KR100921434B1 - The method for manufacturing micromirror having sloping electrode using pdms - Google Patents

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박재형
김용권
유병욱
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이화여자대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a micromirror having inclined electrode using PDMS is provided to increase a driving angle which is available by forming a bottom electrode to be inclined. CONSTITUTION: A method for manufacturing a micromirror having inclined electrode using PDMS is comprised of the steps: forming a bottom electrode to be inclined as a triangle and patterning a mold so that the top of the tangle is split(S110); injecting PDMS(polydimethylsiloxane stamp) into the patterned mold and hardening it(S120); separating hardened PDMS from the patterned mold in order to form the inclined bottom electrode(S130); and depositing the metal layer on the surface of PDMS in order to supply a voltage to the inclined bottom electrode(S140).

Description

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

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

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 112008085945216-pat00001
Figure 112008085945216-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 112008085945216-pat00002
Figure 112008085945216-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 112008085945216-pat00003
Figure 112008085945216-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 토크는 다음과 같이, α, β, 로 정의된 상수를 이용하여 다음 수학식 4와 같이 정리된 다.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 112008085945216-pat00004
라고 할 경우,
Figure 112008085945216-pat00004
If you say,

Figure 112008085945216-pat00005
Figure 112008085945216-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 마이크로미러의 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, 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 PDMS를 이용하여 경사진 구조로 형성함으로써 구동전압이 감소하고, 바닥 전극과의 간격을 구동전압의 상승 없이 증가시킬 수 있게 함으로써 제어가 가능한 구동각도의 범위를 크게 키울 수 있는 PDMS를 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법을 제공하는 것을 그 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 PDMS를 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 PDMS를 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 by forming the bottom electrode in an inclined structure using PDMS, and reducing the distance between the bottom electrode and the driving voltage. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a micromirror having an inclined bottom electrode using PDMS, which can increase the range of the driving angle which can be controlled by increasing the control angle without increasing the value of. 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 of fabricating a micromirror having inclined bottom electrodes using PDMS. 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 PDMS, which can reduce an applied voltage required for driving a mirror.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 PDMS를 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법은, 마이크로미러 제작 방법에 있어서,Micromirror manufacturing method having a tilted bottom electrode using a PDMS according to a feature of the present invention for achieving the above object, in the micromirror manufacturing method,

(1) 상측을 향하여 경사지며, 중심부가 소정 거리 이격되어 마주보게 배치되도록 몰드(mold)를 패터닝(patterning)하는 단계;(1) patterning the mold such that the mold is inclined upward and disposed so as to face the center at a predetermined distance from each other;

(2) 상기 패터닝된 몰드에 PDMS(poly dimethyl siloxane stamp)를 투입하여 경화시키는 단계;(2) curing by injecting a poly dimethyl siloxane stamp (PDMS) into the patterned mold;

(3) 경사진 바닥 전극을 형성하기 위하여 상기 경화된 PDMS를 상기 패터닝된 몰드로부터 분리하는 단계;(3) separating the cured PDMS from the patterned mold to form an inclined bottom electrode;

(4) 상기 경사진 바닥 전극이 형성된 PDMS에 금속 막을 증착하는 단계;(4) depositing a metal film on PDMS on which the inclined bottom electrode is formed;

(5) 상기 PDMS 상측으로 이격된 위치에 상기 PDMS와의 전압 차에 따른 정전력을 형성하기 위한 실리콘 기판을 결합하여 가공하는 단계;(5) combining and processing the silicon substrate to form a constant power according to the voltage difference with the PDMS at a position spaced above the PDMS;

(6) 상기 가공된 실리콘 기판에 알루미늄을 증착하고 패터닝하는 단계; 및(6) depositing and patterning aluminum on the processed silicon substrate; And

(7) 상기 패터닝된 알루미늄을 마스크로 하여 상기 실리콘 기판을 식각(etching)하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.And (7) etching the silicon substrate using the patterned aluminum as a mask.

바람직하게는, 상측을 향하여 경사지며, 중심부가 소정 거리 이격되어 마주보게 배치되도록 몰드(mold)를 패터닝(patterning)하는 상기 단계 (1)는, 경사진 바닥 전극의 기울기와 높이를 고려하여 상기 몰드(mold)를 패터닝(patterning)할 수 있다. Preferably, the step (1) of patterning a mold such that the mold is inclined upward and spaced apart from each other by a predetermined distance may be performed in consideration of the inclination and height of the inclined bottom electrode. (mold) can be patterned.

바람직하게는, PDMS 상측으로 이격된 위치에 상기 PDMS와의 전압 차에 따른 정전력을 형성하기 위한 실리콘 기판을 결합하여 가공하는 상기 단계 (5)는,Preferably, the step (5) of combining and processing the silicon substrate for forming a constant power according to the voltage difference with the PDMS at a position spaced above the PDMS,

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

가공된 상기 실리콘 기판을 상기 PDMS와 웨이퍼 접합 공정에 의해 결합하는 단계; 및Bonding the processed silicon substrate to the PDMS by a wafer bonding process; And

상기 실리콘 기판을 미리 설정된 마이크로미러의 두께에 따라 얇게 가공하는 단계를 포함할 수 있다.It may include the step of thinly processing the silicon substrate according to the thickness of a predetermined micromirror.

본 발명의 PDMS를 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법에 따르면, 바닥 전극의 형태를 PDMS를 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 fabricating a micromirror having an inclined bottom electrode using the PDMS of the present invention, the bottom electrode is formed into an inclined structure using the PDMS, thereby reducing the driving voltage and increasing the distance between the bottom electrode and the driving voltage. By making it possible to increase the size of the micromirror, it is possible to manufacture a micromirror that greatly increases the range of controllable driving angles. 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, thereby increasing the controllable driving angle as compared to the constant power driving micromirror using the flat plate electrode. The voltage applied for driving the mirror can be reduced.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 실시예에 대하여 상 세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail with respect to the embodiment according to the present invention.

PDMS(Poly DiMethyl Siloxane; 이하 PDMS)란 뼈대가 탄소가 아닌 실리콘(Si)으로 이루어진 고분자로서 화학적으로 안정하므로 낮은 표면 에너지(21.6 mJ/m2)값을 가지고 있어 다른 물질과 반응하지 않고 쉽게 분리되며, 물을 머금어 휘는 swelling 현상을 일으키지 않는다. 또한, 가스를 쉽게 통과시키며 열에 안정하고(~186℃) 300nm 파장의 빛까지 통과시킬 수 있어 자외선에 의해 경화되는 고분자를 성형할 수 있으며, 결정 구조상으로는 등방성을 지니며 계면 특성을 쉽게 조절할 수 있어 금형으로서 적합한 물질이라고 할 수 있다. 이러한 PDMS가 갖는 탄성 중합체로서의 가장 큰 장점으로는 회로 기판(substrate)의 상대적으로 넓은 영역에 안정적으로 점착할 수 있을 수 있다는 것이며, 이는 평탄하지 않은 표면에 대해서도 동일하게 만족한다. 따라서 본 발명에서는 이러한 PDMS의 특성을 이용하여 보다 손쉽게 경사진 바닥 전극을 형성할 수 있고, 이로써 구동전압이 감소하고, 제어가 가능한 구동각도의 범위를 크게 키울 수 있는 마이크로미러를 제작할 수 있게 된다.PDMS (Poly DiMethyl Siloxane; PDMS) is a polymer composed of silicon (Si) rather than carbon, so it has a low surface energy (21.6 mJ / m2) because it is chemically stable and can be easily separated without reacting with other materials. Does not cause swelling phenomena with water. In addition, it can easily pass gas, is stable to heat (~ 186 ℃), and can pass light up to 300nm wavelength, and can form polymers cured by ultraviolet rays. It is isotropic in crystal structure and can easily control interface characteristics. It can be said that it is a material suitable as a mold. The biggest advantage of the PDMS as an elastomer is that it can stably adhere to a relatively large area of the circuit substrate, which is equally satisfied with an uneven surface. Therefore, in the present invention, it is possible to more easily form the bottom electrode by using the characteristics of the PDMS, thereby reducing the driving voltage, it is possible to manufacture a micromirror that can greatly increase the range of the controllable driving angle.

도 3과 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 PDMS(poly dimethyl siloxane stamp)를 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법을 단계별로 나타낸 도면이다. 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 PDMS를 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법은, 먼저, 경사진 바닥 전극의 기울기와 최종 높이를 고려하여 기판을 3(a)과 같은 형태로 가공한다. 제작하고자 하는 경사진 바닥 전극의 형태를 가진 mold에 PDMS(100)를 투입하여 경화시킨다. 액상으로 된 PDMS는 소정 온도 이상에서 일정 시간이 경과하면 3(b)과 같이 경화되며, 경화된 PDMS를 mold로부터 떼어내면 3(c)과 같이 경사진 형태의 모양이 나오게 된다. 그 후, 전압 인가를 위한 전극으로 사용하기 위해서 사출된 PDMS 표면에 shadow mask(120)를 이용한 금속막(110)을 증착하면(3(d)) 원하는 부분에만 금속막이 패터닝되어 경사진 바닥 전극이 완성된다. 이렇게 제작된 바닥 전극 위에 실리콘 기판을 이용하여 마이크로미러를 제작하게 되는데, 이는 도 4를 통해 설명한다. 일단, 4(e)와 같이 제작하고자 하는 마이크로미러판과 바닥 전극 사이의 설계 간격에 맞게 실리콘 기판(200)을 이방성 식각 공정을 이용하여 가공하는데, 이 공정을 통해 마이크로미러의 구동 공간이 형성된다. 이때 가공된 실리콘 기판(200)을 바닥 전극이 형성된 PDMS(100)와 웨이퍼 접합 공정(bonding)을 통해 결합한 다음 실리콘 기판(200)의 다른 면을 제작하고자 하는 마이크로미러 두께만큼 CMP(chemical mechanical polishing) 공정을 이용하여 얇게 가공한다. 이렇게 얇게 가공된 실리콘 기판 위에 4(f)와 같이 알루미늄(205)을 증착하고, 제작하고자 하는 마이크로미러의 모양에 맞게 알루미늄을 패터닝한 후, 패터닝된 알루미늄(205)을 마스크로 하여 마이크로미러의 모양대로 실리콘 기판을 식각(etching)하면 최종적인 마이크로미러가 완성되는 것이다. 이때 최종적으로 식각된 실리콘 기판이 마이크로미러판(미러판)이 된다.3 and 4 are steps illustrating a method of manufacturing a micromirror having an inclined bottom electrode using a PDMS (poly dimethyl siloxane stamp) according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 3 and 4, the method of manufacturing a micromirror having an inclined bottom electrode using a PDMS according to an embodiment of the present invention, first, in consideration of the slope and the final height of the inclined bottom electrode substrate Process as 3 (a). PDMS (100) is put into a mold having a shape of an inclined bottom electrode to be cured. The liquid crystal PDMS is cured as shown in 3 (b) when a certain time elapses at a predetermined temperature or more, and when the cured PDMS is removed from the mold, the inclined shape is shown as 3 (c). Subsequently, when the metal film 110 using the shadow mask 120 is deposited on the surface of the injected PDMS to be used as an electrode for voltage application (3 (d)), the metal film is patterned only on a desired portion, thereby inclining the bottom electrode. Is completed. The micromirror is manufactured using the silicon substrate on the manufactured bottom electrode, which will be described with reference to FIG. 4. First, the silicon substrate 200 is processed using an anisotropic etching process in accordance with the design interval between the micromirror plate and the bottom electrode to be manufactured as shown in 4 (e), through which the driving space of the micromirror is formed. . In this case, the processed silicon substrate 200 is bonded to the PDMS 100 having the bottom electrode through a wafer bonding process, and then CMP (chemical mechanical polishing) as much as the micromirror thickness to fabricate the other surface of the silicon substrate 200. The process is thinly processed. The aluminum 205 is deposited on the thinly processed silicon substrate as shown in 4 (f), 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 to form a micromirror. As the silicon substrate is etched, the final micromirror is completed. At this time, the finally etched silicon substrate becomes a micromirror plate (mirror plate).

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 PDMS를 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법의 흐름도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 PDMS를 이용한 경사진 바닥 전극을 포함한 마이크로미러 제작 방법은, 몰드를 패터닝 하는 단계(S110), 몰드에 PDMS를 투입하여 경화시키는 단계(S120), 경화된 PDMS를 분리하는 단계(S130), PDMS에 금속 막을 증착하는 단계(S140), PDMS 상측에 실리콘 기판을 결합 가공하는 단계(S150), 실리콘 기판에 알루미늄을 증착하고 패터닝 하는 단계(S160), 및 마스크를 이용하여 실리콘 기판을 식각하는 단계(S170)를 포함한다.5 is a flowchart of a method for fabricating a micromirror having an inclined bottom electrode using a PDMS according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the method of manufacturing a micromirror including an inclined bottom electrode using a PDMS according to an embodiment of the present invention includes the steps of patterning a mold (S110), and injecting and curing the PDMS into a mold ( S120), separating the cured PDMS (S130), depositing a metal film on the PDMS (S140), bonding and processing the silicon substrate on the PDMS (S150), and depositing and patterning aluminum on the silicon substrate ( S160), and etching the silicon substrate using a mask (S170).

단계 S110은, 몰드를 패터닝하는 과정으로서, 이때 몰드는 상측을 향하여 경사지며, 중심부가 소정 거리 이격되어 마주보게 배치되도록 형성된다. 즉, 이는 제작하고자 하는 경사진 바닥 전극의 기울기와 최종 높이를 고려한 경사진 바닥 전극의 형상으로 패터닝하는 것이다.Step S110 is a process of patterning the mold, in which the mold is inclined upward and is formed to face the center at a predetermined distance. That is, this is to pattern the shape of the inclined bottom electrode in consideration of the inclination and the final height of the inclined bottom electrode to be manufactured.

단계 S120은, 몰드에 PDMS를 투입하여 경화시키는 역할을 하며, 단계 S110에서 패터닝 된 몰드에 액상으로 된 PDMS를 투입하고, 소정 온도 이상에서 일정 시간이 경과되면 경화된다.Step S120 serves to cure PDMS by injecting the mold into the mold, and injects PDMS in a liquid state into the mold patterned in step S110, and hardens when a predetermined time elapses at a predetermined temperature or more.

단계 S130은, 경화된 PDMS를 분리하는 단계로서 마이크로미러에 사용될 경사진 바닥 전극을 형성하기 위하여 경화된 PDMS를 상기 패터닝된 몰드로부터 분리하 는 과정이다.Step S130 is a process of separating the cured PDMS from the patterned mold to form a sloped bottom electrode to be used in the micromirror as a step of separating the cured PDMS.

단계 S140은, PDMS에 금속 막을 증착하는 단계로서 이는 마이크로미러로 구동 시 PDMS로 형성된 경사진 바닥 전극에 전압을 인가하기 위한 전극, 즉 어드레싱 라인으로 사용될 금속 막을 증착하는 과정이다. 이를 위하여 사출된 PDMS 표면에 shadow mask를 이용한 금속 막을 증착하면 원하는 부분에만 금속 막이 패터닝될 수 있는데, 금속 막으로는, 예컨대, 니켈 박막 또는 알루미늄 등이 사용될 수 있다.Step S140 is a step of depositing a metal film on the PDMS, which is a process of depositing a metal film to be used as an addressing line, that is, an electrode for applying a voltage to an inclined bottom electrode formed of the PDMS when driven by a micromirror. To this end, depositing a metal film using a shadow mask on the surface of the injected PDMS may pattern the metal film only on a desired portion. For example, a nickel film or aluminum may be used as the metal film.

단계 S150은, PDMS 상측에 실리콘 기판을 결합 가공하는 역할을 한다. 이는 PDMS(100) 상측으로 이격된 위치에 PDMS와의 전압 차에 따른 정전력을 형성하기 위한 실리콘 기판(200)을 결합하여 가공하는 단계로서 이 과정을 통해 마이크로미러의 구동 공간이 형성되게 된다. 이러한 단계 S150은 다음과 같은 세부 과정으로 나누어질 수 있다. 우선, 제작하고자 하는 마이크로미러의 미러판과 경사진 바닥 전극 사이의 미리 설정된 간격에 맞추어 이방성 식각 공정에 의해 실리콘 기판을 가공하는 과정, 가공된 실리콘 기판을 경사진 바닥 전극이 형성된 PDMS와 웨이퍼 접합 공정에 의해 결합하는 과정, 실리콘 기판을 미리 설정된 마이크로미러의 두께에 따라 얇게 가공하는 과정으로 각각 나눌 수 있으며, 실리콘 기판을 얇게 가공하는 과정은 CMP 공정에 의해 이루어질 수 있다.Step S150 serves to bond the silicon substrate on the PDMS. This is a step of combining and processing the silicon substrate 200 for forming the electrostatic power according to the voltage difference with the PDMS at a position spaced above the PDMS 100, through which the drive space of the micromirror is formed. This step S150 may be divided into the following detailed processes. First, a silicon substrate is processed by an anisotropic etching process according to a predetermined interval between the mirror plate of the micromirror and the inclined bottom electrode of the micromirror to be manufactured, and the PDMS and wafer bonding process in which the bottom electrode inclined the processed silicon substrate is formed. By the process of bonding by, the silicon substrate can be divided into the process of thinly processed according to the thickness of the predetermined micromirror, the process of thinning the silicon substrate can be made by the CMP process.

단계 S160은, 실리콘 기판에 알루미늄을 증착하고 패터닝하는 역할을 하며, 제작하려고 하는 마이크로미러의 형상에 맞게 알루미늄을 패터닝하는 과정이다.Step S160 serves to deposit and pattern aluminum on the silicon substrate, and pattern the aluminum to match the shape of the micromirror to be manufactured.

단계 S170은, 마스크를 이용하여 실리콘 기판을 식각하는 역할을 한다. 이는 단계 S160에서 패터닝된 알루미늄을 마스크로 하여 제작하고자 하는 마이크로미러의 모양대로 실리콘 기판을 식각하는 과정인데, 이렇게 식각 과정이 끝나면 최종적인 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러가 완성된다.Step S170 serves to etch the silicon substrate using a mask. This is a process of etching a silicon substrate in the shape of a micromirror to be manufactured using aluminum patterned in step S160 as a mask. After the etching process is completed, a micromirror having a final inclined bottom electrode is completed.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 PDMS를 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법에 의해 제작된 마이크로미러의 개략도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러는, 마이크로미러의 미러판과 지지 구조물이 형성된 실리콘 기판(200), 및 미러판과 경사진 형태로 형성된 바닥 전극과 어드레싱 라인이 형성된 PDMS(100)를 포함하여 이루어지며, PDMS(100)와 실리콘 기판(200)은 웨이퍼 접합 공정에 의해 결합되어져 마이크로미러를 구성하게 된다.6 is a schematic diagram of a micromirror fabricated by a micromirror fabrication method having an inclined bottom electrode using a PDMS according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, a micromirror having an inclined bottom electrode according to an embodiment of the present invention may be formed in a form in which the mirror plate and the support structure of the micromirror are formed, and the mirror plate and the inclined form. The formed bottom electrode and the addressing line are formed including the PDMS 100, and the PDMS 100 and the silicon substrate 200 are combined by a wafer bonding process to form a micromirror.

실리콘 기판(200)에 형성된 미러판은, 하나의 구동축을 기준으로 구동되는 내부 미러판(210)과 내부 미러판의 외부를 둘러싼 형태로 구성되며, 내부 미러판의 구동축과 수직한 방향의 구동축을 갖는 외부 프레임(220)을 포함하여 이루어진다. 이러한 미러판을 내부 미러판(210)과 이와 수직한 방향의 구동축을 갖는 외부 프레임(220)으로 구성하고 각각이 그 구동축에 맞는 경사진 바닥 전극에 의해 구동되도 록 함으로써 2축 구동 마이크로미러 구조가 가능하게 된다.The mirror plate formed on the silicon 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 has a drive shaft perpendicular to the drive shaft of the inner mirror plate. It includes an outer frame 220 having. This 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. It becomes possible.

PDMS(100)에 의해 형성된 바닥 전극은, 내부 미러판(210)을 구동하기 위한 제1 전극과 외부 프레임(220)을 구동하기 위한 제2 전극으로 나눌 수 있는데, 각각의 바닥 전극이 내부 미러판과 외부 프레임의 위치에 맞춰 독립적으로 경사진 바닥 전극을 형성할 수 있도록 구성된다. 이렇게 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 있다는 효과를 가지게 된다.The bottom electrode formed by the PDMS 100 may be divided into a first electrode for driving the inner mirror plate 210 and a second electrode for driving the outer frame 220, each bottom electrode being an inner mirror plate. And to form an inclined bottom electrode independently of the position of the outer frame. By replacing the shape of the bottom electrode with the inclined structure instead of the conventional flat plate, the driving voltage is reduced, and the distance from the bottom electrode can be increased without increasing the driving voltage, thereby greatly increasing the range of controllable driving angles. It can have the effect.

바닥 전극 중 제1 전극은, 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 전극은, 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 처음 몰드를 패터닝하여 PDMS를 경화시키는 과정에서 패터닝된 몰드의 폭과 전극 간의 간격에 의해 결정되며, 이를 적절히 조절하여 원하는 높이와 기울기를 갖는 경사진 바닥 전극을 제작할 수 있다.The first electrode of the bottom electrode 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 may be configured in a wedge type to form the outer frame 220 and the inclined bottom electrode. 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. At this time, the slope and final height of the inclined bottom electrode is determined by the width of the patterned mold and the distance between the electrodes in the process of first patterning the mold to cure the PDMS. I can make it.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러와 기존 평판 바닥 전극을 갖는 마이크로미러에 인가된 전압에 따른 마이크로미러의 회전각(d)을 나타낸 도면이다. 도 7에 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. 7(a)은 바닥 전극이 미러판과 평행하게 제작되는 기존의 평판 전극을 나타내며, 7(b)은 경사진 바닥 전극을 가지는 마이크로미러를, 7(c)은 경사진 바닥 전극의 면적이 마이크로미러판에 비해 작게 형성되어 있는 경우를 각각 나타낸다. 7(b)와 7(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 7에 도시된 계산 결과에서 확인할 수 있듯이, 7(a)의 경우에 비해 7(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 PDMS와의 간격을 증가시키더라도 평판 전극을 이용한 마이크로미러에 비해 구동 전압이 더 작거나 같게 설계를 할 수 있는데, 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 마 이크로미러를 제작할 수 있는 효과가 있음을 확인할 수 있다. 또한, 도 7로부터, 7(c)의 구조에서와 같이 바닥전극의 면적을 마이크로미러판보다 작게 설계를 하면 마이크로미러판과 PDMS사이의 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 때 점착 현상이 일어나는 것을 방지할 수 있다는 효과를 가지게 된다.FIG. 7 is a view illustrating a rotation angle d of a micromirror according to a voltage applied to a micromirror having an inclined bottom electrode and a micromirror having a conventional flat bottom electrode according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the micromirrors having the inclined bottom electrode and the micromirror having the flat bottom electrode are applied to each micromirror according to Equations 1 to 4 described above. The rotation angle according to the voltage can be calculated. 7 (a) represents a conventional flat electrode in which the bottom electrode is made parallel to the mirror plate, 7 (b) is a micromirror having an inclined bottom electrode, and 7 (c) is an area of the inclined bottom electrode is micro The case where it is formed small compared with a mirror plate is shown, respectively. As shown in 7 (b) and 7 (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. 7, the driving voltage of the micromirror is greatly reduced in the case of 7 (b) compared to the case of 7 (a). That is, the voltage and pull-in voltage for moving the same angle are reduced. As a result, when the inclined bottom electrode is used, the driving voltage is higher than that of the micromirror using the flat electrode even though the distance between the micromirror plate and the PDMS is increased. You can design smaller or equal, which means that you can increase the range of controllable angle of rotation. In addition, the above equations (1) through (4) maintain the same driving voltage while increasing the strength of the spring, thereby reducing the adhesion phenomenon and producing a more robust micromirror in an external environment such as shock or vibration. You can check it. In addition, it can be seen from FIG. 7 that if the area of the bottom electrode is designed to be smaller than that of the micromirror plate as in the structure of 7 (c), it has a larger driving angle control range when the distance between the micromirror plate and the PDMS is the same. have. 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, it serves as an inclined bottom electrode and at the same time has an effect that the adhesion phenomenon can be prevented from occurring when the micromirror plate touches the floor 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 3과 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 PDMS를 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법을 단계별로 나타낸 도면.3 and 4 are steps showing a micromirror manufacturing method having a slanted bottom electrode using a PDMS according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 PDMS를 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법의 흐름도.5 is a flow chart of a method for fabricating a micromirror having an inclined bottom electrode using a PDMS according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 PDMS를 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법에 의해 제작된 마이크로미러의 개략도.6 is a schematic view of a micromirror fabricated by a micromirror fabrication method having an inclined bottom electrode using PDMS according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러와 기존 평판 바닥 전극을 갖는 마이크로미러에 인가된 전압에 따른 마이크로미러의 회전각을 나타낸 도면.7 is a view illustrating a rotation angle of a micromirror according to a voltage applied to a micromirror having an inclined bottom electrode and a micromirror having a conventional flat bottom electrode according to an embodiment of the present invention.

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

10: 몰드(mold)10: mold

100: PDMS100: PDMS

110: 금속막110: metal film

120: 마스크120: mask

200: 실리콘 기판200: silicon substrate

205: 알루미늄205: aluminum

210: 내부 미러판210: internal mirror plate

220: 외부 프레임220: outer frame

Claims (3)

마이크로미러 제작 방법에 있어서,In the micromirror manufacturing method, (1) 경사진 바닥 전극이 삼각형 형태로 상향으로 경사지며, 상향으로 경사진 상기 삼각형의 중심부가 소정 거리 이격되어 마주보게 배치되도록 몰드(mold)를 패터닝(patterning)하는 단계;(1) patterning a mold such that the inclined bottom electrode is inclined upward in a triangular shape, and the center of the inclined upward electrode is disposed to face each other at a predetermined distance; (2) 상기 패터닝된 몰드에 PDMS(poly dimethyl siloxane stamp)를 투입하여 경화시키는 단계;(2) curing by injecting a poly dimethyl siloxane stamp (PDMS) into the patterned mold; (3) 경사진 바닥 전극을 형성하기 위하여 상기 경화된 PDMS를 상기 패터닝된 몰드로부터 분리하는 단계;(3) separating the cured PDMS from the patterned mold to form an inclined bottom electrode; (4) 상기 PDMS에 의해 형성된 경사진 바닥 전극에 전압을 인가하기 위하여 상기 PDMS의 표면에 금속 막을 증착하는 단계;(4) depositing a metal film on the surface of the PDMS to apply a voltage to the inclined bottom electrode formed by the PDMS; (5) 상기 PDMS 상측으로 이격된 위치에, 상기 PDMS에 의해 형성된 경사진 바닥 전극과의 전압 차에 따른 정전력을 형성하기 위하여 실리콘 기판을 결합하여 가공하는 단계;(5) bonding and processing a silicon substrate at a position spaced above the PDMS to form a constant power according to a voltage difference with an inclined bottom electrode formed by the PDMS; (6) 상기 가공된 실리콘 기판에 알루미늄을 증착하고 패터닝하는 단계; 및(6) depositing and patterning aluminum on the processed silicon substrate; And (7) 상기 패터닝된 알루미늄을 마스크로 하여 상기 실리콘 기판을 식각(etching)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 PDMS를 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법.(7) etching the silicon substrate using the patterned aluminum as a mask, the method of manufacturing a micromirror having an inclined bottom electrode using PDMS. 제1항에 있어서, 상측을 향하여 경사지며, 중심부가 소정 거리 이격되어 마주보게 배치되도록 몰드(mold)를 패터닝(patterning)하는 상기 단계 (1)는,The method (1) according to claim 1, wherein the step (1) of inclining the upper side and patterning the mold so that the central part is disposed to face each other at a predetermined distance, 제작하고자 하는 경사진 바닥 전극의 기울기와 높이에 일치하도록 상기 몰드를 패터닝하는 것을 특징으로 하는 PDMS를 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법.A method of fabricating a micromirror having inclined bottom electrodes using PDMS, characterized in that the mold is patterned so as to match the inclination and height of the inclined bottom electrode to be manufactured. 제1항에 있어서, PDMS 상측으로 이격된 위치에 상기 PDMS와의 전압차에 따른 정전력을 형성하기 위한 실리콘 기판을 결합하여 가공하는 상기 단계 (5)는,The method of claim 1, wherein the step (5) of combining and processing the silicon substrate for forming a constant power according to the voltage difference with the PDMS at positions spaced above the PDMS, 마이크로미러판과 상기 경사진 바닥 전극 사이의 미리 설정된 간격에 맞추어 이방성 식각 공정에 의해 상기 실리콘 기판을 가공하는 단계;Processing the silicon substrate by an anisotropic etching process at a predetermined interval between a micromirror plate and the inclined bottom electrode; 가공된 상기 실리콘 기판을 상기 PDMS와 웨이퍼 접합 공정에 의해 결합하는 단계; 및Bonding the processed silicon substrate to the PDMS by a wafer bonding process; And 상기 실리콘 기판을 미리 설정된 마이크로미러의 두께로 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 PDMS를 이용한 경사진 바닥 전극을 갖는 마이크로미러 제작 방법.And fabricating the silicon substrate to a predetermined thickness of the micromirror.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6487001B2 (en) 2000-12-13 2002-11-26 Agere Systems Inc. Article comprising wedge-shaped electrodes
KR20070105876A (en) * 2006-04-26 2007-10-31 롬 앤드 하아스 컴패니 A patterned light extraction sheet and method of making same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6487001B2 (en) 2000-12-13 2002-11-26 Agere Systems Inc. Article comprising wedge-shaped electrodes
KR20070105876A (en) * 2006-04-26 2007-10-31 롬 앤드 하아스 컴패니 A patterned light extraction sheet and method of making same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110217754A (en) * 2019-06-12 2019-09-10 上海芯物科技有限公司 A kind of rotational structure and preparation method thereof

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