KR19980023308A - 박막형 광로조절장치의 모듈 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구동기판의 모듈 외곽부에 절단 기준선을 형성하여 구동기판 절단공정시 모듈 내측으로 균열이 전달되는 것을 차단하기 위한 박막형 광로조절장치의 모듈 제조방법에 관한 것으로, 구동기판상에 액츄에이터가 장방형의 어레이를 이루어 형성되는 단위 모듈을 제조하기 위한 박막형 광로조절장치의 모듈 제조방법에 있어서, 단위 모듈의 외곽부에 소정 선폭을 갖도록 에칭하여 기준선을 형성하는 기준선 형성공정과, 상기 기준선의 외측부를 따라 구동기판의 3분의 1 내지 절반 정도의 두께를 절단하는 부분 절단공정과, 상기 부분 절단된 위치를 따라 구동기판을 절단시켜 직사각형의 모듈을 형성하는 절단공정을 구비함으로써 모듈 절단공정시 정확한 위치를 편리하게 설정할 수 있는 잇점이 있으며, 모듈 내측으로 균열이 발생되는 것을 차단할 수 있는 효과를 가져올 수 있는 유용한 것이다.

Description

박막형 광로조절장치의 모듈 제조방법

본 발명은 박막형 광로조절장치의 모듈 제조방법에 관한 것으로, 특히 구동기판의 모듈 외곽부에 절단 기준선을 형성하여 구동기판 절단공정시 모듈 내측으로 균열이 전달되는 것을 차단하기 위한 박막형 광로조절장치의 모듈 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 화상 표시 장치는 표시 방법에 따라, 직시형 화상 표시 장치와 투사형 화상 표시 장치로 구분된다.

직시형 화상표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube)등이 있는데, 이러한 CRT 화상 표시 장치는 화질은 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증대와, 가격이 비싸지는 등의 문제점이 있어 대화면을 구비하는데 한계가 있다.

투사형 화상표시장치는 대화면 액정표시장치(Liquid Crystal Display : 이하 LCD라 칭함)등이 있는데, 이러한 대화면 LCD는 박형화가 가능하여 중량을 작게 할 수 있다. 그러나, 이러한 LCD는 편광판에 의한 광의 손실이 크고 LCD를 구동하기 위한 박막 트랜지스터가 화소 마다 형성되어 있어 개구율(광의 투과면적)을 높이는데 한계가 있으므로 광의 효율이 매우 낮다.

한편, 액츄에이티드 미러 어레이 (Actuated Mirror Arrays : 이하 AMA라 칭함)를 이용한 투사형 화상표시장치는 광원에서 발광된 백색광을 적색, 녹색 및 청색의 광으로 분리한 후, 이 광을 액츄에이터들로 이루어진 광로 조절 장치의 구동에 의해 광로를 변경 시키는 것에 의해 광의 양을 조절하여 화면으로 투사시킴으로써 화상을 나타나게 한다. 즉, 장방형으로 실장된 각각의 액츄에이터들이 입력되는 전기적 신호에 따라 개별적으로 구동되어 거울면을 기울어지게 하여 광의 양을 조절하게 된다.

이와같은 액츄에이터는 압전 또는 전왜세라믹으로 이루어진 변형부가 인가되는 전압에 의해 전계를 발생시켜 변형되는 것을 이용하여 거울을 기울게 한다.

AMA는 구동방식에 따라 1차원 AMA와 2차원 AMA로 구별된다. 1차원 AMA는 거울들이 M × 1 어레이로 배열되고, 2차원 AMA는 거울 들이 M × N 어레이로 배열되어 있다.

따라서, 1차원 AMA를 이용한 투사형 화상 표시 장치는 주사거울을 이용하여 M × 1 개 광속들을 선주사시키고, 2차원 Ama를 이용하는 투사형 화상 표시 장치는 M × N 개의 광속들을 투사시켜 화상을 나타내게 된다.

또한, 액츄에이터는 변형부의 형태에 따라 벌크형(Bulk Type)과 박막형(Thin Film Type)으로 구분된다.

상기 벌크형은 다층 세라믹을 얇게 잘라 내부에 금속전극이 형성된 세라믹 웨이퍼(Ceramic Wafer)를 구동기판에 실장한 후 쏘잉(Sawing)등으로 가공하고 거울을 실장한다.

그러나, 벌크형 액츄에이터는 액츄에이터들을 쏘잉에 의해 분리하여야 하므로 긴 공정시간이 필요하며, 변형부의 응답 속도가 느린 문제점이 있었다. 따라서, 반도체 공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형의 액츄에이터가 개발되었다.

이와같은 반도체 공정을 이용한 종래의 일반적인 박막형 광로조절장치의 모듈 제조방법이 도면 1에 도시되어 있으며, 도면 2에는 박막형 광로조절장치의 액츄에이터의 단면이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 모듈 제조공정은 액츄에이터(200)를 구동기판(100)상에 장방형의 어레이를 이루도록 형성시킨 단위 모듈(300)의 외곽부를 따라 구동기판(100)의 3분의 1 내지 절반 정도의 두께를 절단하는 부분 절단(Half Dicing)공정과, 상기 부분 절단된 위치를 따라 구동기판(100)을 절단시켜 직사각형의 모듈(300)을 형성하는 절단(Dicing)공정과, 상기 절단공정 후 어셈블리 공정에 보내져 금이나 알루미늄의 가는 선으로 모듈(300)의 본딩패드와 패키지의 접속단자를 연결하는 와이어 본딩공정 등이 순차적으로 진행되어 박막형 광로조절장치의 단위 모듈(300)이 완성된다.

한편 액츄에이터(200)는 소정 형상의 희생층(도면상 미도시)상에 순차적으로 형성된 멤브레인(210)과, 하부 전극(220)과, 변형부(230)와 상부 전극(240)으로 이루어져 있으며 또한 식각 공정에 의하여 상기 희생층을 제거함으로서 상기 액츄에이터(200)는 자유 단부가 구동가능한 캔틸레버(Cantilever) 형상으로 형성된다.

상기 액츄에이터(200)의 제조공정을 간단히 설명하면 다음과 같다.

도면 2에 도시된 바와 같이, 박막형 광로 조절 장치는 능동 소자(도면상 생략됨)가 매트릭스 형태로 형성된 실리콘 기판(110)과, 능동 소자가 외부로부터 물리적, 화학적 손상을 입는 것을 방지하기 위해 실리콘 기판(110)상에 형성된 패시베이션층(120) 및 상기 패시베이션층(110)이 이후의 식각 공정에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해 상기 패시베이션층(120)상에 형성된 식각 스톱층(130)을 구비한 구동 기판(100)을 포함한다.

이와같은 식각 스톱층(130)상에 PSG 또는 다결정 실리콘으로 이루어진 희생층(공정상 제거되어 도면에 미도시됨; Sacrificial Layer)을 스핀 온 코팅 공정(Spin-On Coating)과 같은 물리기상증착공정(PVD: Phisical Vapour Deposition) 또는 화학기상증착공정 (CVD: Chemical Vapour Deposition)에 의하여 소정두께로 적층시킨 후 미세패턴형성공정에 의하여 상기 희생층(도면상 미도시됨)을 소정 선폭 크기의 패턴을 구비한 소정 형상으로 형성시킨다.

상기 희생층(도면상 미도시됨)의 패턴을 통하여 노출된 식각 스톱층(130)을 포함하는 희생층(도면상 미도시됨)상에 절연 특성이 양호할 뿐만 아니라 불산(HF) 용액과 같은 식각 용액에 대한 내성이 양호한 금속 또는 실리콘 질화물(SiN_x)로 이루어진 멤브레인(210)을 화학 기상 증착 공정(CVD)에 의하여 소정 두께로 증착 시킨 후 콘택홀 형성 공정에 의하여 구동 기판(100)의 능동 소자(도시 생략된)와 전기적으로 연결된 메탈 패드(105)를 노출시킨다.

상기 멤브레인(210)에서부터 메탈 패드(105)까지 관통된 비아홀에 도전성을 갖는 백금(Pt), 티타늄(Ti), 또는 탄탈륨(Ta)과 갖은 금속을 리프트 오프(Lift-Off)공정으로 장착하여 플러그 메탈(205)을 형성한 후 멤브레인(210)상에 백금(Pt) 또는 탈탄륨(Ta)과 같이 양호한 도전 특성을 나타내는 도전성 금속을 진공증착공정에 의하여 소정 두께로 적층시켜서 하부 전극(220)을 형성시킨다.

상기 하부 전극(220)은 멤브레인(210)으로부터 구동 기판(100)의 메탈 패드(105)까지 연결된 플러그 메탈(205)을 통해 구동 기판(100)의 능동 소자와 전기적으로 연결되어 신호 전극의 기능을 갖는다.

한편, 상기 하부 전극(220)의 일부를 건식 식각 공정으로 제거하여 하부 전극(220)에 유입되는 전기적 신호를 화소 단위로 분리시키기 위한 이소 컷팅부(I.C.)를 형성시킨다.

이후, 상기 이소 컷팅부(도시 생략된)를 통하여 노출되는 상기 멤브레인(210)의 일부 및 상기 하부 전극(220)상에 압전 특성을 나타내는 세라믹 재료를 증착 공정에 의하여 소정 두께로 적층시켜서 변형부(230)를 형성시킨다.

상기 변형부(230)를 구성하는 세라믹 재료는 BaTiO₃, Pb(Zr,Ti)O₃, (Pb,La)(Zr,Ti)O₃조성의 압전 세라믹 또는 Pb(Mg,Nb)O₃조성의 전왜 세라믹으로 이루어져 있고 상기 증착 공정은 스퍼터링 증착 공정 또는 화학 기상 증착 공정 또는 졸-겔 공정에 의하여 형성된다.

상기 변형부(230)상에 물리 기상 증착 공정(PVD)에 의하여 전기 전도도 특성이 양호할 뿐만 아니라 반사 특성이 양호한 알루미늄(Al) 또는 백금(Pt) 및 티타늄(Ti)과 같은 금속으로 이루어진 상부전극(235) 을 소정 두께로 형성시켜 액츄에이터(200)의 구동부를 틸팅시키기 위한 공통 전극으로 작용할 뿐만 아니라 반사 특성을 갖는 반사면으로 작용하도록 한다.

또한, 상기 액츄에이터(200)를 소정 형상으로 형성시키기 위해 상기 복수개의 층들의 일부를 식각 공정으로 패터닝하여 상기 희생층(도면상 미도시됨)의 일부가 노출되도록 한 후 보호막(도면상 미도시됨)을 형성시킨다.

상기 보호막(도면상 미도시됨)은 상기 희생층(도면상 미도시됨)을 습식 식각(Wet Etch) 공정에 의하여 제거할 때 상기 액츄에이터(200)의 측면이 상기 식각 용액에 노출되어서 각 층들이 박리되는 것을 방지시키기 위한 것으로 불산(HF) 용액에 대한 내식성이 양호한 폴리머(Polymer)로 이루어진다.

이후, 상기 희생층(도면상 미도시됨)은 등방성 식각 특성이 양호하게 나타나는 식각 공정에 의하여 제거되어 캔틸레버 구조를 갖는 액츄에이터가 형성된다.

한편, 에싱(Ashing)공정에 의하여 상기 액츄에이터(200)의 상부전극(235) 상에 소정 두께로 잔존하는 상기 보호막을 부분적으로 제거하여 상기 상부전극(235) 을 노출시켜 액츄에이터(200)의 반사면으로 작동할 수 있게 한다.

상기와 같은 제조방법으로 이루어지는 액츄에이터(200)는 외부의 제어 시스템으로부터 구동 기판(100)에 내장되어 있는 능동 소자를 통하여 상기 액츄에이터(200)의 상부전극(235) 에 전기적 신호가 인가되면 상기 하부 전극(220)과 상기 상부전극(235) 사이에 소정 크기의 전위차가 발생되고 이러한 전위차 발생에 의해 상기 변형부(230)는 압전 변형을 나타내며 이에 의하여 복수개의 액츄에이터(200)가 개별적으로 구동하게 된다.

즉, 반사면으로 작용하는 상기 상부전극(235) 의 표면으로 입사된 광원의 백색광은 상기 액츄에이터(200)의 구동에 의하여 변경된 광로를 따라 반사되어서 도시되어 있지 않은 스크린상에 화상을 표시하게 된다.

그런데 이와같은 종래의 박막형 광로조절장치의 모듈 제조방법은 부분 절단공정과 절단공정시 기준이 되는 기준선이 마련되어 있지 않아 정확하게 모듈(300)을 절단하는데 어려움이 있었으며, 절단공정시 가해지는 기계적 충격이 모듈(300) 내측으로 전달되어 모듈(300)의 외곽부에 노출된 변형부(230)에 균열이 발생되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 모듈의 외곽부를 따라 절단할 위치에 해당하는 변형부를 소정 선폭으로 식각하여 기준선을 마련함으로써 절단공정시 정확한 위치를 설정할 수 있도록 함과 아울러 절단공정시 가해지는 기계적 충격이 모듈 내측으로 전달되는 것을 차단하여 변형부에 균열이 발생되는 것을 방지할 수 있는 박막형 광로조절장치의 모듈제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

이와같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 액츄에이터를 구동기판상에 장방형의 어레이를 이루도록 형성시킨 단위 모듈의 외곽부에 소정 선폭을 갖도록 에칭하여 기준선을 형성하는 기준선 형성공정과, 상기 기준선의 외측부를 따라 구동기판의 3분의 1 내지 절반 정도의 두께를 절단하는 부분 절단(Half Dicing)공정과, 상기 부분 절단된 위치를 따라 구동기판을 절단시켜 직사각형의 모듈을 형성하는 절단(Dicing)공정을 포함하는 박막형 광로조절장치의 모듈 제조방법을 제공하는데 그 특징이 있다.

도 1은 종래의 박막형 광로조절장치의 모듈을 도시한 평면도.

도 2는 종래의 박막형 광로조절장치의 단위픽셀을 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 박막형 광로조절장치의 모듈을 도시한 평면도.

도 4는 본 발명에 따른 도 3의 요부를 보이기 위해 단면을 확대한 확대단면도.

도면의 주요부분에 대한 부호 설명

100; 구동 기판200; 액츄에이터

230; 변형부300; 모듈

310; 기준선

이하 첨부도면과 함께 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 박막형 광로조절장치의 모듈 제조방법을 도시한 공정평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 도 3의 요부를 보이기 위해 단면을 확대한 확대단면도다.

도시한 바와 같이, 본 발명은 구동기판(100)상에 액츄에이터(200)가 장방형의 어레이를 이루어 형성되는 단위 모듈(300)을 제조하기 위한 박막형 광로조절장치의 모듈 제조방법에 있어서, 단위 모듈(300)의 외곽부에 소정 선폭을 갖도록 에칭하여 절단 기준선(310)을 형성하는 기준선 형성공정과, 상기 절단 기준선(310)의 외측부를 따라 구동기판(100)의 3분의 1 내지 절반 정도의 두께를 절단하는 부분 절단공정과, 상기 부분 절단된 위치를 따라 구동기판을 절단시켜 직사각형의 모듈(300)을 형성하는 절단공정을 포함하여 이루어진다.

즉, 원판형상을 갖는 구동기판(100)상에 캔틸레버 구조의 액츄에이터(200)가 장방형으로 어레이된 단위 모듈(300)을 형성하기 위해 불필요한 부분인 모듈(300)의 외곽부를 절단하는데 있어서, 먼저 모듈(300)의 외곽부를 따라 변형부(230)를 식각하여 절단 기준선(310)을 형성한다.

상기 절단 기준선(310)은 부분 절단공정 및 절단공정시 모듈(300)에 영향이 미치지 않도록 소정간격을 유지하도록 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 부분 절단공정 및 완전 절단공정은 도면 4의 화살표 및 은선으로 표시된 것과 같이 절단 기준선(310)의 외측면을 따라 진행되는 것이 바람직하다.

이는 부분 절단공정 및 절단공정시 기계적 충격이 모듈(300) 내측방향으로 전달되는 것을 미연에 차단할 수 있는 효과가 있으며 특히, 부분 절단공정 및 절단공정시 물리적 충격으로 인해 균열이 발생되더라도 모듈(300) 내측으로 까지 균열이 확산되는 것을 절단 기준선(310)의 오목한 공간이 차단하는 효과가 있다.

한편, 상기 절단 기준선(310)은 부분 절단공정시 정확한 절단위치를 표시해 주는 역할을 하므로 정확한 절단공정을 편리하게 수행할 수 있도록 한다.

한편, 상기 기준선 형성공정은 모듈(300) 외곽부의 최상층인 변형부(230)만을 식각공정에 의해 소정 선폭을 갖도록 절단함으로서 실현할 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 구동기판의 모듈 외곽부에 절단 기준선을 형성함으로써 모듈 절단공정시 정확한 위치를 편리하게 설정할 수 있는 잇점이 있으며, 모듈 내측으로 균열이 발생되는 것을 차단할 수 있는 효과를 가져올 수 있는 유용한 것이다.

Claims (1)

1. 구동기판상에 액츄에이터가 장방형의 어레이를 이루어 형성되는 단위 모듈을 제조하기 위한 박막형 광로조절장치의 모듈 제조방법에 있어서,

   단위 모듈의 외곽부에 소정 선폭을 갖도록 에칭하여 기준선을 형성하는 기준선 형성공정과,

   상기 기준선의 외측부를 따라 구동기판의 3분의 1 내지 절반 정도의 두께를 절단하는 부분 절단공정과,

   상기 부분 절단된 위치를 따라 구동기판을 절단시켜 직사각형의 모듈을 형성하는 절단공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로조절장치의 모듈 제조방법.