KR100709325B1 - 마이크로 미러 액튜에이터 - Google Patents

마이크로 미러 액튜에이터 Download PDF

Info

Publication number
KR100709325B1
KR100709325B1 KR1020050109752A KR20050109752A KR100709325B1 KR 100709325 B1 KR100709325 B1 KR 100709325B1 KR 1020050109752 A KR1020050109752 A KR 1020050109752A KR 20050109752 A KR20050109752 A KR 20050109752A KR 100709325 B1 KR100709325 B1 KR 100709325B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
mirror
trench
electrode
forming
Prior art date
Application number
KR1020050109752A
Other languages
English (en)
Inventor
윤용섭
최형
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020050109752A priority Critical patent/KR100709325B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100709325B1 publication Critical patent/KR100709325B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G02B26/0841—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting element being moved or deformed by electrostatic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00134—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems comprising flexible or deformable structures
    • B81C1/00142—Bridges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0181—See-saws
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
    • B81C2201/0102—Surface micromachining
    • B81C2201/0104—Chemical-mechanical polishing [CMP]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
    • B81C2201/0128—Processes for removing material
    • B81C2201/013—Etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

개시된 마이크로미러 액튜에이터는 기판; 기판의 중앙부를 기준으로 대칭된 형태로 배치된 적어도 한 쌍의 트렌치; 트렌치 및 트렌치의 일측에 일렬로 배치된 제 1 전극 및 제 2 전극; 기판의 중앙부 양측에 형성된 지지포스트; 지지포스트에 스프링암을 매개로 시소운동가능하게 연결되며, 제 1 전극에 대응하도록 설치된 중간미러; 중간미러의 상부에 마련된 힌지축; 및 힌지축을 중심으로 시소운동가능하게 설치되되, 그 양단부가 제 2 전극에 대응하도록 설치된 상부미러;를 포함한다.

Description

마이크로 미러 액튜에이터 {MICRO MIRROR ACTUATOR}
도 1은 종래의 복층형 마이크로 미러 액튜에이터의 구성을 도시한 사시도,
도 2는 복층형 마이크로 엑튜에이터에 있어서, 상부미러의 위치가 전이되는 상태를 설명하기 위한 설명도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예를 따른 복층형 마이크로 미러 액튜에이터의 구성을 도시한 사시도,
도 4a는 본 발명에 의한 마이크로미러 액튜에이터의 이점을 설명하기 위한 비교데이터로 종래 구조를 따른 마이크로미러 액튜에이터의 일부 구조를 도시한 도면,
도 4b는 본 발명에 따른 마이크로미터 액튜에이터의 일부 구조를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 의한 복층형 마이크로 미러 액튜에이터 및 종래 구조에 의한 복층형 마이크로 미러 액튜에이터를 기초로 구동전압에 대한 구동각도를 비교하기 위한 그래프,
도 6a는 본 발명의 다른 실시 예를 따른 트렌치 구조를 도시한 도면,
도 6b는 본 발명의 또 다른 실시 예를 도시한 도면,
도 7a - 도 7h는 본 발명에 의한 마이크로 미러 액튜에이터를 제조하는 공정 을 설명하기 위한 공정도들, 그리고,
도 8a - 도 8j는 본 발명에 의한 마이크로 미러 액튜에이터를 제조하는 또 다른 공정을 설명하기 위한 공정도들이다.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
100 : 마이크로미러 액튜에이터 101 : 기판
111,113 : 제 1,2트렌치 115,117 : 제 1,2전극
115a,117a : 제 1,2 바닥전극 115b,117b : 제 1,2측면전극
115c : 보조전극 121 : 지지포스트
123 : 스프링암 131 : 중간미러
133 : 상부미러 135 : 힌지축
본 발명은 마이크로 미러 액튜에이터에 관한 것이다.
디스플레이, 스캐너, 셔터 등에 이용되는 광량 조절기구를 위하여 정전 구동형 액튜에이터가 제작된다.
이와 같이 정전인력으로 마이크로 미러를 구동하는 액튜에이터에 있어서, 정전인력의 크기는 두 전극 사이의 거리의 제곱에 반비례하고 가해진 전압의 제곱에 비례한다. 이와 같은 상관 관계에 의해 마이크로 미러 구동시 전극 사이의 거리가 너무 가까우면 구동 전압에 의해 조절 가능한 구동각의 범위가 작고 이에 따라 다 단계의 예각 구동을 위한 제어가 어려워진다. 반면, 두 전극 사이의 거리가 증가하면 제어 가능한 구동각의 범위가 넓어지고 다단계의 예각 구동이 용이하게 되지만, 구동전압이 증가하고 제조 공정상 희생층의 높이가 증가하므로 제조 공정이 어려운 단점이 초래된다.
도 1은 종래의 복층형 마이크로 미러 액튜에이터의 구성을 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 기판(1)의 중심을 기준으로 대칭되게 한 쌍의 제 1 전극(3) 및 제 2 전극(5)이 각각 배치된다. 기판(1)의 중심 양측에는 지지포스트(7)가 마련되고, 지지포스트(7)에 스프링암(9)을 매개로 중간미러(11)가 시소운동가능하게 설치된다.
중간미러(11)의 상부에는 힌지축(13)이 마련되고, 힌지축(13)을 중심으로 상부미러(15)가 시소운동가능하게 설치된다.
이때, 중간미러(11)는 지지포스트(7)를 통해 제 1 전극(3)의 상부에 소정의 간격(H1)을 두고 설치되고, 사각 평판 형태를 이룬다. 또한, 상부미러(15)는 힌지축(13)을 통해 중간미러(11)의 상부에 소정의 간격(H2)을 두고 설치되되, 그 길이가 중간미러(11)의 길이보다 긴 평판형태를 취하여 양단부가 제 2 전극(5)에 대응하도록 마련된다.
그러나, 상술한 바와 같은 복층형 마이크로 미러 액튜에터에 있어서는 상부미러(15)가 중간미러(11)의 상부에 설치됨에 상부미러(15)가 회전될 경우 단순히 상부미러(15)만 채용한 단층형 마이크로미러 엑튜에이터에 비하여 그 중심의 위치 가 전이(translation)되는 문제점이 있다.
이에 대하여, 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 복층형 마이크로 엑튜에이터에 있어서, 상부미러(15)의 위치가 전이되는 상태를 설명하기 위한 설명도이다.
도 2를 참조하면, 중간미러(11) 및 상부미러(15)가 구동하지 않은 수평상태(점선 표시 상태)에서 중간미러(11)의 회전중심점(C1) 및 상부미러(15)의 회전중심점(C2)까지의 거리를 r로 정한다. 이때, 상부미러(15)가 중간미러(11)의 상면에 설치되고 않고, 단층 구조일 경우를 가정하면, 상부미러(15)는 단순히 회전중심점(C2)을 기준으로 소정각도(θ°) 회전된 상태(이점 쇄선 상태)를 이룬다.
그러나, 복층구조일 경우 즉, 중간미러(11)의 상부에 소정거리(r)만큼 이격된 상태로 상부미러(15)를 설치한 상태에서, 중간미러(11)를 소정의 각도( θ°)로 회전시킬 경우 상부미러(15)의 회전중심점(D2)은 단층구조일 경우의 회전중심점(C2)으로부터 전이되어 실선 상태를 이룬다. 이때, 단층 구조에서 회전된 상부미러(15)의 회전중심점(C2)와 복층구조에서 회전된 상부미러(15)의 회전중심점(D2)까지의 수직 거리(d)=(r-rcosθ) 가 된다. 이와 같이 상부미러(15)의 전이량(d)이 크게 될 경우 디스플레이에 적용된 경우 화면 왜곡 현상이 증대하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 마이크로 미러 액튜에이터는 기판(1)과 상부미러(15)와의 거리(H3)가 제한됨에 따라 칩 사이즈가 증대될 수 밖에 없는 구조적인 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 첫 번째 목적은 동일 구동 전압 대비 구동각을 증가시키고, 복층 구조에 의한 상부 미러의 전이에 따른 화면 왜곡이 발생하는 것을 감소시키고, 구조물의 전체 사이즈를 감소시키는 마이크로 미러 엑튜에이터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 두 번째 목적은 상술한 마이크로 미러 엑튜에이터를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 제안된 본 발명의 일 실시 예를 따르면, 기판; 상기 기판의 중앙부를 기준으로 대칭된 형태로 배치된 적어도 한 쌍의 트렌치; 상기 트렌치 및 상기 트렌치의 일측에 일렬로 배치된 제 1 전극 및 제 2 전극; 상기 기판의 중앙부 양측에 형성된 지지포스트; 상기 지지포스트에 스프링암을 매개로 시소운동가능하게 연결되며, 상기 제 1전극에 대응하도록 설치된 중간미러; 상기 중간미러의 상부에 마련된 힌지축; 및 상기 힌지축을 중심으로 시소운동가능하게 설치되되, 그 양단부가 상기 제 2전극에 대응하도록 설치된 상부미러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 액튜에이터가 제공된다.
상기 트렌치는 상기 기판의 중심선을 기준으로 대칭되게 배치된 한 쌍의 제 1 트렌치; 및 상기 제 1 트렌치의 일측에 소정의 간격을 두고 일렬로 배치된 제 2 트렌치;를 포함하는 것이 좋다.
상기 제 1 전극은 상기 제1 트렌치의 바닥면에 형성된 제 1 바닥전극; 및 상기 제 1트렌치의 측면에 형성된 제 1 측면전극;을 포함하는 것이 좋다.
상기 기판의 상면에는 상기 제 1 측면전극과 연통하는 보조전극이 추가로 포 함된 것이 좋다.
상기 제 2 전극은 상기 제 2 트렌치의 바닥면에 형성된 제 2 바닥전극; 및 상기 제 2 트렌치의 측면에 형성된 제 2 측면전극;을 포함하는 것이 좋다.
상기 중간미러 및 상기 상부미러는 사각 평판 형태로 이루어지고, 상기 상부미러는 상기 중간미러의 길이보다 길게 형성된 것이 좋다.
본 발명의 다른 실시 예를 따르면, 제 1 기판에 소정의 캐비티를 형성하는 단계; 상기 제 1 기판에 적어도 한 쌍의 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치 및 상기 트렌치의 일측에 제 1,2전극을 형성하는 단계; 상기 제 1 기판의 상면에 제 2 기판을 본딩하는 단계; 상기 제 2 기판에 중간 미러 및 스프링암을 형성하는 단계; 제 3 기판을 마련하고 힌지축 및 상부미러를 완성하는 단계; 및 상기 힌지축을 상기 중간미러의 상부에 본딩하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미러 액튜에이터 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시 예를 따르면, SOI기판상에 중간미러 및 스프링암을 형성하는 단계; 상부미러용기판상에 상부미러 및 힌지축을 형성하는 단계; 상기 상부미러용기판의 힌지축을 상기 중간미러의 상부에 본딩하는 단계; 상기 SOI기판의 하부층에 소정의 캐비티를 형성하는 단계; 기판에 적어도 한 쌍의 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치 및 상기 트렌치의 일측에 전극을 형성하는 단계; 상기 트렌치가 형성된 상기 기판을 상기 SOI기판의 하부층에 접합하는 단계; 상기 SOI기판의 하부에 보호층을 증착하는 단계; 및 상기 SOI기판의 산화막층을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 액튜에터 제조 방법이 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예를 따른 복층형 마이크로 미러 액튜에이터의 구성을 도시한 사시도이다.
도 3을 참조하면, 복층형 마이크로 미러 액튜에이터(100)는 기판(101)에 적어도 한 쌍의 트렌치가 형성된다. 도면에서는 제 1 트렌치(111) 및 제 2 트렌치(113a)는 기판(101)의 중심(c)을 기준으로 서로 대칭됨과 아울러서 일렬로 배치된 상태로 도시된다.
제 1 트렌치(111) 및 제 2트렌치(113)에는 각각 제 1 전극(115) 및 제 2 전극(117)이 각각 형성된다. 제 1 전극(115)은 제 1 트렌치(111)의 바닥면에 형성되는 제 1 바닥전극(115a)과 제 1 트렌치(111)의 측면에 형성되는 제 1 측면전극(115b)을 포함한다. 이에 더하여 기판(101)의 상면에는 제 1 측면전극(115b)과 연통되는 보조전극(115c)이 추가로 형성된다.
한편, 제 2 전극(117)은 제 1 전극(115)과 유사하게 제 2 트렌치(113)의 바닥면에 형성되는 제 2 바닥전극(117a)과 제 2 트렌치(113)의 측면에 형성되는 제 2측면전극(117b)을 포함한다.
기판(101)의 중앙부 양측에는 지지포스트(121)가 형성되고, 지지포스트(121)에는 스프링암(123)을 매개로 중간미러(131)가 시소운동가능하게 설치된다. 여기서, 중간미러(131)는 제 1 전극(111)의 상부에 대응하여 사각 평판형태로 형성되고, 지지포스트(121)에 의해 기판(101)의 상면과 소정의 간격(L1)을 두고 설치된 다.
상부미러(133)는 힌지축(135)을 통해 중간미러(131)의 상면으로부터 소정의 간격(L2)을 두고 설치되되, 중간미러(131)를 포함하여 그 양단이 제 2 전극(113)에 대응하도록 중간미러(131)의 길이보다 길게 형성된다. 물론, 그 형태는 중간미러(131)와 유사하게 사각 평판 형태를 취한다.
다음은 상술한 바와 같이 구성된 마이크로 미러 액튜에이터의 동작원리에 대하여 간략하게 설명한다.
먼저, 제 1 바닥전극(115a) 및 제 1 측면전극(115b)을 비롯하여 보조전극(115c)에 전압이 인가되면, 제 1 바닥전극(115a), 제 1 측면전극(115b) 및 보조전극(115c)의 사이에서 발생하는 정전인력에 의해 중간미러(131)가 스프링암(123)을 중심으로 회동한다. 이때, 중간미러(131)의 상부에 설치된 상부미러(133)도 함께 회동한다.
한편, 제 2전극(117)을 이루는 제 2바닥전극(117a) 및 제 2측면전극(117b)에 전압이 인가되면, 제 2바닥전극(117a) 및 제 2측면전극(117b)에서 발생하는 정전인력에 의해 상부미러(133)가 힌지축(135)을 중심으로 회동한다.
상술한 바와 같은 복층구조의 마이크로 미러 액튜에이터(100)는 중간미러(131)의 회전에 의해 상부미러(133)와 제 2전극(117)과의 거리가 가까워지게 되고, 중심(C)으로부터 상부미러(133) 단부까지의 거리 증가에 따른 토크 증가에 의해 구동전압을 감소시킬 수 있다.
한편, 본 발명은 제 1,2 트렌치(111,113)를 통해 제 1,2전극(115,117)을 형 성함에 따라 상부미러(135)의 전이량을 감소시키는 이점이 있다.
도 4a는 본 발명에 의한 마이크로미러 액튜에이터의 이점을 설명하기 위한 비교데이터로 종래 구조를 따른 마이크로미러 액튜에이터의 일부 구조를 도시한 도면이고, 도 4b는 본 발명에 따른 마이크로미터 액튜에이터의 일부 구조를 도시한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 종래의 상부미러(15) 및 제 2전극(5)과의 거리가 100㎛이고, 중간미러(11)와 제 1 전극(3)과의 거리가 5㎛이다.
도 4b를 참조하면, 제 1,2트렌치(111,113)의 깊이가 각각 50 ㎛이 되어 실질적으로 상부미러(135) 및 제 2전극(117)의 제 2 바닥전극(117a)과의 거리는 도 4a와 같이 100㎛를 이룬다. 그러나, 기판(101)과 상부미러(135)와의 거리가 50 ㎛으로 종래에 비하여 절반으로 줄어든다. 따라서, 동일전압에서 구동각의 크기가 증대한다.
도 5는 본 발명에 의한 복층형 마이크로 미러 액튜에이터 및 종래 구조에 의한 복층형 마이크로 미러 액튜에이터를 기초로 구동전압에 대한 구동각도를 비교하기 위한 그래프이다.
도 5에서 가로축은 구동전압을 나타내고, 세로축은 구동각도를 나타내며, ■표시선은 본 발명구조에 해당하는 변화곡선을 나타내고, ◆표시선은 종래 구조의 변화곡선을 나타낸다.
도 5에 도시된 바와 같이 동일전압에서 구동각이 약 40%가 증가한 것을 알 수 있다.
다음은 본 발명에 의해 상부미러(135)의 전이량 감소에 따른 화면 왜곡이 감소되는 것에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.
상술한바 있는 관계식[전이량(d)=r(1-cosθ), r=상부미러 및 중간미러간의 거리]을 고려하면, 거리(r)가 작을수록 전이량이 줄어들어 화면 왜곡을 줄일 수 있음을 알 수 있다.
상기 관계식을 기초로 상부미러 및 중간미러와의 거리는 종래의 경우 r=100-5=95 ㎛이고, 본 발명에 의한 트렌치 구조일 경우 r=50-5=45 ㎛으로 본 발명에 의할 경우 거리(r)가 종래에 비하여 절반 이상 줄어든 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 트렌치 구조를 따르면, 상부미러(135)의 전이량(d)을 최소화시켜 화면의 왜곡됨을 줄일 수 있는 이점이 있다.
상술한 설명에 있어서, 제 1,2트렌치(111,113)가 형성된 것을 예로 들어 설명하였으나 구조물의 요구 조건에 따라 다양한 형태를 취할 수 있다.
도 6a는 본 발명의 다른 실시 예를 따른 트렌치 구조를 도시한 도면으로서, 중간미러(131)에 대응하는 부분에만 트렌치(111)를 형성하고, 기판(101)상에 제 2 전극(117)을 형성할 수 있다.
도 6b는 본 발명의 또 다른 실시 예를 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이 제 1트렌치(111) 및 제 2트렌치(113a)의 깊이를 서로 다르게 구성할 수도 있다.
정전인력의 크기는 두 전극 사이의 거리의 제곱에 반비례하고 가해진 전압의 제곱에 비례하므로 각 구조물이 요구하는 조건에 따라 상술한 바와 같은 다양한 형태로 변형 적용가능하다.
다음은 상술한 바와 같은 마이크로 미러 액튜에이터를 제조하는 과정에 대하여 설명한다.
도 7a-도 7h는 본 발명에 의한 마이크로 미러 액튜에이터를 제조하는 공정을 설명하기 위한 공정도들이다.
도 7a를 참조하면, 제 1 기판(101)을 마련하고 제 1 기판(101)에 소정의 캐비티(101a)를 형성한다.여기서, 도시되지는 않았지만 지지포스트(121)를 형성하는 과정이 추가될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 제 1기판(101)의 캐비티(101a)상에 적어도 한 쌍의 트렌치를 형성한다. 도면에서는 제 1,2트렌치(111,113)가 형성된 것이 도시된다.
도 7c를 참조하면, 금속막을 증착한 후 제 1,2 트렌치(111,113)상에 제 1,2전극(115,117)을 패터닝한다. 이때, 제 1전극(115)은 제 1 트렌치(111)의 바닥면에 형성된 제 1 바닥전극(115a)과 제 1 측면전극(115b)과 보조전극(115c)이 형성된다. 한편, 제 2 전극(117)은 제 1 전극(115)과 유사하게 제 2 트렌치(113)의 바닥면에 형성된 제 2 바닥전극(117a)과, 제 2 트렌치(113)의 측면에 형성된 제 2 측면전극(117b)가 형성된다.
도 7d를 참조하면, 중간미러(131)가 형성될 제 2 기판(120)을 제 1 기판(101)의 상부에 본딩한다.
도 7e를 참조하면, 제 2 기판(120)의 상면을 CMP(Chemical Mechanical Polishing)에 의해 연마한 후 중간미러(131) 및 스프링(미도시)을 패터닝한다.
도 7f를 참조하면, 제 3 기판(130)을 마련하고, 힌지축(135) 및 상부미러 (133)에 대응하는 형상으로 식각한다.
도 7g를 참조하면, 제 3 기판(130)을 도 7e와 같이 중간 미러(131)가 형성된 제 1 기판(101)의 상부에 본딩한 후 제 3기판(130)을 CMP에 의해 연마하여 상부미러(133)를 완성한다.
도 7h를 참조하면, 도 7a - 도 7g의 공정과정을 통해 무수히 많은 칩이 완성된 부분을 낱개 단위로 다이싱(dicing)한다.
도 8a - 도 8j는 본 발명에 의한 마이크로 미러 액튜에이터를 제조하는 또 다른 공정을 설명하기 위한 공정도들이다.
도 8a를 참조하면, SOI기판((silicon on insulator)이 제공된다. SOI기판(210)은 하부로부터 차례로 예컨대, Si-SiO2(산화막층)-Si의 3층(211,213,215) 구조를 이룬다.
도 8b를 참조하면, SOI기판(210)의 최상층(215)을 패터닝하여 중간미러(131) 및 스프링암(미도시)을 패터닝한다.
도 8c를 참조하면, 상부미러용기판(230)을 마련하고, 상부미러용기판(230)을 힌지축(135) 및 상부미러(133)에 대응하는 형상으로 식각한다.
도 8d를 참조하면, 상부미러용기판(230)을 중간미러(131)가 형성된 SOI기판(210)의 상부에 본딩한 후 CMP에 의해 상부미러용기판(230)을 연마하여 상부미러(133)를 완성한다.
도 8e를 참조하면, SOI기판(210)의 하부실리콘층(211)을 CMP에 의해 연마한 다.
도 8f를 참조하면, CMP에 의해 연마된 하부실리콘층(211)에 캐비티(211a)를 식각한다. 이때, 캐비티(211a)는 SiO2층(213)을 노출시키는 깊이로 형성된다.
도 8g를 참조하면, 마이크로 미러 액튜에이터의 베이스를 이루는 기판(101)이 제공되고, 기판(101)에 적어도 한 쌍의 트렌치를 형성한 후 제 1,2전극(115,117)을 형성한다. 도면에서는 제 1,2트렌치(111,113)가 형성되고, 제 1,2트렌치(111,113)에 각각 제 1,2전극(115,117)이 형성된 것이 도시된다. 제 1 전극(115,117)은 제 1 바닥전극(115a), 제 1 측면전극(115b), 보조전극(115c)을 포함하며, 제 2 전극(117)은 제 2 바닥전극(117a), 제 2 측면전극(117b)을 포함한다.
도 8h를 참조하면, 제 1,2전극(115,117)이 형성된 기판(101)을 SOI기판(210)의 하부에 기판(101)을 본딩한다. 이때, SOI기판(210)의 하부층(211)의 재질은 Si이고, 기판(101)은 글라스이므로 아노딕 본딩(Anodic Bonding)에 의할 수 있다.
도 8i를 참조하면, 본딩된 기판(101)의 하부에 보호층(250)을 증착한다.
도 8j를 참조하면, SOI기판(210)의 절연층인 SIO2(213)층을 에칭하여 중간미러(131)를 기판(101)으로부터 시소운동가능하게 부유시킨다. 이때, 기판(101)은 보호층(250)에 의해 식각되지 않고 본래의 형태를 유지한다. 상술한 바와 같은 과정들을 통해 수많은 칩(마이크로미러 액튜에이터)들이 완성되면, 각각의 칩으로 낱개 분리하는 다이싱 작업이 이루어진다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 의한 마이크로 미러 액튜에이터를 따르면, 기판상에 트렌치를 마련하고 그 트렌치상에 전극을 형성함으로써, 상부미러 및 중간미러간의 거리를 감축시킴에 따라 상부미러의 전이량을 감소시켜 화면의 왜곡됨을 감소시키는 이점이 있다
또한, 상부미러 및 중간미러간의 거리를 감축시킴에 따라 칩 사이즈를 소형화할 수 있는 이점이 있다.
또한, 구동전압을 증대시키지 않고도 구동각을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
이와 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (8)

  1. 기판;
    상기 기판의 중앙부를 기준으로 대칭된 형태로 배치된 적어도 한 쌍의 트렌치;
    상기 트렌치 및 상기 트렌치의 일측에 일렬로 배치된 제 1 전극 및 제 2 전극;
    상기 기판의 중앙부 양측에 형성된 지지포스트;
    상기 지지포스트에 스프링암을 매개로 시소운동가능하게 연결되며, 상기 제 1전극에 대응하도록 설치된 중간미러;
    상기 중간미러의 상부에 마련된 힌지축; 및
    상기 힌지축을 중심으로 시소운동가능하게 설치되되, 그 양단부가 상기 제 2전극에 대응하도록 설치된 상부미러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 액튜에이터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 트렌치는 상기 기판의 중심선을 기준으로 대칭되게 배치된 한 쌍의 제 1 트렌치; 및
    상기 제 1 트렌치의 일측에 소정의 간격을 두고 일렬로 배치된 한 쌍의 제 2 트렌치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 액튜에이터.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 전극은 상기 제 1 트렌치의 바닥면에 형성된 제 1 바닥전극; 및 상기 트렌치의 측면에 형성된 제 1 측면전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 액튜에이터.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 기판의 상면에는 상기 제 1 측면전극과 연통하는 보조전극이 추가로 포함된 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 엑튜에이터.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 제 2 전극은 상기 제 2 트렌치의 바닥면에 형성된 제 2 바닥전극; 및 상기 트렌치의 측면에 형성된 제 2 측면전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 액튜에이터.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 중간미러 및 상기 상부미러는 사각 평판 형태로 이루어지고, 상기 상부미러는 상기 중간미러의 길이보다 길게 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 액튜에이터.
  7. 제 1 기판에 소정의 캐비티를 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판의 캐비티상에 적어도 한 쌍의 트렌치를 형성하는 단계;
    상기 트렌치 및 상기 트렌치의 일측에 제 1,2전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판의 상면에 제 2 기판을 본딩하는 단계;
    상기 제 2 기판에 중간 미러 및 스프링암을 형성하는 단계;
    제 3 기판을 마련하고 힌지축 및 상부미러를 완성하는 단계; 및
    상기 제 3 기판의 상기 힌지축을 상기 중간미러의 상부에 본딩하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 액튜에이터 제조 방법.
  8. SOI기판상에 중간미러 및 스프링암을 형성하는 단계;
    상부미러용기판상에 상부미러 및 힌지축을 형성하는 단계;
    상기 상부미러용기판의 상기 힌지축을 상기 중간미러의 상부에 본딩하는 단계;
    상기 SOI기판의 하부층에 소정의 캐비티를 형성하는 단계;
    기판에 적어도 한 쌍의 트렌치를 형성하는 단계;
    상기 트렌치 및 상기 트렌치의 일측에 전극을 형성하는 단계;
    상기 트렌치가 형성된 상기 기판을 상기 SOI기판의 하부층에 접합하는 단계;
    상기 기판의 하부에 보호층을 증착하는 단계; 및
    상기 SOI기판의 산화막층을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 미러 액튜에터 제조 방법.
KR1020050109752A 2005-11-16 2005-11-16 마이크로 미러 액튜에이터 KR100709325B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050109752A KR100709325B1 (ko) 2005-11-16 2005-11-16 마이크로 미러 액튜에이터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050109752A KR100709325B1 (ko) 2005-11-16 2005-11-16 마이크로 미러 액튜에이터

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100709325B1 true KR100709325B1 (ko) 2007-04-20

Family

ID=38181796

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050109752A KR100709325B1 (ko) 2005-11-16 2005-11-16 마이크로 미러 액튜에이터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100709325B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020131682A1 (en) 2001-02-07 2002-09-19 Transparent Optical, Inc., California Corporation Microelectromechanical mirror and mirror array
US20040061961A1 (en) 2001-02-15 2004-04-01 Serge Valette Pivoting optical micromirror, array for such micromirrors and method for making same
US20040072386A1 (en) 2002-05-08 2004-04-15 Yasuyuki Tanabe Micromachine manufacturing method
KR20040054434A (ko) * 2002-12-18 2004-06-25 한국전자통신연구원 다단계 랜딩형 마이크로 미러, 그 제조방법 및 다단계랜딩형 마이크로 미러 어레이
US6760143B2 (en) 2001-06-23 2004-07-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Micromirror actuator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020131682A1 (en) 2001-02-07 2002-09-19 Transparent Optical, Inc., California Corporation Microelectromechanical mirror and mirror array
US20040061961A1 (en) 2001-02-15 2004-04-01 Serge Valette Pivoting optical micromirror, array for such micromirrors and method for making same
US6760143B2 (en) 2001-06-23 2004-07-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Micromirror actuator
US20040072386A1 (en) 2002-05-08 2004-04-15 Yasuyuki Tanabe Micromachine manufacturing method
KR20040054434A (ko) * 2002-12-18 2004-06-25 한국전자통신연구원 다단계 랜딩형 마이크로 미러, 그 제조방법 및 다단계랜딩형 마이크로 미러 어레이

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6914711B2 (en) Spatial light modulator with hidden comb actuator
US7344262B2 (en) MEMS mirror with tip or piston motion for use in adaptive optics
JP4206102B2 (ja) 垂直くし型電極を具備したアクチュエータ
US7508111B2 (en) Biaxial actuators with comb electrodes having separated vertical positions
KR100558319B1 (ko) 광 스위치 장치 및 그의 제조방법
US6760144B2 (en) Articulated MEMS electrostatic rotary actuator
EP1793260B1 (en) Fast-response micro-mechanical tilt mirror
US6681063B1 (en) Low voltage micro-mirror array light beam switch
JP3921483B2 (ja) マイクロミラー及びその製造方法
US7253550B2 (en) Torsional electrostatic actuator
KR20040035116A (ko) 2-ｄ 액튜에이터 및 그 제조방법
US7813028B2 (en) Manufacturing method for stress compensated X-Y gimbaled MEMS mirror array
US8314984B2 (en) Method and system for optical MEMS with flexible landing structures
JP5694007B2 (ja) Ｍｅｍｓ揺動装置
US20020126455A1 (en) Tiled microelectromechanical device modules and fabrication methods
KR100709325B1 (ko) 마이크로 미러 액튜에이터
US6894819B2 (en) Micromirror actuator and method of manufacturing the same
JP2003329945A (ja) 光デバイス
JP3825388B2 (ja) 光スイッチ装置
KR100446731B1 (ko) 광스위치용 압전구동형 미소거울 및 그 제조방법
Kouma et al. Fishbone-shaped vertical comb actuator for dual-axis 1D analog micromirror array
JP3869438B2 (ja) Ｍｅｍｓ素子、その製造方法及び光ディバイス
JP5277977B2 (ja) 光学装置
JP4126308B2 (ja) 静電駆動型アクチュエータ
KR100396664B1 (ko) 마이크로 미러 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee