KR100270812B1 - Movable micro mirror for a video display apparatus and manufacturing method therefor - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a moving micro mirror for an image display device is provided to prevent the strength of a joint hinge from being weakened and reduce the number of masks necessary for a mask process. CONSTITUTION: A pin member(12b) is formed on a substrates(11), and a top sacrifice layer is formed reusing the first mask. When forming an opening, the opening is formed by use of the pin member(12b) as a mask. A staple member(20) is formed as the second mask(24) at the second structure. After forming the staple member(20), a post-film sacrifice layer and an opening for forming a pillar member are formed on the staple member(20). After forming the staple member(20), The moving is provided to the pin member, the staple member(20), and the structure.

Description

화상표시장치용 가동형 마이크로 미러및 그 제조방법Movable micro mirror for image display device and manufacturing method thereof

본 발명은 대형 화상 표시용 또는 TV나 컴퓨터,두부(頭部)장착형 개인용 투사형 화상 표시장치를 구성하는 투사형 화상표시장치용 마이크로 미러 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 좌우 유동 가능하게 탄지된 핀부재을 축으로 하여 반사면이 좌우 접촉함에 따라 화상의 투사방향이 변하는 화상표시장치용 가동형 마이크로 미러 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micromirror for a projection image display device constituting a large-scale image display or a television, a computer, a head mounted personal projection image display device, and a method of manufacturing the same. The present invention relates to a movable micro mirror for an image display device in which the projection direction of an image changes as the reflecting surface contacts left and right about its axis.

투사형 화상표시장치를 구성하는 부품중에서 가장 핵심인 부품은 빛을 화소별로 반사시켜서 화상을 표시하는 마이크로 미러 어레이 칩이다. 현재 마이크로 미러 어레이 칩은 정전 구동형 마이크로 미러와, 압전 구동형 마이크로 미러가 알려져 있다.The most essential component of the projection image display device is a micro mirror array chip that displays an image by reflecting light pixel by pixel. Currently, micromirror array chips are known as electrostatically driven micromirrors and piezoelectrically driven micromirrors.

본 발명에서는 상기한 정전 구동형 마이크로 미러 어레이칩에 대하여 기술한다.In the present invention, the above-mentioned electrostatic driving micro mirror array chip will be described.

즉, 정전 구동형 마이크로 미러 어레이 칩은 미러를 화소수 만큼 이차원적으로 배열시켜 제작하고, 각각의 미러를 화상의 화소에 대한 신호에 따라 반사시켜 색깔과 밝기를 조절하는 구조이다.That is, the electrostatically-driven micromirror array chip is a structure in which mirrors are manufactured two-dimensionally as many as the number of pixels, and each mirror is reflected according to a signal of a pixel of an image to adjust color and brightness.

이와같은 미러는 대체로 빛을 반사하기 위한 반사면을 형성한 반사체, 반사체를 기판으로부터 떨어뜨려서 기울어지는 각도를 확보하며, 반사체를 지지하기 위한 기둥부재, 반사체와 기둥부재 사이에 있으며, 탄성력을 갖고 기울어지는 플랙셔 힌지로 구성된다. 각 미러의 아랫면에는 미러를 구동시키는 구동부와, 구동신호를 제어하는 구동회로가 있다.Such mirrors generally have a reflector which forms a reflecting surface for reflecting light, and secures an inclination angle by dropping the reflector from the substrate, and is located between the pillar member for supporting the reflector, the reflector and the pillar member, and tilts with elastic force. The paper consists of a flexure hinge. The lower surface of each mirror includes a driver for driving the mirror and a drive circuit for controlling the drive signal.

이와같은 구조의 투사형 화상표시장치용 마이크로 미러는 미합중국 특허 제 5,083,857호에 개시되어 있다.A micromirror for a projection image display device having such a structure is disclosed in US Pat. No. 5,083,857.

이 특허공보에 의하여 알려진 투사형 화상표시장치용 마이크로 미러는 다음과 같이 동작한다.The micromirror for a projection image display device known by this patent publication operates as follows.

즉, 반사체의 아래 즉, 기판 위에 제작된 전극에 전압이 가해져서 반사체와 전극 사이에 전위차가 생기면 정전 인력이 발생해서 반사체를 전극쪽으로 당겨서 미러를 플랙셔 힌지를 축으로 회전시키려는 토오크가 발생한다. 이 토오크 값이 플랙셔 힌지의 비틀림 스프링에 의한 복원력 보다 크면 반사체는 기울어진다. 이 값이 어떤 임계 값보다 커지면 반사체는 계속 기울어져 기판상에 닿는다. 이때 반사하는 빛이 화면에 들어가면 스윗치 온 상태이며, 반대편으로 기울어져 기판에 닿으면 스윗치 오프상태가 된다. 스윗치의 온,오프 상태 시간을 조절하여 밝기와 색상을 조절하게 되며 이와같은 방식을 디지털 방식이라 한다.That is, when a voltage is applied to the electrode fabricated below the reflector, that is, on the substrate, and a potential difference is generated between the reflector and the electrode, electrostatic attraction occurs to generate a torque that pulls the reflector toward the electrode and rotates the mirror hinge about its axis. If this torque value is greater than the restoring force by the torsion spring of the flexure hinge, the reflector is tilted. If this value is greater than a certain threshold, the reflector continues to tilt and touch the substrate. At this time, when the reflected light enters the screen, the switch is on, and when the light is inclined to the opposite side, the switch is turned off. The brightness and color are controlled by adjusting the on / off state of the switch. This is called a digital method.

첨부 도면중 도 1은 핀부재를 축수부재로 축지하여 핀부재에 연결된 구조물이 회전 운동을 할 수 있는 구조를 나타내고 도 2는 이를 제조하기 위한 제조공정도이다.In the accompanying drawings, Figure 1 shows a structure in which the structure connected to the pin member can be rotated by archiving the pin member as a bearing member, and FIG. 2 is a manufacturing process diagram for manufacturing the same.

이 도면에 따른 종래 알려진 마이크로 미러의 제조 공정은 다음과 같다.The manufacturing process of a conventionally known micromirror according to this figure is as follows.

먼저, 실리콘 웨이퍼의 기판(200)위에 희생층(201)을 형성한다. 희생층(201)은 미세구조물이 완성되면 제거되는 부분으로 PSG(phophosilicate glass), LTO(low temperature oxide)등의 물질이 사용되고 구조물로는 폴리실리콘을 사용한다.First, a sacrificial layer 201 is formed on a substrate 200 of a silicon wafer. The sacrificial layer 201 is a portion to be removed when the microstructure is completed, and materials such as PSG (phophosilicate glass) and low temperature oxide (LTO) are used, and polysilicon is used as the structure.

이어서 희생층(201)위에 1차 마스크로 패턴을 옮겨 폴리실리콘 구조물과 핀부재를 형성한다(도 2a 참조)Subsequently, the pattern is transferred to the first mask on the sacrificial layer 201 to form a polysilicon structure and a fin member (see FIG. 2A).

핀부재(203)가 형성되면 그 위에 상부 희생층(205)을 형성한다(도 2b 참조).When the pin member 203 is formed, an upper sacrificial layer 205 is formed thereon (see FIG. 2B).

상부 희생층(205)이 증착되면 2차 마스크(206)로서 식각하여 요입부(207)를 형성한다. 이때 2차 마스크(206)는 상기 1차 마스크(204)와 다른 패턴으로 별개 제작된다.(도 2c 참조)When the upper sacrificial layer 205 is deposited, the second sacrificial layer 205 is etched to form the recess 207. In this case, the secondary mask 206 is manufactured separately in a pattern different from the primary mask 204 (see FIG. 2C).

이어서 이 요입부(207)의 바닥 기판(200)면에 부착지지되는 축수부재(208)의 형성을 위하여 상기 패터닝 공정후의 상부 희생층(205) 및 요입부(207)에 걸친 전체 상면으로 폴리실리콘의 구조물(209)을 증착한다.(도 2d 참조)Subsequently, polysilicon is formed on the entire top surface of the upper sacrificial layer 205 and the concave portion 207 after the patterning process so as to form a bearing member 208 attached to the bottom substrate 200 surface of the concave portion 207. Deposit structure 209 (see FIG. 2D).

폴리실리콘의 구조물(209)이 증착된 상면에서 다시 3차 마스크(210)로 패턴마스킹을 하여 축수부재(208)을 형성한다.(도 2e 참조)On the upper surface of the polysilicon structure 209 is deposited, pattern masking is performed again with the tertiary mask 210 to form the bearing member 208 (see FIG. 2E).

이후 상,하부 희생층(201)(205)을 식각에 의하여 제거하므로서 축수부재(208)의 저면 두곳은 요입부(207)에 부착 지지되면서 그 내측의 핀부재(203)를 지지하게 된다.(도 2f 참조)Then, by removing the upper and lower sacrificial layers 201 and 205 by etching, the two bottom surfaces of the bearing member 208 are attached to the concave portion 207 to support the pin member 203 therein. See FIG. 2F)

물론 이 핀부재(203)는 상기 구조물(202)과 함께 형성되어 일체로 이루어진 핀부재(203)로 상기 축수부재(208)의 내측에서 지지된 상태에서 좌,우측으로 탄성을 갖고 유동가능하게 된다.Of course, the pin member 203 is formed together with the structure 202 and becomes an integral pin member 203 and is elastically movable to the left and right sides while being supported from the inside of the bearing member 208. .

종래 힌지구조를 갖는 가동형 마이크로 미러는 힌지 부분의 기계적 변형에 의해 구동이 이루어지므로 반사체의 힌지부분과 같은 연결부분의 강도를 떨어뜨리는 문제점이 있었다.Since the movable micro mirror having the hinge structure is driven by mechanical deformation of the hinge portion, there is a problem in that the strength of the connecting portion such as the hinge portion of the reflector is reduced.

희생층의 제거시 습식 식각을 하게 되므로 희생층의 재료인 PSG, LTO로 인해 식각시 가동 구조물이 식각액의 장력에 의해 기판에 달라붙는 문제점이 발생되었고, 이로 인해 마이크로 미러의 불량율을 증가시키게 되었다.Since the wet etching is performed upon removal of the sacrificial layer, PSG and LTO, which are the material of the sacrificial layer, cause a problem that the movable structure adheres to the substrate by the tension of the etchant, thereby increasing the defect rate of the micromirror.

특히, 상기한 공정에서 첫째, 핀부재을 형성하는 공정, 둘째, 상,하부 희생층에 요입부를 형성할 때, 셋째, 스테이플과 같은 축수부재를 제작할 때 각각 마스크 패터닝을 위한 3개의 마스크가 필요하였다. 이와같은 마스크 패터닝을 위한 각 공정별 마스크는 별도의 고도한 제작공정이 요구되므로 해당 공정마다 이를 실시할 경우 각각의 마스크 제작에 따른 고도 공정의 소요에 따른 문제점 및 마스크수 증가로 인한 경제적인 문제점등이 있었다.In particular, in the above process, first, the process of forming the fin member, second, when forming the recess in the upper and lower sacrificial layer, third, when manufacturing the water-reducing member, such as staples, three masks for mask patterning were required. Each process mask for mask patterning requires a separate high-level manufacturing process, so if you perform this process for each process, problems related to the requirements of the high-level process for each mask production and economic problems due to the increase in the number of masks There was this.

따라서 조인트 구조물의 가동 구조물 연결부분 및 힌지부분에 대한 강도를 개선할 수 있는 마이크로 미러의 조인트 구조가 필요로 되는 것이다. 이에 힌지기능을 수행하는 부분의 재질 강화의 필요성이 대두되어 왔으며, 희생층에 있어서도 이를 제거하기 위하여 수행되는 습식 식각을 지양하여 식각시 가동 구조물이 기판에 달라붙지 않는 식각 공정상의 개선이 요구 되어 왔다.Therefore, there is a need for a joint structure of a micro mirror capable of improving the strength of the joint structure and the hinge portion of the joint structure. Therefore, there has been a need for strengthening the material of the hinge function, and it has been required to improve the etching process in which the movable structure does not adhere to the substrate during etching by avoiding wet etching performed to remove the sacrificial layer. .

또한, 상기한 공정에서 핀부재를 형성하고, 상,하부 희생층에 요입부를 형성하며, 축수부재 제작시 각각의 패턴 형성을 위한 별도의 마스크를 제작 준비하지 않고 마스크의 재 사용이 가능한 마스크 패터닝 공정이 필요로 되기도 하였다.In addition, the mask patterning process to form a fin member in the above-described process, to form a recess in the upper and lower sacrificial layers, and to reuse the mask without preparing a separate mask for forming the respective patterns when manufacturing the bearing member. This was needed.

본 발명은 이와같은 종래 투사형 화상표시용 마이크로 미러의 조인트 구조가 갖는 구조적인 문제점과, 제조 공정의 문제점 및 필요성을 감안하여 조인트 구조물의 가동 구조물 연결부분 및 힌지부분에 대한 강도를 개선하고자 함에 그 목적이 있다.The present invention is to improve the strength of the joint structure and the hinge portion of the joint structure in consideration of the structural problems of the joint structure of the conventional projection-type image display micro mirror, and the problems and needs of the manufacturing process. There is this.

또한, 희생층에 있어서는 식각시 가동 구조물이 기판에 달라붙지 않는 식각 공정으로 개선하고자 하는 데에도 그 목적을 가지며, 상기한 조인트 구조물의 공정에서 핀부재를 형성하고, 상,하부 희생층에 요입부를 형성하며, 축수부재 제작시 각각의 식각을 위한 마스크 패터닝 공정에서 가능하면 고도의 별도 공정이 요구되는 마스크 제작공정수를 줄일 수 있는 마이크로 미러의 제조공정을 제공함에도 그 목적이 있다.In addition, the sacrificial layer also has an object of improving the etching process in which the movable structure does not adhere to the substrate during etching, and the pin member is formed in the process of the joint structure, and the recesses are formed in the upper and lower sacrificial layers. It is also an object of the present invention to provide a manufacturing process of a micro-mirror that can reduce the number of mask manufacturing process that requires a highly separate process if possible in the mask patterning process for each etching when manufacturing the bearing member.

도 1은 핀부재와 축수부재를 갖는 구조물의 사시도1 is a perspective view of a structure having a pin member and a bearing member

도 2(a)내지 도 2(f)는 이를 제작하기 위한 종래 제작 공정도2 (a) to 2 (f) is a conventional manufacturing process diagram for manufacturing the same

도 3(a) 내지 도 3(g)는 도 1의 플랙셔 힌지를 갖는 마이크로 미러를 제조하기 위한 본 발명의 공정도3 (a) to 3 (g) are process drawings of the present invention for producing a micromirror having the flexure hinge of FIG.

도 4(a) 내지 도 4(g)는 본 발명의 다른 실시예의 마이크로 미러 제작공정도Figure 4 (a) to Figure 4 (g) is a micro mirror manufacturing process diagram of another embodiment of the present invention

도 5는 도 4(g)의 핀부재, 기둥부재를 갖는 반사면이 축수부재로서 축지되어 픽샐온,오프되기 위한 마이크로 미러의 예시도.FIG. 5 is an exemplary view of a micro mirror for reflecting surfaces having a fin member and a pillar member of FIG.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of symbols for main parts of drawing

11 :기판....................12 : 제 1구조물11: substrate ..... 12: first structure

12a :구조물.................12b :핀부재(Pin)12a: Structure ... 12b: Pin member

13 : 제 1희생층.............14 : 제 1마스크13: First victim layer ............ 14: First mask

15 : 제 1마스크 패턴........16 : 요입부15: first mask pattern ..... 16: recess

20 :축수부재(Staple)........21 : 제 2희생층20: Staple member ........ 21: 2nd victim layer

22 : 제 2 구조물............23 : 요입부22: second structure ...... 23: recessed part

24 : 제 2마스크.............100:기판24: 2nd mask ........ 100: Substrate

101 : 절연층................102 : 전극101: insulating layer ... 102: electrode

103 : 제 1희생층............104 : 구조물103: first victim layer ............ 104: structure

105 : 마스크 패턴...........106 : 핀부재105: mask pattern ..... 106: pin member

107 : 제 2희생층............108 : 축수부재107: second victim layer ............ 108: bearing member

109 : 후막 희생층...........110 : 요입부109: thick film sacrificial layer ..... 110

111 : 제 4구조물............112 : 기둥부재111: fourth structure ...... 112: pillar member

113 : 반사체113: reflector

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기판위에 형성된 적어도 3개의 전극; 상기 전극중 어느 하나의 중심 전극에 형성되는 축수부재;상기 축수부재에 의하여 회전 가능하게 지지되는 핀부재; 상기 핀부재에서 상방으로 연장되는 기둥부재; 및 상기 기둥부재에 의지하여 기판 상방에 떠있으며 상면은 반사면을 형성하여 상기 전극중 좌,우 대향전극에 정전인력으로 구동되기 위한 반사체를 포함하여 이루어지는 투사형 화상표시 장치용 마이크로 미러의 구조적인 점에 그 특징이 있다.The present invention for achieving the above object, at least three electrodes formed on the substrate; A bearing member formed on one of the center electrodes of the electrode; a pin member rotatably supported by the bearing member; A pillar member extending upward from the pin member; And a reflector for floating on an upper surface of the substrate depending on the pillar member, the upper surface of which includes a reflector for forming a reflecting surface to be driven by electrostatic force on the left and right opposing electrodes of the electrodes. Has its features.

위와같은 특징을 갖는 본 발명은 실리콘 웨이퍼의 기판위에 제 1구조물을 중심으로 하부에 희생층을 형성한 뒤 제 1마스크로서 패턴 형성하여 얻어지는 핀부재를 형성하는 단계; 상기 핀부재 형성단계에서 상기 각 구조물 하부를 제외한 희생층을 제거한 뒤 다른 희생층을 형성하면서 상기 공정의 마스크를 재 사용하여 요입부를 형성하는 상부 희생층 패터닝 공정 단계; 이 요입부와 희생층을 포함한 상태에서 제 2구조물을 형성한 뒤, 제 2마스크로서 패턴을 형성하여 축수부재를 형성하는 단계; 상기 핀부재의 상부 및 후막 희생층을 제 3마스크로서 식각하는 반사체 형성단계를 포함하여 이루어지는 투사형 화상표시 장치용 마이크로 미러에 있다.The present invention having the above characteristics comprises the steps of forming a pin member obtained by forming a sacrificial layer on the lower surface of the first structure on the substrate of the silicon wafer as a first mask pattern; An upper sacrificial layer patterning process of removing the sacrificial layers except for the lower portions of the structures in the fin member forming step, and then forming another concave layer using the mask of the process to form recesses; Forming a second structure in a state including the recess and the sacrificial layer, and then forming a pattern as a second mask to form a bearing member; And a reflector forming step of etching the upper and thick film sacrificial layers of the fin member as a third mask.

상기와 같은 구조와 공정의 본 발명은 실리콘 웨이퍼위에 제 1금속막을 증착하고, 제 1마스크로서 전극을 형성하는 단계와; 상기 전극을 포함한 상태에서 하부 희생층 위에 제 2금속막을 형성하여 제 2마스크로 핀부재를 형성하는 단계와; 상기 핀부재 형성단계에서 하부 희생층을 제거한 뒤 제 2희생층을 형성하고, 이 제 2희생층에서 상기 마스크를 재 사용하여 요입부를 형성하는 단계와, 상기 축수부재 형성단계에서 후막 희생층을 형성하고, 이 후막 희생층의 대략 중심부분에 기둥부재 형성용 구멍을 형성하는 단계와; 상기 후막 희생층위에 금속막을 증착한 뒤 지지대와 반사면을 형성하고, 핀부재의 하부 및 후막 희생층을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 투사형 화상표시장치용 마이크로 미러 제조공정에 있다.The present invention of the above structure and process comprises the steps of depositing a first metal film on a silicon wafer and forming an electrode as a first mask; Forming a fin member with a second mask by forming a second metal film on the lower sacrificial layer in a state including the electrode; Forming a second sacrificial layer after removing the lower sacrificial layer in the fin member forming step, forming a recess in the second sacrificial layer by using the mask again, and forming a thick film sacrificial layer in the bearing member forming step; And forming a pillar member forming hole in a substantially central portion of the thick film sacrificial layer; And depositing a metal film on the thick film sacrificial layer, forming a support and a reflective surface, and removing the lower portion of the fin member and the thick film sacrificial layer.

상기와 같은 공정에 있어 본 발명은 상기 전극을 형성하는 단계에 있어서, 실리콘 웨이퍼위에 금속막을 형성하기전에 절연층 형성단계를 더 포함하고, 상기 핀부재을 형성하는 단계의 식각공정이 과도 식각으로 이루어지며,상기 축수부재 형성 단계에서 제 2희생층의 형성시에 핀부재 식각공정에 사용된 마스크의 패턴을 그대로 재 사용 가능하도록 패터닝하며, 핀부재의 하부 및 후막 희생층을 제거하기 위한 식각공정이 건식 식각공정으로 하고, 특히, 상기 전극들, 핀부재 , 반사체 및 지지축을 구성하는 구조물을 금속으로 하는 경우 가장 바람직하다.In the above process, the present invention further includes an insulating layer forming step before forming the metal film on the silicon wafer in the forming of the electrode, and the etching process of forming the fin member is performed by excessive etching. The pattern of the mask used in the fin member etching process may be reused as it is during the formation of the second sacrificial layer in the forming of the water bearing member, and the etching process for removing the lower portion and the thick film sacrificial layer of the fin member may be dry. Most preferably, the etching process is performed, and in particular, a metal is used to form the structures constituting the electrodes, the fin member, the reflector, and the support shaft.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 따라 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시예 1.Example 1.

첨부 도면중 도 3(a) 내지 도 3(e)는 도 1의 구조물을 제조하기 위하여 적용된 본 발명의 공정도로서, 이에 따르면, 본 발명은 크게 핀부재 형성단계와, 축수부재(staple) 및 반사체 형성단계로 이루어진다.3 (a) to 3 (e) of the accompanying drawings is a process diagram of the present invention applied to manufacture the structure of Figure 1, according to the present invention, the invention is largely a pin member forming step, a bearing member (staple) and a reflector It consists of a forming step.

(제 1공정)(First process)

도 3(a)에서 도시하는 바와같이 실리콘 웨이퍼의 기판(11)위에 제 1희생층(13)을 형성하고 그 위에 제 1구조물(12)을 형성한다. 제 1구조물(12)은 금속막으로서 제 1마스크(14)로 식각된다. 이 제 1마스크(14)를 통한 패터닝은 사진식각공정등을 이용한다.As shown in FIG. 3A, the first sacrificial layer 13 is formed on the substrate 11 of the silicon wafer, and the first structure 12 is formed thereon. The first structure 12 is etched with the first mask 14 as a metal film. Patterning through the first mask 14 uses a photolithography process or the like.

식각공정은 수평상태의 제 1구조물(12)에 제 1마스크 패턴(15)을 형성한 뒤 필요한 부분을 제외한 나머지를 제거시키므로서 도 3(b)와 같은 구조물(12a)과 핀부재(12b)를 형성하게 된다.The etching process forms the first mask pattern 15 on the first structure 12 in a horizontal state, and then removes the remaining portions except the necessary portion, while the structure 12a and the fin member 12b as shown in FIG. Will form.

상기 핀부재를 형성하는 단계의 식각공정은 과도 식각으로 이루어지며, 제 1희생층(13)까지 식각되어 요입부(16)을 형성한다. 또한, 상기 핀부재를 형성하는 단계에서 과도 식각후의 제 1희생층(13)과 제 1마스크 패턴(15)의 제거는 이방성 건식식각으로 한다.The etching process of the step of forming the pin member is made of excessive etching, and the first sacrificial layer 13 is etched to form the recessed portion (16). In addition, the removal of the first sacrificial layer 13 and the first mask pattern 15 after the excessive etching in the forming of the fin member is anisotropic dry etching.

따라서 기판위에는 제 1희생층(13)을 저면에 두고 구조물(후에는 반사체)과 핀부재(12b)가 돌출되어 있게 된다. 이것은 핀부재 형성 단계로서 첨부 도면 도3(c)에 의하여 알 수 있다.Therefore, the first sacrificial layer 13 is placed on the bottom of the substrate and the structure (after the reflector) and the fin member 12b protrude. This can be seen by the attached drawing Fig. 3 (c) as the pin member forming step.

(제 2공정)(2nd step)

구조물(12a)과 핀부재(12b)를 포함한 도 3(c)상태에서 제 2희생층(21)을 형성한다.The second sacrificial layer 21 is formed in the state of FIG. 3 (c) including the structure 12a and the fin member 12b.

상기 제 1마스크(14)를 재 사용하여 패턴을 마스킹하므로서 요입부(16)에 형성된 희생층(21)이 제거되고 새로운 요입부(16)을 형성하게 된다. 이것을 도 3(d)에 의하여 알 수 있다.By using the first mask 14 again to mask the pattern, the sacrificial layer 21 formed on the recess 16 is removed and a new recess 16 is formed. This can be seen from FIG. 3 (d).

첨부 도면 도 3(e)에서 도시하는 바와같이 상기 희생층(21)이 형성된 요입부(16),핀부재(12b) 및 구조물(12a) 전체에 걸쳐 제 2 구조물(22)을 증착한 뒤 제 2마스크(24)를 이용하여 도 3(f)와 같은 상태로 마스킹하여 핀부재(12b)주위에 구조물이 위치하는 구조의 축수부재(20)를 형성한다.As shown in FIG. 3 (e), after depositing the second structure 22 over the concave portion 16, the pin member 12b and the structure 12a on which the sacrificial layer 21 is formed, the second structure 22 is deposited. Using the two masks 24 to mask in the state as shown in Figure 3 (f) to form a bearing member 20 of the structure in which the structure is located around the pin member (12b).

(제 3공정)(3rd step)

이와같은 축수부재(20)를 형성한 상태에서 각 희생층(13)(21)을 등방성 건식 식각으로 처리하므로서 상기 핀부재(12b)의 상하부는 물론 구조물(12a)의 상하부 희생층(13)(21)이 모두 제거되어 구조물(12a)이 가동성있는 반사체로 된다.By treating each sacrificial layer 13 and 21 by isotropic dry etching in the state where the bearing member 20 is formed, the upper and lower sacrificial layers 13 of the structure 12a as well as the upper and lower portions of the fin member 12b ( 21) are all removed to make the structure 12a a movable reflector.

상기한 실시예는 도 3(g)에서 도시하는 바와같이 도 1의 조인트 구조물을 본 발명 상기 실시공정으로써 실시한 결과를 보여준다.The above embodiment shows the results of the joint structure of FIG. 1 carried out by the above embodiment of the present invention as shown in FIG.

실시예 2.Example 2.

도 4(a) 내지 도 4(g)는 본 발명의 다른 실시예의 마이크로 미러 제작공정도이고, 도 5는 도 4(g)의 핀부재, 기둥부재를 갖는 반사면이 축수부재로서 축지되어 픽셀 온,오프되기 위한 다른 실시예의 마이크로 미러 구조를 나타내는 예시도이다.4 (a) to 4 (g) show a manufacturing process of the micromirror according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 shows a pixel on which the reflective surface having the pin member and the pillar member of FIG. Is an illustration showing a micromirror structure of another embodiment for turning off.

(제 1공정)(First process)

첨부 도면중 도 4(a)에서 도시하는 바와같이 공지된 방법으로 실리콘 웨이퍼의 기판(100)위에 절연층(101), 전극(102), 제 1희생층(103) 및 그 위에 구조물(104)을 형성한다. 이와같은 적층구조의 구조물(104)위에 도 4(b)와 같이 마스크 패턴(105)을 형성한 상태에서 구조물을 식각하여 핀부재(106)를 형성한다.The insulating layer 101, the electrode 102, the first sacrificial layer 103 and the structure 104 thereon on the substrate 100 of the silicon wafer in a known manner as shown in FIG. 4 (a) of the accompanying drawings. To form. The fin member 106 is formed by etching the structure in a state in which the mask pattern 105 is formed on the structure 104 having the stacked structure as shown in FIG. 4 (b).

핀부재(106)를 형성하는 단계에서는 과도 식각을 실시하며, 이 단계에서 제 1희생층(103)과 마스크 패턴(105)의 제거는 이방성 건식식각으로 실시한다.In the step of forming the fin member 106, the excessive etching is performed, and in this step, the removal of the first sacrificial layer 103 and the mask pattern 105 is performed by anisotropic dry etching.

(제 2공정)(2nd step)

첨부 도면 도 4(c)는 과도 식각후 제 1희생층(103)과 마스크 패턴(105)을 이방성 건식 식각으로 제거한 상태를 나타낸다. 즉, 상기 핀부재 형성단계에서 상기 각 구조물 하부를 제외한 희생층(103) 및 마스크 패턴(105)을 제거한 뒤 제 2희생층(107)을 형성하여 핀부재(106) 상면에만 희생층(107)이 잔류하게 한다.4 (c) shows a state in which the first sacrificial layer 103 and the mask pattern 105 are removed by anisotropic dry etching after excessive etching. That is, the sacrificial layer 107 is formed only on the upper surface of the fin member 106 by removing the sacrificial layer 103 and the mask pattern 105 except the lower portion of each structure in the fin member forming step and forming the second sacrificial layer 107. Let this remain.

이후 이 제 2희생층(107)을 포함한 상태에서 제 3구조물(108)을 형성하고, 마스킹하여 식각하므로서 축수부재(108)를 형성할 수 있게 된다. 이것은 첨부 도면 도 4(d)에서 도시하는 바와같다. 여기서 축수부재(108)는 스테이플등의 모든 축 기능부재를 포함한다.Thereafter, the third structure 108 is formed in the state including the second sacrificial layer 107, and the water bearing member 108 can be formed by masking and etching. This is as shown in Fig. 4 (d) of the accompanying drawings. Here, the bearing member 108 includes all shaft functional members such as staples.

(제 3공정)(3rd step)

첨부 도면 도 4(e)와 같이 상기 축수부재가 형성되면 그 위에 후막 희생층(109)을 형성하고, 이 후막 희생층(109)의 대략 중심부분에 기둥부재 형성용 요입부(110)를 반응성 이온 식각으로 형성한 뒤 제 4구조물(111)을 증착한다. 제 4구조물(111)이 형성된 상태에서 마스킹하여 식각하므로서 반사체(113)를 형성하며 동시에 상기 요입부(110)을 따라 제 4구조물(111)이 증착되어 기둥부재(112)를 형성한다. 이 기둥부재(112)는 하부 핀부재(106)에 연결되며, 상방의 판상의 반사체(113)와도 연결된다. 상기 핀부재(106),축수부재(108)의 상,하부 및 후막 희생층(109)을 제거하기 위하여 등방성 건식 식각을 실시한다.When the water bearing member is formed as shown in FIG. 4E, a thick film sacrificial layer 109 is formed thereon, and the pillar member forming recess 110 is responsive to an approximately central portion of the thick film sacrificial layer 109. After forming by ion etching, the fourth structure 111 is deposited. The reflective structure 113 is formed by masking and etching in the state where the fourth structure 111 is formed, and at the same time, the fourth structure 111 is deposited along the recess 110 to form the pillar member 112. The pillar member 112 is connected to the lower pin member 106 and also connected to the upper plate-shaped reflector 113. Isotropic dry etching is performed to remove the upper, lower and thick film sacrificial layers 109 of the fin member 106 and the bearing member 108.

이와같이 실시된 본 발명 상기 실시예1,2의 구조물 즉, 상기 전극, 핀부재, 축수부재, 기둥부재 및 반사체를 구성하는 제 1,2,3,4구조물은 금속막으로 실시함이 바람직하다.The first, second, third, and fourth structures constituting the structures of the first and second embodiments of the present invention, that is, the electrode, the pin member, the bearing member, the pillar member, and the reflector, are preferably implemented with a metal film.

상기한 실시공정에 따른 본 발명 화상표시용 마이크로 미러의 구조는 기판(100)위에 형성된 적어도 3개의 전극(102)을 형성하고 있으며. 상기 전극(102)중 어느 하나의 중심 전극에는 축수부재(108)가 연결되고, 상기 축수부재(108)에 의하여 회전 가능하게 지지되도록 핀부재(106)를 형성한다. 이 핀부재(106)의 상방으로는 기둥부재(112)를 형성한다. 이 기둥부재(112)는 그 상방으로 전극(102) 상방에 떠 있음과 동시에 상면은 반사면을 형성하는 반사체(113)를 형성한다. 이와같은 핀부재(106)일체의 반사체(113)는 상면이 반사면을 형성하고 상기 축수부재(108)에 의하여 지지된 상태에서 좌,우로 기울어지는 경우 원복되도록 탄력을 보유한다.The structure of the image display micromirror according to the above-described embodiment forms at least three electrodes 102 formed on the substrate 100. The bearing member 108 is connected to one of the center electrodes of the electrode 102, and the pin member 106 is formed to be rotatably supported by the bearing member 108. The pillar member 112 is formed above the pin member 106. The pillar member 112 floats upward above the electrode 102 and at the same time forms a reflector 113 which forms a reflective surface. The reflector 113 of the fin member 106 as described above retains elasticity when the upper surface forms a reflecting surface and is inclined left and right in a state supported by the bearing member 108.

이와같은 공정을 통하여 제조되는 본 발명은 희생층의 제거시에 종래의 습식 식각을 지양하여 식각시 가동 구조물이 기판에 달라붙지 않는 건식 식각 공정이 가능한 희생층을 제공하게 되었으며, 건식 식각공정에 있어 이방성 건식 식각과 등방성 건식 식각을 적절히 선택 적용하므로서 식각공정의 문제점도 개선하게 되었다.The present invention manufactured through such a process provides a sacrificial layer capable of a dry etching process in which a movable structure does not adhere to a substrate during etching by avoiding conventional wet etching when the sacrificial layer is removed, and in the dry etching process By properly applying anisotropic dry etching and isotropic dry etching, problems of the etching process have been improved.

또한, 상기한 공정에서 핀부재을 형성하고, 상,하부 희생층에 요입부를 형성하며, 축수부재 제작시 각각의 패턴 형성을 위한 별도의 마스크를 제작 준비하는 공정에서도 마스크의 사용을 줄일 수 있는 공정 단계를 구현하여 핀부재 마스킹시의 마스크를 상하 희생층을 제거하면서 요입부를 형성하는 단계에서 재사용하므로서 별도로 제작되는 고도의 마스크 제작공정수를 줄일 수 있는 가동형 마이크로 미러의 제조방법을 제공하게 되었다.In addition, the process to reduce the use of the mask in the process of forming a fin member in the above-described process, forming a recess in the upper and lower sacrificial layers, and preparing a separate mask for forming each pattern when manufacturing the bearing member The present invention provides a method of manufacturing a movable micromirror that can reduce the number of high-level mask manufacturing processes that are separately manufactured by reusing a mask during fin member masking while forming a recess in the upper and lower sacrificial layers.

Claims (5)

실리콘기관위에 절연층, 전극, 제 1희생층을 형성하여 투사형 화상표시장치용 마이크로 미러를 제조하는 방법에 있어서,A method of manufacturing a micromirror for a projection image display device by forming an insulating layer, an electrode, and a first sacrificial layer on a silicon engine, 상기 실리콘기판위에 형성된 제 1희생층상에 구조물을 형성한 후, 이 구조물을 식각하여 핀부재를 형성하는 핀부재형성단계;A pin member forming step of forming a structure on the first sacrificial layer formed on the silicon substrate and then etching the structure to form a fin member; 상기 핀부재형성단계에서 상기 각 구조물 하부를 제외한 희생층을 제거한 후 제 2희생층을 형성하고, 이 제 2희생층 위에 제 3구조물을 형성하고 마스킹하여 축수부재를 형성하는 축수부재형성단계;A bearing member forming step of forming a second bearing layer after removing the sacrificial layers except for the lower portion of each structure in the fin member forming step, and forming and masking a third structure on the second sacrifice layer; 상기 축수부재 형성후 그위에 후막희생층을 형성하고, 이 후막희생층의 대략 중심부분에 기둥부재 형성용 요입부를 형성한 뒤 새로운 구조물을 형성하며, 이 구조물을 식각하여 기둥부재의 구조물을 형성하는 기둥부재형성단계: 및After the bearing member is formed, a thick film sacrificial layer is formed thereon, a pillar member forming concave portion is formed in the central portion of the thick film sacrificial layer, and a new structure is formed. The structure is then etched to form the structure of the pillar member. Column member forming step: and 상기 기둥부재 형성후 상기 핀부재의 상,하는 물론 구조물의 상하부 희생층을 모두 식각하여 핀부재, 축수부재 및 구조물에 가동성을 부여하는 반사체형성단계를 포함하는 화상표시장치용 가동형 마이크로 미러제조 방법.After forming the pillar member, the upper and lower sacrificial layers of the fin member and the upper and lower sacrificial layers of the structure are etched to form a movable micro mirror manufacturing method for an image display device, including a reflector forming step of imparting mobility to the fin member, the bearing member, and the structure. . 제 1항에 있어서, 상기 핀부재의 식각이 과도식각으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화상표시장치용 가동형 마이크로 미러제조방법.The method of manufacturing a movable micromirror for an image display apparatus according to claim 1, wherein the etching of the pin member is performed by transient etching. 제 1항에 있어서, 상기 핀부재를 형성하는 단계에서 제 1희생층 및 마스크패턴 제거를 이방성 건식식각으로 함을 특징으로 하는 화상표시장치용 가동형 마이크로 미러제조방법.The method of claim 1, wherein in the forming of the pin member, the first sacrificial layer and the mask pattern are removed by anisotropic dry etching. 제 1항에 있어서, 상기 축수부재형성단계에서 핀부재 위에 제 2희생층을 마스킹함에 있어 상기 핀부재형성단계와 동일한 마스크로서 식각함을 특징으로 하는 화상표시장치용 가동형 마이크로 미러제조방법.The method of manufacturing a movable micromirror for an image display apparatus according to claim 1, wherein in masking the second sacrificial layer on the fin member in the bearing member forming step, etching is performed using the same mask as the fin member forming step. 실리콘기판위에 등간격으로 배열형성된 다수의 전극들을 갖는 투사형 화상표시장치용 마이크로 미러에 있어서,A micromirror for a projection image display device having a plurality of electrodes arranged at equal intervals on a silicon substrate, 상기 전극의 중심부분에 형성되는 축수부재:A bearing member formed in the central portion of the electrode: 상기 축수부재에 의하여 파지되어 제자리에서 선회 가능한 핀부재:A pin member grasped by the bearing member and pivotable in place: 상기 핀부재에서 상방으로 연결되는 기둥부재: 및Pillar member connected upward from the pin member: And 상기 기둥부재의 상단에 형성되어 상기 기판상부에 이격안착돼서 인접한 좌우전극의 정전인력으로 가동되어 상면에 형성된 반사면의 각도가 변경되는 반사체를 포함하는 화상표시장치용 가동형 마이크로미러.And a reflector formed on an upper end of the pillar member, the reflector being spaced and seated on the substrate to be moved by an electrostatic force of adjacent left and right electrodes to change an angle of a reflecting surface formed on the upper surface of the pillar member.
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