KR100394020B1 - Ｄｍｄ 패널의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

홀이 없는 미러면을 갖는 DMD(Digital Micromirror Device) 패널의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 경사 증착, CMP 공정, 이중 증착 중 적어도 어느 하나 이상을 이용하여, DMD의 미러면에 존재하는 홀을 제거함으로써, 반도체 공정에서 제조 비용과 생산 수율에 직접적인 영향을 미치는 새로운 포토-마스크의 추가없이 광학적으로 향상된 미러면을 형성할 수 있다.

Description

ＤＭＤ 패널의 제조 방법{fabrication method of DMD panel}

본 발명은 홀이 없는 미러면을 갖는 DMD(Digital Micromirror Device) 패널의 제조 방법에 관한 것이다.

최근 대화면, 고화질 디스플레이 장치는 가장 중요한 이슈(issue)의 하나로 떠오르고 있으며, 현재까지 이러한 대화면 디스플레이 장치로 개발되어 상용화된 것에는 대표적으로 프로젝션 TV와 프로젝터가 있다.

이때, 프로젝션 TV와 프로젝터는 공통적으로 광학 엔진이라는 장치를 포함하며, 이 광학 엔진내에는 신호 처리된 영상 정보를 표시해주는 CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display), DMD등의 디스플레이 소자가 사용된다. 최근 이러한 디스플레이 소자는 소형화, 경량화되어지는 추세에 있어서, 무겁고 두꺼운 CRT보다는 LCD 및 DMD를 이용한 신제품들이 속속 출시되고 있는 실정이다.

또한, CRT와 LCD는 아날로그 신호에 의해서 구동되는 소자이므로, 신호처리 최종단에서 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 디스플레이하는 반면, DMD는 D/A 변환없이 디지털 신호를 펄스폭 변조(PWM)를 이용하여 구동하므로, D/A 변환에서 발생할 수 있는 에러를 최대한 없앨 수 있는 장점이 있어서 최근 디스플레이 표시 소자로 각광받고 있다.

이러한 DMD는 도 1과 같이 반도체 공정을 이용하여 수십만∼수백만개의 마이크로 미러 어레이를 형성시킨 장치로서, 각 미러에 인가되는 전압으로 미러의 각도를 제어하여 각 픽셀의 영상 정보를 제어한다.

그리고, 상기된 도 1의 DMD 제조 공정 중 DMD의 미러면은 도 2에 표시되어 있는 것과 같이 빛의 반사를 위한 미러면(11)과 제조 공정상 생성된 홀(12)로 구성되어져 있다.

상기 DMD 미러면을 형성하는 일반적인 제조 공정을 도 3에 도시하였다.

즉, 먼저 도 3a와 같이 실리콘 기판(21) 위에 산화막 증착과 선택적 식각을 이용해서 미러면을 지탱하는 구조인 힌지와 요크면(22)을 생성한다. 그 위에 다시 일정 두께의 산화막(23)을 도 3b와 같이 증착하고, 미러와 요크를 서로 연결해주는 구조물을 생성할 부분만을 도 3c와 같이 선택적으로 식각한다. 그리고, 도 3d와 같이 그 위에 표면 증착 공정을 사용하여 미러면(24)을 형성한다. 마지막으로 도 3e와 같이 에칭 공정을 이용하여 희생층을 제거하면 DMD 미러면을 얻을 수 있다.

그러나, 상기된 도 3과 같은 종래의 DMD 미러면 제조 방법은, 미러의 지지를 위한 부분을 생성하는 공정을 거치면서 반도체 공정 중 하나인 표면증착 공정을 사용하므로 홀(25)이 생성된다. 기존의 DMD 미러면(24)에 존재하는 홀(25)은 소자의 신뢰성을 향상시키기 위해서 미러의 두께를 일정 수준 이하로 유지하려다 보니 생긴 결함이다.

그러나, DMD의 미러면에 형성된 홀은 광원으로부터 나온 빛 중에서 미러에 의해 반사된 후 투사렌즈로 입사하는 비율 즉, 개구율을 감소시켜 광학적인 효율을 감소시키는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 DMD 미러면 제조시 미러면에 존재하는 홀을 제거함으로써, DMD의 개구율을 향상시켜 광 효율을 향상시키는 DMD 패널의 제조 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 반도체 공정 중 하나인 경사 증착을 이용하여 미러면의 홀을 제거하는 DMD 패널의 제조 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 반도체 공정 중 하나인 CMP(Chemo-Mechanical Polishing)를 이용하여 미러면의 홀을 제거하는 DMD 패널의 제조 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 반도체 공정 중 하나인 이중 증착을 이용하여 미러면의 홀을 제거하는 DMD 패널의 제조 방법을 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 DMD 패널의 반도체 공정을 보인 도면

도 2는 종래의 DMD 미러면에 홀이 생성된 예를 보인 도면

도 3a 내지 도 3e는 종래의 DMD 미러면 제조 공정을 보인 단면도

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 DMD 미러면의 구조를 보인 단면도

도 5는 도 4의 DMD 미러면 제조 공정을 보인 단면도

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 DMD 미러면의 구조를 보인 단면도

도 7은 도 6의 DMD 미러면 제조 공정을 보인 단면도

도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 DMD 미러면의 구조를 보인 단면도

도 9는 도 8의 DMD 미러면 제조 공정을 보인 단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31,41,51 : 실리콘 기판 32,42,52 : 요크면

33,43,53 : 지지면 35,44,55 : 미러면

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 DMD 패널의 제조 방법은, (a) 실리콘 기판 위에 산화막 증착과 선택적 식각을 이용해서 미러면을 지탱하는 구조인 힌지와 요크면을 생성하고, 그 위에 다시 일정 두께의 산화막을 증착한 후 미러와 요크를 서로 연결해주는 구조물을 생성할 부분만을 선택적으로 식각하는 단계와, (b) 상기 (a) 단계에서 제작된 지지구조에 미러면과 증착 방향 사이에 일정한 각도를 주고 미러면을 회전시키면서 알루미늄의 경사 증착을 수행하는 단계와, (c) 습식 식각 공정을 이용하여 마스크 용도로 생성시켰던 산화막을 제거하는 단계로 이루어져 DMD 미러면을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 (b) 단계는 경사 증착된 미러면을 표면 처리하는 CMP 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 DMD 패널의 제조 방법은, (a) 실리콘 기판 위에 산화막 증착과 선택적 식각을 이용해서 미러면을 지탱하는 구조인 힌지와 요크면을 생성하고, 그 위에 다시 일정 두께의 산화막을 증착한 후 미러와 요크를 서로연결해주는 구조물을 생성할 부분만을 선택적으로 식각하는 단계와, (b) 상기 (a) 단계에서 제작된 지지구조에 적어도 홀의 깊이와 미러의 두께의 합 이상으로 알루미늄의 증착을 수행하는 단계와, (c) 상기 증착막 중 원하는 두께의 미러면을 남기고, 나머지 부분은 CMP 공정으로 표면 처리하는 단계와, (d) 습식 식각 공정을 이용하여 마스크 용도로 생성시켰던 산화막을 제거하는 단계로 이루어져 DMD 미러면을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 DMD 패널의 제조 방법은, 상기된 제 2 실시예 중 CMP 공정시 희생층 윗부분을 제거하고, 이 구조 위에 다시 증착을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

도 4 내지 도 9는 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 DMD 미러면의 구조 및 제조 공정을 나타낸 것으로서, 홀이 없는 평평한 구조를 가진다.

제 1 실시예

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 DMD 미러면의 구조를 나타낸 단면도이고, 도 5a 내지 도 5f에는 도 4와 같은 구조의 제조 공정을 보이고 있다.

본 발명의 제 1 실시예는 반도체 공정 중 하나인 경사 증착을 이용하여 미러면의 홀을 제거한 구조로서, 도 4에서 보듯이, 미러면이 홀이 없는 평평한 표면을 갖고 있다.

도 5를 참조하여 제조 공정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 5a와 같이 실리콘 기판(31) 위에 산화막 증착과 선택적 식각을 이용해서 미러면을 지탱하는 구조인 힌지와 요크면(32)을 생성한다. 그 위에 다시 일정 두께의 산화막(33)을 도 5b와 같이 증착하고, 미러와 요크를 서로 연결해주는 구조물을 생성할 부분만을 도 5c와 같이 선택적으로 식각한다.

그리고 나서, 도 5d와 같이, 미러면과 증착 방향 사이에 일정한 각도(θ)를 주고 미러면을 회전시키면서 알루미늄의 경사 증착(34)을 수행하면, 도 5e와 같이 홀이 존재하지 않는 구조를 가질 수 있다. 이는 수직 방향으로 증착을 수행하면 대부분의 알루미늄이 수직 방향으로만 증착되지만, 경사 증착을 수행하면 각도에 의해서 일정 부분이 수평 방향으로도 증착이 되기 때문이다.

이때, 상기된 공정에서 증착된 알루미늄의 두께와 경사 증착 각도에 의해서 미러면(35)이 평평하지 않고 위로 볼록한 구조를 가질 수 있으나, 화학적인 방법과 기계적인 방법을 같이 사용하여 아주 미세한 표면 가공을 할 수 있는 CMP 공정을 이용하여 표면을 갈아내면 원하는 구조를 얻을 수 있다.

마지막으로, 도 5f와 같이 습식 식각 공정을 이용하여 마스크 용도로 생성시켰던 산화막을 제거하면, 평평한 표면을 갖는 DMD 미러면(35)을 얻을 수 있다.

실제 DLP(Digital Lighting Processing) 시스템에서 DMD가 광원에 대해 약30도 정도 기울어져 있다고 가정하여 시뮬레이션을 실행한 결과 도 4에 표시된 미러면은 기존의 DMD 미러면에 비해서 개구율은 약 10%정도, 효율은 약 5% 정도 향상되었으며, 추가로 백 반사(back reflection)에 의한 시스템 노이즈도 약 5% 정도 감소하였다.

제 2 실시예

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 DMD 미러면의 구조를 나타낸 단면도이고, 도 7a 내지 도 7f에는 도 6과 같은 구조의 제조 공정을 보이고 있다.

본 발명의 제 2 실시예는 반도체 공정 중 하나인 CMP를 이용하여 미러면의 홀을 제거한 구조로서, 도 6에서 보듯이, 미러면이 홀이 없는 평평한 표면을 갖고 있다.

도 7을 참조하여 제조 공정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 7a와 같이 실리콘 기판(41) 위에 산화막 증착과 선택적 식각을 이용해서 미러면을 지탱하는 구조인 힌지와 요크면(42)을 생성한다. 그 위에 다시 일정 두께의 산화막(43)을 도 7b와 같이 증착하고, 미러와 요크를 서로 연결해주는 구조물을 생성할 부분만을 도 7c와 같이 선택적으로 식각한다.

그리고 나서, 도 7d와 같이 홀의 깊이와 미러의 두께의 합 이상으로 즉, 홀을 완전히 메울 수 있을 정도로 알루미늄의 증착(44)을 수행한다. 이때, 상기된 공정에서 증착 두께 및 공정 조건의 차이에 의해서 미러면이 평평하지 않는 오목한 구조를 가질 경우도 있으나, 원하는 두께의 미러면(44)을 남기고, 나머지 부분은 도 7e와 같이 CMP 공정을 이용하여 제거하므로, 상관이 없다.

마지막으로, 도 7f와 같이 습식 식각 공정을 이용하여 마스크 용도로 생성시켰던 산화막을 제거하면 평평한 표면을 갖는 DMD 미러면(44)을 얻을 수 있다.

제 3 실시예

도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 DMD 미러면의 구조를 나타낸 단면도이고, 도 9a 내지 도 9f에는 도 8과 같은 구조의 제조 공정을 보이고 있다.

본 발명의 제 3 실시예는 반도체 공정 중 하나인 이중 증착을 이용하여 미러면의 홀을 제거한 구조로서, 도 8에서 보듯이, 미러면이 홀이 없는 평평한 표면을 갖고 있다.

도 9를 참조하여 제조 공정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 9a와 같이 실리콘 기판(51) 위에 산화막 증착과 선택적 식각을 이용해서 미러면을 지탱하는 구조인 힌지와 요크면(52)을 생성한다. 그 위에 다시 일정 두께의 산화막(53)을 도 9b와 같이 증착하고, 미러와 요크를 서로 연결해주는 구조물을 생성할 부분만을 도 9c와 같이 선택적으로 식각한다.

그리고 나서, 도 9d와 같이 홀의 깊이와 미러의 두께의 합 이상으로 알루미늄의 증착(54)을 수행한다. 이 공정까지 진행되면 미러면이 평평하지 않은 오목한 구조를 가지게 되며, CMP 공정을 이용하여 도 9e와 같이 희생층 윗부분을 제거한다.

이 구조 위에 다시 증착 공정을 이용하여 도 9f와 같이 원하는 두께의 미러면(55)을 형성시킨다. 이때, 기판과 증착 물질이 같은 경우는 증착 과정에서 거치게 되는 고온에 의해서 화학 결합을 하므로 이중 증착으로 인해서 미러 구조의 강도에 영향을 미치지는 않는다.

마지막으로 도 9g와 같이 습식 식각 공정을 이용하여 마스크 용도로 생성시켰던 산화막을 제거하면 평평한 표면을 갖는 DMD 미러면을 얻을 수 있다.

상기된 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시예에 의해 제조된 DMD 미러면은 홀이 없는 평평한 구조를 가지며, 또한 기존의 DMD에 비해서 약 10% 정도 향상된 개구율을 가지는 광학적으로 향상된 구조이다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 DMD 패널의 제조 방법에 의하면, 경사 증착, CMP 공정, 이중 증착 중 적어도 어느 하나 이상을 이용하여, DMD의 미러면에 존재하는 홀을 제거함으로써, 반도체 공정에서 제조 비용과 생산 수율에 직접적인 영향을 미치는 새로운 포토-마스크의 추가없이 쉽게 광학적으로 향상된 미러면을 형성할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (5)

1. (a) 실리콘 기판 위에 산화막 증착과 선택적 식각을 이용해서 미러면을 지탱하는 구조인 힌지와 요크면을 생성하고, 그 위에 다시 일정 두께의 산화막을 증착한 후 미러와 요크를 서로 연결해주는 구조물을 생성할 부분만을 선택적으로 식각하는 단계;

   (b) 상기 (a) 단계에서 제작된 지지구조에 미러면과 증착 방향 사이에 일정한 각도를 주고 미러면을 회전시키면서 알루미늄의 경사 증착을 수행하는 단계; 그리고

   (c) 습식 식각 공정을 이용하여 마스크 용도로 생성시켰던 산화막을 제거하는 단계로 이루어져 DMD 미러면을 형성하는 것을 특징으로 하는 DMD 패널의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 (b) 단계는

   경사 증착된 미러면을 표면 처리하는 CMP 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DMD 패널의 제조 방법.
3. (a) 실리콘 기판 위에 산화막 증착과 선택적 식각을 이용해서 미러면을 지탱하는 구조인 힌지와 요크면을 생성하고, 그 위에 다시 일정 두께의 산화막을 증착한 후 미러와 요크를 서로 연결해주는 구조물을 생성할 부분만을 선택적으로 식각하는 단계;

   (b) 상기 (a) 단계에서 제작된 지지구조에 적어도 홀의 깊이와 미러의 두께의 합 이상으로 알루미늄의 증착을 수행하는 단계;

   (c) 상기 증착막 중 원하는 두께의 미러면을 남기고, 나머지 부분은 CMP 공정으로 표면 처리하는 단계; 그리고

   (d) 습식 식각 공정을 이용하여 마스크 용도로 생성시켰던 산화막을 제거하는 단계로 이루어져 DMD 미러면을 형성하는 것을 특징으로 하는 DMD 패널의 제조 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 (c) 단계는

   CMP 공정에 의해 희생층 윗부분을 제거하고, 이 구조 위에 다시 증착을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DMD 패널 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 단계의 증착 물질은

   상기 기판과 같은 물질인 것을 특징으로 하는 DMD 패널 제조 방법.