KR100220687B1 - 박막형 광로 조절 장치의 희생층 평탄화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소자가 내장된 구동기판(Active Matrix)에 적층되는 희생층의 단차를 줄이기 위해 마스크를 이용하여 감광성 수지층을 선택적으로 리플로우(Reflow)함으로써 희생층을 평탄화 할 수 있는 박막형 광로조절장치의 희생층 평탄화 방법에 관한 것으로, 능동소자가 형성된 구동기판상에 희생층을 형성하는 단계와, 상기 희생층에 감광성 수지층을 형성하는 단계와, 마스크를 이용하여 상기 감광성 수지층의 산 형성 부분만을 노광(Expose)하는 단계를 구비함으로써 상기 희생층에 적층되는 반사면을 포함한 다수의 층이 평탄하게 적층될 수 있어 광로조절장치의 민감성 및 반응성을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

박막형 광로 조절 장치의 희생층 평탄화 방법

본 발명은 박막형 광로조절장치의 액츄에이터 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소자가 내장된 구동기판(Active Matrix)에 적층되는 희생층의 단차를 줄이기 위해 마스크를 이용하여 감광성 수지층을 선택적으로 리플로우(Reflow)함으로써 희생층을 평탄화 할 수 있는 박막형 광로조절장치의 희생층 평탄화 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 표시장치는 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 박형 트랜지스터가 화소마다 형성되어 개구율(광의 투과면적)을 넓히는데 한계가 있다.

특히, 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 기울이게 한다.

또한, 액츄에이터는 변형부의 형태에 따라 벌크형(Bulk Type)과 박막형(Thin Film Type)으로 구분된다.

상기 벌크형은 다층 세라믹을 얇게 잘라 내부에 금속전극이 형성된 세라믹 웨이퍼(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 응답 속도가 느린 문제점이 있었다. 따라서, 반도체 공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형의 액츄에이터가 개발되었다.

이와같은 박막형 광로 조절 장치는 전기적 접점단자로 작용하는 다수개의 MOSFET가 형성된 구동기판상에 교반되어 순차적으로 적층된 다수의 절연층 및 도전층을 구비한 다수개의 액츄에이터를 구비하고 있다.

그런데 상기 MOSFET가 형성된 구동기판은 반도체 제조의 MOS 디바이스 제조 공정에 의하여 실리콘 기판상에 능동소자를 형성하는 과정에서 소자가 형성되는 부분과 필드산화막(Field Oxide)에 형성되는 드레인 패드 부분과의 단차를 갖는 불량한 모폴러지를 구비하게 된다.

한편, 모폴러지가 불량한 상기 구동기판상에 다수의 도전층과 비도전층이 순차적으로 적층되므로써 액츄에이터의 모폴러지가 불량하게 되고 특히 반사면으로 작용하는 상부 전극의 모폴러지가 불량하여서 광로 조절 장치의 성능을 저하시킨다.

종래에도 이러한 문제점을 해소하기 위한 희생층 평탄화 방법이 제안되어 있는바, 제1도에 도시된 바와 같이, 구동기판(10)상에 희생층(12)을 형성시킨 후 스텝 커버리지가 양호한 감광성 수지층(14)을 스핀코팅 방법으로 완만한 단차를 갖도록 한 다음, 상기 희생층(12)과 감광성 수지층(14)에 동일한 식각효율을 갖는 식각액로 식각하여 평탄화시키는 방법이 제안되어 있다.

그런데 이와같은 종래의 희생층 평탄화 방법은 구동기판(10)의 단차가 심한 경우 감광성 수지층(12)의 스핀코팅에도 한계가 있어 희생층(12)을 충분히 평탄화시키지 못하는 문제가 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 능동소자가 형성된 구동기판상에 희생층과 감광성 수지층을 종래와 동일하게 적층시키고, 감광성 수지층의 볼록한 부분에만 투과가능한 마스크를 이용하여 선택적인 리플로우공정으로 감광성 수지층을 평탄화 하므로써 희생층을 평탄화 시킬수 있도록 한 박막형 광로조절장치의 희생층 평탄화 방법을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 능동소자가 형성된 구동기판상에 희생층을 형성하는 단계와, 상기 희생층에 감광성 수지층을 형성하는 단계와, 상기 감광성 수지층을 노광(Expose)하는 단계로 이루어진 박막형 괄로 조절 장치의 희생층 평탄화 방법을 제공한다.

제1도는 종래의 광로조절장치의 희생층 평탄화 방법을 보인 공정단면도.

제2(a)도 내지 제2(c)도는 본 발명에 따른 희생층 평탄화 방법을 보인 공정단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 구동기판 12 : 희생층

20 : 감광성 수지층 21 : 마스크

23 : 패드

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같으며 종래 구성과 동일한 구성은 동일 도면 부호를 사용한다.

제2(a)도 내지 제2(c)도는 본 발명에 따른 희생층 평탄화 방법을 보인 공정단면도는 나타낸 일실시예이다.

본 발명은 능동소자가 구비된 구동기판(10)을 제조하기 위한 박막형 광로조절장치의 제조방법에 있어서, 능동소자가 형성된 구동기판(10)상에 희생층(12)을 형성하는 단계와, 상기 희생층(12)에 감광성 수지층(20)을 형성하는 단계와, 상기 감광성 수지층(20)을 마스크(21)를 이용하여 선택적으로 노광하는 단계와, 상기 선택적으로 노광된 감광성 수지층(20)을 리플로우하는 단계를 포함하여 이루어진다.

상기 리플로우 단계는 노광후 감광성 수지층(20)의 접착력을 증대시키기 위한 하드베이크 공정중에 진행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 리플로우 단계는 150 200의 온도로 5분 내지 30분 정도로 진행되도록 하거나, 또는 180에서 15분 내지 20분 정도로 하는 것이 바람직하다.

먼저, 도면에는 도시되지 않았으나 구동기판(10)에는 복수개의 능동소자가 반도체 제조공정에 의하여 메트릭스 구조로 형성되어 있으며, 구동기판(10)의 표면은 예시도면 제2(a)도에 도시된 바와 같이, 능동소자가 형성되는 부분과 상기 능동소자와 전기적으로 연결된 패드(23)에 의해 단차를 갖는 불량한 모폴러지가 형성된다.

한편, 상기와 같이 단차를 갖는 구동기판(10)의 상면에 패드(23)를 보호하기 위해 절연물질로 이루어진 보호층이 화학 기상 증착 공정(CVD) 또는 급가열 공정(Rapid Thermal Process)에 의하여 형성된다(도면상 미도시).

여기에서, 상기 절연 물질은 상기 구동기판(10)상에 형성된 패드(23)가 상호간에 전기적으로 도통되는 것을 방지시키기 위한 절연 특성을 나타낼 수 있을 뿐만 아니라 상기 패드(23)의 표면 보호 특성을 나타내는 것이 바람직하다.

상기 절연 물질은 광로 조절 장치의 액츄에이터의 스텝 커버리지(Step Coverage)를 양호하게 유지시킬 수 있도록 약 1000내지 1100의 고온에서 양호한 유동 특성을 나타내는 인이 함유된 산화 실리콘(PSG; Phospho-silicate glass)으로 구성된다.

이때, 상기 인이 함유된 산화 실리콘(PSG)은 화학 기상 증착 공정(CVD)시 H₂O, N₂및 O₂분위기하에서 약 1 내지 25 기압의 압력과 약 1000 내지 1100정도의 온도 조건하에서 SiO₂를 상기 구동기판(310)상에 증착시키는 동안 PH₃형태로 인을 첨가시킴으로서 P₂O₂ㆍSiO₂와 같은 2원계 산화물로 구성된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 절연 물질은 상기 인이 함유된 실리콘 산화물(PSG)의 유동 특성 온도보다 낮은 온도 예를 들면 약 700정도의 온도에서 양호한 유동 특성을 나타낼 수 있도록 상기 인이 함유된 실리콘 산화물 조성에 B₂H₆성분을 첨가시킴으로서 형성된 B₂O₃ㆍP₂O₅ㆍSiO₂조성의 3원계 산화물 즉 BPSG(Boro-phospho-silicate glass)로 구성된다.

또한, 상기 보호층상에 불산 용액에 대한 내식성이 양호한 식각스톱층이 저압 화합 기상 증착 공정(LPCVD) 또는 플라즈마 화합 기상 증착 공정(PECVD)에 의하여 소정 두께로 형성된다(도명상 미도시).

한편, 상기 스톱층상에 포스포 실리게이트 글라스(PSG) 또는 다결정 실리콘 물질로 이루어진 희생층(Sacrificial Layer)이 제2(a)도에 도시한 바와 같이, 스핀 온 코팅 공정(Spin-on Coating)과 같은 물리 기상 증착 공정(PVD: Phisical Vapour Deposition) 또는 화학 기상 증착 공정(CVD: Chemical Vapour Deposition)에 의하여 소정 두께로 적층된다.

또한, 상기 희생층(12)을 패터닝시키기 위한 목적과 평탄화시키기 위한 목적으로 감광성 수지층(20)이 스핀 온 코팅 공정 등을 통해 도포된다.

상기 희생층(12) 및 감광성 수지층(2)은 스핀 온 코팅 공정 등으로 단차를 갖는 구동기판(10)의 스텝 커버리지(Step Coverage)를 양호하게 유지시키면서 일정정도 평탄도를 향상시킬 수 있으나 구동기판(10)의 심각한 단차로 인해 감광성 수지층(20) 상면에는 완만한 굴곡이 형성된다.

이와같은 상기 감광성 수지층(20)의 산 형성 부분에만 투과 가능한 마스크(21)를 형성하여 상기 1차 감광성 수지층(20) 상면에 정렬시킨 후 통상의 노출방법을 통해 선택적으로 노광시킨다(제2(b)도 참조).

이와같이 노광 공정을 통해 산 형성 부분과 골 형성 부분으로 구분된 감광성 수지층(20)은 리플로우 공정을 통해 감광성 수지층(20)의 산 형성 부분이 부드러워지면서 자중에 의해 골 형성 부분으로 흘러내리도록 리플로우시켜 산 형성 부분의 감광성 수지층(20)이 골형 부분의 감광성 수지층(20)으로 흘러내리도록 한다.

제2(c)도의 은선은 리플로우 공정을 거치기 이전의 상태를 나타내며, 실선은 리플로우공정 이후의 상태를 나타낸 것이다.

이는 노광공정에 의해 선택적으로 노출된 감광성 수지층(20)이 비노출된 감광성 수지층(20) 보다 먼저 리플로우가 일어나는 특성을 이용한 것이다.

상기 리플로우는 감광성 수지층(20)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 리플로우가 진행되도록 하거나, 또는 180에서 15분 내지 20분 정도의 리플로우시키도록 하는 것이 바람직하다.

따라서 불균등한 높이를 나타내는 희생층 위에 형성되는 감광성 수지층(20)은 스핀 코팅방법으로 도포되면서 1차적으로 일정부분 평탄화 되며, 더불어 노광공정과 리플로우공정을 통해 볼록한 굴곡면을 갖는 산 형성 부분이 리플로우되어 오목한 굴곡면을 갖는 골 형성 부분으로 흘러내려 감광성 수지층(20)의 단차를 상쇄시키게 된다.

이어서 상기 희생층(12)과 감광성 수지층(20)을 소정의 패터닝과 식각공정을 통해 식각하여 소정형상을 갖는 희생층을 얻는다.

이와같이 평탄도가 향상된 희생층(12) 상면에 통상적인 박막형 광로조절장치의 액츄에이터를 구성하기 위한 맴브레인, 하부전극, 변형부 및 상부전극이 적층되며, 이에 따르는 제조공정은 본 출원인이 출원한 공개된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

이와같은 박막형 광로 조절 장치의 액츄에이터는 제어 시스템으로부터 상기 하부 전극에 전기적 신호가 인가됨과 동시에 상기 변형부가 압전 특성에 의한 변형을 하게됨으로서 상부전극의 반사면을 통해 빛의 광로를 조절하게 된다

따라서 본 발명의 일실시예에 따르면 평탄도가 향상된 희생층을 제공함으로써 상기 희생층에 적층되는 반사면을 포함한 다수의 층이 평탄하게 적층될 수 있어 광로조절장치의 민감성 및 반응성을 향상시킬 수 있게 된다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없어 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다.

Claims (5)

1. 능동소자가 구비된 구동기판(10)을 제조하기 위한 박막형 광로조절장치의 제조방법에 있어서, 능동소자가 형성된 구동기판(10)상에 희생층(12)을 형성하는 단계와, 상기 희생층(12)에 감광성 수지층(20)을 형성하는 단계와, 상기 감광성 수지층(20)의 산 형성 부분만을 마스크(21)를 이용하여 선택적으로 노광하는 단계와, 상기 선택적으로 노광된 감광성 수지층(20)을 리플로우하는 단계를 포함하는 박막형 광로조절장치의 희생층 평탄화 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 마스크(21)는 상기 1차 감광성 수지층(20) 상면에 정렬되어 산 형성 부분이 투과되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막형 광로조절장치의 희생층 평탄화 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 리플로우 단계는 노광후 감광성 수지층(20)의 접착력을 증대시키기 위한 하드베이크 공정중에 진행하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로조절장치의 희생층 평탄화 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 리플로우 단계는 150 200의 온도로 5분 내지 30분 정도로 진행되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로조절장치의 희생층 평탄화 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 리플로우 단계는 180에서 15분 내지 20분 정도로 진행되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로조절장치의 희생층 평탄화 방법.