KR100947823B1 - 복수의 직교 반사면을 갖는 초소형 실리콘 반사경의제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복수의 직교 반사면을 갖는 초소형 실리콘 반사경의 제조방법에 관한 것으로서, 공정을 단순화하고 제조 비용을 절감하며, 우수한 반사율을 갖는 복수의 직교 반사면을 갖는 초소형 실리콘 반사경의 제조방법을 제공하고자 한다.
이를 위한 본 발명의 복수의 직교 반사면을 갖는 초소형 실리콘 반사경의 제조방법은, 실리콘 웨이퍼 기판의 상,하면에 식각용 마스크의 형성을 위한 막을 각각 형성하는 단계; 형성된 막에 식각용 마스크 패턴을 각각 형성하는 단계; 상기 식각용 마스크 패턴이 형성된 실리콘 웨이퍼 기판을 습식 식각하여 상기 실리콘 웨이퍼 기판의 결정면을 따라 상,하부로 각각 수직하게 형성된 거울면을 가지는 수직 돌출부를 형성하는 단계; 상기 거울면의 반사율을 향상시키기 위하여 상기 거울면에 금속 박막을 증착하는 단계; 상기 수직 돌출부가 형성된 실리콘 웨이퍼 기판을 돌출부의 길이방향에 대하여 직각방향으로 소정의 폭으로 절단하는 단계; 상기 절단된 단위 구조물에서 서로 연결되어 일체를 이루는 다수의 십자직교형 구조체의 양단을 각각 절단하여 십자직교형 수직 반사경을 얻는 단계를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 공정을 단순화하고 제조 비용을 절감할 수 있으며, 우수한 반사율을 갖는 복수의 직교 반사면을 갖는 초소형 실리콘 반사경의 제조가 가능하다.
Description
본 발명은 초소형 실리콘 반사경의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 우수한 반사율을 갖는 4쌍의 수직 거울면이 직교십자형의 구조체를 이루는 복수의 직교 반사면을 갖는 초소형 실리콘 반사경의 제조방법에 관한 것이다.
반도체 기술을 이용하여 기계적인 구조물을 제작하는 미세 전기 기계 시스템(MEMS: Micro Electro Mechanical Systems} 기술은 많은 발전을 거듭해 왔다.
특히, 최근 광통신의 활발한 보급과 고출력 광원의 개발로 인하여 광학 기술과 관련된 기술이 많이 요구되고 또한 개발되고 있으며, 그 중 가장 각광을 받고 있는 것은 크기가 매우 작은 광학 부품을 제작하는 미세 광-전기 기계 시스템 (MOEMS: Micro Opto Electro Mechanical Systems)이다. 이러한 초소형 광학 부품에 필수적으로 사용되는 초소형 거울은 일반적으로 광통신에 사용되는 빛을 원하는 방향으로 반사시키거나, 빛의 반사율을 제어하여 필요한 양의 빛을 조사(照射)하는 역할을 한다.
빛을 반사하는 거울은 광통신 및 광 관련 산업에서 다양한 용도로 활용이 가 능하다. 예를 들면, 특정 각도로 제작된 초소형 거울은 광섬유를 통하여 전송되는 신호의 방향을 다른 광섬유로 전달하는데 사용될 수 있으며, 실리콘 기판 면에 평행하게 제작된 거울 면은 수직으로 입사하는 빛의 경로를 조절하는 스캐닝 미러, 스캐너 등의 주사(走査)장치에 사용될 수 있으며, 자유도를 가지는 거울은 빛의 반사량을 조절하게 되어 초소형 디스플레이의 역할도 하게 된다. 자유 공간에서의 광통신에 사용가능한 역반사경에서 3개의 면이 서로 수직인 거울은 입사된 광신호를 되돌려 보내는 역할을 하게 된다. 특히 수직으로 제작된 초소형 거울은 광섬유, 반도체 레이저 등의 광부품 조립시에 필수적으로 사용되는 수직 거울로 사용될 뿐만 아니라, 광통신에서의 광경로를 바꾸어주는 광스위치의 용도로 사용될 수 있으며, 광경로의 거리를 조절하여 초소형 가변 광감쇄기의 제작에도 응용될 수 있다. 또한 역반사경의 제작에 있어서 상부의 고정된 두 개의 수직 거울로의 활용이 가능하다.
한편, 최근에는 활용도가 높은 우수한 반사효율의 초소형 거울 면의 제작이 주요한 과제로 대두되고 있다. 특히 이웃하는 거울이 수직으로 형성되는 거울 면의 경우 반도체 레이저 및 광스위치, 광감쇄기, 역반사경 등의 응용과 관련되어 그 요구가 증대되고 있다. 그러나, 기존의 가공방법들로 제작되는 초소형 거울은 기계적인 가공이나, 이온을 이용한 건식 식각, 예를 들면 DRIE(Deep Reactive Ion Etching) 또는 RIE(Reactive Ion Etching)를 이용하기 때문에 거울 면을 정밀하게 가공하기 어려운 문제가 있다. 또한 SOI(Silicon on insulator)와 같은 단가가 높은 기판의 사용으로 인해, 공정이 복잡하고 일일이 기계적인 가공에 의해 제조되므로, 많은 제조 비용이 소요되는 문제가 있다.
본 발명은 이상과 같은 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 실리콘 기판 및 습식 식각을 이용함으로써 공정을 단순화하고 제조 비용을 절감할 수 있는 복수의 직교 반사면을 갖는 초소형 실리콘 반사경의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 우수한 반사율을 갖는 복수의 직교 반사면을 갖는 초소형 실리콘 반사경의 제조방법을 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 복수의 직교 반사면을 갖는초소형 실리콘 반사경의 제조방법은,
실리콘 웨이퍼 기판의 상,하면에 식각용 마스크의 형성을 위한 막을 각각 형성하는 단계;
상기 형성된 막에 식각용 마스크 패턴을 각각 형성하는 단계;
상기 식각용 마스크 패턴이 기판의 상,하면에 각각 형성된 실리콘 웨이퍼 기판을 습식 식각하여 상기 실리콘 웨이퍼 기판의 결정면을 따라 상,하부로 각각 수직하게 형성된 거울면을 가지는 수직 돌출부를 형성하는 단계;
상기 수직 돌출부의 거울면의 반사율을 향상시키기 위하여 상기 거울면에 금속 박막을 증착하는 단계;
상기 수직 돌출부가 형성된 실리콘 웨이퍼 기판을 돌출부의 길이방향에 대하여 직각방향으로 소정의 폭으로 절단하는 단계;
상기 절단된 단위 구조물에서 서로 연결되어 일체를 이루는 다수의 십자직교형 구조체의 양단을 각각 절단하여 최종적으로 십자직교형 수직 반사경을 얻는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 식각용 마스크의 형성을 위한 막으로는 이산화규소(SiO2) 막 또는 실리콘 나이트라이드(Si3N4) 막이 형성될 수 있다.
또한, 상기 식각용 마스크 패턴이 기판의 상,하면에 각각 형성된 실리콘 웨이퍼 기판에 대한 습식 식각으로는 이방성 습식 식각이 사용될 수 있고, 상기 이방성 습식 식각은 알칼리 수용액에서 수행될 수 있다.
또한, 상기 금속 박막 증착을 위한 금속으로는 티타늄, 크로뮴, 금, 백금, 알루미늄 등이 사용될 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 실리콘 기판 및 습식 식각을 이용함으로써 공정을 단순화하고 제조 비용을 절감할 수 있는 복수의 직교 반사면을 갖는 초소형 실리콘 반사경의 제조가 가능하다.
또한, 복수의 직교 반사면에 반사율의 향상을 위한 금속 박막이 증착되므로, 우수한 반사율을 갖는 복수의 직교 반사면을 갖는 초소형 실리콘 반사경의 제조가 가능하다.
또한, 초소형 수직 반사경의 제작을 위해 웨이퍼 레벨에서 대량으로 작업한 후, 소정의 폭으로 절단하여 최종적으로 개개의 초소형 수직 반사경으로 분리함으 로써, 초소형 수직 반사경의 대량 제작이 가능하다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 복수의 직교 반사면을 갖는 초소형 실리콘 반사경의 제조방법에 따라 초소형 실리콘 반사경을 제조하는 과정을 순차적으로 보여주는 도면이다.
도 1a를 참조하면, 본 발명에 따른 복수의 직교 반사면을 갖는 초소형 실리콘 반사경의 제조방법에 따라, 먼저 실리콘 웨이퍼 기판(101)의 상,하면에 식각용 마스크의 형성을 위한 막을 각각 형성하고, 그 형성된 막에 식각용 마스크 패턴(102)을 각각 형성한다. 여기서, 상기 식각용 마스크의 형성을 위한 막으로는 이산화규소(SiO2) 막 또는 실리콘 나이트라이드(Si3N4) 막이 형성될 수 있다. 또한, 상기 식각용 마스크 패턴(102)을 실리콘 웨이퍼 기판(101)의 상,하면에 각각 형성함에 있어, 서로 대칭이 되도록 형성하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이, 마스크 정렬키(201,202)를 이용한다. 이때 불필요한 사진 공정 마스크(Cr photo mask)의 제작을 막기 위하여 한 장의 사진 공정 마스크에 대칭되게 마스크 정렬키(201,202)를 기판의 상면(101u)과 하면(101b)에 위치시켜, 상부와 하부를 나누어 동일한 사진 공정 마스크로 식각용 마스크 패턴(102)을 형성한다. 또한, 상기 식각용 마스크 패턴(102)의 형성을 위해 포토 리소그라피(Photo lithography)와 건식식각(예컨대, RIE)이 사용될 수 있다.
이렇게 하여 식각용 마스크 패턴(102)의 형성이 완료되면, 그 식각용 마스크 패턴(102)이 기판의 상,하면에 각각 형성된 실리콘 웨이퍼 기판(101)을 습식 식각하여, 도 1b에서와 같이 상기 실리콘 웨이퍼 기판(101)의 결정면을 따라 기판의 상,하면부로 각각 수직하게 형성된 거울면을 가지는 수직 돌출부(101t)를 형성한다. 여기서, 상기 식각용 마스크 패턴(102)이 기판의 상,하면에 각각 형성된 실리콘 웨이퍼 기판(101)에 대한 습식 식각으로는 이방성 습식 식각이 사용될 수 있고, 상기 이방성 습식 식각은 알칼리 수용액에서 수행될 수 있다.
이상에 의해 수직 돌출부(101t)가 형성되면, 그 수직 돌출부(101t)의 거울면의 반사율을 향상시키기 위하여 상기 거울면에 금속 박막을 증착한다. 이때 금속 박막의 증착을 위한 금속으로는 티타늄, 크로뮴, 금, 백금, 알루미늄 등이 사용될 수 있다.
이렇게 하여 금속 박막의 증착까지 완료되면, 도 1c에서와 같이, 상기 수직 돌출부가 형성된 실리콘 웨이퍼 기판을 돌출부의 길이방향에 대하여 직각방향으로 소정의 폭으로 절단한다. 이와 같은 절단에 의하여 다수의 돌출부를 갖는 하나의 단위 구조물(101s)이 얻어진다.
이후, 도 1d에서와 같이, 상기 절단된 단위 구조물(101s)에서 서로 연결되어 일체를 이루는 다수의 십자직교형 구조체(101c)의 양단을 점선으로 표시한 바와 같이 각각 절단하여, 도 1e에서와 같이 최종적으로 하나의 십자직교형 수직 반사경(101m)을 얻는다. 즉, 복수의 직교 반사면을 갖는 초소형 실리콘 반사경을 얻게 된다.
도 3은 이상에 의해 제작된 복수의 직교 반사면을 갖는 초소형 실리콘 반사경을 이용한 역반사기의 제작예를 보여주는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 복수의 직교 반사면을 갖는 초소형 실리콘 반사경(십자직교형 수직 반사경)(200)을 기계적인 움직임이 가능한 구동 반사경(301) 위에 위치시킴으로써 모두 3개의 직교하는 반사경(본 발명의 십자직교형 수직 반사경에 의한 2개의 반사경 + 구동반사경에 의한 1개의 반사경)을 제작하는 것이 가능하다. 하부의 구동 반사경(301)의 정렬 상태에 따라 입사된 광신호의 경로가 도 3의 (A),(B)에서와 같이 변경된다. 3개의 반사경이 직교할 때, 도 3의 (A)에서와 같이, 광신호는 입사된 방향으로 되돌아가게 되는데, 이와 같이 되돌아오는 신호의 유/무로 정보를 전달할 수 있게 되며, 이에 의해 자유공간에서의 광통신이 가능해 진다.
이상과 같이, 본 발명의 복수의 직교 반사면을 갖는 초소형 실리콘 반사경(십자직교형 수직 반사경)(200)은 역반사기뿐만 아니라 광신호 수신기, 송신기, 송수신기 등의 제작에도 응용할 수 있음은 당업자에게 자명하다 할 것이다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 복수의 직교 반사면을 갖는 초소형 실리콘 반사경의 제조방법에 따라 초소형 실리콘 반사경을 제조하는 과정을 순차적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 복수의 직교 반사면을 갖는 초소형 실리콘 반사경의 제조방법에 있어서, 실리콘 웨이퍼 기판의 상,하면에 마련된 마스크 정렬키를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 방법에 의해 제작된 복수의 직교 반사면을 갖는 초소형 실리콘 반사경을 이용한 역반사기의 제작 예를 보여주는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 : 실리콘 웨이퍼 기판 102 : 식각용 마스크 패턴
101t : 수직 돌출부 101s : 절단된 단위 구조물
101c : 십자직교형 구조체 101m : 십자직교형 수직 반사경
101u : 실리콘 웨이퍼 기판 상면 101b : 실리콘 웨이퍼 기판 하면
201,202 : 마스크 정렬키 301 : 구동반사경
Claims (4)
- 실리콘 웨이퍼 기판의 상,하면에 식각용 마스크의 형성을 위한 막을 각각 형성하는 단계;상기 실리콘 웨이퍼 기판의 상, 하면에 형성된 막에 서로 대칭이 되는 식각용 마스크 패턴을 각각 형성하는 단계;상기 식각용 마스크 패턴이 기판의 상,하면에 각각 형성된 실리콘 웨이퍼 기판을 습식 식각하여 상기 실리콘 웨이퍼 기판의 결정면을 따라 상,하부로 각각 수직하게 형성된 거울면을 가지는 수직 돌출부를 형성하는 단계;상기 수직 돌출부의 거울면의 반사율을 향상시키기 위하여 상기 거울면에 금속 박막을 증착하는 단계;상기 수직 돌출부가 형성된 실리콘 웨이퍼 기판을 돌출부의 길이방향에 대하여 직각방향으로 소정의 폭으로 절단하는 단계;상기 절단된 단위 구조물에서 서로 연결되어 일체를 이루는 다수의 십자직교형 구조체의 양단을 각각 절단하여 최종적으로 십자직교형 수직 반사경을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 직교 반사면을 갖는 초소형 실리콘 반사경의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 식각용 마스크의 형성을 위한 막으로 이산화규소(SiO2) 막 또는 실리콘 나이트라이드(Si3N4) 막이 형성되는 것을 특징으로 하는 복수의 직교 반사면을 갖는 초소형 실리콘 반사경의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 식각용 마스크 패턴이 기판의 상,하면에 각각 형성된 실리콘 웨이퍼 기판에 대한 습식 식각으로 이방성 습식 식각이 사용되고, 상기 이방성 습식 식각은 알칼리 수용액에서 수행되는 것을 특징으로 하는 복수의 직교 반사면을 갖는 초소형 실리콘 반사경의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 금속 박막 증착을 위한 금속으로 티타늄, 크로뮴, 금, 백금, 알루미늄 중의 어느 하나가 사용되는 것을 특징으로 하는 복수의 직교 반사면을 갖는 초소형 실리콘 반사경의 제조방법.
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| KR20040036362A (ko) * | 2002-10-24 | 2004-04-30 | 엘지전자 주식회사 | 초소형 미러 및 그 제조방법 |
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2008
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Patent Citations (3)
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