KR0154925B1 - 광로 조절 장치의 제조방법 - Google Patents

광로 조절 장치의 제조방법

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KR0154925B1 KR1019950010580A KR19950010580A KR0154925B1 KR 0154925 B1 KR0154925 B1 KR 0154925B1 KR 1019950010580 A KR1019950010580 A KR 1019950010580A KR 19950010580 A KR19950010580 A KR 19950010580A KR 0154925 B1 KR0154925 B1 KR 0154925B1
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Abstract

본 발명은 광로 조절 장치에 관한 것으로서, 구동기판의 상부에 패드와 전기적으로 연결되도록 하부전극, 변형부 및 상부전극을 순차적으로 적층한 후 좁은 폭을 갖고 길게 형성되도록 액츄에이터를 패터닝 및 분리하고, 구동기판 상부의 액츄에이터가 형성되지 않은 소정 부분에 희생층을 형성한다. 그리고, 상기 상부전극,, 희생층 및 구동기판의 노출된 부분에 반사판을 형성하고 인접하는 액츄에이터에 의해 구동되는 반사판과 구동기판에 부착된 일측의 소정 부분이 연결되고, 상부전극 및 희생층에 형성된 타측이 분리한 후 패터닝하고 희생층을 제거한다. 따라서, 액츄에이터의 구성 요소를 감소하여 간단한 공정으로 형성할 수 있으며, 또한, 반사막이 휘어지거나 희생층 제거시 스티킹 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

Description

광로 조절 장치의 제조방법
제1도(a) 내지 (d)는 종래 기술에 따른 광로 조절 장치의 제조공정도
제2도(a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 광로 조절 장치의 제조공정도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
31 : 구동기판 33 : 패드
35 : 액츄에이터 37 : 하브전극
39 : 변형부 41 : 상부전극
43 : 희생층 45 : 반사막
본 발명은 투사형 화상 표시장치에 이용되는 광로 조절 장치의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 제조가 간단하고 액츄에이터의 자체 응력에 의해 휘어지는 현상을 방지할 수 있는 광로 조절 장치의 제조방법에 관한 것이다.
화상 표시장치는 표시방법에 따라, 직시형 화상 표시장치와 투사형 화상 표시장치로 구분된다.
직시형 화상 표시장치는 CRT(Catholde Ray Tube)등이 있는데, 이러한 CRT 화상 표시장치는 화질은 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증대와, 가격이 비싸지는 등의 문제점이 있어 대화면을 구비하는데 한계가 있다.
투사형 화상 표시장치는 대화면 액정표시장치(Liquid Crystal Display : 이하 `LCD'라 칭함)등이 있는데, 이러한 대화면 LCD의 박형화가 가능하여 중량을 작게 할 수 있다. 그러나, 이러한 LCD는 편광판에 의한 광의 손실이 크고 LCD를 구동하기 위한 박막 트랜지스터가 화소 마다 형성되어 있어 개구율(광의 투과면적)을 높이는데 한계가 있으므로 광의효율이 매우 낮다.
따라서, 미합중국 Aura사에 의해 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays : 이하 `AMA'라 칭함)를 이용한 투사형 화상 표시장치가 개발되었다. AMA를 이용한 투사형 화상 표시장치는 광원에서 발광된 백색광을 적색, 녹색 및 청색의 광으로 분리한 후, 이광을 액츄에이터들로 이루어진 광로 조절 장치의 구동에 의해 광로를 변경 시킨다. 즉, 액츄에이터들에 실장되어 이 액츄에이터들이 개별적으로 구동되는 것에 의해 기울어지는 거울들에 각각 반사시켜 광로(light path)를 변경시키는 것에 의해 광의 양을 조절하여 화면으로 투사시킨다. 그러므로, 화면에 화상이 나타나게 된다. 상기에서, 액츄에이터는 압전 또는 전왜세라믹으로 이루어진 변형부가 인가되는 전압에 의해 전계가 발생되어 변형되는 것을 이용하여 거울을 기울게 한다. AMA는 구동방식에 따라 1차원 AMA와 2차원 AMA로 구별된다. 1차원 AMA는 거울들이 M×1 어레이로 배열되고, 2차원 AMA는 거울들이 M×N어레이로 배열되고 있다. 따라서, 1차원 AMA를 이용한 투사형 화상표시장치는 주사거을을 이용하여 M×1개 광속들을 선주사시키고, 2차원 AMA를 이용하는 투사형 화상표시장치는 M×N개의 광속들을 투사시켜 화상을 나타내게 된다.
또한, 액츄에이터는 변형부의 형태에 따라 벌크형(bulk type)과 박막형(thin type)으로 구분된다. 상기 벌크형은 다층 세라믹을 얇게 잘라 내부에 금속전극이 형성된 세라믹웨이퍼(ceramic wafer)를 구동기판에 실장한 후 쏘잉(sawing)등으로 가공하고 거울을 실장한다. 그러나, 벌크형 액츄에이터는 액츄에이터들을 쏘잉에 의해 분리하여야 하므로 긴 공정시간이 필요하며, 또한, 변형부의 응답속도가 느린 문제점이 있었다. 따라서, 반도체공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형의 액츄에이터가 개발되었다.
제1도(a) 내지 (d)는 종래 기술에 따른 광로조절장치의 제조공정도이다.
제1도(a)를 참조하면, 표면에 트랜지스터(도시되지 않음)가 매트릭스 형태로 내장되고, 이 트랜지스터에 전기적으로 연결된 A1 등의 금속으로 이루어진 패드(13)를 갖는 구동기판(11)의 표면에 에어 갭(air gap)을 형성하기 위한 희생막(15)을 1~2㎛ 정도의 두께로 형성한다. 그리고, 패드(13)가 형성된 부분의 희생막(15)을 통상의 포토리쏘그래피(photolithography) 방법으로 제거하여 패드(!3)와 주위의 구동기판(11)을 노출시킨다.
제1도(b)를 참조하면, 상기 구동기판(11)와 희생막(15)의 상부에 멤브레인(17)을 1~2㎛ 정도의 두께로 형성한다. 그리고, 멤브레인(17)의 소정 부분에 패드(13)가 노출되도록 홈을 형성한 후, 이 홈의 내부에전도성 금속을 채워 패드(13)들과 전기적으로 연결되는 플러그(plug : 19)를 형성한다. 계속해서, 멤브레인(17)의 상부에 500~2000Å 정도의 두께의 하브전극(21)을 플러그(19)와 전기적으로 연결되도록 형성한다. 그러므로, 패드(13)와 하부전극(21)은 플러그(19)에 의해 서로 전기적으로 연결된다.
제1도(c)를 참조하면, 상기 하부전극(21)의 표면에 변형부(23) 및 상부전극(25)을 형성한다. 상기에서, 변형부(23)는 압전 세라믹이나 전왜세라믹을 0.7~2㎛ 정도의 두께로 도포하며, 상부전극(25)은 반사특성과 전기적특성이 좋은금속을 증착하여 형성된다. 계속해서, 상부전극(25), 변형부(23), 하부전극(21) 및 멤브레인(17)들을 구동기판(11)이 노출되도록 식각하여 액츄에이터들을 분리한다. 상기 액츄에이터들을 분리할 때, 상브전극(25), 변형부(23), 하브전극(21) 및 멤브레인(17)들을 각각의 식각 마스크를 사용하여 반응성 이온 식각(RIE)으로 식각한다. 그리고, 상부전극(25)의 표면과 액츄에이터들의 분리에 의한 측면들에 보호막(27)을 형성한다.
제1도(d)를 참조하면, 희생막(15)을 불산용액(HF) 등의 식각 용액으로 제거한다. 이때, 보호막(27)은 멤브레인(17) 및 변형부(23)의 측면이 식각되어 각층들이 박리되는 것을 방지한다. 그 다음, 보호막(27)을 제거하여 에어 갭(29)을 형성한다.
그러나, 상술한 종래 기술에 따른 광로 조절 장치의 제조방법은 액츄에이터를 다층으로 형성하고 패터닝하여야 하므로 공정이 복잡하며, 또한, 멤브레인은 침적 특성에 의해 상부의 밀도가 하부의 밀도보다 크게 되어 자체 응력을 갖게되므로 액츄에이터와 그의 상부에 형성되는 반사막으로 이용되는 상부 전극이 상부 방향으로 휘어지는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 액츄에이터의 구성 요소를 감소하여 간단한 공정으로 형성할 수 있는 광로 조절 장치의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 반사막이 휘어지거나, 또는, 희생막 제거시 스티킹(sticking) 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있는 광로 조절장치의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광로 조절 장치의 제조 방법은 트랜지스터가 매트릭스 형태로 내장되고 표면에 각각의 트랜지스터에 전기적으로 연결된 패드를 갖는 구동기판과, 상기구동기판의 표면에 하부전극, 변형부 및 상부전극을 순차적으로 형성하는 공정과, 상기 상부전극, 변형부 및 하부전극을 구동기판이 노출되도록 좁은 폭으로 길게 패터닝하여 액츄에이터를 분리하는 공정과, 상기 액츄에이터가 형성되지 않은 구동기판 상부의 소정 부분에 액츄에이터와 동일한 두께로 희생층을 형성하는 공정과, 상기 상부전극, 희생층 및 구동기판의 노출된 부분에 반사판을 형성하고 인접하는 액츄에이터에 의해 구동되는 반사판과 구동기판에 부착된 일측의 소정 부분이 연결되고 상부전극 및 희생층에 형성된 타측이 분리되게 패터닝하는 공정과, 상기 희생층을 제거하는 공정을 구비한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제2도(a) 내지 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 광로 조절 장치의 제조공정도이다.
재2도(a)를 참조하면, 표면에 트랜지스터(도시되지 않음)가 매트릭스 형태로 내장되고, 이 트랜지스터에 전기적으로 연결된 A1 등의 금속으로 이루어진 패드(33)를 갖는 구동기판(31)의 표면에 하부전극(37), 변형부(39) 및 상부전극(41)을 순차적으로 형성한다. 상기에서, 구동기판(31)은 유리 또는 알루미나(Al2O3) 등의 절연물질, 또는, 실리콘 등의 반도체로 이루어진다. 하부전극(37)을 백금(Pt) 또는 백금/티타늄(Pt/Ti) 등을 500~2000Å 정도의 두께로 스퍼터링 또는 진공 증착하여 패드(33)를 덮도록 형성한다. 그리고, 변형부(39)를 BaTiO3, PZT(Pb(Ar, Ti)O3) 또는 PLZT(Pb, La)(Zr, Ti) O3) 등의 압전세라믹이나, 또는 PMN(Pb(Mg, Nb)O3) 등의 전왜세라믹을 닥터브레이드법, Sol-Gel법, 스퍼터링 또는 화학기상침적법 등으로 0.7~2㎛ 정도의 두께로 도포하여 형성한다. 상기에서 변형부(39)는 얇게 형성되므로 별도의 분극을 하지 않고도 구동시 인가되는 구동전압에 의해 분극되도록 한다. 또한, 상부전극(41)을 상기 하부전극(37)과 동일한 금속을 동일한 방법으로 형성한다.
제2도(b)를 참조하면, 상부전극(41), 변형부(39) 및 하부전극(39)을 구동기판(31)이 노출되도록 식각하여 액츄에이터(35)를 분리 및 패터링한다. 상기에서 액츄에이터(35)를 좁은 폭으로 길게 형성하는 데, 분리시 상부전극(41), 변형부(39) 및 하부전극(37)을 각각의 식각 마스크를 사용하여 반응성 이온 식각(RIE)하며, 하부전극(37)이 패드(33)와 접촉되도록 한다. 그리고, 상기 액츄에이터(35)가 형성되지 않은 구동기판(31)의 상부에 액츄에이터(35)와 동일한 두께로 희생층(43)을 형성한다. 상기에서, 희생층(43)을 PSG(Phospho-Silicate Glass) 또는 다결정 실리콘으로 형성하되, PSG면 스핀 코팅(spin coating)방법으로, 다결정 실리콘이면 화학기상침적 방법으로 형성한다. 그리고, 상기 희생층(43)을 패터닝하여 구동기판(31)의소정 부분을 노출시킨다. 그리고, 상부전극(41), 희생층(43) 및 구동기판(31)의 노출된 부분에 반사판(45)을 형성한다. 상기 반사판(45)은 반사 특성 뿐만 아니라 전기적 특성이 양호한 알루미늄 등을 1000~3000Å 정도의 두께로 스퍼터링 또는 진공증착 등의 방법에 의해 형성되어 상부전극(41)과 전기적으로 연결된다.
제2도(c)를 참조하면, 반사판(45)을 포토리쏘그래피 방법에 의해 패터닝한다. 상기에서 반사판(45)은 인접하는 액츄에이터(도시되지 않음)에 의해 구동되는 반사판(도시되지 않음)과 구동기판(31)에 부착된 일측의 소정 부분이 연결되고, 상부전극(41) 및 희생층(43)에 형성된 타측이 분리된다. 또한, 반사판(45)의 타측 끝 부분은 액츄에이터(35)의 측면과 일치된다. 그리고, 희생층(43)을 불산(HF) 등의 식각용액으로 제거한다. 이때, 액츄에이터(35)는 반사판(45)의 타측 끝 부분이 구동기판(31)에 부착되는 스티킹 현상을 방지한다. 또한, 반사판(45)이 액츄에이터(35)의 상부전극(41)과 부착되므로 자체 응력에 의해 상부방향으로 휘게 되는 것을 방지한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 구동기판의 상부에 패드와 전기적으로 연결되도록 하부전극, 변형부 및 상부전극을 순차적으로 적층한 후 좁은 폭을 갖고 길게 형성되도록 액츄에이터를 패터닝 및 분리하고, 구동기판 상부의 액츄에이터가 형성되지 않은 소정 부분에 희생막을 형성한다. 그리고, 상기 상부전극, 희생층 및 구동기판의 노출된 부분에 반사판을 형성하고 인접하는 액츄에이터에 의해 구동되는 반사판과 구동기판에 부착된 일측의 소정 부분이 연결되고, 상부전극 및 희생층에 형성된 타측이 분리한 후 패터닝하고 희생층을 제거한다.
따라서, 본 발명에 액츄에이터의 구성 요소를 감소하여 간단한 공정으로 형성할 수 있으며, 또한 반사막이 휘어지거나 희생층 제거시 스티킹 현성이 발생되는 것을 방지할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (8)

  1. 트랜지스터가 매트릭스 형태로 내장되고 표면에 각각의 트랜지스터에 전기적으로 연결된 패드(33)를 갖는 구동기판(31)과 : 상기 구동기판(31)의 표면에 하부전극(37), 변형부(39) 및 상부전극(41)을 순차적으로 형성하는 공정과, 상기 상부전극(41), 변형부(39) 및 하부전극(39)을 구동기판(31)이 노출되도록 좁은 폭으로 길게 패터닝하여 액츄에이터(35)를 분리하는 공정과, 상기 액츄에이터(35)가 형성되지 않은 구동기판(31) 상부의 소정 부분에 액츄에이터(35)와 동일한 두께로 희생층(43)을 형성하는 공정과, 상기 상부전극(41), 희생층(43) 및 구동기판(31)의 노출된 부분에 반사판(45)을 형성하고 인접하는 액츄에이터에 의해 구동되는 반사판과 구동기판(31)에 부착된 일측의 소정 부분이 연결되고 상부전극(41) 및 희생층(43)에 형성된 타측이 분리되게 패터닝하는 공정과, 상기 희생층(43)을 제거하는 공정을 구비하는 광로 조절 장치의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변형부(39)를 BaTiO3, PZT(Pb(Zr, Ti)O3), PLZT(Pb, La)(Zr, Ti)O3) 또는 PMN(Pb(Mg, Nb)O3)으로 형성하는 광조 조절 장치의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 변형부(39)를 닥터브레이드법, Sol-Gel법, 스퍼터링 또는 화학기상침적법으로 형성하는 광로 조절 장치의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기액츄에이터(35) 분리시 상부전극(41), 변형부(39) 및 하부전극(37)을 각각의 식각 마스크를 사용하여 반응성 이온 식각하는 광로 조절 장치의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 희생층(43)을 PSG(Phospho-Silicate Galss) 또는 다결정 실리콘으로 형성하는 광로 조절 장치의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 반사판(45)을 상기 상부전극과 전기적으로 연결되게 형성하는 광로 조절 장치의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 반사판(45)을 알루미늄으로 형성하는 광로 조절 장치의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 반사판(45)을 1000~3000Å 정도의 두께로 스퍼터링 또는 진공증착하여 형성하는 광로 조절 장치의 제조방법.
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