KR100209429B1 - 박막형 광로조절장치 제조방법 - Google Patents

Abstract

투사형 화상 표시 장치로 사용되는 박막형 광로 조절 장치의 제조방법에 있어서, 식각홀에 의한 광효율 저하 및 액츄에이터의 손상을 방지하기 위해, 매트릭스 구조로 형성된 능동 소자를 구동 기판의 상부에 희생층을 형성시키는 제1단계와, 상기 희생층의 상부에 보조 희생층을 형성시키는 제2 단계와, 상기 보조 희생층 및 희생층을 소정 형상으로 패터닝하는 제3단계와, 상기 보조 희생층 및 희생층의 패터닝으로 노출된 구동 기판의 상부 및 보조 희생층의 상부에 소정 형상의 액츄에이어를 형성하는 제4단계와, 상기 보조 희생층을 제거하는 제5단계와, 상기 희생층을 제거하는 제6단계로 이루어진 박막형 광로 조절 장치의 희생층 제거 방법으로 희생층을 제거함으로써, 광로 조절 장치의 광효율의 저하 및 액츄에이터의 손상없이 신뢰성 높은 박막형 광로 조절 장치를 제조할 수 있다.

Description

박막형 광로 조절 장치 제조방법

본 발명은 투사형 화상 표시 장치로 사용되는 박막형 광로 조절 장치의 제조방법에 관한 것으로, 극히 희생층의 제거 시간을 감소시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 희생층 제거 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 화상 표시 장치로 사용되는 평판 디스플레이 장치(FPD:Flat Panel Display)는 무게, 부피, 및 전력 소모가 큰 음극선관(CRT:Cathode Ray Tube)을 대체하기 위한 평판 표시 장치로서, 투사형 디스플레이와 직시형 디스플레이로 구분되며 또한 이러한 디스플레이 장치에 사용되는 소자는 PDP(Plasma Display Panel), EL(Electro Luminescent), LED(Light Emission Diode) , FED(Field Emission Display) 등과 같이 전계 작용에 의하여 방출되는 전자의 직접 또는 간접적인 가시광으로 화상을 나타내는 방출형 디스플레이 장치와 LCD(Liquid Crystal Display), ECD(Electro Chromic Display), DMD(Digital Micromirror Display), AMA(Actuated Mirror Array), GLV(Grating Light Value) 등과 같이 광밸브(Light Valve)로 작용하여 전자의 방출없이 반사광에 의하여 화상을 나타내는 비방출형 디스플레이 장치로 구분된다.

상기 비방출형 디스플레이 장치중 AMA(Actuated Mirror Array)는 전자-광학적 비선형 특성을 향상시키기 위하여 능동 소자가 능동 행렬 구동 방식(Active Matrix Addressing)으로 구성된 구동 기판 상에 복수개의 층이 순차적으로 적층된 미러 어레이를 소정 형상으로 패터닝시키므로써 형성되며, 상기 액츄에이터는 상기 복수개의 층들중 신호 전극 및 공통 전극으로 각각 작용하는 2개의 도전층 사이에 압전 세라믹 조성물로 이루어진 절연층이 개재되어 있는 캔틸레버(Cantilever) 구조로 형성되어 있고 상기 2개의 도전층에 인가되는 전기적 신호에 의한 상기 압전 재료의 압전 변형에 의하여 광원으로부터 방사되는 백색광을 스크린상에 제어된 광로를 따라서 반사시켜서 화상을 나타낸다.

한편, 제1도는 상기 박막형의 액츄에이터를 구비하는 일반적인 박막형 광로 조절 장치의 한 단위 픽셀의 단면을 도시한 단면도로서, 동도면을 참조하면 상기 박막형 광로 조절 장치는 실리콘 기판(110), 패시베이션층(120), 식각 스톱층(130), 매탈 패드(105)로 구성된 구동 기판(100)과 플러그(205), 멤브레인(210), 하부 전극(220), 변형부(230), 상부 전극(240)으로 구성된 액츄에이터(200)를 구비하고 있다.

이하, 제1도에 도시된 바와 같은, 일반적인 박막형 광로 조절 장치는 매트릭스 형상의 능동 소자를 구비한 구동 기판(100) 상에 희생층을 형성하고, 상기 희생층의 상부에 복수개의 층으로 이루어진 소정 형상의 액츄에이터(200)를 형성한 후, 상기 희생층을 제거시킴으로써 제조되며, 상기와 같이 제조된 박막형 광로 조절 장치는 외부의 제어 시스템으로부터 구동 기판(100)에 내장되어 있는 능동 소자를 통하여 상기 액츄에이터(200)의 상부 전극(240)에 전기적 신호가 인가되면 상기 하부 전극(220)과 상기 상부 전극(240)사이에 소정 크기의 전위차가 발생되고 이러한 전위차 발생에 의해 상기 변형부(230)는 압전 변형을 나타내며 이에 의하여 복수개의 액츄에이터(200)가 개별적으로 구동하게 된다.

즉, 반사면으로 작용하는 상기 상부 전극(240)의 표면으로 입사된 광원의 백색광은 상기 액츄에이터(200)의 구동에 의하여 변경된 광로를 따라 반사되어서 도시되어 있지 않은 스크린상에 화상을 표시하게 된다.

한편, 종래에 있어서, 상기 희생층은 인이 함유된 실리콘 산화물(PSG) 등을 저온 화학 기상 증착 공정(LPCVD) 등에 의하여 소정 두께로 적층시켜 형성하고, 상기 희생층의 상부에 소정 형상의 액츄에이터를 제조한 후, 불산등과 같은 식각 용액의 식각 작용으로 상기 희생층을 제거하여 캔틸레버 구조를 형성하였다.

그러나, 상기 희생층의 제거시 희생층의 제거 속도가 너무 느리기 때문에 균일한 에칭이 불가능하고 또한 액츄에이터의 복수개의 층이 식각 용액에 장시간 노출됨으로써, 어택받는 문제점이 있었다.

따라서, 종래에는 상기 문제점을 해결하기 위하여 제2a도 내지 2b도에 보인 것과 같이, 상부 전극에서부터 멤브레인을 관통하여 희생층을 노출시키는 식각홀(Racking Hole: E.H)을 이용하는 박막형 광로 조절 장치의 희생층 제거 방법이 이용되었다.

그러나, 상기와 같이 식각홀(E.H)을 이용하여 희생층 제거 속도를 감소시키는 종래의 희생층 제거 방법은, 식각홀(E.H)이 반사면적의 약 7% 가량을 차지함에 따라 반사 효율이 저하되고, 희생층(250) 제거시 액츄에이터(200)를 관통하는 식각 용액의 어택(Attack)에 의해 액츄에이터(200)에 스트레스가 발생하여 그 형태가 변형되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 식각홀을 이용하지 않고 희생층의 제거 시간을 감소시킴으로써, 반사 효율의 저하 및 액츄에이터의 변형과 같은 문제점을 해소함으로써, 박막형 광로 조절 장치의 광효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에서는 상기 목적을 달성하기 위하여, 투사형 화상 표시 장치로 사용되는 박막형 광로 조절 장치의 희생층을 제거하는 방법에 있어서, 구동 기판의 상부에 희생층을 형성시키는 제1단계와, 상기 희생층의 상부에 보조 희생층을 형성시키는 제2단계와, 상기 보조 희생층 및 희생층을 소정 형상으로 패터닝하는 제3단계와, 상기 보조 희생층 및 희생층의 패터닝으로 노출된 구동 기판의 상부 및 보조 희생층의 상부에 소정 형상의 액츄에이터를 형성하는 제4단계와, 상기 보조 희생층을 제거하는 제5단계와, 상기 희생층을 제거하는 제6단계로 이루어진 박막형 광로 조절 장치 제조방법을 제공한다.

제1도는 일반적인 박막형 광로 조절 장치를 개략적으로 도시한 단면도.

제2a도 내지 2b도는 종래 발명에 따라 희생층을 제거하기 위한 식각홀을 도시한 박막형 광로 조절 장치의 평면도 및 단면도.

제3a도 내지 3e도는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 박막형 광로 조절 장치의 희생층 제거 방법을 순차적으로 도시한 공정단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 구동 기판 200 : 액츄에이터

250 : 희생층 255 : 보조 희생층

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같으며 제1도에 도시된 일반적인 박막형 광로 조절 장치와 동일한 구성은 동일 도면 부호를 사용한다.

제3도는 본 발명에 바람직한 일실시예에 따른 박막형 광로 조절 장치의 희생층 제거 방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도로서, 구동 기판(100), 희생층(250), 보조 희생층(255), 액츄에이터(200)으로 구성되어 있다.

먼저, 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 희생층 제거 방법의 제1단계는 반도체 집적 회로 제조 공정에 의하여 MOS와 같은 트랜지스터로 이루어진 복수개의 능동 소자(도시 생략된)가 매트릭스 구조로 형성된 실리콘 기판(110) 상에 이 후에 수행되는 증착 공정의 고온 분위기하에서 상기 복수개의 능동 소자가 외부로부터 화학적 또는 물리적 손상을 받는 것을 방지시키기 위해 인이 함유된 실리콘 산화물(PSG: phosphosi1icate glass) 또는 BPSG(borophosphosi1icate glass)을 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition:이하,CVD라 칭함)으로 증착하여 패시베이션층(120)을 형성하고, 이후의 식각 공정에서의 식각 용액 예를 들면 불산(HF)용액에 노출되어 화학적 손상을 입는 것을 방지시킬 수 있도록 상기 패시베이션층(120)상에 불산(HF) 용액에 대한 내식성이 양호한 실리콘 질화물(Si₃N₄)을 약 750∼800℃의 온도 범위에서 저압 화학 기상 증착 공정(Low Pressure Chemical Vapor Deposition;이하,'LPCVD'라 칭함.)으로 패시베이션층(120)의 상부에 소정 두께로 적층하여 식각 스톱층(130)을 형성한 구동 기판(100)을 준비한다.

이후, 상기 준비된 구동 기판(100)의 상부에 인이 함유된 실리콘 산화물(PSG) 등을 저압 화학 기상 증착 공정(LPCVD) 등에 의하여 소정 두께로 적층시킴으로써 제3a도에 도시된 바와 같이 0.8∼1.2Å의 두께 범위로 희생층(Sacrificial Layer)(250)을 형성시킨 후 본 발명의 제2단계에 따라, 상기 희생층(250)의 상부에 폴리이마이드(POlyimide)를 스핀 코팅법에 의해 소정의 두께(바람직하게는 4,000~5,000Å의 두께 범위)로 적층하여 제3a도에 도시된 바와 같이 보조 희생층(255)을 형성시킨다.

이때, 상기 보조 희생층(255)을 형성하는 폴리이마이드(Polyimide)는 식각 특성 및 식각 선택비가 우수하며 액츄에이터(200)에 어택이 심하지 않은 식각액에도 쉽게 제거된다.

이후, 본 발명의 제3단계에 따라, 상기 보조 희생층(255) 및 희생층(250)을 소정 선폭 크기의 패턴을 구비한 소정 형상으로 패터닝하며, 그 결과 제3b도에 도시된 바와 같은 상기 보조 희생층(255) 및 희생층(250)의 패턴을 통하여 노출되는 상기 구동 기판(100)의 일부는 액츄에이터(200)의 지지부 및 브리지를 형성시키기 위한 장소로 제공된다.

이후, 본 발명의 제4단계에 따라, 상기 보조 희생층(255) 및 희생층(250)의 패터닝으로 노출된 구동 기판(100) 및 상기 보조 희생층(255)의 상부에 멤브레인(210), 하부 전극(220), 변형부(230), 상부 전극(240) 등의 소정 형상을 갖는 복수개의 층으로 이루어진 액츄에이터(200)를 형성하며, 제3c도에 도시된 바와 같다.

이후, 본 발명의 제5단계에 의해, 상기 소정 형상의 보조 희생층(255)을 제거하며, 이때, 상기 보조 희생층(255)을 제거하는 식각 용액으로는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 액츄에이터(200)에 화학적 손상을 거의 주지않는 수산화칼륨(KOH)이 사용된다.

이때, 상기 보조 희생층(255)이 제거됨에 따라 희생층(250)의 상부 표면이 노출됨으로써, 제3d도에 도시된 바와 같이 식각 용액에 대한 희생층(250)의 접촉 표면적이 현저히 증가한다. 또한, 희생층(250)과 식각 용액의 면적이 확대됨에 따라, 희생층(250)의 제거 시간이 현저히 감소하게 된다.

이후, 본 발명의 제6단계에 따라, 상기 희생층(250)이 불산 용액과 같은 식각액에 의해서 제거되어 제3e도에 도시된 바와 같이 상기 액츄에이터(200)를 캔틸레버 구조로 형성하며, 이때, 상기 제5단계에 의해 확대된 식각액과의 접촉 면적과 비례하게 상기 희생층(250)이 빠르게 제거되므로 그만큼 식각액에 대한 액츄에이터의 손상은 감소하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 희생층 제거 방법에 의하면 광로 조절 장치의 광효율의 저하 및 액츄에이터의 손상없이 신뢰성 높은 박막형 광로 조절 장치를 제조할 수 있다.

Claims (5)

1. 투사형 화상 표시 장치로 사용되는 박막형 광로 조절 장치의 희생층을 제거하는 방법에 있어서, 구동 기판의 상부에 희생층을 형성시키는 제1단계와; 상기 희생층의 상부에 보조 희생층을 형성시키는 제2 단계와; 상기 보조 희생층 및 희생층을 소정 형상으로 패터닝하는 제3 단계와; 상기 보조 희생층 및 희생층의 패터닝으로 노출된 구동 기판의 상부 및 보조 희생층의 상부에 소정 형상의 액츄에이터를 형성하는 제4단계와; 상기 보조 희생층을 제거하는 제5단계와; 상기 희생층을 제거하는 제6단계로 이루어진 박막형 광로 조절 장치 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 보조 희생층은, 폴리이마이드인 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보조 희생층은, 스핀 코팅법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 보조 희생층은, 4,000∼5,000Å의 두께 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 보조 희생층은, 0.8∼1.2μ의 두께 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치 제조방법.