KR100921433B1 - The method for manufacturing micromirror having sloping electrode using electrolysis plating - Google Patents

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박일흥
박재형
김용권
유병욱
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이화여자대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a micromirror having an inclined electrode using electrolysis plating is provided to reduce a driving voltage and increase a driving angle which is available by forming electrode to be sloped by using electroplating. CONSTITUTION: A method for manufacturing a micromirror having a inclined electrode using electrolysis plating is comprised of the steps: forming an electroplating frame on a first substrate to determine separation between the bottom electrodes and the size of it(S130); forming the inclined bottom electrode on the first substrate using a electroplating(S140); and removing the electroplating frame from the first substrate(S150).

Description

전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법{THE METHOD FOR MANUFACTURING MICROMIRROR HAVING SLOPING ELECTRODE USING ELECTROLYSIS PLATING}Method for manufacturing micromirror with inclined bottom electrode using electroplating {THE METHOD FOR MANUFACTURING MICROMIRROR HAVING SLOPING ELECTRODE USING ELECTROLYSIS PLATING}

본 발명은 마이크로미러 제작 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a micromirror, and more particularly, to a method of manufacturing a micromirror having an inclined bottom electrode using electroplating.

평판 전극을 이용하는 정전력 구동 마이크로미러의 설계는 전극 간의 정전기적 토크와 미러를 지지하는 스프링의 기계적 토크의 균형으로부터 구동 전압과 구동각을 고려하여 이루어진다. 토션 스프링을 이용하는 마이크로미러의 경우, 토션 스프링 상수는 다음 수학식 1과 같고 미러가 회전하였을 때 그와 비례한 스프링의 기계적 복원 토크는 다음 수학식 2와 같다.The design of a constant power drive micromirror using a plate electrode takes into account the drive voltage and drive angle from the balance of the electrostatic torque between the electrodes and the mechanical torque of the spring supporting the mirror. In the case of a micromirror using a torsion spring, the torsion spring constant is expressed by Equation 1 below, and when the mirror rotates, the mechanical recovery torque of the spring is proportional to Equation 2 below.

Figure 112008085935967-pat00001
Figure 112008085935967-pat00001

여기서, k는 스프링 단면의 형태에 의존하는 상수로서 스프링의 폭과 두께에 의존적이며, 두께가 두꺼울수록 1/3에 근사하게 된다. 또한, E는 영율(Young's modulus)을, V는 Poisson’s ratio를 각각 나타낸다.Here, k is a constant depending on the shape of the spring cross section, which depends on the width and thickness of the spring, and the thicker the thickness, the closer to 1/3. In addition, E represents Young's modulus, and V represents Poisson's ratio.

Figure 112008085935967-pat00002
Figure 112008085935967-pat00002

여기서, θ는 미러의 회전각, α는 정규화된 회전각도(최대 회전할 수 있는 각도 대비 미러의 실제 회전각 비율), Z0은 미러판과 바닥 전극 사이의 초기 간격을 나타낸다. 또한, L은 회전축 중심에서 미러 끝 부분까지의 길이를 의미한다.Here, θ is the rotation angle of the mirror, α is the normal rotation angle (the ratio of the actual rotation angle of the mirror to the maximum rotation angle), Z 0 represents the initial distance between the mirror plate and the bottom electrode. In addition, L means the length from the center of the rotation axis to the end of the mirror.

도 1은 정전력을 이용한 양방향 구동 마이크로미러의 정전력에 의한 토크를 계산하기 위한 개략도이다. 도 1에서 마이크로미러판의 크기를 a라 두자. 양 전극 간의 간격을 Z0, 미러 끝 부분의 변위를 ZT로 두면, 정전력에 의한 힘은 다음 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.1 is a schematic diagram for calculating torque by constant power of a bidirectional driving micromirror using constant power. Let the size of the micromirror plate a in FIG. When the distance between the two electrodes is Z 0 and the displacement of the mirror tip portion is Z T , the force due to the electrostatic force can be expressed by Equation 3 below.

Figure 112008085935967-pat00003
Figure 112008085935967-pat00003

여기서, A는 미러의 면적, 유전율 ε0은 8.85 pF/m, Va는 인가된 바이어스 전압, Z(x)는 각 x 위치에서의 전극 간 간격을 의미한다.Here, A is the area of the mirror, permittivity ε 0 is 8.85 pF / m, V a is the applied bias voltage, Z (x) means the distance between the electrodes at each x position.

도 1과 같은 구조의 마이크로미러에 전압이 인가될 경우 정전력에 의한 토크 는 다음과 같이, α, β, 로 정의된 상수를 이용하여 다음 수학식 4와 같이 정리된다.When voltage is applied to the micromirror having the structure as shown in FIG. 1, the torque due to the electrostatic force is summarized as in Equation 4 using constants defined as α, β, as follows.

Figure 112008085935967-pat00004
라고 할 경우,
Figure 112008085935967-pat00004
If you say,

Figure 112008085935967-pat00005
Figure 112008085935967-pat00005

토션 스프링에 의해 주어지는 기계적인 복원 토크는 앞서 설명한 수학식 2와 같다. 스프링에 의한 기계적인 복원력과 상기 수학식 4로 표현되는 정전력에 의한 전기적 토크가 평형 상태가 되는 지점에서 미러의 구동각이 결정된다. 따라서 수학식 2와 수학식 4를 양 변에 두고 정리를 하면 구동 전압과 구동각에 의한 식으로 나타낼 수 있다. 마이크로미러가 210μm x 210μm의 크기를 가지며 스프링이 1.2μm x 8μm x 42μm의 크기로 마이크로미러의 정중앙에 축을 이루고 있는 경우, 도 2와 같은 구동 전압 대비 구동각의 그래프를 얻을 수 있게 된다. 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 인가전압이 증가함에 따라 미러의 구동각이 증가하다가 어느 임계 전압 이상이 인가되면 미러는 바닥 전극에 갑자기 달라붙게 된다. 이를 풀인 현상이라고 부르며 풀인이 일어나는 인가전압을 풀인 전압, 풀인 현상이 일어나는 순간의 회전 각도를 풀인 임계각이라고 한다.The mechanical restoring torque given by the torsion spring is the same as Equation 2 described above. The driving angle of the mirror is determined at the point where the mechanical restoring force by the spring and the electric torque by the electrostatic force represented by Equation 4 are in equilibrium. Therefore, if Equation 2 and Equation 4 are arranged on both sides, the equations can be expressed by the driving voltage and the driving angle. When the micromirror has a size of 210 μm x 210 μm and the spring is axially positioned at the center of the micromirror with a size of 1.2 μm x 8 μm x 42 μm, a graph of the driving angle versus the driving voltage as shown in FIG. 2 can be obtained. As can be seen in FIG. 2, the driving angle of the mirror increases as the applied voltage increases, but when a certain threshold voltage or more is applied, the mirror suddenly sticks to the bottom electrode. This is called pull-in phenomenon, and the applied voltage at which pull-in occurs is called pull-in voltage and the rotation angle at the time of pull-in phenomenon is called pull-in critical angle.

도 2는 인가전압에 따른 마이크로미러의 회전각을 나타낸 도면이다. 도 2 (a)는 인가전압의 증가에 따른 구동각의 증가와 풀인 전압을 보여주고 있다. 풀인된 미러의 인가전압을 서서히 감소시키면 다시 미러가 원래의 상태로 되돌아가는데 풀인 전압에서 미러가 바닥 전극으로부터 떨어지는 것이 아니라 더 낮은 인가전압에서 떨어지게 된다. 도 2(b)는 풀인된 미러의 인가전압을 감소시킴에 따른 미러의 상태를 나타낸다. 풀인 전압보다 더 낮은 전압에서 미러가 바닥에서 분리됨을 보여준다. 이와 같은 원리를 이용하여 정전력으로 구동하는 마이크로미러의 구동 전압과 회전각도, 풀인 전압, 풀인 임계각 등을 설계할 수 있다. 두 평판 사이의 전압 차에 따른 정전력으로 구동하는 마이크로미러에 있어서, 바닥 전극을 미러판과 평행하게 제작하는 평판 바닥 전극은 기존의 정전력 구동 마이크로미러의 제작에 있어서 일반적인 방법이었으며 다양한 응용분야에 적용되어 왔다.2 is a diagram illustrating a rotation angle of a micromirror according to an applied voltage. 2 (a) shows the increase in driving angle and the pull-in voltage as the applied voltage increases. Gradually decreasing the applied voltage of the pulled-in mirror returns the mirror back to its original state, but at the pull-in voltage, the mirror does not fall from the bottom electrode but at a lower applied voltage. 2 (b) shows the state of the mirror as the applied voltage of the pull-in mirror is decreased. At lower voltages than the pull-in voltage, the mirror separates from the floor. Using this principle, the driving voltage, rotation angle, pull-in voltage, pull-in critical angle, and the like of the micromirror driven with constant power can be designed. In the micromirror driving with constant power according to the voltage difference between the two plates, the plate bottom electrode making the bottom electrode in parallel with the mirror plate has been a common method in the fabrication of the existing constant power driving micromirror and is suitable for various applications. Has been applied.

그러나 이와 같이 평판 전극을 이용하여 마이크로미러를 제작하는 경우에, 풀인 현상으로 인해 제어할 수 있는 미러판의 구동 각도가 제한된다는 문제점이 있다. 즉, 미러판과 바닥 전극과의 간격이 고정되어 있을 때 미러판의 회전 각도는 풀인 임계각 내에서만 제어할 수 있으며, 이는 일반적으로 연속적인 구동 각도 제어를 요구하는 응용에 있어서 평판 전극을 이용한 정전력 구동 마이크로미러의 사용이 제한되는 중요한 원인이 된다. 일반적으로 평판 전극을 이용한 마이크로미러 의 제어 가능한 구동 각도를 증가시키기 위해서는 미러판과 평판 바닥 전극 사이의 간격을 증가시켜야 한다. 그러나 이 경우 상기 수학식들에서 알 수 있듯이 증가된 전극 간의 간격으로 인해서 미러의 구동 전압이 상승하게 된다. 연속적인 구동 각도의 제어가 필요하지 않은 응용에 있어서도, 예를 들어 TI 사에서 개발된 디지털 마이크로미러의 경우에서처럼 미러가 회전하지 않은 초기 상태와 미러판이 바닥전극에 달라붙은 풀인된 상태 두 가지의 회전각도만을 이용하는 디지털 방식의 경우에서도, 미러를 풀인 시키기 위한 구동 전압을 회로의 조건에 맞게 줄여야 할 필요성이 있다.However, when the micromirror is manufactured using the flat electrode as described above, there is a problem that the driving angle of the mirror plate that can be controlled is limited due to the pull-in phenomenon. That is, when the distance between the mirror plate and the bottom electrode is fixed, the rotation angle of the mirror plate can be controlled only within the pull-threshold angle, which is generally used in applications requiring continuous drive angle control. The use of driving micromirrors is an important cause of limitation. In general, in order to increase the controllable driving angle of the micromirror using the plate electrode, the distance between the mirror plate and the plate bottom electrode should be increased. In this case, however, the driving voltage of the mirror is increased due to the increased spacing between the electrodes. Even in applications that do not require continuous drive angle control, there are two rotations: the initial state where the mirror does not rotate and the pull-in state where the mirror plate is attached to the bottom electrode, as in the case of a digital micromirror developed by TI. Even in the case of the digital method using only the angle, there is a need to reduce the driving voltage for pulling in the mirror according to the circuit conditions.

또한, 마이크로미러가 바닥 전극에 달라붙은 이후에 미러판과 바닥 전극 표면 사이에는 오염이나 수분 및 분자 간에 작용하는 힘 등으로 인해 점착 현상(stiction)이 쉽게 발생할 수 있으며, 이로 인하여 미러가 바닥과 점착하게 되면 인가된 전압을 제거한 후에도 미러가 원래의 상태로 복원되지 않아 소자의 정상적인 동작이 불가능해진다. 따라서 이와 같은 점착 현상을 줄이기 위해서는 스프링의 복원력을 증가시켜 미러가 원상태로 복원되는 힘을 증가시켜야 하며 이와 동시에 증가된 스프링의 강도에도 불구하고 구동 전압은 상승되지 않도록 하는 새로운 구조가 필요하다는 문제점이 있다.In addition, after the micromirror adheres to the bottom electrode, adhesion between the mirror plate and the bottom electrode surface may easily occur due to contamination, moisture, and forces acting between the molecules, which causes the mirror to adhere to the bottom electrode. In this case, even after the applied voltage is removed, the mirror is not restored to its original state, and thus the normal operation of the device is impossible. Therefore, in order to reduce the adhesion phenomenon, it is necessary to increase the restoring force of the spring to increase the restoring force of the spring, and at the same time, there is a problem that a new structure is required to prevent the driving voltage from increasing despite the increased strength of the spring. .

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 바닥 전극의 형태를 전해도금을 이용하여 경사진 구조로 형성함으로써 구동전압이 감소하고, 바닥 전극과의 간격을 구동전압의 상승 없이 증가시킬 수 있게 함으로써 제어가 가능한 구동각도의 범위를 크게 키울 수 있는 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 뿐만 아니라, 구동전압의 상승 없이 마이크로미러 스프링의 강도를 증가시켜 복원력을 키울 수 있게 됨으로써 마이크로미러가 바닥에 점착되는 현상을 현저히 줄일 수 있음과 동시에 외부 충격 및 진동에도 더 강인한 마이크로미러를 구현할 수 있는 있는 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다. 또한, 경사진 바닥 전극의 형태를 1축 구동 마이크로미러뿐만 아니라 2축 구동이 가능한 마이크로미러에 적합하게 제작할 수 있게 됨으로써 평판 전극을 이용한 정전력 구동 마이크로미러에 비하여 제어 가능한 구동각도를 증가시키는 동시에 마이크로미러의 구동에 필요한 인가전압을 줄일 수 있는 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법을 제공하는 것을 그 또 다른 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems of the conventionally proposed methods, by reducing the driving voltage and driving the distance from the bottom electrode by forming the bottom electrode in an inclined structure using electroplating. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a micromirror having an inclined bottom electrode using an electroplating which can increase the range of controllable driving angles by increasing the voltage without increasing the voltage. In addition, by increasing the strength of the micromirror spring without increasing the driving voltage, it is possible to increase the resilience, thereby significantly reducing the phenomenon that the micromirror adheres to the floor and realizing the micromirror more resistant to external shock and vibration. Another object is to provide a method for fabricating a micromirror having an inclined bottom electrode using an electroplating. In addition, the shape of the inclined bottom electrode can be suitably manufactured not only for the single-axis driving micromirror but also for the two-axis driving micromirror, thereby increasing the controllable driving angle as compared to the constant power driving micromirror using the flat plate electrode. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a micromirror having an inclined bottom electrode using electroplating, which can reduce an applied voltage required for driving a mirror.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법은, 마이크로미러 제작 방법에 있어 서,Micromirror manufacturing method having an inclined bottom electrode using an electroplating according to a feature of the present invention for achieving the above object, in the micromirror manufacturing method,

(1) 제1 기판에 바닥 전극간의 분리와 전극의 크기를 결정하기 위한 도금 틀을 형성하는 단계;(1) forming a plating mold for separating the bottom electrode and determining the size of the electrode on the first substrate;

(2) 전해도금을 통해 상기 제1 기판에 경사진 바닥 전극을 형성하는 단계;(2) forming an inclined bottom electrode on the first substrate through electroplating;

(3) 상기 제1 기판에서 상기 도금 틀을 제거하는 단계;(3) removing the plating mold from the first substrate;

(4) 상기 제1 기판에서 상측으로 이격된 위치에 상기 제1 기판과의 전압 차에 따른 정전력을 형성하기 위한 제2 기판을 결합하여 가공하는 단계;(4) combining and processing a second substrate for forming a constant power according to a voltage difference with the first substrate at a position spaced upwardly from the first substrate;

(5) 상기 가공된 제2 기판에 알루미늄을 증착하고 상기 마이크로미러의 형상에 맞게 상기 알루미늄을 패터닝하는 단계; 및(5) depositing aluminum on the processed second substrate and patterning the aluminum to conform to the shape of the micromirror; And

(6) 상기 패터닝된 알루미늄을 마스크로 하여 상기 제2 기판을 식각(etching)하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.And (6) etching the second substrate using the patterned aluminum as a mask.

바람직하게는, 상기 단계 (1)에 앞서, 마이크로미러의 구동 시 경사진 바닥 전극에 전압을 인가하기 위한 어드레싱 라인(addressing line)을 제1 기판에 형성하고, 절연막과 도금 기반 층을 상기 제1 기판에 패터닝(patterning)하는 단계를 더 포함할 수 있다.Preferably, prior to the step (1), an addressing line for applying a voltage to the inclined bottom electrode when driving the micromirror is formed on the first substrate, and an insulating film and a plating base layer are formed on the first substrate. Patterning may be further included on the substrate.

더욱 바람직하게는, 어드레싱 라인을 제1 기판에 형성하는 상기 단계는, 어드레싱 라인 형성을 위해 상기 제1 기판에 니켈 박막 또는 알루미늄을 증착하고 패터닝할 수 있다.More preferably, the step of forming an addressing line on the first substrate may deposit and pattern a nickel thin film or aluminum on the first substrate to form an addressing line.

더욱 바람직하게는, 절연막과 도금 기반 층을 상기 제1 기판에 패터닝(patterning)하는 상기 단계는, 실리콘산화막(SiO2)을 이용하여 상기 제1 기판에 절연막을 패터닝하는 단계; 및 금을 이용하여 상기 제1 기판에 도금 기반 층을 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다.More preferably, the step of patterning the insulating film and the plating base layer on the first substrate, patterning the insulating film on the first substrate using a silicon oxide film (SiO 2 ); And patterning a plating-based layer on the first substrate using gold.

바람직하게는, 제1 기판에 바닥 전극 간의 분리와 전극의 크기를 결정하기 위한 도금 틀을 형성하는 상기 단계 (1)는, 후막감광막(thick photoresist)을 이용하여 상기 도금 틀을 형성할 수 있다.Preferably, in the step (1) of forming a plating mold for separating the bottom electrode and determining the size of the electrode on the first substrate, the plating mold may be formed by using a thick photoresist.

바람직하게는, 제1 기판에서 상측으로 이격된 위치에 상기 제1 기판과의 전압 차에 따른 정전력을 형성하기 위한 제2 기판을 결합하여 가공하는 상기 단계 (4)는,Preferably, the step (4) of combining and processing the second substrate for forming a constant power according to the voltage difference with the first substrate at a position spaced upwardly from the first substrate,

마이크로미러판과 상기 경사진 바닥 전극 사이의 미리 설정된 간격에 맞추어 이방성 식각 공정에 의해 상기 제2 기판을 가공하는 단계;Processing the second substrate by an anisotropic etching process at a predetermined interval between the micromirror plate and the inclined bottom electrode;

가공된 상기 제2 기판을 경사진 바닥 전극이 형성된 상기 제1 기판과 웨이퍼 접합 공정에 의해 결합하는 단계; 및Bonding the processed second substrate to the first substrate on which the inclined bottom electrode is formed by a wafer bonding process; And

상기 제2 기판을 미리 설정된 마이크로미러의 두께에 따라 얇게 가공하는 단계를 포함할 수 있다.And thinly processing the second substrate according to a thickness of a predetermined micromirror.

더욱 바람직하게는, 제2 기판을 미리 설정된 마이크로미러의 두께에 따라 얇게 가공하는 상기 단계는, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 이용할 수 있다.More preferably, the step of thinly processing the second substrate according to a predetermined thickness of the micromirror may use a chemical mechanical polishing (CMP) process.

본 발명의 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법에 따르면, 바닥 전극의 형태를 전해도금을 이용하여 경사진 구조로 형성함으로써 구동전압이 감소하고, 바닥 전극과의 간격을 구동전압의 상승 없이 증가시킬 수 있게 함으로써 제어가 가능한 구동각도의 범위를 크게 키울 수 있는 마이크로미러를 제작할 수 있다. 뿐만 아니라, 구동전압의 상승 없이 마이크로미러 스프링의 강도를 증가시켜 복원력을 키울 수 있게 됨으로써 마이크로미러가 바닥에 점착되는 현상을 현저히 줄일 수 있음과 동시에 외부 충격 및 진동에도 더 강인한 마이크로미러를 구현할 수 있다. 또한, 경사진 바닥 전극의 형태를 1축 구동 마이크로미러뿐만 아니라 2축 구동이 가능한 마이크로미러에 적합하게 제작할 수 있게 됨으로써 평판 전극을 이용한 정전력 구동 마이크로미러에 비하여 제어 가능한 구동각도를 증가시키는 동시에 마이크로미러의 구동에 필요한 인가전압을 줄일 수 있다.According to the method of manufacturing a micromirror having an inclined bottom electrode using an electroplating method, the bottom electrode is formed into an inclined structure using an electroplating method, thereby reducing driving voltage and spacing the bottom electrode with a driving voltage. The micromirror can be manufactured to increase the range of the controllable driving angle by allowing it to be increased without increasing. In addition, by increasing the strength of the micromirror spring without increasing the driving voltage to increase the resilience, the micromirror can significantly reduce the adhesion of the micromirror to the floor, and at the same time, the micromirror can be more resistant to external shock and vibration. . In addition, the shape of the inclined bottom electrode can be suitably manufactured not only for the single-axis driving micromirror but also for the two-axis driving micromirror. The voltage applied for driving the mirror can be reduced.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 실시예에 대하여 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3과 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법을 단계별로 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법에서 전해도금에 의해 경사진 모양의 바닥 전극이 형성되는 과정(3(c))을 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법의 3(a)에서는 제1 기판(100)에 마이크로미러의 구동 시 각각의 전극에 전압을 인가하는 어드레싱 라인(addressing line)(110)을 형성하기 위해 니켈박막을 증착하여 패터닝하고, 절연막(120)인 실리콘산화막(SiO2)를 패터닝하여 경사진 바닥 전극을 전해도금 방법으로 제작하기 위해 사용되는 도금 전극간의 절연에 이용한다. 이때 어드레싱 라인으로는 니켈 이외에 알루미늄이 사용될 수 있다. 3(b)에서는 어드레싱 라인과 절연막이 패터닝된 제1 기판에 경사진 바닥 전극을 전해도금 공정으로 제작하기 위해 금(gold)을 도금 기반 층(seed layer)(130)으로 이용하여 패터닝한 후, 후막감광막(thick photoresist)을 이용하여 도금 틀(140)을 형성한다. 여기서 사용되는 도금 틀은 전극 간을 분리시키며, 전극의 전체적인 크기를 결정하는 역할을 하게 된다. 그 후 3(c)에서는 도금 틀(140)을 기준으로 전해도금을 통해 경사진 바닥 전극(150)을 형성하게 된다. 이때 전해도금이 되면서 경사진 모양의 바닥 전극(150)이 형성되는 과정은 도 4와 같다.3 and 5 is a step-by-step view showing a method of manufacturing a micromirror having an inclined bottom electrode using an electroplating according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is using an electroplating according to an embodiment of the present invention In the method of manufacturing a micromirror having an inclined bottom electrode, FIG. As shown in FIG. 3, in 3 (a) of the method of manufacturing a micromirror having an inclined bottom electrode using electroplating according to an embodiment of the present invention, each of the micromirrors is driven to the first substrate 100. In order to form an addressing line 110 for applying a voltage to the electrode, a thin nickel film is deposited and patterned, and a silicon oxide film (SiO 2 ), which is an insulating film 120, is patterned, thereby electroplating the inclined bottom electrode. It is used for insulation between plating electrodes used for manufacturing. In this case, aluminum other than nickel may be used as the addressing line. In (b), after patterning gold using a plating layer 130 as a seed layer 130 to fabricate the bottom electrode inclined to the first substrate on which the addressing line and the insulating film are patterned, an electroplating process, The plating frame 140 is formed using a thick photoresist. The plating mold used here separates the electrodes, and serves to determine the overall size of the electrodes. Thereafter, in 3 (c), the inclined bottom electrode 150 is formed through electroplating based on the plating frame 140. At this time, the process of forming the inclined bottom electrode 150 while being electroplated is as shown in FIG.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 포함한 마이크로미러 제작 방법에서 경사진 모양의 바닥 전극은 도금이 시작될 때에는 4(a)와 같이 한 개의 도금전극(160)에만 전류가 인가되고, 4(b)와 같이 도금이 진행됨에 따라 수직방향과 수평방향으로 금속이 등방성으로 성장하게 되어 인접한 도금전극에 연결되게 된다. 이렇게 하여 도금 시간이 경과함에 따라 나머지 전극들이 차례로 연결되고, 따라서 최종적으로는 4(c)와 같이 처음 전극 부분의 도금이 가장 높이 형성되고 마지막 전극부위의 도금이 가장 낮게 형성된 경사진 모양의 바닥 전극을 완성하게 된다. 이때 경사진 바닥 전극의 기울기와 최종 높이는 도금전극(160)의 폭과 전극 간의 간격에 의해 결정되는데, 이를 적절히 조절하여 원하는 높이와 기울기를 갖는 경사진 바닥 전극을 제작할 수 있다. 이렇게 경사진 바닥 전극이 형성된 후 마이크로미러의 제작이 진행되는 과정은 도 5와 같다.As shown in Figure 4, in the method of manufacturing a micromirror including an inclined bottom electrode using an electroplating according to an embodiment of the present invention, the inclined bottom electrode has a single one as shown in 4 (a) when plating is started. The current is applied only to the plating electrode 160, and as the plating proceeds as shown in 4 (b), the metal is isotropically grown in the vertical direction and the horizontal direction and connected to the adjacent plating electrode. In this way, as the plating time elapses, the remaining electrodes are connected in sequence. Thus, as shown in 4 (c), the bottom electrode having the inclined shape is formed with the highest plating of the first electrode portion and the lowest plating of the last electrode portion as shown in 4 (c). Will complete. At this time, the inclination and the final height of the inclined bottom electrode is determined by the width of the plating electrode 160 and the distance between the electrodes, and by appropriately adjusting it, an inclined bottom electrode having a desired height and inclination may be manufactured. After the inclined bottom electrode is formed, a process of manufacturing the micromirror is as shown in FIG. 5.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법은, 도 3에서 도금틀을 기준으로 전해도금을 통해 경사진 바닥 전극(150)을 형성한 후(3(c)), 5(d)에서와 같이 제1 기판에서 도금 틀을 제거하게 된다. 그 후, 5(e)와 같이 제작하고자 하는 마이크로미러판과 바닥 전극 사이의 설계 간격에 맞게 제2 기판(200)을 이방성 식각 공정을 이용하여 가공하는데, 이 공정을 통해 마이크로미러의 구동 공간이 형성된다. 이때 가공된 제2 기판(200)을 바닥 전극이 형성된 제1 기판(100)과 웨이퍼 접합 공 정(bonding)을 통해 결합한 다음, 제2 기판(200)의 다른 면을 제작하고자 하는 마이크로미러 두께만큼 CMP(chemical mechanical polishing) 공정을 이용하여 얇게 가공한다. 이때 제2 기판으로는 실리콘 웨이퍼가 주로 사용된다. 이렇게 얇게 가공된 제2 기판 위에 5(f)와 같이 알루미늄(205)을 증착하고, 제작하고자 하는 마이크로미러의 모양에 맞게 알루미늄을 패터닝한 후, 패터닝된 알루미늄(205)을 마스크로 하여 마이크로미러의 모양대로 제2 기판을 식각(etching)하면 최종적인 마이크로미러가 완성되는 것이다.As shown in FIG. 5, the method of manufacturing a micromirror having an inclined bottom electrode using an electroplating method according to an embodiment of the present invention is a bottom electrode 150 inclined through an electroplating based on a plating frame in FIG. 3. ) (3 (c)), the plating mold is removed from the first substrate as in 5 (d). Subsequently, the second substrate 200 is processed using an anisotropic etching process in accordance with the design distance between the micromirror plate and the bottom electrode to be manufactured as shown in 5 (e). Is formed. In this case, the processed second substrate 200 is bonded to the first substrate 100 having the bottom electrode formed thereon through a wafer bonding process, and then the other surface of the second substrate 200 is formed as much as the micromirror thickness to be manufactured. It is processed thinly using chemical mechanical polishing (CMP) process. At this time, a silicon wafer is mainly used as the second substrate. The aluminum 205 is deposited on the thinly processed second substrate as shown in 5 (f), and the aluminum is patterned according to the shape of the micromirror to be manufactured, and then the patterned aluminum 205 is used as a mask. Etching the second substrate in shape will complete the final micromirror.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법의 흐름도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 포함한 마이크로미러 제작 방법은, 제1 기판에 어드레싱 라인을 형성하는 단계(S110), 단계 S110에서 어드레싱 라인이 형성된 제1 기판에 절연막과 도금 기반 층을 패터닝하는 단계(S120), 제1 기판에 도금 틀을 형성하는 단계(S130), 도금 틀이 형성된 제1 기판에 경사진 바닥 전극을 형성하는 단계(S140), 제1 기판에서 도금 틀을 제거하는 단계(S150), 제1 기판의 상측에 제2 기판을 결합하여 가공하는 단계(S160), 제2 기판에 알루미늄을 증착하여 패터닝하는 단계(S170), 단계 S170에서 패터닝된 알루미늄을 마스크로 하여 제2 기판을 식각하는 단계(S180)를 포함한다.6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a micromirror having an inclined bottom electrode using electroplating according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the method of manufacturing a micromirror including an inclined bottom electrode using an electroplating method according to an embodiment of the present invention includes forming an addressing line on a first substrate (S110) and addressing at step S110. Patterning the insulating film and the plating base layer on the first substrate on which the lines are formed (S120), forming a plating mold on the first substrate (S130), and forming an inclined bottom electrode on the first substrate on which the plating mold is formed. (S140), removing the plating mold from the first substrate (S150), combining and processing the second substrate on the upper side of the first substrate (S160), and depositing and patterning aluminum on the second substrate (S170). ), Etching the second substrate using the aluminum patterned in step S170 as a mask (S180).

단계 S110은, 제1 기판(100)에 어드레싱 라인(110)을 형성하는 역할을 한다. 이는 마이크로미러의 구동 시 경사진 바닥 전극에 전압을 인가하기 위한 어드레싱 라인을 형성하는 단계로서, 여기서 어드레싱 라인 형성을 위해 니켈 박막 또는 알루미늄을 제1 기판에 증착하고 패터닝하게 된다.Step S110 serves to form the addressing line 110 on the first substrate 100. This is a step of forming an addressing line for applying a voltage to the inclined bottom electrode when the micromirror is driven, in which a nickel thin film or aluminum is deposited and patterned on the first substrate to form the addressing line.

단계 S120은, 단계 S110에서 어드레싱 라인이 형성된 제1 기판(100)에 절연막(120)과 도금 기반 층(130)을 패터닝하는 역할을 한다. 이때 우선 실리콘산화막(SiO2)을 절연막(120)으로 이용하여 패터닝하고, 그 후 도금 기반 층(130)으로 금을 이용하여 패터닝하게 된다.Step S120 serves to pattern the insulating layer 120 and the plating base layer 130 on the first substrate 100 on which the addressing line is formed in step S110. In this case, first, the silicon oxide layer (SiO 2 ) is patterned using the insulating layer 120, and then patterned using gold as the plating base layer 130.

단계 S130은, 제1 기판(100)에 도금 틀(140)을 형성하는 역할을 한다. 여기서 도금 틀(140)은 바닥 전극 간을 분리시키는 역할을 하며, 도금 틀의 크기에 따라 바닥 전극의 크기가 정해지게 된다. 이러한 도금 틀 형성은 후막감광막을 이용하게 된다.Step S130 serves to form the plating mold 140 on the first substrate 100. Here, the plating frame 140 serves to separate the bottom electrodes, and the size of the bottom electrode is determined according to the size of the plating frame. The plating mold is formed using a thick film photoresist.

단계 S140은, 도금 틀이 형성된 제1 기판에 경사진 바닥 전극(150)을 형성하는 역할을 한다. 이러한 경사진 바닥 전극(150)은 전해도금에 의해 도금된 금속에 의해 이루어지며, 앞서 도 3(c)과 도 4를 통해 살펴본 바와 같이 도금 틀(140)을 중심으로 하나의 도금 전극(160)에만 전류가 인가되다가, 도금이 진행됨에 따라 수직, 수평 방향으로 금속이 등방성으로 성장하여 인접한 도금 전극에 연결되고, 최 종적으로 경사진 모양의 바닥 전극을 형성하게 된다.Step S140 serves to form the inclined bottom electrode 150 on the first substrate on which the plating frame is formed. The inclined bottom electrode 150 is made of a metal plated by electroplating, and as described above with reference to FIGS. 3 (c) and 4, one plating electrode 160 is formed around the plating frame 140. Only the current is applied, and as the plating proceeds, the metal grows isotropically in the vertical and horizontal directions and is connected to the adjacent plating electrodes, thereby forming a bottom electrode having an inclined shape.

단계 S150은, 제1 기판(100)에서 도금 틀(140)을 제거하는 역할을 한다. 이는 단계 S140에서 전해도금에 의해 원하는 크기의 바닥 전극이 형성되고 난 후, 바닥 전극의 크기와 형태를 형성하기 위해 필요하였던 도금틀을 제거하는 과정이다.Step S150 serves to remove the plating mold 140 from the first substrate 100. This is a process of removing the plating mold required to form the size and shape of the bottom electrode after the bottom electrode of the desired size is formed by electroplating in step S140.

단계 S160은, 제1 기판(100)의 상측에 제2 기판(200)을 결합하여 가공하는 역할을 한다. 이는 제1 기판에서 상측으로 이격된 위치에 제1 기판과의 전압 차에 따른 정전력을 형성하기 위한 제2 기판을 결합하여 가공하는 과정으로서, 이 과정을 통해 마이크로미러의 구동 공간이 형성되게 된다. 단계 S160은 다음과 같은 세부 과정으로 나누어질 수 있다. 우선, 제작하고자 하는 마이크로미러판과 경사진 바닥 전극 사이의 미리 설정된 간격에 맞추어 이방성 식각 공정에 의해 제2 기판을 가공하는 과정, 가공된 제2 기판을 경사진 바닥 전극이 형성된 제1 기판과 웨이퍼 접합 공정에 의해 결합하는 과정, 제2 기판을 미리 설정된 마이크로미러의 두께에 따라 얇게 가공하는 과정으로 각각 나눌 수 있으며, 제2 기판을 얇게 가공하는 과정은 CMP 공정에 의해 이루어질 수 있다.Step S160 serves to couple and process the second substrate 200 on the upper side of the first substrate 100. This is a process of combining and processing a second substrate for forming a constant power according to the voltage difference with the first substrate at a position spaced upwardly from the first substrate, through which the driving space of the micromirror is formed. . Step S160 may be divided into the following detailed processes. First, a process of processing a second substrate by an anisotropic etching process according to a predetermined interval between the micromirror plate and the inclined bottom electrode to be manufactured, the first substrate and the wafer on which the bottom electrode inclined the processed second substrate is formed The bonding process may be divided into a process of thinning the second substrate according to a predetermined thickness of the micromirror, and the process of thinning the second substrate may be performed by a CMP process.

단계 S170은, 제2 기판(200)에 알루미늄(205)을 증착하여 패터닝하는 역할을 한다. 즉, 본 단계는, 단계 S160을 통해 가공된 제2 기판에 알루미늄을 증착하고, 제작하려고 하는 마이크로미러의 형상에 맞게 알루미늄을 패터닝하는 과정이다.In step S170, aluminum 205 is deposited and patterned on the second substrate 200. That is, this step is a process of depositing aluminum on the second substrate processed in step S160, and patterning the aluminum to match the shape of the micromirror to be manufactured.

단계 S180은, 단계 S170에서 패터닝된 알루미늄을 마스크로 하여 제작하고자 하는 마이크로미러의 모양대로 제2 기판을 식각하는 역할을 한다. 이렇게 식각 과정이 끝나면 최종적인 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러가 완성된다.In operation S180, the second substrate is etched in the shape of the micromirror to be manufactured using the aluminum patterned in operation S170 as a mask. After the etching process, the micromirror with the final inclined bottom electrode is completed.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법에 의해 제작된 마이크로미러의 개략도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러는, 두 평판 사이의 전압 차에 따른 정전력으로 구동하는 마이크로미러에 있어서, 미러판과 지지 구조물(도시하지 않음)이 형성된 제2 기판(200), 및 미러판과 경사진 형태로 형성된 바닥 전극(150)과 어드레싱 라인(도시하지 않음)이 형성된 제1 기판(100)을 포함하여 이루어진다.7 is a schematic view of a micromirror fabricated by a micromirror manufacturing method having an inclined bottom electrode using an electroplating method according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, a micromirror having an inclined bottom electrode according to an embodiment of the present invention is a mirror plate and a support structure in a micromirror driven at a constant power according to a voltage difference between two plates. And a second substrate 200 having a bottom plate 150 formed in an inclined form with a mirror plate and a first substrate 100 having an addressing line (not shown) formed thereon.

제1 기판(100)은, 미러판과 경사진 형태로 형성된 바닥 전극(150)과 어드레싱 라인이 형성되며, 제2 기판(200)은, 실리콘 웨이퍼를 패터닝하여 형성되는 미러판과 미러판을 지지하기 위한 지지 구조물을 포함하며, 제1 기판(100)과 제2 기판(200)은 웨이퍼 접합 공정에 의해 결합됨으로써 마이크로미러를 구성하게 된다.The first substrate 100 includes a bottom electrode 150 formed in an inclined form with a mirror plate, and an addressing line, and the second substrate 200 supports the mirror plate and the mirror plate formed by patterning a silicon wafer. It includes a support structure for, the first substrate 100 and the second substrate 200 is coupled by a wafer bonding process to form a micromirror.

제2 기판(200)에 형성된 미러판은, 하나의 구동축을 기준으로 구동되는 내부 미러판(210)과 내부 미러판의 외부를 둘러싼 형태로 구성되며, 내부 미러판의 구동 축과 수직한 방향의 구동축을 갖는 외부 프레임(220)을 포함하여 이루어진다. 미러판을 내부 미러판(210)과 이와 수직한 방향의 구동축을 갖는 외부 프레임(220)으로 구성하고 각각이 그 구동축에 맞는 경사진 바닥 전극에 의해 구동되도록 함으로써 2축 구동 마이크로미러 구조가 가능하게 된다.The mirror plate formed on the second substrate 200 has a shape surrounding the outside of the inner mirror plate 210 and the inner mirror plate driven based on one drive shaft, and is perpendicular to the drive shaft of the inner mirror plate. It comprises an outer frame 220 having a drive shaft. The mirror plate is composed of an inner mirror plate 210 and an outer frame 220 having a drive shaft in a direction perpendicular to the mirror plate, and each is driven by an inclined bottom electrode corresponding to the drive shaft, thereby enabling a two-axis drive micromirror structure. do.

바닥 전극(150)은, 내부 미러판(210)을 구동하기 위한 제1 전극(152), 및 외부 프레임(220)을 구동하기 위한 제2 전극(154)으로 구성되는데, 바닥 전극의 형태를 기존의 평판 형태가 아니라 경사진 구조로 대체함으로써 구동전압이 감소하고, 바닥 전극과의 간격을 구동전압의 상승 없이 증가시킬 수 있게 함으로써 제어가 가능한 구동각도의 범위를 크게 키울 수 있도록 하였다.The bottom electrode 150 includes a first electrode 152 for driving the inner mirror plate 210 and a second electrode 154 for driving the outer frame 220. It is possible to increase the range of the controllable driving angle by reducing the driving voltage and increasing the distance from the bottom electrode without increasing the driving voltage by replacing the inclined structure instead of the flat plate shape.

제1 전극(152)은, 내부 미러판(210)과 경사진 바닥 전극을 형성하기 위한 것으로서, 원뿔 모양으로 구성하여 내부 미러판(210)과 경사진 바닥 전극을 형성하도록 할 수 있으며, 제2 전극(154)은, 쐐기 모양(wedge type)으로 구성하여 외부 프레임(220)과 경사진 바닥 전극을 형성하도록 할 수 있다. 2축 구동이 가능하도록 외부 프레임 구동을 위한 바닥 전극인 제2 전극과 내부 미러판을 구동하기 위한 바닥 전극인 제1 전극이 독립적으로 분리되어 있다. 이때 경사진 바닥 전극의 기울기와 최종 높이는 도금 전극(160)의 폭과 전극 간의 간격에 의해 결정되며, 이를 적절히 조절하여 원하는 높이와 기울기를 갖는 경사진 바닥 전극(150)을 제작할 수 있다. 도금 전극의 폭과 간격에 따라 변화되는 경사진 바닥 전극의 기울기와 높이 는 도 8에서 도시하고 있다.The first electrode 152 is for forming the inclined bottom electrode with the inner mirror plate 210, and may be configured in a conical shape to form the inclined bottom electrode with the inner mirror plate 210. The electrode 154 may be formed in a wedge type to form an inclined bottom electrode with the outer frame 220. The second electrode, which is the bottom electrode for driving the outer frame, and the first electrode, which is the bottom electrode for driving the inner mirror plate, are independently separated to enable two-axis driving. In this case, the inclination and the final height of the inclined bottom electrode are determined by the width of the plating electrode 160 and the distance between the electrodes, and by appropriately adjusting the inclined bottom electrode 150, a desired height and inclination may be manufactured. The inclination and height of the inclined bottom electrode which is changed in accordance with the width and spacing of the plating electrode are shown in FIG. 8.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전해도금 방법으로 제작된 원뿔 모양으로 경사진 바닥 전극의 형상을 비접촉 레이저 변위계를 이용하여 측정한 결과를 나타낸 도면이다. 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전해도금 방법으로 제작된 도금 전극의 폭이 80um이고, 도금 전극 사이의 간격이 10um인 경사진 바닥 전극에서, 도금 전극 사이의 간격을 변화시킨 경우(8(a))와 도금 전극의 폭을 변화시킨 경우(8(b))의 경사진 바닥 전극의 기울기를 나타내고 있다. 두 경우 모두 도금 전극의 폭과 간격에 따라 다른 기울기로 경사진 바닥 전극을 형성하는 것을 확인할 수 있다.8 is a view showing the results of measuring the shape of the bottom electrode inclined in a cone shape produced by the electroplating method according to an embodiment of the present invention using a non-contact laser displacement meter. 8 is a case in which the width of the plated electrode manufactured by the electroplating method according to the embodiment of the present invention is 80 μm wide and the space between the plated electrodes is changed in the inclined bottom electrode having a space of 10 μm between the plated electrodes (8 The inclination of the inclined bottom electrode in the case of (a)) and the width | variety of the plating electrode (8 (b)) is shown. In both cases, it can be seen that the bottom electrode is inclined at different inclinations according to the width and spacing of the plating electrode.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법에 의해 제작된 마이크로미러와 기존 평판 바닥 전극을 갖는 마이크로미러에 인가된 전압에 따른 마이크로미러의 회전각(d)을 나타낸 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 경사진 바닥 전극을 가지는 마이크로미러와 평판 바닥 전극을 가지는 마이크로미러는 앞서 설명한 수학식 1 내지 4에 의해 각각의 마이크로미러에 대한 인가전압에 따른 회전각을 계산할 수 있다. 9(a)는 바닥 전극이 미러판과 평행하게 제작되는 기존의 평판 전극을 나타내며, 9(b)는 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러를, 9(c)는 경사진 바닥 전극의 면적이 마이크로미러판에 비해 작게 형성되어 있는 경우를 각각 나타낸 다. 9(b)와 9(c)에서와 같이 경사진 바닥 전극은 결국 마이크로미러판과 바닥 전극 사이의 유효 거리를 감소시켜주는 효과를 주어 같은 인가전압에 대해 정전력을 증가시켜주는 역할을 한다. 따라서 바닥 전극을 경사지게 함으로써 평판 전극에 비해 효율적으로 인가전압을 정전력으로 바꾸어 주게 된다. 도 9에 도시된 계산 결과에서 확인할 수 있듯이, 9(a)의 경우에 비해 9(b)의 경우 마이크로미러의 구동 전압이 크게 감소한다. 즉, 같은 각도를 움직이기 위한 전압 및 풀인 전압이 감소하는 효과가 있으며, 그 결과 경사진 바닥 전극을 이용하는 경우 마이크로미러판과 제1 기판과의 간격을 증가시키더라도 평판 전극을 이용한 마이크로미러에 비해 구동 전압이 더 작거나 같게 설계를 할 수 있으며, 이는 곧 제어가 가능한 회전각도의 범위를 크게 키울 수 있음을 의미한다. 뿐만 아니라, 앞서 설명한 수학식 1 내지 4를 통해 같은 구동 전압을 유지하면서도 스프링의 강도를 증가시켜 점착 현상의 감소 및 충격이나 진동과 같은 외부 환경에서도 더 강인한 마이크로미러를 제작할 수 있는 효과가 있음을 확인할 수 있다. 또한, 도 9를 통하여, 9(c)의 구조에서와 같이 바닥 전극의 면적을 마이크로미러판보다 작게 설계를 하면 마이크로미러판과 제1 기판 사이의 간격이 같을 경우 더 큰 구동각 제어범위를 가지게 됨을 확인할 수 있다. 즉, 같은 초기 간격에 대해서 풀인 임계각을 크게 키울 수 있는 장점이 있어 더 큰 제어 구동각 범위가 필요한 응용에 사용될 수 있다. 또한, 바닥 전극을 원뿔 모양으로 형성함으로써 경사진 바닥 전극의 역할을 하는 동시에, 임의의 회전각도에 대해서도 마이크로미러판이 바닥에 닿을 때까지 점착 현상이 일어나는 것을 방지할 수 있다는 효과가 있다.9 is a rotation of a micromirror according to a voltage applied to a micromirror manufactured by a method of manufacturing a micromirror having an inclined bottom electrode using an electroplating method according to an embodiment of the present invention and a micromirror having a conventional flat bottom electrode. It is a figure which shows the angle d. As shown in FIG. 9, the micromirrors having the inclined bottom electrode and the micromirror having the flat bottom electrode according to an embodiment of the present invention are applied to each micromirror according to Equations 1 to 4 described above. The angle of rotation can be calculated. 9 (a) shows a conventional flat electrode in which the bottom electrode is made parallel to the mirror plate, 9 (b) shows a micromirror having an inclined bottom electrode, and 9 (c) shows an area of the inclined bottom electrode having a micro Each case is shown smaller than the mirror plate. As shown in 9 (b) and 9 (c), the inclined bottom electrode has the effect of reducing the effective distance between the micromirror plate and the bottom electrode, thereby increasing the electrostatic power for the same applied voltage. Therefore, by inclining the bottom electrode, the applied voltage is changed to the electrostatic power more efficiently than the flat electrode. As can be seen from the calculation result shown in FIG. 9, the driving voltage of the micromirror is greatly reduced in the case of 9 (b) compared to the case of 9 (a). In other words, the voltage and the pull-in voltage for moving the same angle is reduced, and as a result, when the inclined bottom electrode is increased, the distance between the micromirror plate and the first substrate is increased, compared to the micromirror using the flat electrode. The drive voltage can be designed to be smaller or equal, which means that the range of controllable angle of rotation can be greatly increased. In addition, through the above-described equations (1) to (4), while maintaining the same driving voltage, the strength of the spring is increased to reduce the adhesion phenomenon and the effect of producing a more robust micromirror even in an external environment such as shock or vibration. Can be. 9, if the area of the bottom electrode is designed to be smaller than that of the micromirror plate as in the structure of 9 (c), when the distance between the micromirror plate and the first substrate is the same, a larger driving angle control range is obtained. It can be confirmed. That is, there is an advantage that the pull-in critical angle can be largely increased for the same initial interval, so that it can be used for applications requiring a larger control driving angle range. In addition, by forming the bottom electrode in a conical shape, the bottom electrode serves as an inclined bottom electrode, and at the same time, an adhesion phenomenon can be prevented from occurring until the micromirror plate reaches the bottom at any rotation angle.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention described above may be variously modified or applied by those skilled in the art, and the scope of the technical idea according to the present invention should be defined by the following claims.

도 1은 정전력을 이용한 양방향 구동 마이크로미러의 정전력에 의한 토크를 계산하기 위한 개략도.1 is a schematic diagram for calculating torque by constant power of a bidirectional drive micromirror using constant power;

도 2는 인가전압에 따른 마이크로미러의 회전각을 나타낸 도면.2 is a view illustrating a rotation angle of a micromirror according to an applied voltage.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법을 단계별로 나타낸 도면.3 is a step-by-step view showing a method of manufacturing a micromirror having an inclined bottom electrode using an electroplating method according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전해도금을 통해 경사진 모양의 바닥 전극이 형성되는 과정을 나타낸 도면.4 is a view showing a process of forming the bottom electrode of the inclined shape through the electroplating according to an embodiment of the present invention.

도 5은 본 발명의 일실시예에 따른 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법을 단계별로 나타낸 도면.5 is a step-by-step view showing a method of manufacturing a micromirror having an inclined bottom electrode using an electroplating according to an embodiment of the present invention.

도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법의 흐름도.6 is a flow chart of a method of manufacturing a micromirror having an inclined bottom electrode using an electroplating method according to an embodiment of the present invention.

도 7는 본 발명의 일실시예에 따른 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법에 의해 제작된 마이크로미러의 개략도.7 is a schematic view of a micromirror fabricated by a micromirror fabrication method having an inclined bottom electrode using electroplating according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전해도금 방법으로 제작된 원뿔 모양으로 경사진 바닥 전극의 형상을 비접촉 레이저 변위계를 이용하여 측정한 결과를 나타낸 도면.8 is a view showing the results of measuring the shape of the bottom electrode inclined in a cone shape produced by the electroplating method according to an embodiment of the present invention using a non-contact laser displacement meter.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법에 의해 제작된 마이크로미러와 기존 평판 바닥 전극을 갖는 마이크로미러에 인가된 전압에 따른 마이크로미러의 회전각을 나타낸 도 면.9 is a rotation of a micromirror according to a voltage applied to a micromirror manufactured by a method of manufacturing a micromirror having an inclined bottom electrode using an electroplating method according to an embodiment of the present invention and a micromirror having a conventional flat bottom electrode. Figure showing angles.

<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

100: 제1 기판100: first substrate

130: 도금 기반층130: plating base layer

150: 경사진 바닥 전극150: inclined bottom electrode

152: 제1 전극152: first electrode

154: 제2 전극154: second electrode

160: 도금 전극160: plating electrode

200: 제2 기판200: second substrate

210: 내부 미러판210: internal mirror plate

220: 외부 프레임220: outer frame

Claims (7)

마이크로미러 제작 방법에 있어서,In the micromirror manufacturing method, (1) 제1 기판에 바닥 전극 간의 분리와 전극의 크기를 결정하기 위한 도금 틀을 형성하는 단계;(1) forming a plating mold for separating the bottom electrode and determining the size of the electrode on the first substrate; (2) 전해도금을 통해 상기 제1 기판에 경사진 바닥 전극을 형성하는 단계;(2) forming an inclined bottom electrode on the first substrate through electroplating; (3) 상기 제1 기판에서 상기 도금 틀을 제거하는 단계;(3) removing the plating mold from the first substrate; (4) 상기 제1 기판에서 상측으로 이격된 위치에 상기 제1 기판과의 전압 차에 따른 정전력을 형성하기 위한 제2 기판을 결합하여 가공하는 단계;(4) combining and processing a second substrate for forming a constant power according to a voltage difference with the first substrate at a position spaced upwardly from the first substrate; (5) 상기 가공된 제2 기판에 알루미늄을 증착하고 상기 마이크로미러의 형상에 맞게 상기 알루미늄을 패터닝하는 단계; 및(5) depositing aluminum on the processed second substrate and patterning the aluminum to conform to the shape of the micromirror; And (6) 상기 패터닝된 알루미늄을 마스크로 하여 상기 제2 기판을 식각(etching)하는 단계를 포함하되,(6) etching the second substrate using the patterned aluminum as a mask, 상기 단계 (1)에서, 상기 도금 틀은 3개를 형성하고, 가운데 도금 틀을 기준으로 외곽의 도금 틀 방향으로 각각 적어도 2개 이상의 도금 전극을 형성하며,In the step (1), the plating frame is formed of three, each forming at least two plating electrodes in the direction of the outer plating frame relative to the center plating frame, 상기 단계 (2)에서, 상기 적어도 2개 이상의 도금 전극 중 가운데 도금 틀에 인접한 도금 전극 순서대로 전류를 인가함으로써 경사진 바닥 전극을 형성하되, 상기 도금 전극의 폭과 상기 도금 전극 간의 간격을 조절하여 경사진 바닥 전극의 높이와 기울기를 제어하는 것을 특징으로 하는 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법.In the step (2), the inclined bottom electrode is formed by applying current in the order of the plating electrodes adjacent to the center plating frame among the at least two plating electrodes, by adjusting the width between the width of the plating electrode and the spacing between the plating electrodes. A method of manufacturing a micromirror having an inclined bottom electrode using electroplating, the height and inclination of the inclined bottom electrode are controlled. 제1항에 있어서, 상기 단계 (1)에 앞서,The method of claim 1, wherein prior to step (1), 마이크로미러의 구동 시 경사진 바닥 전극에 전압을 인가하기 위한 어드레싱 라인(addressing line)을 제1 기판에 형성하고, 절연막과 도금 기반층을 상기 제1 기판에 패터닝(patterning)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해도금 을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법. And forming an addressing line on the first substrate for applying a voltage to the inclined bottom electrode when the micromirror is driven, and patterning an insulating film and a plating base layer on the first substrate. Micromirror manufacturing method having an inclined bottom electrode using an electroplating. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 어드레싱 라인을 제1 기판에 형성하는 상기 단계는,The step of forming the addressing line on the first substrate, 어드레싱 라인 형성을 위해 상기 제1 기판에 니켈 박막 또는 알루미늄을 증착하고 패터닝하는 것을 특징으로 하는 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법.A method of fabricating a micromirror having an inclined bottom electrode using electroplating, characterized by depositing and patterning a thin nickel film or aluminum on the first substrate to form an addressing line. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 절연막과 도금 기반층을 상기 제1 기판에 패터닝(patterning)하는 상기 단계는,The step of patterning an insulating film and a plating base layer on the first substrate, 실리콘산화막(SiO2)을 이용하여 상기 제1 기판에 절연막을 패터닝하는 단계; 및Patterning an insulating film on the first substrate using a silicon oxide film (SiO 2 ); And 금을 이용하여 상기 제1 기판에 도금 기반 층을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법.And patterning a plating-based layer on the first substrate using gold. 10. The method of claim 1, further comprising patterning a plating-based layer on the first substrate. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 제1 기판에 바닥 전극 간의 분리와 전극의 크기를 결정하기 위한 도금 틀을 형성하는 상기 단계 (1)는,The step (1) of forming a plating mold for separating the bottom electrode and determining the size of the electrode on the first substrate, 후막감광막(thick photoresist)을 이용하여 상기 도금 틀을 형성하는 것을 특징으로 하는 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법.A method of fabricating a micromirror having inclined bottom electrodes using electroplating, wherein the plating frame is formed using a thick photoresist. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 제1 기판에서 상측으로 이격된 위치에 상기 제1 기판과의 전압 차에 따른 정전력을 형성하기 위한 제2 기판을 결합하여 가공하는 상기 단계 (4)는,The step (4) of combining and processing the second substrate for forming a constant power according to the voltage difference with the first substrate at a position spaced upwardly from the first substrate, 마이크로미러판과 상기 경사진 바닥 전극 사이의 미리 설정된 간격에 맞추어 이방성 식각 공정에 의해 상기 제2 기판을 가공하는 단계;Processing the second substrate by an anisotropic etching process at a predetermined interval between the micromirror plate and the inclined bottom electrode; 가공된 상기 제2 기판을 경사진 바닥 전극이 형성된 상기 제1 기판과 웨이퍼 접합 공정에 의해 결합하는 단계; 및Bonding the processed second substrate to the first substrate on which the inclined bottom electrode is formed by a wafer bonding process; And 상기 제2 기판을 미리 설정된 마이크로미러의 두께에 따라 얇게 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법.And manufacturing the second substrate thinly according to a thickness of a predetermined micromirror. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 제2 기판을 미리 설정된 마이크로미러의 두께에 따라 얇게 가공하는 상기 단계는,The step of thinly processing the second substrate according to the thickness of the preset micromirror, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 이용하는 것을 특징으로 하는 전해도금을 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법.A method of fabricating a micromirror having an inclined bottom electrode using electroplating, characterized by using a chemical mechanical polishing (CMP) process.
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