KR100220684B1 - 박막형 광로조절장치의 금속층 패터닝 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막형 광로조절장치의 금속층을 패터닝할 때 발생되는 팬스를 제거하기위해 리플로우공정을 통해 감광성 수지층의 가장자리에 경사면을 갖도록 한 박막형 광로조절장치의 금속층 패터닝 방법에 관한 것으로, 구동기판에 다수의 금속층 및 절연층이 순차적으로 적층되어 이루어지는 액츄에이터가 픽셀형상으로 배열되어 이루어지는 박막형 광로조절장치의 금속층 패터닝 방법에 있어서, 상기 금속층 상면에 감광성 수지층을 형성하고 상기 감광성 수지층을 패터닝한 후 리플로공정을 거쳐 감광성 수지층의 가장자리가 경사도를 갖도록함으로써 하부전극 분리시나 상부전극을 포함하는 액츄에이터 분리공정시 식각 잔유물이 감광성 수지층의 측벽에 팬스를 형성하는 것을 방지함으로써 상.하부전극간 쇼트가 발생되는 것을 방지할 수 있는 유용한 것이다.
Description
본 발명은 박막형 광로조절장치의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 박막형 광로조절장치의 금속층을 패터닝할 때 발생되는 팬스를 제거하기 위해 리플로우공정을 통해 감광성 수지층의 가장자리에 경사면을 갖도록 한 박막형 광로조절장치의 금속층 패터닝 방법에 관한 것이다.
화상 표시장치는 표시방법에 따라, 직시형 화상 표시장치와 투사형 화상 표시장치로 구분된다. 직시형 화상 표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube)등이 있는데, 이러한 CRT 화상 표시 장치는 화질은 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증대와, 가격이 비싸지는 문제점이 있어 대화면을 구비하는데 한계가 있다.
투사형 화상 표시장치로서 액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 박형화가 가능하여 중량을 작게 하면서 대화면을 구현할 수는 있으나, 이러한 액정표시장치는 편광판에 의한 광의 손실이 크고 액정표시화면을 구동하기 위한 박현 트랜지스터가 화소마다 형성되어 개구율(광의 투과면적)을 넓히는데 한계가 있다.
한편, 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays : 이하 'AMA'라 약칭함)를 이용한 투사형 화상 표시장치는 광원에서 발광된 백색광을 적색, 녹색, 및 청색의 광으로 분리한 후, 광을 액츄에이터들로 이루어진 광로조절장치의 구동에 의해 기울어지는 거울에 각각 반사시켜 광의 양을 조절할 수 있도록 광로(Light Path)를 변경시켜 화면에 투사시킴으로써 화면에 화상이 나타나도록 하는 것이다.
상기에서 액츄에이터는 압전 또는 전왜세라믹으로 이루어진 변형부가 인가되는 전압에 의해 전계를 발생시켜 변형되는 것을 이용하여 거울을 기울게 한다.
이와같이 액츄에이터는 다충세라믹을 얇게 잘라 내부에 금속전극을 형성시킨 세마믹웨이퍼를 구동기판에 실장한 후 쏘잉(Sawing)등으로 가공하는 벌크형(Bulk type)으로 다층세라믹을 형성하여 쏘잉 작업 등으로 가공하는 공정이 난해하며, 변형부의 반응속도가 떨어지는 문제점들로 인해 반도체 공정을 이용하여 제조하는 박막형(Thin Film type)이 개발되었다.
제1도는 종래기술에 따른 박막형 광로조절장치의 평면도이며, 제2도는 제1도의 Ⅰ-Ⅰ선을 취한 단면도이다.
박막형 광로조절장치는 구동기판(51) 및 다수개의 액츄에이터(52)로 구성된다. 구동기판(51)은 유리 또는 알루미나 등의 절연물질이나, 실리콘 등의 반도체로 이루어지며 구동기판(51) 내부에는 트랜지스터가 매트릭스 형태로 내장되어 있다. 또한, 구동기판(51)의 상면에 트랜지스터와 전기적으로 연결된 패드(53)가 형성되어있다.
액츄에이터(52)는 멤브레인(54), 플러그(55), 하부전극(56), 변형부(57) 및 상부 전극(58)으로 이루어져 이웃하는 액츄에이터(52)와 분리되어 있는데 액츄에이터(52)의 중앙을 중심으로 2개의 레그와 돌출부가 형성되어 레그의 타측이 이웃하는 액츄에이터(52)의 끝단과 일치되어 '요()' 자의 형태를 이루고, 돌출부는 이웃하는 액츄에이터(52)의 래그와 일치되어 '철()'자의 형태를 이루도록 상보적으로 이루어진다.
한편, 액츄에이터의 멤브레인(54)은 절연물질로 0.12정도의 두께로 형성되며, 플러그(55)는 구동기판(51)의 패드(53)위에 적충되어 있는 멤브레인(54)의 소정부분에 텅스텐 또는 티타늄 등의 금속을 채워 패드(53)와 전기적으로 연결되도록 형성된다. 하부전극(56)은 멤브레인(54)의 상부에 백금 등을 1002000정도의 두께로 형성되며, 변형부(57)는 하부전극(56) 상부에 BaTiO.PZT 또는 PLZT 등의 압전 세라믹이나 PMN 등의 전왜세라믹을 0.12정도의 두께로 형성된다. 또한, 상부 전극(58)은 변형부(57)의 상부 표면에 알루미늄, 은 또는 백금 등의 전기적 특성 및 반사특성이 양호한 금속이 스퍼터링 또는 진공증착 등에 의해 1002000정도의 두께로 형성된다.
특히, 하부전극은 제어시스템으로부터 인가되는 전기적 신호에 따라 개별적으로 작동가능하도록 건식 식각공정을 통하여 이웃하는 다른 하부전극과 전기적으로 분리되도록 식각된다.
그리고 공통전극으로 이용되는 상부전극(58)과, 변형부(57), 하부전극(56) 및 멤브레인(54)을 희생층이 노출되는 부분까지 식각하여 액츄에이터(52)가 픽셀 단위의 요철형상으로 배열될 수 있도록 분리한다.
즉, 이와같이 금속층(61)으로 이루어진 상부전극 및 하부전극을 식각하는 방법은 제3도에 도시된 바와 같이, 상부전극(58) 또는 하부전극(56) 상면에 감광성 수지층(60)형성하고 마스크(도면상 미도시)를 이용하여 노광공정을 통해 감광성 수지층(60) 패터닝한 후 건식식각 방법으로 상부전극(58) 및 하부전극(56)을 정교한 히방성 식각을 하여 패터닝시킨후, 예를들면 플라즈마 반응실(Plasma Reactor)에 넣고 산소(O2)를 주입하여 플라즈마 장의 영향으로 산소가 높은 에너지 준위로 여기되면서 감광성 수지성분을 산화시켜 화합물 가스와 함께 진공으로 배출시키는 산소플라즈마(O2Plasma) 공정 등으로 감광성 수지층(60) 및 식각 잔유물을 제거한다.
그런데 종래의 금속층 패터닝 방법은 식각공정시 식각된 금속 잔유물로 이루어진 금속성 폴리머(Metalic Polymer)가 수직방향 즉, 감광성 수지층(60) 내벽을 따라 재증착(Redepostion)되어 사이드 윌(Sidewall)등과 같은 팬스(Fence)(62)를 형성하게 되어 광로조절장치 작동시 상.하부전극간 쇼트를 유발하는 원인이 되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 패터닝된 감광성 수지층의 자장자리가 완만한 경사면을 갖도록 하는 리플로우공정을 부가하여 금속성 폴리머 등의 식각잔유물이 감광성 수지층의 내측벽을 타고 재증착이 일어나지 않도록 한 박막형 광로조절장치의 액츄에이터 분리방법을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
이와같은 목적을 달성하기위한 본 발명은 구도기판에 다수의 금속층 및 절연층이 순차적으로 적층되어 이루어지는 액츄에이터가 픽셀형상으로 배열되어 이루어지는 박막형 광로조절장치의 금속층 패터닝 방법에 있어서, 상기 금속층 상면에 감광성 수지층을 형성하고 상기 감광성 수지층을 패터닝한 후 리플로공정을 거쳐 감광성 수지층의 가장자리가 경사도를 갖도록하여 금속층을 패터닝하도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 리플로우 공정은 하드베이크공정시 150 200에서 5분 내지 30분 정도로 이루어지는 것이 바람직하다.
제1도은 종래기술에 따른 광로조절장치의 평면도.
제2도는 제1도의 Ⅰ-Ⅰ선을 취한 단면도.
제3(a)도 내지 제3(c)도는 종래의 액츄에이터 분리공정을 보인 공정도.
제4(a)도 내지 제4(c)도는 본 발명에 따른 박막형 광로조절장치의 액츄에이터 분리공정도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 구동기판 12 : 금속층
14 : 감광성 수지층
이하, 첨부도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
제4(a) 내지 제4(c)도는 본 발명에 따른 박막형 광로조절장치의 금속층 패터닝 공정도이다.
본 발명은 구동기판(10)에 멤브레인, 하부전극, 변형부 및 상부전극이 순차적으로 적층되어 이루어지는 액츄에이터가 픽셀형상으로 배열되어 이루어지는 박막형 광로조절장치의 금속층 패터닝 방법에 있어서, 상기 금속층(12)의 상면에 감광성 수지층(14)을 형성하는 단계와, 상기 감광성 수지층(14)이 소정의 형상을 갖도록 패터닝 하는 단계와, 상기 패터닝된 감광성 수지층(14)의 가장자리 경사도를 갖도록 하는 리플로우단계와, 상기 패터닝된 감광성 수지층(14)을 통해 상기 금속층(12)을 선택적으로 식각하는 단계를 포함한다.
상기 리플로우단계는 150 200에서 5분 내지 30분 정도로 이루어지는 것이 바람직하다.
먼저 제3도를 참조하면, 상기금속층(12)은 박막형 광로조절장치의 하부전극 또는 상부전극을 포함하는 다수의 층일 수 있다.
하부전극일 경우는 희생층 및 멤브레인이 적층된 구동기판상에 하부전극을 형성시킨 후 하부전극이 제어시스템으로 인가되는 전기적 신호에 따라 개별적으로 작동가능하도록 건식 식각공정을 통하여 이웃하는 다른 하부전극과 전기적으로 분리되도록 하부전극을 패터닝 하는 공정에 적용된다.
그리고 상부전극을 포함하는 다수의 층일 경우는 공통전극으로 이용되는 상부전극과, 변형부, 하부전극 및 멤브레인으로 이루어진 액츄에이터를 픽셀 단위의 요철현상으로 배열될 수 있도록 분리시키기 위해 희생층이 노출될 때까지 패터닝 하는 공정에 적용된다.
이와같은 금속층(12)에 감광성 수지층(14)을 형성하고 소프트베이크로 감광성 수지층(14)의 용제를 증발시킨 후 마스크를 이용하여 노광공정을 통해 감광성 수지층(14)을 패터닝한다.
이와같은 금속층(12)의 일부가 노출되도록 소정의 형상으로 패터닝된 감광성 수지층(14)은 금속층(12)과의 접착력을 향상시키기 위한 하드베이크 처리를 거치며, 이때 패터닝된 감광성 수지층(14)의 가장자리는 거의 직각을 이루고 있다.
본 발명은 이와같이 직각을 이루고 있는 가장자리의 감광성 수지층(14)을 약간 흘러내리도록 하여 경사도를 갖도록 하기 위한 것으로, 하드베이크시 일정온도 이상에서 감광성 수지층(14)이 부드러워지면서 흘러내리도록 하는 리플로우단계를 부가한 것이다.
이와같은 리플로우공정은 감광성 수지층(14)이 받는 열량에 따라 용제의 증발량과 다중화 정도에 따라 결정되며, 시간과 온도에 따라 결정된다.
즉, 시간이 길면 상대적으로 온도가 낮아도 가능하며, 온도가 높을수록 리플로우는 급격하게 진행되므로 150 200의 온도로 5분 내지 30분 정도의 리플로우단계, 또는 180에서 15분 내지 20분 정도의 리플로우단계로 이루어지는 것이 바람직하다.
이와같이 감광성 수지층(14)의 가장자리에 경사도를 갖도록 리플로우단계를 거친 후 금속층(12)을 건식식각, 예를들면 반응성 이온식각이나 플라즈마 식각으로 정교한 이방성 식각을 하여 패터닝시킨 후 플라즈마 반응실에 넣고 산소(O2)를 주입하여 플라즈마 장의 영향으로 산소가 높은 에너지 준위로 여기되면서 감광성 수지성분을 산화시켜 화합물 가스와 함께 진공으로 배출시키는 산소 플라즈마공정 등의 간광성 수지층 분리공정으로 감광성 수지층(14) 및 식각 잔유물을 제거한다.
즉, 금속층(12)의 식각공정시 감광성 수지층(14)의 경사도가 수평에 가까워질수록 식각된 잔유물의 재증착정도는 저하되지만 심하게 리플로우되어 가장자리가 너무 완만하게 되면 패턴의 크기에 변화를 주게 되므로 감광성 수지층(14)의 특성에 따라 적절한 시간 및 온도를 선택해야 한다.
이상, 상기 내용은 첨부된 도면을 참조하여서 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면 하부전극 분리시나 상부전극을 포함하는 액츄에이터 분리공정시 식각 잔유물이 감광성 수지층이 측벽에 팬스를 형성하는 것을 방지함으로써 상.하부전극간 쇼트가 발생되는 것을 방지할 수 있는 유용한 것이다.
Claims (5)
- 구동기판(10)에 멤브레인, 하부전극, 변형부 및 상부전극이 순차적으로 적층되어 이루어지는 액츄에이터가 픽셀형상으로 배열되어 이루어지는 막박형 광로조절장치의 금속층 패터닝 방법에 있어서, 상기 금속층(12)의 상면에 감광성 수지층(14)을 형성하는 단계와, 상기 감광성 수지층(14)이 소정의 형상을 갖도록 패터닝 하는 단계와, 상기 패터닝된 감광성 수지층(14)의 가장자리에 경사도를 갖도록 하는 리플로우단계와, 상기 패터닝된 김광성 수지층(14)을통해 상기 금속층(12)을 선택적으로 식각하는 단계를 포함하며, 상기 리플로우단계는 하드베이크처리시 부가되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로조절장치의 금속층 패터닝 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 금속층이 박막형 광로조절장치의 하부전극인 것을 특징으로 하는 박막형 광로조절장치의 금속층 패터닝 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 금속층 박막형 광로조절장치의 상부전극을 포함하는 다수의 층인 것을 특징으로 하는 박막형 광로조절장치의 금속층 패터닝 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 리플로우단계는 150 200에서 5분 내지 30분 정도로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막형 광로조절장치의 금속층 패터닝 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 리플로우단계는 180에서 15분 내지 20분 정도로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막형 광로조절장치의 금속층 패터닝 방법.
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1996
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| CN108790178B (zh) * | 2018-06-20 | 2020-05-29 | 成都理工大学 | 基于可编程控制的软体致动器的设计方法 |
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