KR100513716B1 - 자동 정렬 진동판의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동 정렬 진동판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마이크로 스위칭 소자를 포함한 금속판이 진동하는 마이크로 구조의 구조물에 적용되는 자동 정렬 진동판에 관한 것이다. 기판 상부에 제 1전도층을 형성시키고 패터닝하는 단계; 상기 기판 및 상기 제 1전도층 상부에 희생층을 도포하는 단계; 상기 희생층 상부에 제 2전도층을 형성시키고 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 제 2전도층 상부에 진동판을 형성시키는 단계; 및 상기 희생층을 제거하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 정렬 진동판의 제조 방법을 제공하여, 습식 식각 공정 및 건식 식각 공정에서 발생할 수 있는 과도한 에칭현상 및 사이즈가 커지는 문제점을 최소화할 수 있으며, 전해 도금 공정에 의해 제작하는 경우 공정의 복잡성을 보다 간단히 할 수 있고, 마이크로 구조물의 두께를 정밀하게 조절할 수 있다.

Description

자동 정렬 진동판의 제조 방법{Manufacturing method of Self alligning membrance}
본 발명은 자동 정렬 진동판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마이크로 스위칭 소자를 포함한 금속판이 진동하는 마이크로 구조의 구조물에 적용되는 자동 정렬 진동판에 관한 것이다.
종래 기술에 의한 마이크로 구조물 및 그 제조 공정을 도 1 및 도 2를 참고하여 설명하면 다음과 같다. 도 1 및 도 2에 나타낸 마이크로 구조물은 미국 특허 제 5,364,742호에 관한 것으로, 도 1은 이러한 구조의 단면도를 나타낸 것이다. 기판(11) 상부에 산화 실리콘 및 질화 실리콘층(12)이 형성되어 있으며, 상기 실리콘층(12) 상부에 메탈 전도층(13)이 형성되어 있다. 이러한 메탈 전도층(13) 상방에는 소정의 거리를 이격하여 액츄에이터(15)가 설치되어 있다. 여기서, 상기 액츄에이터는 상기 메탈 전도층(13)이 형성되어 있지 않은 부위에 형성된 앵커(14)에 의해 지지되어 상기 메탈 전도층(13)과는 접촉되어 있지 않는 상태로 형성되어 있다. 또한, 상기 액츄에이터(15) 상부에는 본딩 플랫폼(16)이 형성되어 있다.
상기 구조의 마이크로 구조물의 제조 공정을 설명하면, 먼저 기판(11)을 선택하고 상기 기판(12) 상부에 희생층을 증착시킨다. 이러한 희생층은 원하는 형태에 따라 패터닝을 실시한다. 이렇게 형성된 희생층에 포토 레지스트층을 형성시키고, 포토레지스트 몰드를 형성시키기 위해 패터닝을 실시한다. 몰드를 형성시키면서 금속층을 형성시키고, 전해도금법을 이용하여 레지스트 프로파일에 따라 전해구조를 형성시킨다. 그뒤, 상기 포토레지스트 몰드 및 희생층을 에천트를 이용하여 제거함으로써, 상기 도 1과 같은 마이크로 구조물을 제작한다.
그러나, 상기에서 기술한 종래 기술에 의한 마이크로 구조물의 제조 방법은 전해 도금 공정을 거치게 되므로 바람직한 평탄도(uniformity)를 얻기 어려우며, 전류층(seed layer)를 제거할 때 발생할 수 있는 문제점을 가지고 있고, 공정 그 자체가 복잡한 단점을 가지고 있다.
본 발명에서는 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 마이크로 구조물인 자동 정렬 진동판의 제조에 있어서 습식 식각 공정에서 발생할 수 있는 과도한 식각 문제 및 건식 식각 공정에서 발생하는 사이즈가 커지는 현상을 방지할 수 있으며, 보다 간단한 공정에 의해 마이크로 구조물의 보다 정밀한 두께 조절이 가능한 마이크로 구조물의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명에서는 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여,
기판 상부에 제 1전도층을 형성시키고 패터닝하는 단계;
상기 기판 및 상기 제 1전도층 상부에 희생층을 도포하는 단계;
상기 희생층 상부에 제 2전도층을 형성시키고 패터닝하는 단계;
상기 패터닝된 제 2전도층 상부에 진동판을 형성시키는 단계; 및
상기 희생층을 제거하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 정렬 진동판의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 제 1전도층 및 제 2전도층은 무전해 도금 공정에서 도금이 가능한 물질로 이루어지는 것이 바람직하며, 특히 Au, Cu, Al 또는 Pt 중 하나 이상의 물질을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 희생층은 Pr, Si, Al, SiO2, Si3N4, Ru 또는 RuO 2 중 하나 이상의 물질을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 진동판은 무전해 도금 공정에 의해 형성시키는 것이 바람직하다.
이하, 도면을 참고하면서 본 발명에 의한 자동 정렬 진동판의 제조 방법의 일실시례에 대하여 보다 상세히 설명하고자 한다. 도 2는 본 발명에 의해 제조된 자동 정렬 진동판의 구조를 나타낸 평면도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이 본 발명에 의한 자동 정렬 진동판은 기판 상부에 하부 전극(47) 및 신호가 흐를 수 있는 신호선(46)이 형성되어 있고, 상기 하부 전극(47) 및 신호선(46)의 상방에 상기 하부 전극(47)과 소정의 거리를 이격하여 위치한 진동판(45)이 위치하는 구조이다. 여기서, 상기 진동판(45)는 상기 기판 및 상기 하부 전극(47)과 일정한 거리를 유지 시키기 위해 상기 기판과 앵커(43)에 의해 고정된 구조를 지니고 있다. 이러한 구조는 마이크로 스위칭 소자의 일반적인 형태를 나타내고 있으며, 본 발명은 이러한 마이크로 스위칭 소자를 포함한 금속판이 진동하는 구조물에 적용할 수 있는 것이다.
도 3은 상기 도 2에 나타낸 구조물의 앵커를 포함하는 가로 방향으로 자른 단면을 나타낸 단면도이다. 여기서 쉽게 알아 볼 수 있듯이, 기판(41)에 하부 전극(47), 신호선(46)이 형성되어 있으며, 진동판(45)이 앵커(43)에 의해 지지되어 상기 기판(41) 및 하부 전극(47)과 소정의 거리를 이격하여 공간상에 위치한다. 이러한 진동판(45)은 상기 마이크로 구조물의 On/Off 작동시 상기 하부 전극(47) 및 신호선(46)과 접촉, 비접촉을 하기 위해 상기 기판(41)의 법선 방향으로 진동을 하게 된다.
이하, 도 4a 내지 도 4g를 참고하여 본 발명에 의한 자동 정렬 진동판의 제조 방법에 대하여 보다 상세히 설명하고자 한다.
먼저, 도 4a에 나타낸 바와 같이 기판(41) 상부에 제 1전도층(42)을 증착시킨다. 상기 제 1전도층(42)은 Au, Cu, Al, Pt등의 전도성이 높은 금속을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 무전해 도금 공정에 있어서 상기 제 1전도층(42) 상부에 도금이 가능한 물질이면 된다. 다음으로, 도 4b에 나타낸 바와 같이 상기 제 1전도층(42)을 포토리소그래피 공정에 의해 패터닝을 실시한다. 이는 상기 제 1전도층(42)은 하부 전극층(47) 및 신호선(46)의 기능을 수행하기 위한 각각의 형태를 가지도록 하는 공정이다.
다음으로, 도 4c에 나타낸 바와 같이 상기 패턴된 전도층(46, 47) 및 기판(41)의 상면에 희생층을 도포한다. 이러한 희생층은 본 발명에 의한 마이크로 구조물의 완성품에 있어서, 진동판(45)과 상기 기판(41) 및 하부 전극(47)과의 간격을 나타내는 것으로 이후 공정에서 제거되게 된다. 따라서, 마이크로 구조물의 설계시 미리 진동판과 하부전극(47)간의 간격에 따라 희생층의 두께를 결정하는 것이다. 이러한 희생층은 이후 공정에서 제거하기 쉬운 물질을 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들어 Pr, Si, Al, SiO2, Si3N4, Ru 또는 RuO2 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 도 4d에 나타낸 바와 같이 희생층 상부에 seed layer의 역할을 하는 제 2전도층(44)을 무전해 도금으로 도금 가능한 물질을 도포한다. 이러한 물질로 상기 기판 상부에 사용한 물질을 스퍼터링, evaporation 또는 CVD 등의 방법으로 증착할 수 있다.
다음으로, 도 4e에 나타낸 바와 같이 상기 제 2전도층(44)에 대하여 패터닝을 실시한다. 여기서 포토리소그래피, 습식 식각 또 건식식각에 의하여 이는 이후 공정에서 진동판(45)의 형태를 고려하여 이루어지게 된다.
다음으로, 도 4f에 나타낸 바와 같이 상기 패턴된 seed layer(44)의 상부에 무전해 도금법에 의해 Au, Cu, Al, Pt 또는 Ni 등을 도금한다. 이는 진동판(45)의 기능을 하는 부위로서, 이러한 무전해 도금에 의해 상기 진동판(45)을 형성시키는 경우에는 별도의 PR 공정이 요구되지 않으며, 또한 상기 seed layer(44)를 제거할 필요가 없다.
마지막으로, 도 4g에 나타낸 바와 같이 습식 식각 및 건식 식각에 의하여 상기 기판(41)과 하부 전극(47) 상부에 형성되어 있는 희생층을 제거한다. 따라서, 상기 진동판(45)은 상기 기판(41) 및 하부 전극(47) 상방에 공기층을 사이에 두고 소정의 거리를 이격하여 위치하도록 구성된다.
본 발명에 의하면, 자동 정렬 진동판의 제조에 있어서 무전해 도금공정 및 포토리소그래피 공정을 이용함으로써 습식 식각 공정 및 건식 식각 공정에서 발생할 수 있는 과도한 에칭현상 및 사이즈가 커지는 문제점을 최소화할 수 있으며, 전해 도금 공정에 의해 제작하는 경우 공정의 복잡성을 보다 간단히 할 수 있고, 마이크로 구조물의 두께를 정밀하게 조절할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의해 제조된 마이크로 구조물의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의해 제조된 자동 정렬 진동판의 구조를 나타낸 평면도이다.
도 3은 상기 도 2의 본 발명에 의한 자동 정렬 진동판을 가로 방향으로 자른 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 자동 정렬 진동판의 제조 방법을 공정 순서 별로 나타낸 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
11... 기판 12... 산화 실리콘, 질화 실리콘층
13... 메탈 전도층 14... 앵커
15... 액츄에이터 16... 본딩 플랫폼
41... 기판 42... 제 1 전도층
43... 앵커 44... 제 2 전도층
45... 진동판 46... 신호선
47... 하부 전극

Claims (5)

  1. 기판 상부에 제 1전도층을 형성시키고 패터닝하는 단계;
    상기 기판 및 상기 제 1전도층 상부에 희생층을 도포하는 단계;
    상기 희생층 상부에 제 2전도층을 형성시키고 패터닝하는 단계;
    상기 패터닝된 제 2전도층 상부에 진동판을 형성시키는 단계; 및
    상기 희생층을 제거하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 정렬 진동판의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1전도층 및 제 2전도층은 무전해 도금 공정에 있어서, 도금이 가능한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 정렬 진동판의 제조 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전도층은 Au, Cu, Al 또는 Pt 중 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 정렬 진동판의 제조 방법
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 희생층은 Pr, Si, Al, SiO2, Si3N4, Ru 또는 RuO2 중 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 정렬 진동판의 제조 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동판은 무전해 도금 공정에 의해 형성시키는 것을 특징으로 하는 자동 정렬 진동판의 제조 방법.
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