KR100716958B1 - 마이크로미러 액추에이터 제조방법 - Google Patents

Abstract

필름형 유기막의 라미네이션 공정을 이용하여 평탄화 제조공정을 단순화한 마이크로미러 액추에이터 제조방법이 개시되어 있다.

이 마이크로미러 액추에이터 제조방법은, 기판상에 트렌치 대응영역을 식각하는 단계; 상기 트렌치 대응영역이 중공상태로 남아 있도록 기판상에 필름형 유기막을 라미네이션하는 단계; 상기 필름형 유기막 상에 금속막을 증착하고 패터닝한 후 상기 필름형 유기막을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 마이크로미러 액추에이터 제조방법은 트렌치가 있는 기판상에 필름형태의 유기막을 라미네이션함으로써 간단하게 평탄화를 이룰 수 있어 제조비용을 감소시킬 수 있으며, 마이크로미러면 평탄도가 개선되어 광전송 효율을 증대시킬 수 있다.

Description

마이크로미러 액추에이터 제조방법{The method of manufacturing a micromirror actuator}

도 1a 내지 도 1c는 종래에 따른 마이크로미러 액추에이터 평탄화 제조공정을 나타낸 도면,

도 2는 쿠션 효과를 나타낸 도면,

도 3은 마이크로미러 액추에이터의 사시도,

도 4a 내지 도 4h는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ 방향에서 본 경우, 본 발명에 따른 마이크로미러 액추에이터 제조공정을 나타낸 도면,

도 5a 내지 도 5c는 도 1의 Ⅴ-Ⅴ 방향에서 본 경우, 본 발명에 따른 마이크로미러 액추에이터 제조공정을 나타낸 도면.

<도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명>

10...기판 25,40...절연막

20...트렌치 대응영역 30...금속막

35...하부전극 37...측면전극

45...필름형 유기막 50...마이크로미러용 금속막

본 발명은 마이크로미러 액추에이터의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 필름형 유기막의 라미네이션 공정을 이용하여 마이크로미러의 편평도를 개선하고 평탄화 제조공정을 단순화한 마이크로미러 액추에이터의 제조방법에 관한 것이다.

광통신용 MOXC(Micro Optical Cross Connect)는 광신호가 어느 입력 단자로부터 소정의 출력 단자로 전송되도록 광경로를 선택할 수 있는 장치이다. 이러한 광통신용 MOXC에서는 마이크로미러가 핵심적인 요소로 마이크로미러의 반사도 및 정확한 직립성 등이 MOXC의 광통신 효율 및 성능을 좌우하게 된다.

특히, 트렌치(105)를 갖는 마이크로미러 액추에이터의 경우에는 마이크로미러의 반사도 향상을 위해 마이크로미러의 평탄화공정이 요구된다. 도 1a 내지 도 1c는 종래에 따른 마이크로미러 액추에이터의 평탄화 공정을 나타낸 것으로서, 실리콘 웨이퍼(130)에 트렌치(105)를 식각하는 단계(도 1a); 두꺼운 포토레지스트(135)를 스핀코팅법에 의해 도포하는 단계(도 1b); 상기 포토레지스트층(135)을 화학기계적 폴리싱(CMP;Chemical Mechanical Polishing)공정에 의해 평탄화하는 단계(도 1c);를 포함한다.

그러나 상기와 같이 화학기계적 폴리싱 방법에 의해 포토레지스트를 평탄화하는 공정에 의하면, 도 2에 도시된 바와 같이 포토레지스트층(135)에서 쿠션 현상이 발생되어 포토레지스트 표면이 불균일하게 된다. 즉, 상기 평탄화 공정시 래핑 장치(미도시) 내에서 상기 포토레지스트층(135)에 하중을 가하면서 평탄화 공정을 수행하게 된다. 그런데 평탄화 작업 후 래핑 장치에서 상기 실리콘 웨이퍼(130)를 꺼내면 하중에 의해 눌려 있던 부분이 볼록하게 솟아 오르는 쿠션 현상이 생긴다. 이러한 쿠션 현상은 다음과 같은 원인에 의해 발생된다.

도 1b에서 상기 실리콘 웨이퍼(130)상에 두께 h로 도포되는 포토레지스트(135)는 연성의 재질로 되어 있어 트렌치(105)가 형성된 부분은 트렌치가 없는 다른 부분에 비해 h'만큼 낮게 도포된다. 따라서, 상기 트렌치(105)가 있는 부분의 포토레지스트가 오목하게 형성되어 다른 부분과 두께차가 h'만큼 생기게 된다. 이후 화학기계적 폴리싱 공정을 통해 전체적인 포토레지스트 표면을 균일한 두께로 연마한다.

그러나, 이러한 공정 후에도 트렌치가 있는 부분과 트렌치가 없는 부분에 있어서 포토레지스트의 경도차가 발생된다. 즉, 트렌치가 있는 부분에서 두께 방향으로의 전체적인 경도는 화학기계적 폴리싱 후의 포토레지스트(135t₁)와 트렌치 부분의 포토레지스트(135t₂) 그리고 나머지 하부 웨이퍼(130t)의 경도의 조합으로 이루어진다. 이에 비해, 트렌치가 없는 부분에서 두께 방향으로의 전체적인 경도는 화학기계적 폴리싱 후의 포토레지스트(135n)와 나머지 하부 실리콘 웨이퍼(130n)의 경도의 조합으로 이루어진다. 여기에서 실리콘 웨이퍼(130)보다는 포토레지스트(135)의 경도가 작으므로 트렌치가 있는 부분의 두께 방향 경도가 트렌치가 없는 부분보다 작게 된다.

따라서, 트렌치(105)가 형성된 부분에서 쿠션 효과가 크게 발생되어 화학기 계적 폴리싱 작업 후에 도 2에 도시된 바와 같이 포토레지스트(110)가 위로 볼록(C)하게 솟아오르게 된다. 이와 같이 트렌치(105)가 형성된 부분에 대해 실리콘에 적용하는 화학기계적 폴리싱 방법을 포토레지스트에도 그대로 적용하게 되면 쿠션 효과에 의해 평탄화가 이루어질 수 없고, 평탄화를 위해 다시 화학기계적 폴리싱 공정에 반복 투입하게 되어 비용이 많이 들뿐만 아니라 마이크로미러의 반사율도 저조하게 되어 광손실이 증가된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 필름형태의 폴리이미드막을 라미네이션함으로써 마이크로미러의 평탄화를 도모하고 이로써 마이크로미러의 반사도를 향상하고 평탄화 제조공정을 단순화한 마이크로미러 액추에이터 평탄화 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 마이크로미러 액추에이터 평탄화 제조방법은, 기판상에 트렌치 대응영역을 식각하는 단계; 상기 트렌치 대응영역이 중공상태로 남아 있도록 기판상에 필름형 유기막을 라미네이션하는 단계; 상기 필름형 유기막 상에 금속막을 증착하고 패터닝한 후 상기 필름형 유기막을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 트렌치 대응영역을 식각한 후 상기 기판에 절연막 및 금속막을 증착하고 상기 금속막을 패터닝하여 하부전극 및 측면전극을 형성하는 단계; 상기 필름형 유기막을 라미네이션한 후 포스트용 홀을 패터닝하는 단계; 상기 필름형 유 기막 상의 금속막을 패터닝한 후 상기 필름형 유기막을 제거하여 마이크로미러, 비틀림스프링 및 포스트를 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 필름형 유기막은 폴리이미드계 재질로 이루어진 것이 바람직하고, 또한 이와 비슷한 물성의 다른 재질로 이루어져도 좋다.

이하 본 발명에 따른 마이크로미러 액추에이터 평탄화 제조방법에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3을 참조하면, 트렌치를 가진 마이크로미러 액추에이터는, 기판(100)과; 상기 기판(100)에 형성된 트렌치(105)와; 상기 트렌치(105)의 저면 및 측면에 각각 형성된 하부전극(110) 및 측면전극(113)과; 상기 트렌치(105) 양측의 기판상에 돌출형성된 포스트(115)와; 상기 포스트(115)에 탄력적으로 지지된 비틀림스프링(120)과; 상기 비틀림스프링(120)에 회동가능하게 지지되고 상기 하부전극(110)과 상호 작용하여 정전력에 의해 회동하고 계속하여 상기 측면전극(113)과 상호 작용하여 수직으로 직립되거나 수평상태를 유지하도록 된 마이크로미러(125);를 포함한다.

상기와 같이 구성된 마이크로미러 액추에이터는 기판(100)에 대해 수직으로 직립된 마이크로미러에 대해서는 광신호를 반사시키고 수평 상태로 되어 있는 마이크로 미러에 대해서는 광신호를 통과시킴으로써 광경로를 선택할 수 있도록 되어 있다.

상기와 같이 트렌치를 갖는 마이크로미러 액추에이터의 제조방법은, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 기판(10)상에 포토레지스트(15)를 도포하고 사진식 각공정을 통하여 패터닝한 후 트렌치 대응영역(20)을 형성하고 상기 포토레지스트(15)를 제거한다. 이어서, 도 4c와 같이, 상기 기판(10)상에 절연막(25) 및 금속막(30)을 증착한 후, 도 4d와 같이 사진식각공정을 이용하여 하부전극(35) 및 측면전극(37)을 형성한다.

그런다음, 도 4e와 같이 상기 하부전극(35) 및 측면전극(37) 위에 절연막(40)을 증착하고, 이 절연막(40)상에 도 4f와 같이 필름형 유기막(45)을 이용하여 온도와 압력을 가하여 라미네이션한다. 즉, 상기 트렌치(20)에는 상기 필름형 유기막(45)이 채워지지 않고 중공상태로 남아 있으므로 평탄화를 달성할 수 있다. 상기 필름형 유기막(45)은 폴리이미드계로 이루어진 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 필름형 유기막(45)의 두께는 다양하게 제작될 수 있다. 다만, 두께가 얇을수록 하부전극(35) 및 측면전극(37)과 마이크로미러(125) 사이의 간격이 짧아져 이들간의 정전인력이 증가되어 큰 구동력을 낼 수 있으므로 얇은 막을 사용하는 것이 좋다. 또한, 두꺼운 유기막을 라미네이션한 후 반응이온에칭(RIE) 또는 에싱공정과 같은 건식식각공정을 통하여 유기막의 두께를 얇게 하는 공정을 수행할 수도 있다.

상기한 바와 같이, 평탄화된 후에는 도 4g 및 도 4h와 같이 상기 필름형 유기막(45) 상에 금속막(50)을 증착하고 사진식각공정을 통하여 패터닝한다. 그런다음 등방성 건식식각공정에 의해 상기 필름형 유기막(45)을 제거하여 마이크로미러(도 1의 125) 및 비틀림스프링(도 1의 120)을 형성한다.

한편, 도 5a 내지 도 5c는 도 1의 Ⅴ-Ⅴ 방향에서 바라본 경우의 제조공정을 도시한 것으로서, 이는 각각 도 4f 내지 도 4h에 대응되는 단계를 나타낸 것이다.

도 4f에서 필름형 유기막(45)을 라미네이션한 후 도 5a에 도시된 바와 같이 사진식각공정을 통해 포스트용 홀(55)을 형성한다. 그리고 도 4g 및 도 5b와 같이 상기 포스트용 홀(55)을 포함한 상기 유기막(45) 상에 금속막(50)을 증착한 후 패터닝하고 도 5c와 같이 상기 유기막(45)을 제거하여 마이크로미러(125), 비틀림스프링(120) 및 포스트(115)를 형성한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 마이크로미러 액추에이터 제조방법은 트렌치가 있는 기판상에 필름형태의 유기막을 라미네이션함으로써 간단하게 평탄화를 이룰 수 있어 제조비용을 감소시킬 수 있으며, 마이크로미러면의 평탄도가 개선되어 반사율을 증가시킴으로써 광전송 효율을 증대시키는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 기판상에 트렌치 대응영역을 식각하는 단계;

   상기 트렌치 대응영역을 식각한 후 상기 기판에 절연막 및 금속막을 증착하고 상기 금속막을 패터닝하여 하부전극 및 측면전극을 형성하는 단계;

   상기 트렌치 대응영역이 중공상태로 남아 있도록 기판상에 필름형 유기막을 라미네이션하는 단계;

   상기 필름형 유기막을 라미네이션한 후 포스트용 홀을 패터닝하는 단계;

   상기 필름형 유기막 상에 금속막을 증착하는 단계;

   상기 필름형 유기막 상의 금속막을 패터닝한 후 상기 필름형 유기막을 제거하여 마이크로미러, 비틀림스프링 및 포스트를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 액추에이터 제조방법.
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