이, 광학 적층부(16)의 층들은 평행 스트립(strip)들로 패터닝되고, 표시장치 내에서 행방향 전극들을 형성할 수도 있다. 이동식 반사층(14a), (14b)은 기둥부(즉, 지지부)(18) 사이에 증착되는 중재 희생 재료 및 기둥부(18)의 상부면에 증착된 증착 금속층 또는 증착 금속층들(광학 적층부(16a), (16b)의 행방향 전극에 직교)로 이루어진 일련의 평행 스트립들로서 형성될 수도 있다. 희생 재료를 에칭하여 제거하면, 이동식 반사층(14a), (14b)은 광학 적층부(16b), (16b)로부터 소정의 간극(19)만큼 분리되게 된다. 알루미늄과 같은 고 전도성·반사성 재료가 반사층(14)에 사용될 수 있고, 이들 스트립들은 표시장치에서 열방향 전극들을 형성할 수도 있다.
도 1에 있어서 화소(12a)로 예시된 바와 같이, 전압이 인가되지 않을 경우, 이동식 반사층(14a)은 기계적으로 이완 상태인 채로, 간극, 즉, 공동부(19)가 이동식 반사층(14a)과 광학 적층부(16a) 사이에서 유지된다. 그러나, 선택된 행 및 열에 전위차가 인가될 경우, 대응하는 화소에서 행방향 전극과 열방향 전극의 교차점에 형성된 커패시터는 충전되고, 정전기력은 전극들을 함께 당긴다. 전압이 충분히 높다면, 이동식 반사층(14)은 변형이 일어나 광학 적층부(16)에 대해서 힘을 가한다. 도 1의 오른쪽에 위치한 화소(12b)로 표시된 바와 같이, 광학 적층부(16) 내의 유전체 층(도 1에서는 도시 생략)은 단락이 방지되어 층(14)과 층(16) 간의 이격 거리를 조절한다. 이러한 거동은 인가된 전위차의 극성에 상관없이 동일하다. 이와 같이 해서, 반사 화소 상태 대 비반사 화소 상태를 제어할 수 있는 행/열방향 작동은 종래의 LCD 및 다른 디스플레이 기술에서 사용되는 것과 여러 면에서 유사하다.
도 2 내지 도 5b는 디스플레이 적용에 있어서 간섭계 변조기들의 어레이를 사용하기 위한 하나의 예시적 과정 및 시스템을 예시한다.
도 2는 본 발명의 측면들을 내포할 수도 있는 전자 장치의 일 실시형태를 예시한 시스템 블록도이다. 예시적 실시형태에 있어서, 전자 장치는 프로세서(21)를 포함하는 데, 이 프로세서는 ARM, 펜티엄(Pentium)(등록상표), 펜티엄 II(등록상표), 펜티엄 III(등록상표), 펜티엄 IV(등록상표), 펜티엄(등록상표) Pro, 8051, MIPS(등록상표), Power PC(등록상표), ALPHA(등록상표)와 같은 범용 단일 칩 프로세서 또는 멀티 칩 마이크로 프로세서, 또는 디지털 신호 프로세서, 마이크로 제어기와 같은 특수 목적의 마이크로 프로세서, 또는 프로그래밍 가능한 게이트 어레이 일 수도 있다. 종래 기술에서와 같이, 상기 프로세서(21)는 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 실행하도록 구성될 수도 있다. 오퍼레이팅 시스템(operating system)의 실행과 더불어, 상기 프로세서는 웹 브라우저(web browser), 전화 애플리케이션(application), 이메일 프로그램 또는 기타 임의의 소프트웨어 애플리케이션을 비롯한 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 실행하도록 구성될 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 프로세서(21)는 또한 어레이 드라이버(22)와 연통하도록 구성된다. 일 실시형태에 있어서, 어레이 드라이버(22)는 디스플레이 어레이(디스플레이) 혹은 패널(30)에 신호를 제공하는 행방향 드라이버 회로(24) 및 열방향 드라이버 회로(26)를 포함한다. 도 1에 예시된 어레이의 단면은 도 2의 1-1선으로 도시된다. MEMS 간섭계 변조기에 대해서, 행/열방향 작동 프로토콜은 도 3에 도시된 이들 장치의 히스테리시스 특성을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 이완 상태에서 작동 상태로 이동식 층을 변형시키기 위해 10 볼트의 전위차가 필요할 수도 있다. 그러나, 이러한 값으로부터 전압이 감소될 경우, 전압이 10 볼트 미만으로 다시 떨어질 때에 이동식 층은 그 상태를 유지한다. 도 3의 예시적 실시형태에 있어서, 전압이 2 볼트 미만으로 떨어질 때까지 이동식 층은 완전히 이완되지 않는다. 이와 같이 해서, 도 3에 예시된 예에서 약 3 내지 7 V의 인가된 전압의 창이 존재하고, 이 범위 내에서 장치가 이완 또는 작동 상태에서 안정적이다. 이것을 여기서는 "히스테리시스 창" 또는 "안정성 창"이라고 칭한다. 도 3의 히스테리시스 특성을 가지는 디스플레이 어레이에 대해서, 행방향 스트로빙(strobing) 동안 스트로빙된 행에 있는 작동될 화소들이 약 10 볼트의 전압차에 노출되고, 이완될 화소들이 0 볼트에 근접한 전압차에 노출되도록 행/열방향 작동 프로토콜을 설계할 수 있다. 스트로빙 후에, 화소들은 약 5 볼트의 정상 상태 전압차에 노출되므로, 이들은 행방향 스트로빙이 화소들을 어떤 상태에 두었던지 그 상태를 유지하게 된다. 이러한 예에서, 각 화소는, 기록된 후에, 3 내지 7 볼트의 "안정성 창" 내에서 전위차를 보인다. 이러한 특성으로 작동 또는 이완의 기존 상태에서 동일한 인가 전압 조건 하에서 도 1에 예시된 화소 설계가 안정화된다. 간섭계 변조기의 각 화소는 작동 상태인지 혹은 이완 상태인지에 따라 본질적으로 고정식 반사층 및 이동식 반사층에 의해 형성된 커패시터이기 때문에, 이러한 안정한 상태는 전력 손실이 거의 없이 히스테리시스 창 내의 전압에서 유지될 수 있다. 인가된 전위가 고정되어 있다면 화소로 들어가는 전류 흐름은 실질적으로 없다.
전형적인 응용에 있어서, 제1행에 있는 원하는 세트의 작동 화소에 따라 열방향 전극 세트를 어서트(assert)함으로써 표시 프레임을 생성할 수도 있다. 다음에, 행방향 펄스가 제1행의 전극에 인가되어 어서트된 열방향 라인에 대응하는 화소를 작동시킨다. 그 후, 어서트된 세트의 열방향 전극은 제2행에 있는 원하는 세트의 작동 화소에 대응하도록 변경된다. 이어서, 펄스가 제2행의 전극에 인가되어, 어서트된 열방향 전극들에 따라서 제2행에 있는 적절한 화소들을 작동시킨다. 제1행의 화소들은 제2행의 펄스의 영향을 받지 않고 제1행의 펄스 동안 그들이 설정되었던 상태로 유지된다. 이것은 프레임을 작성하기 위하여 일련의 전체 행들에 대해서 순차적으로 반복될 수도 있다. 일반적으로, 이러한 과정을 초당 원하는 프레임 수만큼 계속적으로 반복함으로써 프레임들은 새로운 표시 데이터로 리프레 시(refresh) 및/또는 갱신된다. 더불어, 표시 프레임을 작성하는 화소 어레이의 행방향 전극 및 열방향 전극을 구동하기 위한 매우 다양한 프로토콜은 잘 알려져 있고, 이것은 본 발명과 관련하여 사용될 수도 있다.
도 4, 도 5a 및 도 5b는 도 2의 3×3 어레이 위에 표시 프레임을 생성하기 위한 하나의 가능한 작동 프로토콜을 예시한다. 도 4는 도 3의 히스테리시스 곡선을 나타내는 화소를 위해 사용될 수도 있는 가능한 세트의 행방향 전압 레벨들 및 열방향 전압 레벨들을 예시한다. 도 4의 실시형태에서, 화소를 작동시키기 위해서는 적절한 열을 -Vbias로 설정하고 적절한 행을 +ΔV로 설정하는 것이 필요한데, -Vbias 및 +ΔV는 각각 -5 볼트 및 +5 볼트에 대응한다. 화소에 대한 볼트 전위차가 0이 되는 동일한 +ΔV로 적절한 행을 설정하고 +Vbias로 적절한 열을 설정함으로써 화소의 이완을 수행한다. 행방향 전압이 0볼트로 유지되는 이들 행에서, 열이 -Vbias이거나 +Vbias인 것에 상관없이, 화소들은 그들의 원래 상태가 어떠하든 안정하다. 도 4에 또한 예시된 바와 같이, 앞서 설명한 것과 반대 극성의 전압이 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 화소를 작동시키는 것은 적절한 열을 +Vbias로 설정하고 적절한 행을 -ΔV로 설정하는 것을 수반할 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 화소에 대한 0 볼트 전위차를 생성하는 동일한 -ΔV로 적절한 행을 설정하고 -Vbias로 적절한 열을 설정함으로써 화소의 이완을 수행한다.
도 5b는 도 5a에 예시된 디스플레이 구성으로 되는 도 2의 3×3 어레이에 인 가되는 일련의 행방향 신호 및 열방향 신호를 나타낸 타이밍도로서, 여기서 작동 화소들은 비반사형이다. 도 5a에 예시된 프레임을 기록하기에 앞서, 화소들은 임의의 상태에 있을 수 있고, 이 예에서, 모든 행들은 0볼트이고 모든 열들은 +5 볼트이다. 이들 인가 전압에 의하면, 화소는 모두 그들의 기존의 작동 또는 이완 상태에서 안정하다.
도 5a의 프레임에서, (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) 및 (3,3) 화소들이 작동된다. 이것을 달성하기 위해서, 제1행에 대한 "라인 시간"(line time) 동안 제1열과 제2열은 -5볼트로 설정되고, 제3열은 +5볼트로 설정된다. 이것은 임의의 화소들의 상태를 변화시키지 않는 데, 그 이유는 모든 화소들이 3 내지 7볼트 안정성 창에 유지되기 때문이다. 다음에, 제1행은 0볼트에서 5볼트까지 가고 다시 0볼트로 가는 펄스로 스트로빙된다. 이것은 (1,1) 화소 및 (1,2) 화소를 작동시키고 (1,3) 화소를 이완시킨다. 어레이 내의 다른 화소들은 영향을 받지 않는다. 원하는 바와 같이 제2행을 설정하기 위하여, 제2열을 -5볼트로 설정하고 제1열 및 제3열을 +5볼트로 설정한다. 다음에, 제2행에 인가된 동일한 스트로브(strobe)는 (2,2) 화소를 작동시키고 (2,1) 및 (2,3) 화소를 이완시킬 것이다. 재차, 어레이의 다른 화소들은 영향받지 않는다. 제3행은 제2열 및 제3열을 -5볼트로 설정하고 제1열을 +5볼트로 설정함으로써 마찬가지로 설정된다. 제3행의 스트로브는 도 5a에 도시된 바와 같이 제3행의 화소들을 설정한다. 프레임을 기록한 후에, 행방향 전위들은 0이고 열방향 전위들은 +5볼트 또는 -5볼트로 유지될 수 있게 되어, 디스플레이는 도 5a의 구성에서 안정적이다. 수십 또는 수백 개의 행과 열들을 가진 어레이들에 대해서 동일한 과정을 이용할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 행 및 열 작동을 수행시키는 데 사용되는 타이밍, 수순 및 전압 레벨들은 상기의 일반적인 원리 범위 안에서 매우 다양할 수 있고, 상기 예는 다만 예시적인 것에 불과하며, 다른 작동 전압 방법이 본 명세서에 기재된 시스템 및 방법과 함께 사용될 수 있다는 것을 또한 이해할 수 있을 것이다.
도 6a 및 도 6b는 표시장치(40)의 일 실시형태를 예시한 시스템 블록도이다. 예를 들어, 표시장치(40)는 이동 전화기 또는 휴대 전화기일 수 있다. 그러나, 표시장치(40)의 동일한 구성 요소들 또는 그것의 약간의 변경으로는 또한 텔레비전 및 휴대용 미디어 플레이어와 같은 다양한 유형의 표시장치를 들 수 있다.
표시장치(40)는 하우징(housing)(41), 디스플레이(30), 안테나(43), 스피커(45), 입력 장치(48) 및 마이크(46)를 포함한다. 일반적으로 하우징(41)은 사출 성형 및 진공 성형을 비롯한 당업자들에게 잘 알려진 다양한 제조 과정들 중의 어떤 것으로 형성된다. 또한, 하우징(41)은 플라스틱, 금속, 유리, 고무 및 세라믹, 또는 이들의 조합을 포함하지만, 이들로 한정되지 않는 다양한 재료 중의 어떤 것으로 만들어질 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 하우징(41)은 다른 색깔을 가지거나 다른 로고, 그림 또는 기호를 포함하는 분리 가능한 부분들과 호환될 수도 있는 분리 가능한 부분(도시 생략)을 포함한다.
예시적인 표시장치(40)의 디스플레이(30)는 여기에서 설명되는 바와 같이, 쌍안정 디스플레이를 비롯한 다양한 디스플레이들 중의 어떤 것일 수도 있다. 다른 실시형태에 있어서, 당업자들에게 잘 알려진 바와 같이, 디스플레이(30)는 앞서 설명한 바와 같은 플라즈마, EL, OLED, STN LCD 또는 TFT LCD와 같은 평판형 디스플레이, 또는 CRT나 다른 종류의 관(tube) 장치와 같은 비평판형(non-flat-panel) 디스플레이를 포함한다. 그러나, 본 실시형태를 설명할 목적으로, 상기 디스플레이(30)는 여기에서 설명하는 바와 같이 간섭계 변조기 디스플레이를 포함한다.
예시적 표시장치(40)의 일 실시형태의 구성 요소들은 도 6b에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 예시적 표시장치(40)는 하우징(41)을 포함하고 적어도 그 속에 부분적으로 수용된 추가적인 구성 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, 예시적 표시장치(40)는 트랜스시버(transceiver)(47)에 결합된 안테나(43)를 포함하는 네트워크 인터페이스(27)를 포함한다. 트랜스시버(47)는 컨디셔닝 하드웨어(conditioning hardware)(52)에 연결된 프로세서(21)에 접속된다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 신호를 조절(예를 들어, 신호를 필터링)하도록 구성될 수도 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 스피커(45) 및 마이크(46)에 연결된다. 프로세서(21)는 입력 장치(48) 및 드라이버 제어기(29)에도 연결된다. 드라이버 제어기(29)는 프레임 버퍼(frame buffer)(28)에 그리고 어레이 드라이버(22)에 결합되고, 어레이 드라이버(22)는 이어서 디스플레이 어레이(30)에 결합된다. 전력 공급 장치(50)는 특정한 예시적 표시장치(40) 설계에 요구되는 바와 같이 모든 구성 요소들에 전력을 제공한다.
네트워크 인터페이스(27)는 예시적 표시장치(40)가 네트워크를 통하여 하나 이상의 장치와 연통할 수 있도록 안테나(43) 및 트랜스시버(47)를 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)의 요건을 경감할 수 있는 몇몇 처리 능력도 가질 수 있다. 안테나(43)는 신호를 송수신하기 위해, 당업자들에게 알려진 소정의 안테나이다. 일 실시형태에 있어서, 안테나는 IEEE 802.11(a), (b) 또는 (g)를 비롯한 IEEE 802.11 표준에 따라서 RF 신호를 송수신한다. 다른 실시형태에 있어서, 안테나는 블루투스(BLUETOOTH) 표준에 따라서 RF 신호를 송수신한다. 이동 전화기의 경우, 안테나는 CDMA, GSM, AMPS 또는 무선 이동 전화 네트워크 내에서 연통하기 위해 사용되는 기타 공지된 신호를 수신하도록 설계되어 있다. 트랜스시버(47)는 안테나(43)로부터 수신된 신호를 미리 처리하여 이 신호가 프로세서(21)에 의해 수신되고 나아가 조작될 수도 있다. 또, 트랜스시버(47)는 프로세서(21)로부터 수신된 신호도 처리하여 이 신호가 안테나(43)를 거쳐서 예시적 표시장치(40)로부터 전송될 수 있게 한다.
대안적인 실시형태에 있어서, 트랜스시버(47)는 수신기로 대체될 수 있다. 또 다른 대안적인 실시형태에 있어서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)에 전송될 이미지 데이터를 저장하거나 생성할 수 있는 이미지 소스 혹은 이미지 공급원(image source)으로 대체될 수 있다. 예를 들어, 이미지 공급원은 이미지 데이터를 포함하는 디지털 비디오 디스크(DVD: digital video disc)나 하드 디스크 드라이브, 또는 이미지 데이터를 생성하는 소프트웨어 모듈일 수 있다.
프로세서(21)는 일반적으로 예시적 표시장치(40)의 전체적인 동작을 제어한다. 프로세서(21)는 네트워크 인터페이스(27) 또는 이미지 공급원으로부터의 압축된 이미지 데이터와 같은 데이터를 수신하고, 해당 데이터를 원천 이미지 데이터(raw image data)로 또는 원천 이미지 데이터로 즉시 처리할 수 있는 포맷으로 처리한다. 그 후, 프로세서(21)는 처리된 데이터를 드라이버 제어기(29)로 또는 저장을 위해 프레임 버퍼(28)로 보낸다. 원천 데이터는 전형적으로 이미지 내의 각각의 위치에서 이미지 특성들을 식별하는 정보를 의미한다. 예를 들어, 이러한 이미지 특성들은 색깔, 채도(color saturation), 그레이 스케일 레벨(gray scale level)을 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 프로세서(21)는 예시적 표시장치(40)의 동작을 제어하는 마이크로 제어기, CPU 또는 논리 유닛을 포함한다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 일반적으로 신호를 스피커(45)에 전송하기 위해, 그리고 마이크(46)로부터 신호를 수신하기 위해 증폭기들 및 필터들을 포함한다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 예시적 표시장치(40) 내에 있는 별도의 구성 요소일 수도 있거나 프로세서(21) 혹은 기타 구성 요소들 내에 내장되어 있을 수도 있다.
드라이버 제어기(29)는 프로세서(21)에서 생성된 원천 이미지 데이터를 프로세서(21)로부터 혹은 프레임 버퍼(28)로부터 직접 취하여 어레이 드라이버(22)로 고속 전송하기 위해 원천 이미지 데이터를 적절하게 재포맷한다. 특히, 드라이버 제어기(29)는 원천 이미지 데이터를 래스터 유사 포맷(raster like format)을 가진 데이터 흐름으로 재포맷하여 디스플레이 어레이(30)에 걸쳐 스캐닝하기에 적합한 시간 순서를 가진다. 다음에, 드라이버 제어기(29)는 포맷된 정보를 어레이 드라이버(22)에 보낸다. 비록 LCD 제어기와 같은 드라이버 제어기(29)가 독립형 집적 회로(stand-alone Integrated Circuit(IC))로서 시스템 프로세서(21)와 종종 관련되지만, 이러한 제어기들은 다양한 방법들로 구현될 수도 있다. 이들은 프로세 서(21) 내에 하드웨어로서 삽입될 수 있거나, 소프트웨어로서 프로세서(21) 내에 삽입될 수도 있거나, 또는 어레이 드라이버(22)와 함께 하드웨어에 완전히 일체화될 수도 있다.
전형적으로, 어레이 드라이버(22)는 포맷된 정보를 드라이버 제어기(29)로부터 수신하고 디스플레이의 x-y 매트릭스 화소들로부터 나온 수백, 때로는 수천개의 인출선에 초당 여러 번 인가되는 병렬 세트의 파형들로 비디오 데이터를 재포맷한다.
일 실시형태에 있어서, 드라이버 제어기(29), 어레이 드라이버(22) 및 디스플레이 어레이(30)는 여기서 설명하는 디스플레이들의 유형 중 어느 것에나 적합하다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, 드라이버 제어기(29)는 종래의 디스플레이 제어기 또는 쌍안정 디스플레이 제어기(예를 들어, 간섭계 변조기 제어기)이다. 다른 실시형태에 있어서, 어레이 드라이버(22)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버(예를 들어, 간섭계 변조기 디스플레이)이다. 일 실시형태에 있어서, 드라이버 제어기(29)는 어레이 드라이버(22)와 일체형이다. 이러한 일 실시형태는 이동 전화기, 시계 및 기타 소형 디스플레이와 같은 고집적 시스템에 있어서 일반적이다. 또 다른 실시형태에 있어서, 디스플레이 어레이(30)는 전형적인 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이(예를 들어, 간섭계 변조기들의 어레이를 포함하는 디스플레이)이다.
입력 장치(48)는 사용자로 하여금 예시적 표시장치(40)의 동작을 제어하도록 한다. 일 실시형태에 있어서, 입력 장치(48)는 QWERTY 키보드 또는 전화기 키패드 와 같은 키패드, 버튼, 스위치, 터치 센스 스크린, 또는 감압 또는 감열막을 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 마이크(46)는 예시적 표시장치(40)에 대한 입력 장치이다. 이 장치에 데이터를 입력하기 위해 마이크(46)가 사용되는 경우, 음성 명령들이 사용자에 의해 제공되어 예시적 표시장치(40)의 동작들을 제어할 수도 있다.
전력 공급 장치(50)는 당업계에 잘 알려져 있는 다양한 에너지 저장 장치들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, 전력 공급 장치(50)는 니켈-카드뮴 배터리 또는 리튬 이온 배터리와 같은 충전용 배터리이다. 다른 실시형태에 있어서, 전력 공급 장치(50)는 재생 가능 에너지 원, 커패시터, 또는 플라스틱 태양 전지, 태양 전지 페인트를 비롯한 태양 전지이다. 다른 실시형태에 있어서, 전력 공급 장치(50)는 벽에 붙은 콘센트에서 전력을 받도록 구성된다.
소정의 실시형태에 있어서, 제어 프로그램은 앞서 설명한 바와 같이 전자 디스플레이 시스템 안의 몇몇 장소에 위치될 수 있는 드라이버 제어기 내에 존재한다. 소정의 실시형태에 있어서, 제어 프로그램은 어레이 드라이버(22) 내에 존재한다. 당업자들은 앞서 설명한 최적화 조건들을 다수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성 요소들 및 다양한 형태로 구현할 수도 있음을 인식할 것이다.
앞서 설명한 원리들에 따라서 작동되는 간섭계 변조기의 상세한 구조는 매우 다양할 수 있다. 예를 들어, 도 7a 내지 도 7e는 이동식 반사층(14) 및 그의 지지 구조체들의 다섯 개의 서로 다른 실시형태를 나타낸다. 도 7a는 도 1의 실시형태의 단면도인데, 여기서 금속 재료(14)의 스트립은 직교 방향으로 연장된 지지 부(18) 상에 증착된다. 도 7b에 있어서, 이동식 반사층(14)은 줄(tether)(32) 상에 단지 모서리에서 지지부에 부착된다. 도 7c에 있어서, 이동식 반사층(14)은 가요성 금속을 포함할 수도 있는 변형가능한 층(deformable layer)(34)으로부터 매달려 있다. 변형가능한 층(34)은 해당 변형가능한 층(34) 주변의 기판(20)에 직접적으로 혹은 간접적으로 접속된다. 이들 접속부는 연속벽 및/또는 개별적인 기둥부의 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 병렬 레일들은 변형가능한 층(34) 재료의 교차하는 열들을 지지할 수 있고, 이와 같이 해서, 트렌치(trench) 내의 화소열 및/또는 레일 간의 공동부를 규정한다. 각 공동부 내의 추가의 지지 기둥부들은 변형가능한 층(34)을 굳게 하여 이완된 위치에서 늘어짐을 방지하는 역할을 할 수 있다.
도 7d에 나타낸 실시형태는 변형가능한 층(34)이 안착되는 지지 기둥 플러그(42)를 가진다. 이동식 반사층(14)은 도 7a 내지 도 7c에 있어서와 마찬가지로 간극 위에 매달린 채 유지되지만, 변형가능한 층(34)은 해당 변형가능한 층(34)과 광학 적층부(16) 사이의 구멍들을 채움으로써 지지 기둥을 형성하지 않는다. 오히려, 지지 기둥은 평탄화 재료로 형성되고, 이것은 지지 기둥 플러그(42)를 형성하는 데 이용된다. 도 7e에 나타낸 실시형태는 도 7d에 나타낸 실시형태에 의거한 것이지만, 도 7a 내지 도 7c에 나타낸 실시형태뿐만 아니라 도시하지 않은 추가적인 실시형태의 어느 것과 함께 작용하도록 적합화될 수도 있다. 도 7e에 나타낸 실시형태에 있어서, 금속 또는 기타 전도성 재료의 여분의 층은 버스 구조체(44)를 형성하는 데 이용되어왔다. 이것에 의해 신호가 간섭계 변조기의 이면을 따라 송 신될 수 있고, 그렇지 않으면 기판(20) 상에 형성될 수도 있는 다수의 전극을 제거할 수 있다.
도 7a 내지 도 7e에 나타낸 것과 같은 실시형태에 있어서, 간섭계 변조기는 직시형(direct-view) 장치로서 기능하는 데, 여기서 이미지들은 투명 기판(20)의 앞면 쪽으로부터 보이고 그 반대편에는 변조기들이 배열되어 있다. 이들 실시형태에 있어서, 반사층(14)은 변형가능한 층(34)을 비롯한, 기판(20)의 반대편의 반사층 쪽에 있는 간섭계 변조기의 일부를 광학적으로 차단한다. 이것에 의해 상기 차단된 영역은 화질에 나쁜 영향을 미치는 일없이 구성되고 작동될 수 있게 된다. 이러한 차단은 도 7e에 있어서의 버스 구조체(44)를 가능하게 하여, 변조기의 광학적 특성을 변조기의 전자 특성, 예컨대 어드레싱 및 그 어드레싱으로부터 초래되는 이동과 분리시키는 능력을 제공한다. 이 분리가능한 변조기 구조체로 인해 해당 변조기의 광학적 측면들 및 전자 기계적 측면들에 대해 사용되는 재질들 및 구조 설계가 선택되어 서로 독립적으로 기능하게 된다. 더욱이, 도 7c 내지 도 7e에 도시된 실시형태는 변형가능한 층(34)에 의해 수행되는, 기계적 특성들로부터 반사층(14)의 광학적 특성들을 분리함으로써 얻어지는 추가적인 장점들을 가진다. 이로 인해 반사층(14)에 사용되는 구조 설계 및 재질들이 광학적 특성에 대해서 최적화되고, 변형가능한 층(34)에 사용되는 구조 설계 및 재질들이 원하는 기계적 특성에 대해서 최적화된다.
이동가능한 구성부품 혹은 요소를 포함하는 MEMS 장치의 실시형태는, 1종 이상의 희생 재료가 전구체 구조체로부터 제거 혹은 에칭되고, 이에 의해 완성된 MEMS 내에 공동부 혹은 개구부를 형성하는 방법에 의해 제작된다. 이러한 에칭 단계는 전구체 MEMS에 있어서 잠긴(locked) 형태로부터 이동가능성 구성 부품을 해방하기 때문에, 이러한 에칭 단계는 여기서는 "해방 에칭"(release etch)이라 칭한다. 따라서, 전구체 MEMS는 또는 "미해방"(unreleased) MEMS라고도 칭해진다. 희생 재료는 MEMS를 형성하는 구축된 패턴화된 층을 포함하는 MEMS의 제조에서 플레이스홀더(placeholder)로서 역할한다. 특히, 정전 MEMS에 대해서, 고정 전극과 이동식 전극 사이에 형성된 희생층은 완성된 장치 내에서 공동부로 되는 용적을 점유한다. 예를 들어, 도 8a 내지 도 8e는 각각 도 7a 내지 도 7e에 예시된 해방된 간섭계 변조기에 대응하는 미해방 간섭계 변조기를 나타내고 있다. 미해방 간섭계 변조기(800)는 상부에 광학적 적층부(816)가 형성되어 있는 기판(820)을 포함한다. 상기 광학적 적층부(816) 상에는 제1희생층(850)이 형성되어 있다. 상기 희생층(850) 위 및 당해 희생층(850)을 통해 연장된 지지 구조체(818) 상에는 반사층(814)이 형성되어 있다. 도 8c 내지 도 8e에 나타낸 실시형태에 있어서, 반사층(814) 위에는 제2희생층(852)이 형성되어, 변형가능한 층(834)으로부터 현가되어 있다. 도 8a 및 도 8b에 있어서, 반사층(814)은 변형가능한 층과 이동식 전극 혹은 미러의 양쪽 모두를 나타낸다. 소정의 실시형태에 있어서, 반사층(814)은 소정의 특성을 지닌 복합 층(814)을 제공하기 위해서, 예를 들어, 상이한 광학 및/또는 기계적 특성을 지닌 하위층(sublayer)을 복수층 포함한다. 도 8c 내지 도 8e에 있어서, 변형가능한 층(834) 및 이동식 전극 혹은 미러(814)는 별개의 구조체이다.
소정의 실시형태에 있어서, 해방 에칭은 제1희생층(850) 및, 존재할 경우, 제2희생층(852)을 선택적으로 에칭하는 1종 이상의 에칭제에 미해방 간섭계 변조기를 노출시키고, 이것에 의해 도 7a 내지 도 7e에 각각 나타낸 간섭계 변조기 내에 공동부를 형성하고, 이에 따라, 반사층(814)을 해방시키는 것을 포함한다. 바람직한 실시형태에 있어서, 해방 에칭은 제1희생층(850)과 제2희생층(852)의 양쪽 모두를 선택적으로 에칭하는 기상 에칭제를 이용해서 수행된다. 기상 에칭제는 변형가능한 층(834)에 형성된 1개 이상의 에칭 구멍(도시 생략)을 통해서, 변형가능한 층(834)의 스트립들 사이의 간극을 통해서, 및/또는 당해 장치의 측면들로부터 제1희생층(850) 및 제2희생층(852)에 접근한다. 소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 기상 에칭제는 1종 이상의 불소계 에칭제, 특히, 기상 이불화제논 (XeF2)을 포함한다. 주위 온도에서, 이불화제논은 약 3.8 Torr(25℃에서 0.5 ㎪)의 증기압에서 고체이다. 이불화제논으로부터의 증기는 플라즈마를 형성하는 일없이 소정의 희생 재료를 선택적으로 에칭한다.
소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 제1희생층(850)과 제2희생층(852)은 MEMS 내의 비희생(non-sacrificial) 재료 혹은 구조 재료 위에서 에칭제(들)에 의해 선택적으로 에칭가능한 1종 이상의 희생 재료를 포함한다. 에칭제가 XeF2일 경우, 적절한 희생 재료로는 실리콘, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐, 탄탈, 니오브, 몰리브덴, 텅스텐, 및 이들의 조합물을 들 수 있다. 에칭제가 XeF2일 경우 바람직한 희생 재료로는 몰리브덴, 실리콘, 티타늄, 및 이들의 조합물을 들 수 있다.
도 9는 기상 에칭제, 예를 들어, XeF2를 이용하여 미해방 MEMS를 해방 에칭 하기 위한 장치(900)의 일 실시형태를 개략적으로 나타내고 있다. 이런 유형의 장치를 여기서는 "소크-앤드-백필" 장치라 칭한다. 상기 장치(900)는 XeF2 용기(902), 팽창 챔버(expansion chamber)(904), 제1진공원(first vacuum source; 즉, 진공 공급원)(906), 에칭 챔버(908), 퍼지 가스 공급원(914) 및 제2진공원(916)을 포함한다. 이들 구성요소들은, 후술하는 바와 같이, 개별적으로 제어가능한 밸브를 통해서 유동적으로 접속되어 있고(fluidly connected), 이들 밸브의 제어는 소정의 실시형태에서 자동화되어 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 제1진공원(906) 및 제2진공원(916)은 동일한 진공원이다.
고체 XeF2는 팽창 챔버(904)에 유동적으로 접속된 XeF2 용기(902) 내에 배치되어 있다. 팽창 챔버(904)는 이어서 제1진공원(906) 및 에칭 챔버(908)에 유동적으로 접속되어 있다. 팽창 챔버(904)는 에칭 챔버(908)에 유동적으로 접속되어 있다. 예시된 실시형태에 있어서, 팽창 챔버(904)로부터의 가스는 기판 지지부(912)에 근접하게 배향된 복수개의 개구를 지닌 샤워헤드(910) 등의 입구를 통해서 에칭 챔버(908)에 유입된다. 에칭 챔버(908)는 퍼지 가스 공급원(914) 및 제2진공원(916)에 유동적으로 접속되어 있다. .
에칭 과정의 예시적인 실시형태에 있어서, 팽창 챔버(904)는 이하의 절차를 이용해서 XeF2 가스로 충전된다. 우선, 팽창 챔버(904)는 제1진공원(906)을 이용해서 배기된다. 이어서, 팽창 챔버(904)는 XeF2 챔버(902)에 유동적으로 접속되고, 이것에 의해 팽창 챔버(904)는 XeF2 증기로 충전된다. 이어서, XeF2 챔버(902)와 팽창 챔버(904) 사이의 밸브는 폐쇄된다.
1개 이상의 미해방 MEMS가 상부에 제작되는 기판 혹은 기판의 배취(batch)는 에칭 챔버(908) 내의 기판 지지부(912) 상에 반입된다. 에칭 챔버(908)는 이어서 제2진공원(916)을 이용해서 배기된다. 다음에, 에칭 챔버(908)는 팽창 챔버(904)에 유동적으로 접속되고, 이것에 의해 에칭 챔버(908)는 "백필" 스텝에서 주입구(910)를 통해서 XeF2 증기로 충전된다. 이어서, 에칭 챔버(908)는 고립되는 한편, 기판은 "소크" 스텝에서 XeF2 증기에 의해 에칭된다. 다음에, 에칭 챔버(908)는 퍼지 가스 공급원(914) 및 제2진공원(916)을 이용해서 에칭 부산물을 퍼지시킨다. 배기, XeF2에 의한 백필, 소크 및 퍼지의 추가의 에칭 사이클은 원하는 정도의 에칭이 달성될 때까지 수행된다.
소크-앤드-백필 장치(900)를 이용하는 전술한 에칭 과정의 실시형태는 일반적으로 배취 과정이며, 그와 같이, 연속적인 작업흐름으로 용이하게 통합되지 않는다. 또한, 기판 형태, 예를 들어, 크기의 변화는 장치의 재설계에서 불가피할 수 있다. 공정 사이클은 또한, 예를 들어, 에칭 챔버(908)를 퍼지할 경우, 에칭이 일어나지 않는 단계를 포함한다. MEMS 어레이 내의 희생 재료의 양은 전형적으로 단일 백필 단계에서 에칭 챔버(908) 내에 제공될 수 있는 에칭제의 양을 초과하므로, 전형적인 에칭 과정들은 다수회의 에칭 사이클, 예를 들어, 50회의 사이클까지 필요로 한다. 따라서, 소정의 실시형태에서의 처리량은 시간당 약 2매의 기판이다. 개선된 처리량은, 에칭 장치(900)를 예를 들어 클러스터 타입 툴(cluster-type tool)에 조로 편성함으로써 실현될 수 있지만, 이것은 비용이 보다 높아진다. 에칭 과정의 모니터링은 또한 어려울 수 있고, 따라서, 높은 에칭제 소모뿐만 아니라, 에칭제가 불완전하게 선택되는 구조적인 구성 요소의 바람직하지 않은 에칭을 초래할 수 있다.
도 10a는 에칭 헤드(1010), 에칭 가스의 공급원(1030), 진공원(1040) 및 기판 지지부(1050)를 포함하는 에칭 시스템(1000)의 사시도를 나타내고 있다. 1개 이상의 미에칭 MEMS 장치가 상부에 제작되는 기판(1070)은 기판 지지부(1050) 상에 지지되어 있다. 바람직한 실시형태에 있어서, 미에칭 MEMS 장치는 기판(1070) 상에 제작된 MEMS 장치(1072)의 1개 이상의 어레이의 요소이다. 소정의 실시형태에 있어서, 에칭 시스템(1000)은, 예를 들어, 에칭 부산물 및 에칭제를 포함하고/하거나 제어된 환경을 제공하도록, 보다 큰 에칭 챔버 혹은 에칭실 내에 배치된다.
예시된 실시형태에 있어서, 에칭 헤드(1010)는 기판(1070) 위쪽에 위치결정되며, 이어서 기판 지지부(1050)에 의해 지지된다. 예시된 실시형태에 있어서, 에칭 헤드(1010)는 기판(1070)의 긴 치수보다 약간 큰 길이를 지닌 긴 혹은 길이방향 축을 구비한 길게 뻗은 구조를 지닌다. 광학적 변조기, 예를 들어, 도 7a 내지 도 7e에 예시된 광학적 변조기의 제조 시 이용되는 MEMS 기판은 전형적으로 유리, 직사각형 기판이지만, 단, 당업자라면, 다른 기판 재료 및 다른 형상도 다른 실시형태에서 이용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 바람직한 기판의 치수는 약 370 ㎜ × 470 ㎜(Gen 2), 약 550 ㎜ × 650 ㎜(Gen 3), 약 600 ㎜ × 720 ㎜(Gen 3.5), 약 680 ㎜ × 880 ㎜, 약 730 ㎜ × 920 ㎜(Gen 4), 약 1100 ㎜ × 1250 ㎜ 또는 그 이상을 포함한다. 당업자라면, 예시된 에칭 시스템(1000)도 다른 치수를 지닌 기판, 예를 들어, 보다 좁은 기판을 에칭하는 데 적합하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 에칭 헤드(1010)의 단부(1012)는 폐쇄되어 있다. 예시된 실시형태에 있어서, 에칭 가스의 공급원(1030)은 기상 에칭제, 예를 들어, XeF2 가스의 공급원이다. 상기 공급원(1030)의 예시된 실시형태는 불활성 가스 주입구(1034)와 가스 출구(1036)를 구비한 캐니스터(canister)(1032)를 포함한다. 바람직한 실시형태에 있어서, 캐니스터(1032)에는 내부에 충전된 고체 XeF2를 승화시키는 데 적합한 가열 유닛이 장비되어 있다. 불활성 가스 주입구(1034) 내로 공급된 불활성 가스는 캐니스터(1032) 내에 XeF2를 유입시키고, 이때, 가스 혼합물은 가스 출구(1036)를 통해서 매니폴드(manifold) 속으로 배출되며, 이 매니폴드에는 추가의 처리 가스, 예를 들어 다른 불활성 가스가 도입될 수도 있다. 매니폴드는 제어밸브(1038)를 통해서 에칭 헤드(1010)에 유동적으로 접속되어 있다. 진공원(1040)은 제어밸브(1042)를 통해서 에칭 헤드(1010)에 유동적으로 접속되어 있다. 예시된 실시형태는 또한 이하에 더욱 상세히 논의되어 있는 바와 같이 소비된 에칭 가스의 리사이클을 허용하는 리사이클 유닛(1044)을 포함한다.
기판 지지부(1050)는 소정의 적절한 유형이지만, 바람직하게는, 이하에 더욱 상세히 설명하는 바와 같이, 기판(1070)과 에칭 헤드(1010) 사이에서 수직방향 위치결정뿐만 아니라 그들의 상대적인 수평 이동을 용이하게 한다. 에칭 헤드는 기 판의 주사를 가능하게 하도록 (예를 들어, 인쇄 헤드와 마찬가지로) 이동가능할 수 있다. 이동식 에칭 헤드의 제공, 예를 들어, 유연한 펌핑, 정렬 및 일치의 유지 등에 있어서 고유한 복잡성을 피하기 위해, 더욱 바람직하게는, 기판 지지부(1050)는 에칭 헤드(1010)의 길이방향 축에 대해서 일반적으로 수직인 방향으로 단일방향성으로 혹은 왕복이동방식으로 이동가능하다. 예를 들어, 기판 지지부(1050)는 벨트 컨베이어, 이동식 마루 컨베이어, 롤러 컨베이어 등일 수 있다. 기판 지지부(1050)의 소정의 실시형태는 또한 다른 방향으로 이동가능, 예를 들어, 에칭 헤드(1010)의 길이방향 축에 일반적으로 평행하게 병진이동가능하며, 이것에 의해, 에칭 헤드(1010)에 대한 기판의 횡방향 정렬을 허용한다. 기판 지지부(1050)의 소정의 실시형태는 기판의 회전 조정 및/또는 수직방향 조정을 허용한다. 소정의 실시형태에 있어서, 기판 지지부(1050)와 에칭 헤드(1010)는 양쪽 모두 이동가능하다. 기판 지지부(1050)의 실시형태는 또한 에칭 화학이 열 활성으로부터 유리할 수 있는 실시형태에 있어서 상부에 지지된 기판(1070)을 가열하기 위한 히터(도시 생략)를 포함한다. 당해 히터는 임의의 적절한 유형, 예를 들어, 저항 히터, 적외 히터, 가열 램프, 및 이들의 조합 등이다.
도 10b는 도 10a의 단면 B-B를 따라 취한 에칭 헤드(1010), 기판(1070), 미해방 MEMS(1072)의 어레이, 및 기판 지지부(1050)의 실시형태의 단면도를 나타내고 있다. 예시된 실시형태에 있어서, 기판 지지부(1050)는 양방향 헤드 화살표(M)로 표시된 방향으로 기판(1070)을 병진이동가능하게 하는 컨베이어 시스템이다. 에칭 헤드(1010)는 길게 뻗은 에칭 가스주입구(1014)와 1쌍의 배기구(1016)가 형성되어 있는 길게 뻗은 본체부(1012)를 포함한다. 예시된 실시형태에 있어서, 배기구(1016)는 에칭 가스 주입구(1014)에 대해서 실질적으로 평행한 길게 뻗은 슬롯의 형태이다. 도 10b에 있어서, 본체부(1012), 가스 주입구(1014) 및 배기구(1016)는 지면에 대해서 뻗어 있다. 이하에서 명백하게 되는 바와 같이, 에칭 헤드의 소정의 실시형태는 단일의 배기구를 포함하거나 배기구들을 전혀 포함하지 않는다. 소정의 실시형태에 있어서, 배기구들이 에칭실 내에 설치되고, 바람직하게는 기판의 표면에 대해서 횡방향으로 에칭 가스를 유입하도록 위치결정되고 구성되어 있다. 에칭 가스 제어밸브(1038)(도 10a)는 에칭 가스 주입구(1014)에 유동적으로 접속되어, 기판(1070)을 향하여 아래쪽으로 에칭가스를 유도한다. 진공 제어밸브(1042)(도 10a)는 배기구(1016)에 유동적으로 접속되어, 기판(1070)으로부터 소비된 에칭 가스를 빼낸다. 에칭 헤드(1010)를 통하여 당해 헤드 밑으로의 에칭가스의 흐름은 화살표로 표시되고 기판(1070)에 대해서 실질적으로 평행하다.
바람직한 실시형태에 있어서, 에칭 가스 주입구(1014)는 에어 나이프 노즐 혹은 가스 나이프 노즐로도 당업계에 공지된 가스 커튼 노즐이다. 가스 커튼 노즐의 실시형태는 슬롯 혹은 간극을 포함하는 길게 뻗은 구조체이고, 이러한 슬롯 혹은 간극을 통해서 공급 가스가 가스 커튼 혹은 나이프로서 배출된다. 바람직한 실시형태에 있어서, 가스 커튼은 실질적으로 층류를 지닌다. 에칭 가스 주입구(1014)는 에칭제 흐름 간극(G)을 규정하며, 당해 간극을 통해서 에칭 가스가 흐른다. 소정의 실시형태에 있어서, 에칭제 흐름 간극(G)의 폭은 약 0.01 ㎜ 내지 약 10 mm, 더욱 바람직하게는, 약 0.1 ㎜ 내지 약 5 ㎜이다.
에칭 헤드(1010)의 소정의 실시형태는 길게 뻗은 패턴, 예를 들어, 장축을 따라 직선으로, 즉 끝과 끝을 이어서 배치된 복수개의 에칭 가스 주입구(1014)를 포함한다. 예를 들어, 도 10c는 2개의 정렬된, 길게 뻗은 에칭 가스주입구(1014)를 포함하는 에칭 헤드(1010)의 실시형태의 밑면도를 나타내고 있다. 도 10d는 에칭 헤드(1010)의 실시형태의 밑면도를 나타내며, 여기서, 에칭 가스 주입구(1014)는 복수개의 천공부 혹은 그물눈(mesh)을 포함한다. 가스 주입구(1014)의 실시형태는 1개 이상의 형상, 예를 들어, 원형, 타원형, 다각형 및/또는 슬롯을 지닌다. 당업자라면, 소정의 실시형태에 있어서, 주입구(1014)는 다른 길게 뻗은 패턴, 즉, 단일 선으로 되지않도록 복수개의 개구부 혹은 개공부를 포함하는 것을 이해할 수 있을 것이다. 소정의 실시형태에 있어서, 에칭 가스 주입구(1014) 혹은 에칭 가스 주입구(1014)의 그룹의 적어도 일부에서의 가스 흐름은 독립적으로 제어가능하며, 즉, 원하는 바대로 활성/비활성화될 수 있다. 이러한 에칭 헤드는 동일한 에칭 시스템(1000) 상에서 상이한 폭의 기판(1070)들을 에칭하고/하거나, 길게 뻗은 혹은 길이방향 축을 가로지른 상대적인 가스 흐름을 제어하고/하거나, 기판(1070)의 선택된 부분을 에칭하는 것을 허용한다.
도 10b로 돌아가면, 배기구(1016)는 또한 반응물 퍼지 간극(g)을 규정하며, 당해 간극을 통해서 소비된 에칭 가스 및 에칭 부산물이 기판(1070)의 활성 에칭 영역으로부터 빼내진다. 다른 실시형태에 있어서, 배기구(1016)는 길게 뻗은 패턴으로 배열된 복수개의 개구부 혹은 개공부를 포함한다. 위에서 논의된 바와 같이, 에칭 헤드(1010)의 소정의 실시형태는 에칭 가스 주입구(1014)의 한쪽 상에만 있는 배기구를 포함하거나, 또는 배기구를 전혀 구비하지 않고, 이 경우, 에칭실은 소정의 가스 흐름 패턴을 제공하도록 위치결정되고 구성된 배기구를 장비하는 것이 바람직하다. 소정의 실시형태에 있어서, 반응물 퍼지 간극(g)의 폭은 약 0.01 ㎜ 내지 약 10 ㎜, 더욱 바람직하게는, 약 0.1 ㎜ 내지 약 5 ㎜이다.
폭(W)을 지닌 흐름 안내면(1018)은 에칭 가스 주입구(1014)로부터 각 배기구(1016)를 분리시킨다. 예시된 실시형태에 있어서, 흐름 안내면(1018)은 기판(1070)에 대해서 실질적으로 평행하다. 이들 흐름 안내면(1018)은 에칭 헤드(1010) 밑에서 활성 에칭 영역의 폭을 규정한다. 바람직한 실시형태에 있어서, 흐름 안내면(1018)의 폭(W)은 약 10 ㎜ 내지 약 300 ㎜, 더욱 바람직하게는, 50 ㎜ 내지 약 200 ㎜이다. 소정의 실시형태에 있어서, 흐름 안내면(1018)의 폭(W)은 두 배기구(1016)에 대해서 동일한 반면, 다른 실시형태에 있어서, 흐름 안내면(1018)은 상이한 폭을 지닌다. 에칭 헤드(1010)와 기판 지지부(1050)는, 어레이(1072) 위쪽에 높이(H)만큼, 소정의 실시형태에 있어서, 약 0.5 ㎜ 내지 약 25 ㎜, 더욱 바람직하게는, 약 1 ㎜ 내지 약 10 ㎜만큼 이격되도록 배열된다. 이 높이(H)는 활성 에칭 영역의 높이를 규정한다. 예시된 실시형태에 있어서, 활성 에칭 영역은 그의 높이(H)에 비해서 상대적으로 넓다(2W). 따라서, 흐름 안내면(1018)은 기판(1070)에 실질적으로 평행한 일반적으로 수평방향 흐름 속으로 에칭 가스를 재차 향하게 한다. 소정의 실시형태에 있어서, 활성 에칭 영역의 애스펙트비(예시된 실시형태에 있어서는 2W:H)는 약 2:1 이상, 바람직하게는, 약 10:1 이상, 더욱 바람직하게는, 약 50:1 이상이다. 평행한 흐름은 활성 에칭 영역 내에서의 예측가능한 에칭제-대-MEMS 접촉, 예측가능한 에칭 시간 및 기상 에칭제의 유효한 용법을 제공한다. 배기구(들)가 에칭 헤드(1010) 내라기보다는 오히려 에칭실 내에 위치되는 실시형태에서도, 흐름 안내면(1018)은, MEMS 기판(1070), 특히 그 내부의 희생층의 유효한 에칭을 위한 체류 시간을 확보하기 위하여, 에칭 헤드(1010)와 기판 사이에 한정된 실질적으로 평행한 유로를 규정하는 역할을 하는 것임을 이해할 수 있을 것이다. 당업자라면 활성 에칭 영역 중의 에칭 가스의 체류 시간이 에칭 가스의 압력, 진공원의 압력, 활성 에칭 영역의 치수, 에칭제 흐름 간극(G)의 치수 및 반응물 퍼지 간극(g)의 치수를 비롯한 인자에 좌우되는 것임을 이해할 수 있을 것이다.
에칭 헤드(1010)의 소정의 실시형태는 에칭 가스의 온도를 조정하는 것을 허용하는 히터(도시 생략)를 추가로 포함한다. 히터는 임의의 적절한 유형, 예를 들어, 저항 히터이다. 소정의 실시형태에 있어서, 온도 제어는 가스 주입구(1014) 및 배기구(들)(1016)로부터 유동적으로 격리된 에칭 헤드(1010) 내에 형성된 1개 이상의 채널을 통해 유체를 순환시킴으로써 제공된다. 소정의 실시형태에 있어서, 에칭 가스의 온도는 에칭 헤드(1010)에 유입되기 전에 조정된다.
도 10e에 나타낸 에칭 헤드(1010)의 다른 실시형태는 부가적인 에칭 가스 주입구(1014)와 배기구(1016)를 추가함으로써 활성 에칭 영역의 폭을 증가시킨다. 당업자라면 부가적인 에칭 가스 주입구(1014) 및 배기구(1016)는 다른 실시형태에 있어서 추가될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
에칭 헤드(1010)의 다른 실시형태(도시 생략)는, 단지 1개의 흐름 안내면(1018)과 1개의 관련된 배기구(1016)를 포함하는 것을 제외하고, 도 10b의 에칭 헤드와 유사하다. 바람직한 실시형태에 있어서, 흐름 안내면(1018) 및 배기구(1016)는 에칭 헤드(1010)와 기판(1070) 사이의 상대적인 이동에 관하여 에칭 헤드(1010)의 하류측 상에 제공된다. 소정의 실시형태에 있어서, 에칭 가스 주입구(1014)는 또한 에칭 헤드(1010)의 하류측을 향하여 각을 이룬다.
위에서 논의된 바와 같이, 예시된 실시형태는 미반응 에칭 가스 및/또는 에칭 부산물의 포획을 위한 리사이클 유닛(1044)을 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 배출된 가스 내의 미반응 XeF2는, 예를 들어, 저온용 트랩(cold trap) 등을 이용해서, 예컨대, 기상 XeF2를 고체 상태로 재응축시킴으로써 장래의 이용을 위해 회수된다. 소정의 실시형태에 있어서, 에칭 부산물은 배출된 기류로부터 당업계에 공지된 배출된 수단에 의해, 예를 들어, 여과, 흡수, 화학흡착, 물리흡착, 반응, 응축, 이들의 조합 등에 의해 제거된다.
에칭 시스템(1000)의 소정의 실시형태는 해방 에칭의 진행을 모니터링하기 위한 모니터링 시스템(도시 생략)을 추가로 포함한다. 모니터링 시스템의 소정의 실시형태는 예를 들어 배출된 에칭 기류 내에서 에칭 반응의 부산물 및/또는 에칭제의 농도를 모니터링한다. 이러한 모니터링을 위한 적절한 방법은 당업계에 공지되어 있으며, 그 예로는 분광분석, 질량분광분석, 적외 분광분석, UV-가시광 분광분석, 라만 분광분석, 마이크로파 분광분석, 핵자기 공명 분광분석, 이들의 조합 등을 들 수 있다. 소정의 실시형태에 있어서, 에칭 과정은 해방 에칭 과정 동안 MEMS를 직접 모니터링함으로써 모니터된다. 예를 들어, 소정의 실시형태에 있어 서, 광학적 변조기 혹은 광학적 변조기의 어레이의 반사율은 에칭 과정을 평가하기 위하여 모니터된다.
도 11은 본 방법을 수행하기 위한 적절한 에칭 장치의 일례로서 도 10a 내지 도 10e에 예시된 에칭 시스템(1000)을 참조하여 미해방 MEMS를 해방 에칭하기 위한 방법(1100)의 일 실시형태를 나타낸 순서도이다. 당업자라면 상기 방법(1100)은 다른 장치 상에서도 실행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
스텝 1110에서, 미해방 MEMS를 포함하는 기판(1070)은 기판 지지부(1050) 상에 탑재되고 에칭 헤드(1010)의 아래쪽에 위치결정된다. 소정의 실시형태에 있어서, 기판(1070)은 보다 긴 에지가 에칭 헤드(1010)의 길이 혹은 길이방향 축에 대응하고, 보다 짧은 에지가 기판 지지부(1050)와 에칭 헤드(1010) 간의 상대적인 이동방향에 대응한다. 이러한 배열의 실시형태는, 활성 에칭 영역이 이러한 형태에서 기판의 보다 큰 비율을 커버하기 때문에 보다 짧은 에칭 시간을 제공한다.
스텝 1120에서, 에칭 가스는 미해방 MEMS가 상부에 형성되어 있는 기판(1070)의 표면에 에칭 헤드(1010)의 에칭 가스 주입구(1014)를 통해서 유도된다. 소정의 실시형태에 있어서, 가스 흐름은 활성 에칭 영역의 적어도 일부에서 일반적으로 층류를 제공하도록 조정된다. 기판(1070) 상의 활성 에칭 영역은 에칭 가스 주입구(1014)로부터의 신선한 에칭 가스를 해제하고 소비된 에칭 가스 및 에칭 부산물을 배기구(1016)를 통해서 빼냄으로써 전술한 바와 같이 규정된다. 에칭 가스는 활성 에칭 영역 내에서 희생 재료와 접촉하고, 이에 따라 희생 재료의 적어도 일부를 에칭한다. 임의선택적으로, 기판(1070)은 에칭을 가속시키기 위해 기판 지 지부(1050) 내의 가열 장치를 이용해서 가열된다.
에칭 헤드의 설계는 활성 에칭 영역에서 균일한 에칭을 제공한다. 도 10b를 재차 참조하면, 기상 에칭제의 농도는 에칭 가스 주입구(1014)의 바로 밑에서 가장 높다. 따라서, 에칭은 활성 에칭 영역의 이 부분에서 빨라진다. 기상 에칭제의 농도는 에칭 가스가 배기구(1016)를 향해 이동함에 따라 감소된다. 따라서, 에칭 속도는 배기구(1016)의 바로 아래쪽에서 가장 낮다. 당업자라면, 에칭 헤드(1010)의 치수, 어레이(1072)로부터 에칭 헤드의 높이(H), 기상 에칭제의 농도, 에칭 가스의 압력, 진공원의 압력은, 배기에서의 기상 에칭제의 농도가 매우 낮아 기상 에칭제를 보존하도록 특정 기판에 대해서 선택될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 소정의 실시형태에 있어서, 기상 에칭제의 약 80% 내지 약 99%, 더욱 바람직하게는, 약 85% 내지 약 99%는, 에칭 가스가 배기구(1016)를 통해 배기되기 전에 반응된다.
주입구(1014)로부터 기판 표면을 따라 실질적으로 평행한 흐름의 구속 및 낮은 프로파일(바람직하게는, 약 0.5-25 ㎜, 더욱 바람직하게는 약 1 내지 10 ㎜) 내에서, 에칭 헤드(1010)의 흐름 안내면과 기판(기판 지지부(1050)에 의해 구속됨) 사이의 작은 각도는 이 과정의 효율성을 조율하는 데 도움을 줄 수 있는 것임을 이해할 수 있을 것이다. 특히, 평행 상태로부터 약 0°와 약 10° 사이의 각도는 국부적인 압력 및 흐름 속도의 전환을 허용한다.
스텝 1130에서, 기판(1070)은 에칭 헤드(1010)에 대해서 상대적으로 이동되고, 이에 따라, 미해방 MEMS 혹은 MEMS의 어레이의 다른 부분 위로 활성 에칭 영역 을 이동시킨다. 도 10b의 실시형태에 있어서, 기판(1070)은 양방향 헤드 화살표(M)에 의해 표시된 방향으로 이동가능한 기판 지지부(1050)에 의해 이동된다. 소정의 실시형태에 있어서, 에칭 헤드(1010)가, 기판(1070)을 이동하는 것에 부가해서 혹은 당해 기판을 이동하는 대신에 이동한다.
바람직한 실시형태에 있어서, 스텝 1120 및 스텝 1130은 동시에 수행되며, 즉, 에칭 가스는, 에칭 헤드(1010)와 기판(1070)이 연속적인 방식으로 상대적으로 변위됨과 동시에 에칭 헤드(1010)로부터 유도된다.
임의선택적인 스텝 1140에서, 스텝 1120 및 스텝 1130은, 예를 들어, 전술한 바와 같이 에칭 과정을 모니터함으로써, 에칭이 완료될 때까지 반복된다. 소정의 바람직한 실시형태에 있어서, MEMS의 완전한 해방 에칭은 에칭 헤드(1010)의 1회의 통과 혹은 주사로 실현된다. 에칭 가스 체류 시간은, 전술한 바와 같이, 기판(1070)의 속도와 관련해서 조정된다. 소정의 실시형태에 있어서, 반송기 시스템(1070)의 속도는 1회 통과 해방을 허용하도록 모니터링 시스템에 따라 조정된다.
다른 실시형태에 있어서, MEMS는 다수회의 통과로 에칭된다. 예를 들어, 소정의 실시형태에 있어서, 전체 기판(1070)은, 에칭이 완료될 때까지 기판 지지부(1050)에 의해 에칭 헤드(1010) 밑에서 전후로 주사된다. 다른 실시형태에 있어서, 기판(1070)은 출발 위치에 배치되고, 주사된 후, 재차 출발 위치로 복귀하고 재차 에칭된다. 전술한 바와 같이, 소정의 실시형태에 있어서, 에칭 헤드(1010)는 기판(1070) 위로 이동된다.
다른 실시형태에 있어서, 기판(1070)이 기판 지지부(1050)에 의해 반송됨에 따라 당해 기판(1070)의 영역이 각 에칭 헤드(1010)의 활성 에칭 영역 밑을 순차적으로 통과하도록 복수개의 전체적으로 병렬의 에칭 헤드(1010)가 제공된다. 비교를 위해서, 도 13a는 에칭 헤드(1310) 및 기판(1370)을 도시한 도 10a 및 도 10b에 나타낸 시스템과 유사한 에칭 시스템(1300)의 일 실시형태의 부분 평면도이다. 예시된 실시형태에 있어서, 에칭 헤드(1310)의 길이방향 축은 기판(1370)의 보다 긴 에지보다 길고 또한 일반적으로 평행하다. 기판(1370)에 대한 에칭 헤드(1310)의 상대 이동은 화살표(A)로 표시되고, 에칭 헤드(1310)에 대한 기판(1370)의 상대 이동은 화살표(B)로 표시되어 있다.
도 13b는 도 13a에 나타낸 시스템과 유사한 에칭 시스템(1300)의 일 실시형태의 부분 평면도이고, 이 시스템은 기판(1370) 위쪽에 배치된 복수개의 에칭 헤드(1310a), (1301b), (1301c)를 포함하고 있다. 기판(1370)에 대한 에칭 헤드(1310a), (1301b), (1301c)의 상대적인 이동은 화살표들로 표시되고, 에칭 헤드(1310a), (1301b), (1301c)에 대한 기판(1370)의 상대적인 이동은 화살표(B)로 표시되어 있다. 복수개의 에칭 헤드를 포함하는 에칭 시스템의 실시형태는 개선된 에칭 제어 및 보다 신속한 에칭 중 적어도 하나를 제공한다. 예를 들어, 소정의 실시형태에 있어서, 에칭 헤드(1310a), (1301b), (1301c)의 각각에서의 기체 흐름은 독립적으로 제어가능하다. 당업자라면 다른 실시형태는 상이한 개수의 에칭 헤드를 이용한다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
또, 당업자라면 임의의 적절한 에칭 헤드가 상기 에칭 장치, 시스템 및/또는 방법에 유용하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 도 14a는 가스 출 구(1414)를 포함하는 전체적으로 원통형의 에칭 헤드(1410)의 단부의 평면도이고, 도 14b는 그의 일 실시형태의 단면도이다. 도 15a는 가스 출구(1514)를 포함하는 수직방향으로 테이퍼 형상으로 된 에칭 헤드(1510)의 일 실시형태의 평면도이고, 도 15b는 그의 단면도이다. 도 16a는 전체적으로 평탄화된 원뿔 형상을 지닌 에칭 헤드(1610)의 일 실시형태의 정면도이고, 도 16b는 측면도이다. 도 14a 내지 도 16b에 나타낸 실시형태들은 배기구를 포함하고 있지 않지만, 당업자라면, 다른 실시형태는 전술한 바와 같이 1개 이상의 배기구를 포함하는 것을 이해할 수 있을 것이다.
실시예 1
유리 기판(370 ㎜ × 470 ㎜ 곱 2.5 ㎜) 상에 물리적 기상증착에 의해 몰리브덴 막(150 ㎚)을 증착하였다. 이와 같이 피복된 기판을 도 9에 나타내고 위에서 설명한 바와 같은 소크-앤드-백필 에칭장치에 반입하고, XeF2 증기를 이용해서 에칭하였다. 10회의 에칭 사이클 후에, 도 12a에 나타낸 바와 같이 에칭은 관찰되지 않았다. 20회 사이클 후에, 도 12b에 나타낸 바와 같이 에칭 챔버의 샤워헤드 상의 개구부의 패턴에 대응하는 볼리브덴 상에 패턴이 형성되었다. 30 사이클 후에, 도 12c에 나타낸 바와 같이 기판의 중심 둘레에 약간의 에칭이 또한 관찰되었다. 40, 50 및 60 사이클째에, 기판의 중심에 있어서의 에칭된 영역이, 도 12d 내지 도 12f에 나타낸 바와 같이, 샤워헤드의 개구부 둘레의 영역을 따라서 성장하였다. 에칭은 도 12g에 나타낸 바와 같이 70 사이클 후에 완료되었다.
실시예 2
도 8a에 나타낸 실시형태와 유사한 미해방 간섭계 변조기의 어레이가 유리 기판(370 ㎜ × 470 ㎜) 상에 제작되며, 당해 기판 위에는 이하의 층들, 즉, 인듐 주석 산화물 도전층, 80Å의 몰리브덴/크롬 부분 반사층, 400 내지 500 Å의 이산화규소 유전체층, 2000 Å의 몰리브덴 희생층, 300 Å의 알루미늄제 이동식 반사층 및 1000 Å의 니켈제 변형가능한 층이 증착되어 있다.
도 10b에 나타낸 유형의 가스 커튼(에어 나이프) 에칭 헤드는 상부에 어레이가 배치되는 반송기 시스템 위쪽에 위치결정되며, 이때 에칭 헤드는 당해 어레이의 470 ㎜ 에지에 대해서 위쪽에 또한 평행하게 되어 있다. 주위 온도에서 질소 내 XeF2의 기류는 상기 에칭 가스 주입구 및 진공원에 접속된 배기구에 제공된다. 상기 어레이는 1회 통과로 에칭제거되는 희생층 및 반송기에 의해 에칭 헤드 아래쪽으로 이동된다.
당업자라면, 전술한 장치 및 제조방법의 변화, 예컨대 구성요소 및/또는 공정들의 추가 및/또는 제거, 및/또는 그들의 순서의 변경 등을 행하는 것이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 게다가, 본 명세서에 기술된 방법, 구조 및 시스템은 기타 유형의 MEMS 장치, 예를 들어, 기타 유형의 광학적 변조기를 비롯한 기타 전자 장치를 제조하는 데 유용하다.
이상의 상세한 설명이 다양한 실시예에 적용되는 본 발명의 새로운 특징들을 도시하고, 묘사되며, 지적되어 있지만, 예시된 장치 또는 방법의 형태나 상세한 설명에 있어서 다양한 생략, 대체 및 변화들이 본 발명의 정신으로부터서 벗어나는 일 없이 당업자에 의해 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 또, 인식하고 있는 바와 같이, 몇몇 특징들은 다른 것들과 분리되어 사용되거나 실행될 수도 있으므로, 본 발명은 여기에서 설명된 모든 특징들과 장점들을 제공하지 않는 형태 내에서 구현될 수도 있다.

Claims (30)

  1. 희생 재료를 포함하는 마이크로전자기계 시스템(MEMS: microelectromechanical system) 장치가 표면에 형성된 기판을 제공하는 단계;
    에칭 가스 주입구와 상기 기판을 상대적으로 이동시키는 단계;
    상기 에칭 가스 주입구를 통해서 상기 MEMS 장치의 표면에 기상 에칭제(gas phase etchant)를 포함하는 기류(gas stream)를 유도하는(directing) 단계; 및
    상기 MEMS로부터 희생 재료의 적어도 일부를 선택적으로 에칭하는 단계를 포함하는, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치의 에칭방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 MEMS 장치가 표면에 형성된 기판을 제공하는 단계는 두 전극 사이에 희생 재료가 배치된 MEMS 장치를 구비한 기판을 제공하는 단계를 포함하는 것인, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치의 에칭방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기류를 유도하는 단계는 불활성 가스를 포함하는 기류를 유도하는 단계를 포함하는 것인, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치의 에칭방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기류를 유도하는 단계는 기류를 실질적으로 층류(laminar flow)로 유도하는 단계를 포함하는 것인, 마이크로전자기계 시스 템(MEMS) 장치의 에칭방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기류를 유도하는 단계는 이불화제논을 포함하는 기류를 유도하는 단계를 포함하는 것인, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치의 에칭방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기류를 유도하는 단계는 상기 MEMS 장치의 표면에 대해서 직각을 이루는 기류를 흐르게 하는 단계를 포함하는 것인, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치의 에칭방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 기류를 유도하는 단계는 상기 MEMS 장치의 표면에 대해서 실질적으로 평행한 기류의 적어도 일부를 유도하는 단계를 포함하는 것인, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치의 에칭방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 에칭 가스 주입구를 통해서 기류를 유도하는 단계는 길게 뻗은(elongate) 에칭 가스 주입구를 통해서 기류를 유도하는 단계를 포함하는 것인, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치의 에칭방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 길게 뻗은 에칭 가스 주입구를 통해서 기류를 유도하는 단계는 슬롯-형성 노즐(slot-shaped nozzle)을 통해서 기류를 유도하는 단계를 포함하는 것인, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치의 에칭방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 슬롯-형성 노즐을 통해서 기류를 유도하는 단계는 상기 MEMS 장치의 표면에 근접한 길게 뻗은 에칭 가스주입구의 전체 길이방향 축을 실질적으로 위치결정시키는 단계를 포함하는 것인, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치의 에칭방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 슬롯-형성 노즐을 통해서 기류를 유도하는 단계는 가스 커튼 노즐(gas curtain nozzle)을 통해서 기류를 유도하는 단계를 포함하는 것인, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치의 에칭방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 길게 뻗은 에칭 가스 주입구를 통해서 기류를 유도하는 단계는 적어도 상기 기판의 치수와 같은 정도로 길게 뻗은 가스 주입구를 통해서 기류를 유도하는 단계를 포함하는 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치의 에칭방법.
  13. 제1항에 있어서, 선택적으로 에칭하는 단계는 상기 MEMS 장치 내에 공동부(cavity)를 형성하는 단계를 포함하는 것인, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치의 에칭방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 에칭 가스 주입구와 상기 기판을 상대적으로 이동시키는 단계는 상기 에칭 가스 주입구의 긴 치수에 직교하는 방향으로 상기 에칭 가스 주입구와 상기 기판을 상대적으로 이동시키는 단계를 포함하는 것인, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치의 에칭방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 에칭 가스 주입구와 상기 기판을 상대적으로 이동시키는 단계는 상기 에칭 가스 주입구의 아래에서 기판을 주사하는 단계를 포함하는 것인, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치의 에칭방법.
  16. 제1항에 있어서, 기류를 유도하는 단계 및 상기 에칭 가스 주입구와 상기 기판을 상대적으로 이동시키는 단계는 동시에 일어나는 것인, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치의 에칭방법.
  17. 제1항에 있어서, 적어도 1개의 배기 개구부를 통해서 상기 기류의 적어도 일부를 빼내는 단계를 추가로 포함하는, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치의 에칭방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 기류의 적어도 일부를 빼내는 단계는 에칭 부산물을 빼내는 단계를 추가로 포함하는 것인, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치의 에칭방법.
  19. 길이방향 축, 에칭 가스 주입구 및 당해 에칭 가스 주입구의 제1측면에 배치된 제1흐름 안내면을 포함하며, 상기 에칭 가스 주입구로부터 에칭 가스를 유도시키도록 조작가능한 에칭 헤드(etching head); 및
    미리 결정된 높이에서 상기 에칭 가스 주입구 근방에 기판을 동시에 지지하고 또한 상기 에칭 헤드에 대해서 상부에 탑재된 기판을 병진이동시키도록 작동가능한 기판 지지부를 포함하되,
    상기 제1흐름 안내면은 상기 기판에 실질적으로 평행한 상기 에칭 가스 주입구로부터 가스의 흐름을 안내하도록 치수화되어(dimensioned) 구성된 것인 에칭 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1흐름 안내면과 상기 미리 결정된 높이는 약 10:1보다 큰 애스펙트비를 지닌 활성 에칭 영역(zone)을 규정하는 것인 에칭 시스템.
  21. 제19항에 있어서, 상기 에칭 헤드는 제1배기구를 추가로 포함하고, 상기 제1흐름 안내면은 상기 제1배기구와 상기 에칭 가스 주입구 사이에 배치된 것인 에칭 시스템.
  22. 제22항에 있어서, 상기 에칭 헤드는 제2배기구를 추가로 포함하고, 상기 제2배기구와 상기 에칭 가스 주입구 사이의 상기 에칭 가스 주입구의 제2측면 상에 제 2흐름 안내면이 배치되어 있는 것인 에칭 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제1배기구는 상기 에칭 헤드의 길이방향 축에 실질적으로 평행한 길게 뻗은 슬롯을 포함하는 것인 에칭 시스템.
  24. 제19항에 있어서, 상기 에칭 가스 주입구는 상기 에칭 헤드의 길이방향 축에 실질적으로 평행한 길게 뻗은 슬롯을 포함하는 것인 에칭 시스템.
  25. 제1측면과 제2측면을 규정하는 제1방향으로 연장되는 길게 뻗은 에칭 가스주입구;
    상기 길게 뻗은 에칭 가스주입구에 평행하고 당해 에칭 가스 주입구로부터 상기 제1측면 상에 이간되어 있는 제1의 길게 뻗은 배기구;
    상기 길게 뻗은 에칭 가스주입구에 평행하고 당해 에칭 가스 주입구로부터 상기 제2측면 상에 이간되어 있는 제2의 길게 뻗은 배기구;
    상기 길게 뻗은 에칭 가스주입구에 유동적으로 접속된 기상 에칭제의 공급원; 및
    상기 제1의 길게 뻗은 배기구 및 제2의 길게 뻗은 배기구에 유동적으로 접속된 진공 공급원을 포함하는 에칭장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 에칭 가스 주입구는 에칭제 흐름 간극을 규정하는 가 스 커튼 노즐을 포함하는 것인 에칭장치.
  27. 제25항에 있어서, 상기 제1의 길게 뻗은 배기구 및 제2의 길게 뻗은 배기구는 각각, 제1퍼지 간극(first purge gap) 및 제2퍼지 간극을 각각 규정하는 길게 뻗은 슬롯을 포함하는 것인 에칭장치.
  28. 희생 재료를 포함하는 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치가 표면에 형성된 기판을 제공하는 단계;
    에칭 가스 주입구를 통해서 상기 MEMS 장치를 향하여 기상 에칭제를 포함하는 기류를 유도하는 단계;
    상기 기상 에칭제에 의해 상기 희생 재료의 적어도 일부를 선택적으로 에칭하는 단계; 및
    적어도 1개의 배기 개구부를 통해서, 동시에 상기 기류를 유도하면서, 상기 기류의 적어도 일부를 빼내는 단계를 포함하는, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치의 에칭방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치가 표면에 형성된 기판을 제공하는 단계는 두 전극 사이에 희생 재료가 배치된 MEMS 장치를 구비한 기판을 제공하는 단계를 포함하는 것인, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치의 에칭방법.
  30. 제28항에 있어서, 상기 기류를 유도하는 단계는 가스 커튼 노즐을 통해서 상기 기류를 유도하는 단계를 포함하는 것인, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 장치의 에칭방법.
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