KR100450790B1

KR100450790B1 - 마이크로 미러 스캐너 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100450790B1
Application number: KR10-1999-0019454A
Authority: KR
Inventors: 최재준; 정희문; 이기방
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2004-10-01
Also published as: KR20000075084A

Abstract

마이크로 미러 스캐너 및 그 제조 방법에 관해 개시된다. 개시된 마이크로 미러 스캐너는: 관성체; 상기 관성체의 일측면에 형성된 미러; 상기 관성체에 매립 형성된 구동 코일; 상기 관성체에 접속된 하나 이상의 브리지; 상기 브리지를 통해 상기 관성체를 지지하는 프레임; 상기 관성체의 구동 코일에 인접되게 프레임에 설치되어 상기 구동코일는 영구자석;을 포함한다. 따라서, 본 발명의 마이크로 미러 스캐너에 의하면, 그 단면적이 크게 확대된 구동코일에 의해 종래의 스캐너에 비해 선저항이 크게 줄어 들고, 따라서, 공진을 이용하여 저전류 대진폭 구동이 가능하게 된다. 또한 선저항의 감소는 결과적으로 발열에 의한 전력손실의 억제를 수반하며, 공기의 댐핑을 감소로 큰 각도로의 관성체의 운동이 가능하다.

Description

마이크로 미러 스캐너 및 그 제조방법{Micro mirror scanner and manufacturing method thereof}

본 발명은 마이크로 미러 스캐너 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 상세히는 가격이 저렴하고 성능이 향상된 비공진형 마이크로 미러 스캐너 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근 영상 및 컴퓨터 관련 분야등 여러 분야에서 미러 스캐너의 개발이 활발히 이루어 지고 있다. 상용화되어 있는 미러 스캐너는 대부분이 일반적인 기계가공에 의한 폴리곤 미러(회전 다면경)를 주로 사용하고 있으나 그 크기나 무게면에서는 응용 분야에 있어서 많은 제약을 준다.

또한 정보 기록 장치의 경우, 메디아인 디스크에 대한 정보기록 고밀도화로 인해 기존의 VCM(Voice Coil Moter)만으로의 스윙암의 미세 콘트롤이 불가능 해짐으로 인해 미세 액튜에이터의 개발이 절실히 요구되고 있다. 도 1은 미세 액튜에이터를 탑재한 스위암 구조의 광디스크 드라이브의 개략적 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 디스크(5)의 반경 방향으로 회동되는 스윙 암(1)의 선단부에 미세 액튜에이터(3)가 45도 각도로 고정된다. 반도체 레이저 장치(2)로 부터의 광은 미세 액튜에이터(3)에 마련된 미러 스캐너에 의해 반사되어 광학 렌즈계를 통과한 후 디스크(5)에 입사된다. 스윙암(1)은 상기 반도체 레이저 장치(2)에 인접하여 설치된 VCM에 의해 구동된다. 이러한 구조는 단순히 스위암에 의존했던 구조에 비해 고밀도의 정보를 디스크에 저장/읽기가 가능하다.

상기 미세 액튜에이터(3)에 장착된 미러 스캐너는 상기 반도체 레이저 장치(2)로부터 발사된 레이저 빔의 광로를 미세하게 조정한다.

최근 실리콘을 이용한 마이크로 머신 기술을 이용한 정전구동형/전자구동형 스캐너가 많이 개발 되고 있으나 정전구동의 경우 큰 구동진폭을 얻기 위해선 두 대향전극 사이의 갭을 줄여야 한다. 그러나 이로 인해 스캐너의 최대 구동영역이 제한되어 버리고 또한 공기 댐핑의 영향을 받기에 결과적으로 대진폭 구동을 위해선 상당히 큰 구동전압이 요구된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 저가격/고성능(저전압구동, 큰구동각)의 전자구동형 미러 스캐너(fine actuator)를 개발하게 되었다. 미국 특허 5,606,447에 개시된 발명에 따르면, 진동의 공진을 이용하여 저전압구동, 큰구동각의 스캐너를 실현할수 있다.

도 2는 마이크로 머신 기술을 이용한 것으로서, 상기 미국 특허 5,606,447에 게시된 전자구동을 이용한 미러 갈바노미터의 개략적 평면도이며, 도 3은 그 단면도이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 스캐너로서의 종래 갈바노미터는 영구자석(15A, 15B)(16A, 16B)과 실리콘으로 형성된 프레임(7)과 프레임(7)의 중앙에 위치하는 관성체(10), 상기 관성체(10)를 상기 프레임(7)에 탄력적으로 지지해 주는 브리지(11)를 구비한다. 상기 프레임(7), 관성체(10) 및 브리지(11)는 실리콘에 의해 일체적으로 형성된다. 상기 구동 코일(12)은 금속 도금 혹은 스퍼터링 기술에 의해 스파이럴형으로 제작된다.

도 4a 내지 도 4d는 전해도금방식에 의한 상기 종래 구동 코일의 제작하는 공정도이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(20)위에 금속을 스퍼터링하여 전극층(21)을 형성한다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 전극층(21)위에 포토리소그래피법에 의해 10~30μm 정도의 두께를 가지는 마스크층(22)을 형성한다.

도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 마스크층(22)에 덮히지는 않은 상기 금속층(21)의 노출부분에 전해 도금법에 의해 구동코일(23)을 형성한다. 이때에, 상기 전극층(21)은 전해도금시 전극으로 사용된다.

도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 마스크층(22)을 제거하여 목적하는 구동코일(23)을 얻는다.

이상과 같은 과정을 통해 형성되는 구동 코일(12)의 양단은 도 2에 도시된 바와 같이, 프레임(7)상의 금속 전극(14)으로 연결되어 있다. 상기 프레임(7)의 하부에는 하부 글래스(9)가 위치해 있고, 상기 프레임(7)의 양측 부분의 상방에는 상부 글래스(8)가 장착되어 있다. 상하부의 글래스(8, 9)에는 영구자석(15A, 15B)(16A, 16B)이 배치되어 있으며, 도3에 도시된 바와 같이, 상하에 배치된 영구자석(15A, 15B)(16A, 16B)는 좌우방향으로 엇갈리게 배치되어 있어서, 상기 관성체(10)에 수평방향(도면에서 나타낸 화살표 방향으로)으로 자장이 걸린다. 이때 스파이럴 구동 코일(12)에 전류를 흘리면 이 전류와 자장에 의해 상기 관성체(10)는 로렌쯔힘을 받게되어 브리지(11)를 중심으로 이에 지지된 채 회동되며, 이때에 공진을 이용하여 큰 진폭으로 진동된다. 이러한 종래 갈바노미터는, 도 2에 도시된 바와 같이, 미러(13)와 구동코일(12)이 같은 평면에 배치되어 있으므로 미러(12)가 차지할 수 있는 면적이 그 만큼 감소한다. 따라서, 미러의 면적을 확대하기 위해서는 스캐너의 전체 크기가 키워져야 한다. 한편, 특히 0.수μm의 금속 박막 혹은 20~30μm 정도 두께의 도금층으로 만들어지기 때문에 그 만큼 저항값도 커지고, 결국 열손실이 커지게 됨은 물론 구동 코일(12)에 흘릴수 있는 최대 전류값이 그 만큼 제한되며, 그리고 비공진으로 구동시킬 경우 전력손실이 커진다. 또한, 프레임(7)과 영구자석(15A,15B)(16A, 16B)을 고정시키기 위해 글래스(8, 9)를 적용하고 있는데, 이 경우, 스캐너가 글래스면을 향해 진동하기 때문에 글래스와 스캐너 사이의 공기 댐핑의 영향을 받게되어 스캐너의 구동각이 줄어든다.

본 발명은 제한된 스캐너에 대해 미러의 면적이 보다 확대된 마이크로 미러 스캐너 및 그 제조 방법을 제공함에 제1의 목적이 있다.

본 발명은 구동코일의 선저항이 대폭감소된 마이크로 미러 스캐너 및 그 제조 방법을 제공함에 제2의 목적이 있다.

본 발명은 큰 구동각으로 진동하는 관성체를 구비하는 마이크로 미러 스캐너 및 그 제조 방법을 제공함에 제3의 목적이 있다.

본 발명은 구조가 간단하고 제작이 용이한 마이크로 미러 스캐너 및 그 제조 방법을 제공함에 제3의 목적이 있다.

도 1은 일반적인 광디스크 드라이브의 발췌 사시도이다.

도 2는 종래의 전자구동형 스캐너의 평면도이다.

도 3은 도 2에 도시된 종래 스캐너의 단면도이다.

도 4a 내지 도 4d는 도 2에 도시된 종래 스캐너의 일부 제조 공정도이다.

종래의 금속도금 기술과 본발명의 도금기술을 나타낸 도면이고,

도 5은 본 발명의 마이크로 미러 스캐너에 따른 제1실시예의 개략적 사시도이다.

도 6은 도 5에 도시된 본 발명의 마이크로 미러 스캐너의 개략적 평면도이다.

도 7은 도 5에 도시된 본 발명의 마이크로 미러 스캐너의 개략적 저면도이다.

도 8은 도 5에 도시된 본 발명의 마이크로 미러 스캐너의 개략적 단면도이다.

도 9은 본 발명의 마이크로 미러 스캐너에 따른 제2실시예의 개략적 평면도이다.

도 10은 본 발명의 마이크로 미러 스캐너에 따른 제3실시예의 개략적 평면도이다.

도 11은 도 5에 도시된 본 발명의 마이크로 미러 스캐너의 저면을 보다 상세히 보인 저면도이다.

도 12은 도 5에 도시된 본 발명의 마이크로 미러 스캐너의 저면에 대응하는 다른 실시예의 저면도이다.

도 13a 내지 도 13k는 본 발명의 마이크로 미러 스캐너의 제조 방법의 일 실시예로서, 도 5에 도시된 본 발명의 마이크로 미러 스캐너의 제작 공정도이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 관성체; 상기 관성체의 일측면에 형성된 미러; 상기 관성체에 매립 형성된 구동 코일; 상기 관성체에 접속된 하나 이상의 브리지; 상기 브리지를 통해 상기 관성체를 지지하는 프레임; 상기 관성체의 구동 코일에 인접되게 프레임에 설치되는 영구자석;을 포함하는 미러 스캐너가 제공된다.

상기 본 발명의 마이크로 미러 스캐너에 있어서, 상기 관성체와 상기 브리지 및 상기 프레임은 동일 재료에 의해 일체적으로 형성되어 있는 것이 바람직하며, 상기 미러는 관성체의 타측면에 형성되는 것이 바람직하며, 또한 상기 구동코일은 스파이럴 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제조방법에 따르면, 기판의 일측면 전체의 모든 영역의 중앙부분에 위치하는 중앙영역과, 중앙영역을 일정 거리를 두고 에워싸는 주변영역 및 중앙영역의 양측에 마련되어 중앙영역을 주변영역과 연결하는 연결영역으로 구분하는 영역 설정단계; 상기 중앙영역에 소정 면적을 차지하며, 소정의 폭과 길이를 가지는 홈을 소정 깊이로 형성하는 제1에칭단계; 상기 홈을 포함하는 기판의 모든 영역에 전극층을 형성하는단계; 상기 기판의 모든 영역에 상기 스파이럴형의 홈에 대응하는 개구를 가지는 비도전성의 제1마스크층을 형성하는 단계; 전해도금법에 의해 상기 마스크층을 통해 노출된 상기 홈 내의 상기 전극 상에 내단부와 외단부를 가지는 구동코일을 소정 두께로 형성하는 단계; 상기 제1마스크층을 제거한 후, 상기 주변영역에 위치하는 적어도 두 개의 단자영역과, 상기 단자영역 중 어느 하나와 상기 홈에 형성된 구동코일의 외단부로 연장되는 배선영역에 대응하는 제2마스크층을 형성하는 단계; 상기 제2마스크층에 덮히지 않는 부분을 에칭하여, 상기 단자영역에 위치하는 단자층과, 상기 단자층 중 어느 하나로부터 연장되어 상기 구동코일의 외단부와 연결되는 제1배선층을 형성하는 단계; 상기 제2마스크층을 제거하고, 상기 구동코일의 내단부가 위치한 부분으로부터 구동코일의 외곽을 벗어난 부분으로 연장되는 절연층을 형성하는 단계; 상기 절연층 상에 그 몸체 일부가 형성되는 것으로 상기 구동코일의 내단부로부터 상기 단자층의 다른 하나에 연결되는 제2배선층을 형성하는 단계; 상기 중앙영역의 타측면에 미러층을 형성하는 단계; 상기 연결영역을 제외한 상기 중앙영역과 주변영역 사이의 부분을 에칭하여 상기 중앙영역이 연결영역에 의해 상기 주변영역에 지지되도록 하는 제2에칭단계; 를 포함하는 마이크로 미러 스캐너의 제조방법이 제공된다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제조방법의 다른 유형에 따르면

기판의 일측면 전체의 모든 영역의 중앙부분에 위치하는 중앙영역과, 중앙영역을 일정 거리를 두고 에워싸는 주변영역 및 중앙영역의 양측에 마련되어 중앙영역을 주변영역과 연결하는 연결영역으로 구분하는 영역 설정단계; 상기 중앙영역에 소정 면적을 차지하며, 소정의 폭과 길이를 가지는 홈을 소정 깊이로 형성하는 제1에칭단계; 상기 홈을 포함하는 기판의 모든 영역에 전극층을 형성하는단계; 상기 기판의 모든 영역에 상기 스파이럴형의 홈에 대응하는 개구를 가지는 비도전성의 제1마스크층을 형성하는 단계; 전해도금법에 의해 상기 마스크층을 통해 노출된 상기 홈 내의 상기 전극 상에 내단부와 외단부를 가지는 구동코일을 소정 두께로 형성하는 단계; 상기 제1마스크층을 제거한 후, 상기 주변영역에 위치하는 적어도 두 개의 단자영역과, 상기 단자영역 중 어느 하나와 상기 홈에 형성된 구동코일의 외단부로 연장되는 배선영역에 대응하는 제2마스크층을 형성하는 단계; 상기 제2마스크층에 덮히지 않는 부분을 에칭하여, 상기 단자영역에 위치하는 단자층과, 상기 단자층 중 어느 하나로부터 연장되어 상기 구동코일의 외단부와 연결되는 제1배선층을 형성하는 단계; 상기 제2마스크층을 제거하고, 상기 구동코일의 내단부가 위치한 부분으로부터 구동코일의 외곽을 벗어난 부분으로 연장되는 절연층을 형성하는 단계; 상기 절연층 상에 그 몸체 일부가 형성되는 것으로 상기 구동코일의 내단부로부터 상기 단자층의 다른 하나에 연결되는 제2배선층을 형성하는 단계; 상기 중앙영역의 타측면에 미러층을 형성하는 단계; 상기 연결영역을 제외한 상기 중앙영역과 주변영역 사이의 부분과 상기 주변영역의 소정 부위를 에칭하여 상기 중앙영역이 연결영역에 의해 상기 주변영역에 지지되도록 함과 아울러 상기 주변영역의 에칭부위에 의해 관통공 또는 리세스를 형성하는 하는 제2에칭단계; 상기 주변영역의 관통공 또는 리세스에 영구자석을 설치하는 단계;를 포함하는 마이크로 미러 스캐너의 제조방법이 제공된다.

상기 본 발명의 마이크로 미러 스캐너의 제조 방법의 구동코일을 형성하는 단계에 있어서, 상기 구동코일을 상기 홈에 완전히 충진된 형태로 전해도금을 실시하는 것이 바람직하며, 제1에칭단계와 제2에칭단계 중 적어도 어느 하나가 반응성 이온 에칭법에 의해 실시되는 것이 바람직하며, 상기 홈은 스파이럴형으로 형성하는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 마이크로 미러 스캐너 및 그 제조방법의 실시예를 설명하다.

마이크로 미러 스캐너의 실시예 1

도 5는 본 발명의 마이크로 미러 스캐너에 따른 실시예의 사시도이며, 도 6은 그 평면도이며, 도 7은 그 저면도, 그리고 도 8은 그 단면도이다.

도 5와 도 6을 참조하면, 관성체(100)의 둘레에 프레임(200)이 위치하고, 관성체(100)는 양 브리지(300, 300a)에 의해 지지되어 있다. 관성체(100)의 상면 전체에 미러(400)가 형성되어 있고, 상기 프레임(200)의 양측부분에 형성된 관통공(201) 내에 영구자석(500, 500a)가 관통 설치되어 있다.

도 7을 참조하면, 상기 관성체(100)의 저면에는 구동코일(600)이 형성되어 있다. 상기 구동코일(600)은 수10~100μm의 두께를 가지며, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 관성체(100)의 저면에 구동코일(600)의 두께에 상응하는 깊이로 형성된 홈(101)에 매립된 형태로 형성되어 있다. 그리고, 상부측 브리지(300)에 인접한 상기 프레임(200)의 저면 부분에는 상기 구동코일(600)의 양단에 배선층(701, 702)에의해 전기적으로 연결된 단자층(700, 700a)가 형성되어 있다. 상기 배선층(701, 701a)는 상기 브리지(300)의 표면을 경유한다. 또한, 상기 영구자석(500, 500a)들은 상기 관성체(100)의 평면방향으로의 자기장을 형성하여, 후술하는 구동코일(600)에 대한 로렌츠힘이 발생되도록 한다. 따라서, 상기 영구자석(500, 500a)의 자극은 상기 관성체(100)의 평면방향으로 배치된다. 이러한 영구자석(500, 500a)의 배치 구조에 따르면, 상기 구동코일(600)을 흐르는 전류와 상기 영구자석(500, 500a)에 의한 자기장에 의한 로렌츠힘이 발생되어 상기 관성체(100)가 상기 브리지(300, 300a)를 중심으로 회동되게 되며, 상기 구동코일(600)에 교류가 인가되면, 전류 흐름방향의 변화에 대응하여 상기 관성체(100)가 회전진동을 하게 된다.

마이크로 미러 스캐너의 실시예 2

본 실시예는 실시예1의 구조에서 영구자석(500, 500a)의 배치구조가 아래와 같이 변경된 구조를 가진다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 경우는 상기 관성체(100)의 양측면을 바라보는 상기 프레임(200)의 양 내측면에 리세스(201a, 201a)에 상기 영구자석(500, 500a)에 각각 삽입 설치된다. 이 실시예의 경우는 상기 영구자석(500, 500a)이 상기 관성체(100)를 직접 대면하게 된다.

마이크로 미러 스캐너의 실시예 3

본 실시예는 실시예 2와 마찬가지로 실시예1의 구조에서 영구자석(500, 500a)의 배치구조가 아래와 같이 변경된 구조를 가진다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 경우는 상기 실시예 2와는 달리 상기 관성체(100)의 양측면을 바라보는 상기 프레임(200)의 양 외측면에 리세스(201b, 201b)에 상기 영구자석(500, 500a)에 각각 삽입 설치된다. 이 실시예의 경우는 상기 영구자석(500, 500a)이 상기 실시예 1과 같이 상기 관성체(100)를 프레임(200)을 통해 간접적으로 대면하게 된다.

위 실시예들에 있어서, 상기 양 브리지 중, 배선층(701, 701a)이 통과하지 않는 하부 브리지(300a)는 설계 사양에 따라 생략될 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이 두 개의 브리지(300, 300a)가 마련되는 구조의 경우, 상기 단자층(700, 700a)은 상기 양 브리지(300, 300a)에 인접한 부분에 분리형성될 수 있고, 따라서 각 단자층(700, 700a)에 연결되는 배선층(701, 702)는 각각 상기 양 브리지(300, 300a)를 통과할 수 있다.

또한 상기 구동코일(600)의 전술한 바와 같이 관성체(100)의 저면에 매립된 형태를 유지하면서, 상기 영구자석의 배치구조는 종래와 같이 상기 프레임의 양측 부분의 상하에 마련될 수 있다.

도 11은 상기 실시예1에 적용되는 구동코일(600)을 확대 도시한 본 발명의 마이크로 미러 스캐너의 저면도이다.

도 11을 참조하면, 관성체(100)의 저면에는 구동코일(600)이 매립 형성되어 있다. 그리고, 상부측 브리지(300)에 인접한 상기 프레임(200)의 저면 부분에는 상기 구동코일(600)의 양단에 배선층(701, 702)에 의해 전기적으로 연결된 단자층(700, 700a)가 형성되어 있다. 상기 배선층(701, 701a)은 상기 브리지(300)의 표면을 경유한다. 이때에 구동코일(600)의 내단부에 연결되는 배선층(702)은 상기 구동 코일(600)과의 전기적 단락을 방지하기 위해 형성된 절연층(800)의 표면을 경유한다.

도 12는 상기 실시예1에 적용되는 다른 예의 구동코일(600)을 확대 도시한 본 발명의 마이크로 미러 스캐너의 저면도이다.

도 12를 참조하면, 관성체(100)의 저면에는 구동코일(600)이 매립 형성되어 있다. 그리고, 상하부측 브리지(300, 300a)에 인접한 상기 프레임(200)의 저면 부분에 상기 구동코일(600)의 양단에 배선층(701, 702)에 의해 전기적으로 연결된 단자층(700, 700a)가 분리 형성되어 있다. 상기 배선층(701, 701a)은 상기 양 브리지(300, 300a)의 표면을 경유한다. 이때에 구동코일(600)의 내단부에 연결되는 배선층(702)은 상기 구동 코일(600)과의 전기적 단락을 방지하기 위해 형성된 절연층(800)의 표면을 경유한다.

이하, 본 발명의 마이크로 미러 스캐너의 제조 방법의 실시예를 설명한다.

이하의 제조방법의 실시예는 전술한 마이크로 미러 스캐너의 실시예1에 국한되어 설명되며, 다른 실시예들에 대해서는 각 단계별로 부언되며, 공지 관용화되어 있는 에칭법이나 박막형성법 등의 여러 방법에 대해서는 구체적으로 설명되지 않는다.

가) 마이크로 미러 스캐너의 전체 몸체를 구성할 200μm 두께의 실리콘 웨이퍼로서 기판(1000)을 부분별로 영역을 설정한다. 도 13a와 13b에 도시된 바와 같이, 구분된 영역은 모든 영역의 중앙부분에 위치하는 중앙영역(Rc)과, 중앙영역을일정 거리를 두고 에워싸는 주변영역(Rb) 및 중앙영역의 양측에 마련되어 중앙영역을 주변영역과 연결하는 연결영역(Rm)이다. 도 13b는 도 13a의 A-A 선단면도이다.

나) 도 13c에 도시된 바와 같이, 상기 중앙영역의 일측면(도 13c에서는 저면)에 소정 면적을 차지하며, 소정의 폭과 길이를 가지는 홈(101)을 바람직하게는 스파이럴형의 홈(101)을 소정 깊이로 형성한다. 이때에 적용되는 에칭법으로는 반응성 이온 에칭법이 적용될 수 있다.

다) 도 13d에 도시된 바와 같이, 상기 소정 형상, 홈(101)을 포함하는 기판(1000)의 저면의 모든 영역에 전극층(1001)을 형성한다. 여기에서는 스퍼터링법이 적용될 수 있으며, 이 경우 스퍼터링 장치에 의해 기판(1000)의 표면과 홈(101)의 측벽 및 바닥에 금 또는 크롬 또는 이들의 합금을 증착한다.

라) 도 13e에 도시된 바와 같이, 상기 기판(1000) 저면의 모든 영역에 상기 스파이럴형의 홈(101)에 대응하는 개구를 가지는 비도전성의 제1마스크층(1002)을 형성한다. 이때에는 포토 레지스트에 의한 포토 리소그래피법이 적용된다.

마) 도 13f에 도시된 바와 같이, 전해도금법에 의해 상기 제1마스크층(1002)을 통해 노출된 상기 홈 내의 상기 전극 상에 내단부와 외단부를 가지는 구동코일(600)을 소정 두께로 형성한다. 전해도금시에 상기 전극층(1001)이 전해도금을 위한 전극으로 적용된다.

바) 도 13g에 도시된 바와 같이, 상기 제1마스크층(1002)을 소정의 에칭액에 의해 제거한 후, 상기 주변영역(Rb)에 위치하는 적어도 두 개의 단자영역과, 상기 단자영역 중 어느 하나와 상기 홈에 형성된 구동코일의 외단부로 연장되는 배선영역에 대응하는 제2마스크층을 형성 한 후, 상기 제2마스크층에 덮히지 않는 부분을 에칭하여, 상기 단자영역에 대응하는 단자층(700, 700a)과, 상기 단자층 중 어느 하나의 단자층(700)로부터 연장되어 상기 구동코일의 외단부와 연결되는 제1배선층(701)을 형성한다.

사) 도 13h에 도시된 바와 같이, 상기 제2마스크층을 제거하고, 상기 구동코일의 내단부가 위치한 부분으로부터 구동코일(600)의 외곽을 벗어난 부분으로 연장되는 절연층(800)을 형성한다. 상기 절연층은 산화물에 의해 형성되는 것이 바람직하고, 따라서, 실리콘이나 기타 금속 등을 이용한 증착법 등에 의해 박막의 형성, 양극 산화법 또는 기타 산화법에 의한 박막의 산화, 포토 리소그래피법에 의한 박막의 부분별 에칭과정을 거치게 된다.

아) 도 13i에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(800) 상에 그 몸체 일부가 형성되는 것으로 상기 구동코일의 내단부로부터 상기 단자층의 다른 하나에 연결되는 제2배선층(701a)을 형성한다. 제2배선층(701a)의 형성을 위한 한 일례로서, 포토 리스그래피법에 의해 상기 배선층(701a)에 대응하는 개구를 가지는 마스크층을 형성한 후 증착법에 의해 금속을 증착한 후, 리프트 오프법에 의해 상기 마스크층을 제거함으로써 목적하는 제2배선층(701a)을 얻을 수 있다.

자) 도 13j에 도시된 바와 같이, 상기 중앙영역(Rc)의 반대면에 미러(400)를 형성한다. 상기 미러(400)의 형성을 위한 한 일례로서, 포토 리스그래피법에 의해 상기 미러(400)에 대응하는 개구를 가지는 마스크층을 형성한 후 증착법에 의해 알루미늄이나 그외의 고반사성 금속을 증착하며, 이후에 리프트 오프법에 의해 상기마스크층을 제거함으로써 목적하는 미러(400)를 얻을 수 있다.

차) 도 13k에 도시된 바와 같이, 상기 연결영역(Rm)을 제외한 상기 중앙영역과(Rc) 주변영역(Rb) 사이의 부분을 에칭하여, 상기 중앙영역(Rc)에 대응하는 관성체(100), 연결영역(Rb)에 대응하는 브리지(300, 300a), 상기 주변영역(Rb)에 대응하는 프레임(200)을 형성한다. 여기에서는 마스크를 이용한 반응성 이온 에칭법이 적용된다. 또한 이 단계에서 영구자석(500, 500a)의 설치를 위한 관통공(201, 201)이 동시에 형성된다.

타) 상기 관통공에 영구자석(500,500a)을 고정하고, 상기 단자(700, 700a)에 배선을 연결하여 도 6내지 도 8에 도시된 바와 같은 목적하는 마이크로 미러 스캐너를 얻는다.

본 발명의 마이크로 미러 스캐너에 의하면, 얇은 박막에 의한 구동코일을 적용한 종래의 스캐너에 비해 그 단면적이 크게 확대된 구동코일에 의해 종래의 스캐너에 비해 선저항이 크게 줄어 들고, 따라서, 공진을 이용하여 저전류 대진폭 구동이 가능하게 된다. 이러한 선저항의 감소는 관성체의 저면에 소정 깊이의 홈을 형성하고 이 홈 내에 금속층을 두껍게 형성함으로써 가능하게 된다. 이러한 선저항의 감소는 결과적으로 발열에 의한 전력손실의 억제를 수반한다. 또한, 구동코일이 전해도금법에 의해 형성되기 때문에 종래의 스캐너에 비해 그 제작시간을 단축할 수 있다. 또한 본 발명의 마이크로 미러 스캐너는 비공진형으로 로렌쯔힘으로 구동됨으로써 정전구동 방식에 의한 종래 스캐너에서 처럼 대향하는 두 전극을 필요로 하지 않기 때문에 공기의 댐핑을 감소되고, 따라서, 큰 각도로의 관성체 운동이 가능하고, 또한 공기 댐핑의 영향을 줄이기 위한 진공 팩케징과 같은 특별한 팩케징 과정이 필요없다. 또한, 본 발명에 의하면, 구동코일과 미러가 서로 상반된 면에 형성되기 때문에 종래와 같이 구동코일에 의한 미러 크기의 제한이 뒤따르지 않는다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

Claims

관성체;

상기 관성체의 일측면에 형성된 미러;

상기 관성체에 매립 형성된 구동 코일;

상기 관성체에 접속된 하나 이상의 브리지;

상기 브리지를 통해 상기 관성체를 지지하는 프레임;

상기 관성체의 구동 코일에 인접되게 프레임에 설치되는 영구자석;을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 스캐너.
제1항에 있어서, 상기 관성체와 상기 브리지 및 상기 프레임은 동일 재료에 의해 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 스캐너.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 브리지가 연결되지 않은 상기 프레임의 양측부분에 관통공이 형성되고, 상기 관통공에 상기 영구자석이 설치되는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 스캐너.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 브리지가 연결되지 않은 프레임의 양측부분의 내면에 리세스부가 형성되고, 상기 리세스에 상기 영구자석이 설치되는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 스캐너.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 브리지가 연결되지 않은 프레임의 양측부분의 외측면에 리세스부가 형성되고, 상기 리세스에 상기 영구자석이 설치되는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 스캐너.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 관성체의 타측면에 상기 미러층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 스캐너.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 관성체의 타측면에 상기 미러층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 스캐너.
제3항에 있어서, 상기 관성체의 타측면에 상기 미러층이 형성되어 있는 것을특징으로 하는 마이크로 미러 스캐너.
제4항에 있어서, 상기 관성체의 타측면에 상기 미러층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 스캐너.
제5항에 있어서, 상기 관성체의 타측면에 상기 미러층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 스캐너.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동코일은 스파이럴 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 스캐너.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동코일은 스파이럴 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 스캐너.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동코일은 스파이럴 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 스캐너.
제3항에 있어서, 상기 구동코일은 스파이럴 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 스캐너.
제4항에 있어서, 상기 구동코일은 스파이럴 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 스캐너.
제5항에 있어서, 상기 구동코일은 스파이럴 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 스캐너.
제6항에 있어서, 상기 구동코일은 스파이럴 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 스캐너.
제7항 내지 제10항에 중의 어느 한 항 있어서, 상기 구동코일은 스파이럴 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 스캐너.
기판의 일측면 전체의 모든 영역의 중앙부분에 위치하는 중앙영역과, 중앙영역을 일정 거리를 두고 에워싸는 주변영역 및 중앙영역의 양측에 마련되어 중앙영역을 주변영역과 연결하는 연결영역으로 구분하는 영역 설정단계;

상기 중앙영역에 소정 면적을 차지하며, 소정의 폭과 길이를 가지는 홈을 소정 깊이로 형성하는 제1에칭단계;

상기 홈을 포함하는 기판의 모든 영역에 전극층을 형성하는단계;

상기 기판의 모든 영역에 상기 스파이럴형의 홈에 대응하는 개구를 가지는 비도전성의 제1마스크층을 형성하는 단계;

전해도금법에 의해 상기 마스크층을 통해 노출된 상기 홈 내의 상기 전극 상에 내단부와 외단부를 가지는 구동코일을 소정 두께로 형성하는 단계;

상기 제1마스크층을 제거한 후, 상기 주변영역에 위치하는 적어도 두 개의 단자영역과, 상기 단자영역 중 어느 하나와 상기 홈에 형성된 구동코일의 외단부로 연장되는 배선영역에 대응하는 제2마스크층을 형성하는 단계;

상기 제2마스크층에 덮히지 않는 부분을 에칭하여, 상기 단자영역에 위치하는 단자층과, 상기 단자층 중 어느 하나로부터 연장되어 상기 구동코일의 외단부와 연결되는 제1배선층을 형성하는 단계;

상기 제2마스크층을 제거하고, 상기 구동코일의 내단부가 위치한 부분으로부터 구동코일의 외곽을 벗어난 부분으로 연장되는 절연층을 형성하는 단계;

상기 절연층 상에 그 몸체 일부가 형성되는 것으로 상기 구동코일의 내단부로부터 상기 단자층의 다른 하나에 연결되는 제2배선층을 형성하는 단계;

상기 중앙영역의 타측면에 미러층을 형성하는 단계;

상기 연결영역을 제외한 상기 중앙영역과 주변영역 사이의 부분을 에칭하여 상기 중앙영역이 연결영역에 의해 상기 주변영역에 지지되도록 하는 제2에칭단계;를 포함하는 마이크로 미러 스캐너의 제조방법.
제19항에 있어서, 상기 구동코일을 형성하는 단계에 있어서, 상기 구동코일을 상기 홈에 완전히 충진된 형태로 전해도금을 실시하는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 스캐너의 제조방법.
제19항 또는 제20항에 있어서, 제1에칭단계와 제2에칭단계 중 적어도 어느 하나가 반응성 이온 에칭법에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 스캐너의 제조방법.
제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 홈은 스파이럴형인 것을 특징으로 하는 미러 스캐너의 제조방법.
제21항에 있어서, 상기 홈은 스파이럴형인 것을 특징으로 하는 미러 스캐너의 제조방법.
기판의 일측면 전체의 모든 영역의 중앙부분에 위치하는 중앙영역과, 중앙영역을 일정 거리를 두고 에워싸는 주변영역 및 중앙영역의 양측에 마련되어 중앙영역을 주변영역과 연결하는 연결영역으로 구분하는 영역 설정단계;

상기 중앙영역에 소정 면적을 차지하며, 소정의 폭과 길이를 가지는 홈을 소정 깊이로 형성하는 제1에칭단계;

상기 홈을 포함하는 기판의 모든 영역에 전극층을 형성하는 단계;

상기 기판의 모든 영역에 상기 스파이럴형의 홈에 대응하는 개구를 가지는 비도전성의 제1마스크층을 형성하는 단계;

전해도금법에 의해 상기 마스크층을 통해 노출된 상기 홈 내의 상기 전극 상에 내단부와 외단부를 가지는 구동코일을 소정 두께로 형성하는 단계;

상기 제1마스크층을 제거한 후, 상기 주변영역에 위치하는 적어도 두 개의 단자영역과, 상기 단자영역 중 어느 하나와 상기 홈에 형성된 구동코일의 외단부로 연장되는 배선영역에 대응하는 제2마스크층을 형성하는 단계;

상기 제2마스크층에 덮히지 않는 부분을 에칭하여, 상기 단자영역에 위치하는 단자층과, 상기 단자층 중 어느 하나로부터 연장되어 상기 구동코일의 외단부와 연결되는 제1배선층을 형성하는 단계;

상기 제2마스크층을 제거하고, 상기 구동코일의 내단부가 위치한 부분으로부터 구동코일의 외곽을 벗어난 부분으로 연장되는 절연층을 형성하는 단계;

상기 절연층 상에 그 몸체 일부가 형성되는 것으로 상기 구동코일의 내단부로부터 상기 단자층의 다른 하나에 연결되는 제2배선층을 형성하는 단계;

상기 중앙영역의 타측면에 미러층을 형성하는 단계;

상기 연결영역을 제외한 상기 중앙영역과 주변영역 사이의 부분과 상기 주변영역의 소정 부위를 에칭하여 상기 중앙영역이 연결영역에 의해 상기 주변영역에 지지되도록 함과 아울러 상기 주변영역의 에칭부위에 의해 관통공 또는 리세스를 형성하는 하는 제2에칭단계;

상기 주변영역의 관통공 또는 리세스에 영구자석을 설치하는 단계;를 포함하는 마이크로 미러 스캐너의 제조방법.