KR19990061420A - 박막형 광로조절장치의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 거울의 응력(stress)을 조절하여 편평한 거울울 형성할 수 있는 박막형 광로조절장치의 제조방법에 관한 것으로, 스퍼터링을 이용한 거울면 증착시, 구동기판에 직류 전원을 인가하는 시간 비율과 구동기판에 직류 전원을 인가하지 않는 시간 비율을 조절하여 거울의 응력을 조절함으로써 편평한 거울이 형성될 수 있다.

Description

박막형 광로조절장치의 제조방법

본 발명은 박막형 광로조절장치의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 거울의 응력(stress)을 조절하여 편평한 거울울 형성할 수 있는 박막형 광로조절장치의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 광학 에너지(optical energy)를 스크린상에 투영하기 위한 장치인 공간적인 광 모듈레이터(spatial light modulator)는 광통신, 화상 처리 및 정보 디스플레이 장치등에 다양하게 응용될 수 있다. 이러한 장치들은 광원으로부터 입사되는 광속을 스크린에 투영하는 방법에 따라서 직시형 화상표시장치와 투사형 화상표시장치로 구분된다. 직시형 화상표시장치로는 CRT(Cathod Ray Tube)등이 있으며, 투사형 화상표시장치로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display:이하 'LCD'라 칭함), DMD(Deformable Mirror Device), 또는 AMA(Actuated Mirror Arrays)등이 있다.

상술한 CRT장치는 평균 100ft-L(백색 표시) 이상인 휘도, 30 : 1 이상인 콘트라스트비, 1만시간 이상의 수명등이 보증된 우수한 표시장치이다. 그러나, CRT는 중량 및 용적이 크고 높은 기계적인 강도를 유지하기 때문에 화면을 완전한 평면으로 하기가 곤란하여 주변부가 왜곡되는 문제점이 있었다. 또한, CRT는 전자빔으로 형광체를 여기해서 발광시키므로 화상을 만들기 위해 고전압을 필요로 하는 문제점이 있었다.

따라서, 상술한 CRT의 문제점을 해결하기 위해 LCD가 개발되었다. 이러한 LCD의 장점을 CRT와 비교하여 설명하면 다음과 같다. LCD는 저전압에서 동작하며, 소비 전력이 작고, 변형없는 화상을 제공한다.

그러나, 상술한 장점들에도 불구하고 LCD는 광속의 편광으로 인하여 1∼2％의 낮은 광효율을 가지며, 그 내부의 액정물질의 응답속도가 느린 문제점이 있었다.

이에 따라, 상술바와 같은 LCD의 문제점들을 해결하기 위하여 DMD, 또는 AMA등의 장치가 개발되었다. 현재, DMD가 약 5% 정도의 광효율을 가지는 것에 비하여 AMA는 10% 이상의 광효율을 얻을 수 있다. 또한, AMA는 입사되는 광속의 극성에 의해 영향을 받지 않을 뿐만아니라 광속의 극성에 영향을 끼치지 않는다.

통상적으로, AMA 내부에 형성된 각각의 액츄에이터들은 인가되는 화상 신호 및 바이어스 전압에 의하여 발생되는 전계에 따라 변형을 일으킨다. 이 액츄에이터가 변형을 일으킬 때, 액츄에이터의 상부에 장착된 각각의 거울들은 전계의 크기에 비례하여 경사지게 된다.

따라서, 이 경사진 거울들은 광원으로부터 입사된 빛을 소정의 각도로 반사시킬 수 있게 된다. 이 각각의 거울들을 구동하는 액츄에이터의 구성재료로서 PZT(Pb(Zr, Ti)O₃), 또는 PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O₃)등의 압전 세라믹이 이용된다. 또한, 이 액츄에이터의 구성 재료로 PMN(Pb(Mg, Nb)O₃)등의 전왜 세라믹을 이용할 수 있다.

상술한 AMA는 벌크(bulk)형과 박막(thin film)형으로 구분된다. 현재 AMA는 박막형 광로조절장치가 주종을 이루는 추세이다.

도 1은 종래의 박막형 광로조절장치의 평면도를 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 장치를 A-A'선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 박막형 광로조절장치는 구동기판(50)과 그 상부에 형성된 액츄에이터(140)를 포함한다.

구동기판(50)은 M×N(M, N은 정수)개의 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장된 절연기판(10), 절연기판(10)의 일측 표면에 형성된 드레인 패드(drain pad : 20), 절연기판(10) 및 드레인 패드(20)의 상부에 형성된 보호층(passivation layer : 30)과 보호층(30)의 상부에 형성된 식각 방지층(etch stop layer : 40)을 포함한다.

액츄에이터(140)는 식각 방지층(40)중 하부에 드레인 패드(20)가 형성된 부분에 그 일측이 접촉되며 타측이 제 1 에어갭(air gap : 70a)을 개재하여 식각 방지층(40)과 평행하도록 적층된 멤브레인(membrane : 80), 멤브레인(80)의 상부에 적층된 하부전극(bottom electrode : 90), 하부전극(90)의 상부에 적층된 변형층(active layer : 100), 변형층(100)의 일측 상부에 형성된 상부전극(top electrode : 110), 변형층(100)의 타측으로부터 변형층(100), 하부전극(90), 멤브레인(80), 식각 방지층(40) 및 보호층(30)을 통하여 드레인 패드(20)까지 수직하게 형성된 배전홀(120), 그리고 배전홀(120)의 내부에 하부전극(90)과 드레인 패드(20)가 서로 전기적으로 연결되도록 형성된 배전체(130)를 포함한다.

또한, 도 1를 참조하면, 멤브레인(80)의 일측은 그 중앙부에 사각형 형상의 오목한 부분을 가지며, 이러한 사각형 형상의 오목한 부분이 양쪽 가장자리로 갈수록 계단형으로 넓어지는 형상을 가진다. 멤브레인(80)의 타측은 인접한 액츄에이터의 멤브레인이 계단형으로 넓어지는 오목한 부분에 대응하도록 계단형으로 좁아지는 돌출부를 갖는다. 따라서, 멤브레인(80)의 돌출부는 인접한 멤브레인의 오목한 부분에 끼워지고, 멤브레인(80)의 오목한 부분에는 인접한 멤브레인의 돌출부가 끼워져서 형성된다. 그리고, 상부전극(110)의 상부에는 일측이 포스트(150)를 통하여 접촉되며, 타측이 제 2 에어갭(70b)을 개재하여 상부전극(110)과 평행하게 형성된 거울(160)을 포함한다.

이하, 상술한 박막형 광로조절장치의 제조방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3a 내지 도 3c는 도 2에 도시한 장치의 제조공정도이다. 도 3a 내지 도 3c에 있어서, 도 2와 동일한 부재에 대해서는 동일 참조번호를 부여한다.

도 3a를 참조하면, M×N(M, N은 정수)개의 MOS 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되어 있고, 일측 상부에 드레인 패드(20)가 형성된 절연기판(10)을 제공한다. 절연기판(10)은 실리콘(Si)와 같은 반도체, 유리 또는 알루미나(Al₂O₃)등의 절연 물질로 형성된다.

이어서, 절연기판(10) 및 드레인 패드(20)의 상부에는 보호층(30)이 형성된다. 보호층(30)은 인실리케이트유리(PSG)를 화학기상증착(CVD) 방법을 이용하여 약 0.1 ∼ 1.0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성된다. 보호층(30)은 후속하는 공정동안 MOS 트랜지스터가 손상되는 것을 방지한다.

보호층(30)의 상부에는 LTO(Low Temperature Oxide)로 이루어진 식각 방지층(40)이 1000 ∼ 2000Å 정도의 두께를 갖도록 형성된다. 식각 방지층(40)은 저압의 반응 용기내에서 열에너지에 의한 화학 반응을 이용하는 저압 화학기상증착(LPCVD)을 이용하여 형성된다. 식각 방지층(40)은 후속하는 식각공정동안 보호층(30) 및 그 하부가 손상되는 것을 방지한다.

식각 방지층(40)의 상부에는 제 1 희생층(sacrificial layer : 60a)이 형성된다. 제 1 희생층(60a)은 저기압 화학기상증착(LPCVD) 공정을 이용하여 0.5 ∼ 2.0㎛ 정도의 두께로 형성된다. 즉, 저기압하의 반응 용기내에서 열에너지에 의한 화학반응을 이용하여 제 1 희생층(60a)을 형성한다. 이때, 제 1 희생층(60a)은 트랜지스터들이 내장된 구동기판(50)의 표면을 덮고 있으므로, 그 표면의 평탄도가 매우 불량하다. 따라서, 스핀온글래스(SOG)를 사용하거나 CMP공정을 이용하여제 1 희생층(60a)의 표면을 평탄화시킨다. 이어서, 제 1 희생층(60a)중 하부에 드레인 패드(20)가 형성된 부분을 패터닝함으로써, 식각 방지층(30)의 일부를 노출시켜 액츄에이터(140)의 지지부가 형성될 위치를 만든다.

제 1 희생층(60a)의 상부 및 노출된 식각 방지층(40)의 상부에멤브레인 물질층(80')을 형성한다. 멤브레인 물질층(80')은 질화물을 저압 화학기상증착(LPCVD) 방법을 이용하여 0.1 ∼ 1.0㎛ 정도의 두께로 형성한다. 이때, 저압의 용기내에어서 반응성 용기내에서 반응성 가스의 비를 시간별로 변화시키면서 멤브레인 물질층(80')을 형성함으로써 멤브레인 물질층(80') 내부의 응력(stress)를 조절한다.

멤브레인 물질층(80')의 상부에는 백금 또는 백금-탄탈륨등의 금속을 스퍼터링 방법으로 0.1 ∼ 1.0㎛ 정도의 두께를 갖는 하부전극 물질층(90')을 형성한다. 이와 같이, 하부전극 물질층(90')을 형성한 후, 하부전극 물질층(90')을 각각의 화소별로 분리하기 위하여 Iso-Cutting을 한다.

하부전극 물질층(90')의 상부에는 변형 물질층(100')이 형성된다. 변형 물질층(100')은 PZT(Pb(Zr,Ti)O₃) 또는 PLZT((Pb,La) (Zr,Ti)O₃)등의 압전 물질을 졸-겔법, 스퍼터링 방법 또는 화학기상증착(CVD) 방법을 이용하여 0.1 ∼ 1.0㎛ 정도의 두께로 형성된다. 또한, 변형 물질층(100')은 전왜물질인 PMN(Pb(Mg, Nb)O₃)을 사용하여 형성할 수 있다. 이어서, 변형 물질층(100')을 급속 열처리(RTA) 방법을 이용하여 열처리하여 상변이시킨다.

변형 물질층(100')의 상부에는 상부전극 물질층(110')이 형성된다. 상부전극 물질층(110')은 알루미늄, 백금, 백금-탄탈륨, 또는 은등의 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 0.1 ∼ 1.0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성된다.

도 3b를 참조하면, 상부전극 물질층(110'), 변형 물질층(100'), 하부전극 물질층(90') 및 멤브레인 물질층(80')을 소정의 화소 형상으로 순차적으로 패터닝한다. 즉, 상부전극 물질층(110')의 상부에 포토레지스트층(도시되지 않음)을 형성한 후, 상부전극 물질층(110')을 패터닝하여 상부전극(110)을 형성한다. 이어서, 상부전극(110)과 변형 물질층(100')의 상부에 포토레지스트층(도시되지 않음)을 형성한 후, 변형 물질층(100')을 패터닝하여 변형층(100')을 형성한다. 상기와 같은 방법으로 하부전극 물질층(90')과 멤브레인 물질층(80')도 역시 소정의 화소 형상으로 순차적으로 패터닝하여 하부전극(90)과 멤브레인(80)을 형성한다.

이와 같이, 패터닝이 완료된 후, 변형층(100)의 일측으로부터 변형층(100), 하부전극(90), 멤브레인(80), 식각 방지층(40) 및 보호층(30)을 순차적으로 식각하여 배전홀(120)을 형성한다. 배전홀(120) 내부에 텅스텐(W) 또는 티타늄(Ti)등의 금속을 스퍼터링 방법을 배전체(130)를 형성한다. 배전체(130)는 하부전극(90)으로부터 드레인 패드(20)까지 형성되어 드레인 패드(20)와 하부전극(90)을 전기적으로 연결한다. 따라서, 외부의 화상신호는 드레인 패드(20)로부터 배전체(130)를 통하여 하부전극(90)에 인가된다.

계속하여, 제 1 희생층(60a)을 X_eF₂사용하여 제거하여 제 1 에어갭(70a)을 형성한다. 다음, 결과물 전면에 유동성이 우수한 폴리머 등을 스핀 코팅하여 제 2 희생층(70b)을 상부전극(110)을 덮도록 소정의 높이까지 형성한다. 그리고, 제 2 희생층(70b)을 패터닝하여 상부전극(110)의 일측 상부를 노출시킨다.

도 3c를 참조하면, 제 2 희생층(60b)의 상부 및 노출된 상부전극(110)의 상부에 백금, 알루미늄 또는 은등의 금속을 스퍼터링한 후, 패터닝하여 거울(160)과 포스트(150)를 동시에 형성한다. 따라서, 거울(160)은 일측이 포스트(150)를 통하여 상부전극(110)과 접촉하며, 타측이 상부전극(110)과 평행하게 형성된다. 거울(160)은 0.1 ∼ 1.0㎛ 정도의 두께를 가지며, 광원으로부터 입사되는 광속을 반사한다.

그런데, 거울(160)은 도 7에 도시된 바와 같이, 구동기판(50)에 직류 전원을 인가하면서 내부의 응력(stress)를 조절한다. 즉, 거울(160)의 응력은 구동기판(50)에 직류전원이 인가되지 않았을 때, 거울(160)의 응력은 장력이 최대(Tmax)가 된다. 이어서, 구동기판(50)에 직류 전원은 점차 증가시키면, 거울(160)의 응력은 변이구간(A)을 거치면서 급격하게 압축력이 최대(Cmax)가 된다. 마지막으로, 제 2 희생층(60b)을 제거하여 제 2 에어갭(70b)을 형성한다.

상술한 바와 같이, 종래 박막형 광로조절장치의 제조방법은 거울을 형성할 때 구동기판에 직류전원을 인가하면서 거울의 응력이 '0'이 되도록 하였는데, 장력과 압축력이 변이되는 구간(A)이 협소하기 때문의 거울의 응력을 '0'으로 만들기가 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 구동기판에 직류 전원의 공급과 차단을 주기적으로 교번함으로써 거울의 응력을 조절할 수 있는 박막형 광로조절장치의 제조방법을 제공함에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터(도시되지 않음)가 매트릭스(matrix) 형태로 내장되고 일측 상부에 드레인 패드를 포함하는 절연기판, 절연기판과 드레인 패드의 상부에 형성된 보호층, 보호층의 상부에 형성된 식각 방지층을 포함하는 구동기판을 준비하는 단계와; 구동기판의 상부에 제 1 희생층을 형성하여 소정의 형상을 갖도록 패터닝하는 단계와; 구동기판의 상부에, i) 구동기판에 일측이 접촉하며 타측이 구동기판과 평행하게 멤브레인 물질층을 형성하는 단계; ii) 멤브레인 물질층의 상부에 하부전극 물질층을 형성하는 단계; iii) 하부전극 물질층의 상부에 변형 물질층을 형성하는 단계; iv)변형 물질층의 상부에 상부전극 물질층을 형성하는 단계; v)상부전극 물질층, 변형 물질층, 하부전극 물질층 및 멤브레인 물질층을 소정의 화소모양으로 순차적으로 식각하여 상부전극, 변형층, 하부전극 및 멤브레인을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하는 액츄에이터를 형성하는 단계와; 제 1 희생층을 제거하여 제 1 에어갭을 형성하는 단계와; 상부전극의 상부에 소정의 높이를 갖는 제 2 희생층을 형성하는 단계와; 제 2 희생층의 소정 부분을 제거하여 상부전극의 일부를 노출시키는 단계와; 노출된 상부전극의 상부에 포스트를 형성하는 단계와; 구동기판에 직류 전압의 공급과 차단을 교번하면서 포스트의 상부와 제 2 희생층의 상부에 거울을 형성하는 단계와; 제 2 희생층을 제거하여 제 2 에어갭을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로 부터 더욱 명확하게 될 것이다.

도 1은 종래의 박막형 광로조절장치의 평면도,

도 2는 도 1에 도시한 장치를 A-A'선으로 자른 단면도,

도 3a 내지 도 3c는 도 2에 도시한 장치의 제조 공정도,

도 4는 본 발명에 따른 박막형 광로조절장치의 평면도,

도 5는 도 4에 도시한 장치를 B-B'선으로 자른 단면도,

도 6a 내지 도 6c는 도 5에 도시한 장치의 제조 공정도,

도 7은 직류 전압에 대응하는 응력의 변화 그래프.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

510 : 절연기판 520 : 드레인 패드 530 : 보호층

540 : 식각 방지층 550 : 구동기판 560 : 희생층

570 : 희생층 580 : 멤브레인 590 : 하부전극

600 : 변형층 610 : 상부전극 620 : 배전홀

630 : 배전체 640 : 액츄에이터

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 박막형 광로조절장치를 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 박막형 광로조절장치의 평면도를 도시한 것이고, 도 5는 도 4의 장치를 B-B'선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 박막형 광로조절장치는 구동기판(550)과 그 상부에 형성된 액츄에이터(640)를 포함한다.

구동기판(550)은 M×N(M, N은 정수)개의 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장된 절연기판(510), 절연기판(510)의 일측 표면에 형성된 드레인 패드(drain pad : 520), 절연기판(510) 및 드레인 패드(520)의 상부에 형성된 보호층(passivation layer : 530)과 보호층(530)의 상부에 형성된 식각 방지층(etch stop layer : 540)을 포함한다.

액츄에이터(640)는 식각 방지층(540)중 하부에 드레인 패드(520)가 형성된 부분에 그 일측이 접촉되며 타측이 제 1 에어갭(air gap : 570a)을 개재하여 식각 방지층(540)과 평행하도록 적층된 멤브레인(membrane : 580), 멤브레인(580)의 상부에 적층된 하부전극(bottom electrode : 590), 하부전극(590)의 상부에 적층된 변형층(active layer : 600), 변형층(600)의 일측 상부에 형성된 상부전극(top electrode : 610), 변형층(600)의 타측으로부터 변형층(600), 하부전극(590), 멤브레인(580), 식각 방지층(540) 및 보호층(530)을 통하여 드레인 패드(520)까지 수직하게 형성된 배전홀(620), 그리고 배전홀(620)의 내부에 하부전극(590)과 드레인 패드(520)가 서로 전기적으로 연결되도록 형성된 배전체(630)를 포함한다.

또한, 도 1를 참조하면, 멤브레인(580)의 일측은 그 중앙부에 사각형 형상의 오목한 부분을 가지며, 이러한 사각형 형상의 오목한 부분이 양쪽 가장자리로 갈수록 계단형으로 넓어지는 형상을 가진다. 멤브레인(580)의 타측은 인접한 액츄에이터의 멤브레인이 계단형으로 넓어지는 오목한 부분에 대응하도록 계단형으로 좁아지는 돌출부를 갖는다. 따라서, 멤브레인(580)의 돌출부는 인접한 멤브레인의 오목한 부분에 끼워지고, 멤브레인(580)의 오목한 부분에는 인접한 멤브레인의 돌출부가 끼워져서 형성된다. 그리고, 상부전극(610)의 상부에는 일측이 포스트(650)를 통하여 접촉되며, 타측이 제 2 에어갭(570b)을 개재하여 상부전극(610)과 평행하게 형성된 거울(660)을 포함한다.

이하, 상술한 박막형 광로조절장치의 제조방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 6a 내지 도 6c는 도 5에 도시한 장치의 제조공정도이다. 도 6a 내지 도 6c에 있어서, 도 5와 동일한 부재에 대해서는 동일 참조번호를 부여한다.

도 6a를 참조하면, M×N(M, N은 정수)개의 MOS 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되어 있고, 일측 상부에 드레인 패드(520)가 형성된 절연기판(510)을 제공한다. 절연기판(510)은 실리콘(Si)와 같은 반도체, 유리 또는 알루미나(Al₂O₃)등의 절연 물질로 형성된다.

이어서, 절연기판(510) 및 드레인 패드(520)의 상부에는 보호층(530)이 형성된다. 보호층(530)은 인실리케이트유리(PSG)를 화학기상증착(CVD) 방법을 이용하여 약 0.1 ∼ 1.0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성된다. 보호층(530)은 후속하는 공정동안 MOS 트랜지스터가 손상되는 것을 방지한다.

보호층(530)의 상부에는 질화물로 이루어진 식각 방지층(540)이 1000 ∼ 2000Å 정도의 두께를 갖도록 형성된다. 식각 방지층(540)은 저압의 반응 용기내에서 열에너지에 의한 화학 반응을 이용하는 저압 화학기상증착(LPCVD)을 이용하여 형성된다. 식각 방지층(540)은 후속하는 식각공정동안 보호층(530) 및 그 하부가 손상되는 것을 방지한다.

식각 방지층(540)의 상부에는 제 1 희생층(sacrificial layer : 560a)이 형성된다. 제 1 희생층(560a)은 인(P)의 농도가 높은 인실리케이트유리를 대기압 화학기상증착(APCVD) 공정을 이용하여 0.5 ∼ 2.0㎛ 정도의 두께로 형성된다. 즉, 대기압하의 반응 용기내에서 열에너지에 의한 화학반응을 이용하여 제 1 희생층(560a)을 형성한다. 이때, 제 1 희생층(560a)은 트랜지스터들이 내장된 구동기판(550)의 표면을 덮고 있으므로, 그 표면의 평탄도가 매우 불량하다. 따라서, 스핀온글래스(SOG)를 사용하거나 CMP공정을 이용하여제 1 희생층(560a)의 표면을 평탄화시킨다. 이어서, 제 1 희생층(560a)중 하부에 드레인 패드(520)가 형성된 부분을 패터닝함으로써, 식각 방지층(530)의 일부를 노출시켜 액츄에이터(640)의 지지부가 형성될 위치를 만든다.

제 1 희생층(560a)의 상부 및 노출된 식각 방지층(540)의 상부에 멤브레인 물질층(580')을 형성한다. 멤브레인 물질층(580')은 질화물을 저압 화학기상증착(LPCVD) 방법을 이용하여 0.1 ∼ 1.0㎛ 정도의 두께로 형성한다. 이때, 저압의 용기내에어서 반응성 용기내에서 반응성 가스의 비를 시간별로 변화시키면서 멤브레인 물질층(580')을 형성함으로써 멤브레인 물질층(580') 내부의 응력(stress)를 조절한다.

멤브레인 물질층(580')의 상부에는 백금 또는 백금-탄탈륨등의 금속을 스퍼터링 방법으로 0.1 ∼ 1.0㎛ 정도의 두께를 갖는 하부전극 물질층(590')을 형성한다. 이와 같이, 하부전극 물질층(590')을 형성한 후, 하부전극 물질층(590')을 각각의 화소별로 분리하기 위하여 Iso-Cutting을 한다.

하부전극 물질층(590')의 상부에는 변형 물질층(600')이 형성된다. 변형 물질층(600')은 PZT(Pb(Zr,Ti)O₃) 또는 PLZT((Pb,La) (Zr,Ti)O₃)등의 압전 물질을 졸-겔법, 스퍼터링 방법 또는 화학기상증착(CVD) 방법을 이용하여 0.1 ∼ 1.0㎛ 정도의 두께로 형성된다. 또한, 변형 물질층(600')은 전왜물질인 PMN(Pb(Mg, Nb)O₃)을 사용하여 형성할 수 있다. 이어서, 변형 물질층(600')을 급속 열처리(RTA) 방법을 이용하여 열처리하여 상변이시킨다.

변형 물질층(600')의 상부에는 상부전극 물질층(610')이 형성된다. 상부전극 물질층(610')은 알루미늄, 백금, 백금-탄탈륨, 또는 은등의 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 0.1 ∼ 1.0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성된다.

도 6b를 참조하면, 상부전극 물질층(610'), 변형 물질층(600'), 하부전극 물질층(590') 및 멤브레인 물질층(580')을 소정의 화소 형상으로 순차적으로 패터닝한다. 즉, 상부전극 물질층(610')의 상부에 포토레지스트층(도시되지 않음)을 형성한 후, 상부전극 물질층(610')을 패터닝하여 상부전극(610)을 형성한다. 이어서, 상부전극(610)과 변형 물질층(600')의 상부에 포토레지스트층(도시되지 않음)을 형성한 후, 변형 물질층(600')을 패터닝하여 변형층(600')을 형성한다. 상기와 같은 방법으로 하부전극 물질층(590')과 멤브레인 물질층(580')도 역시 소정의 화소 형상으로 순차적으로 패터닝하여 하부전극(590)과 멤브레인(580)을 형성한다.

이와 같이, 패터닝이 완료된 후, 변형층(600)의 일측으로부터 변형층(600), 하부전극(590), 멤브레인(580), 식각 방지층(540) 및 보호층(530)을 순차적으로 식각하여 배전홀(620)을 형성한다. 배전홀(620) 내부에 텅스텐(W) 또는 티타늄(Ti)등의 금속을 스퍼터링 방법을 배전체(630)를 형성한다. 배전체(630)는 하부전극(590)으로부터 드레인 패드(520)까지 형성되어 드레인 패드(520)와 하부전극(590)을 전기적으로 연결한다. 따라서, 외부의 화상신호는 드레인 패드(520)로부터 배전체(630)를 통하여 하부전극(590)에 인가된다.

계속하여, 제 1 희생층(560a)을 불산가스(HF) 증기를 사용하여 제거하여 제 1 에어갭(570a)을 형성한다. 다음, 결과물 전면에 유동성이 우수한 폴리머 등을 스핀 코팅하여 제 2 희생층(570b)을 상부전극(610)을 덮도록 소정의 높이까지 형성한다. 그리고, 제 2 희생층(570b)을 패터닝하여 상부전극(610)의 일측 상부를 노출시킨다.

도 6c를 참조하면, 제 2 희생층(560b)의 상부 및 노출된 상부전극(610)의 상부에 백금, 알루미늄 또는 은등의 금속을 스퍼터링한 후, 패터닝하여 거울(660)과 포스트(650)를 동시에 형성한다. 따라서, 거울(660)은 일측이 포스트(650)를 통하여 상부전극(610)과 접촉하며, 타측이 상부전극(610)과 평행하게 형성된다. 거울(660)은 0.1 ∼ 1.0㎛ 정도의 두께를 가지며, 광원으로부터 입사되는 광속을 반사한다.

그러나, 종래 박막형 광로조절장치의 제조방법은 거울(660)을 형성하는 동안 계속하여 구동기판(540)에 직류전원을 인가해주면서 거울(660)의 응력이 '0'이 되는 지점을 찾았으나, 본 발명에서는 일정 시간동안 구동기판(550)에 직류 전원의 공급과 차단을 교번하여 수행하면서 거울(660)의 응력을 조절한다.

보다 상세하게 설명하면, 먼저 구동기판(540)에 직류 전원을 인가한 시간을 t_a라하고, 구동기판(540)에 직류전원을 인가하지 않은 시간을 t_b라고 하자. 따라서, 전체 시간은 t_a+ t_b이다.

이에 따라, 구동기판(540)에 직류 전원을 인가한 시간 비율(Ta)는 t_a/ T가 되며, 구동기판(540)에 직류 전원을 인가하지 않은 시간 비율(Tb)는 t_b/ T가 되며, Ta + Tb = 1이 된다.

이때, 거울(660)의 응력(stress)은 장력 최대점(Tmax)·Tb + 압축력 최대점(Cmax)·Ta이 된다(Tmax, Cmax는 상수).

따라서, 거울(660)의 응력은 직류 전원의 구동기판(540)에 직류 전원을 인가하는 시간의 비율(Ta)와 구동기판(550)에 직류 전원을 인가하지 않는 시간의 비율(Tb)를 조절함으로써 '0'의 값을 갖게 한다.

마지막으로, 제 2 희생층(560b)을 제거하여 제 2 에어갭(570b)을 형성한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 박막형 광로조절장치의 제조방법은 구동기판에 직류 전원을 인가하는 시간 비율과 구동기판에 직류 전원을 인가하지 않는 시간 비율을 조절하여 거울의 응력을 조절함으로써 편평한 거울이 형성될 수 있는 효과가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명을 도면을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (2)

1. M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터(도시되지 않음)가 매트릭스(matrix) 형태로 내장되고 일측 상부에 드레인 패드(520)를 포함하는 절연기판(510), 상기 절연기판(510)과 상기 드레인 패드(520)의 상부에 형성된 보호층(530), 상기 보호층(530)의 상부에 형성된 식각 방지층(540)을 포함하는 구동기판(550)을 준비하는 단계와;

   상기 구동기판(550)의 상부에 제 1 희생층(560a)을 형성하여 소정의 형상을 갖도록 패터닝하는 단계와;

   상기 구동기판(550)의 상부에, i)상기 구동기판(550)에 일측이 접촉하며 타측이 상기 구동기판(550)과 평행하게 멤브레인 물질층(580')을 형성하는 단계; ii) 상기 멤브레인 물질층(580')의 상부에 하부전극 물질층(590')을 형성하는 단계; iii)상기 하부전극 물질층(590')의 상부에 변형 물질층(600')을 형성하는 단계; iv)상기 변형 물질층(600')의 상부에 상부전극 물질층(610')을 형성하는 단계; v)상기 상부전극 물질층(610'), 상기 변형 물질층(600'), 상기 하부전극 물질층(590') 및 상기 멤브레인 물질층(580')을 소정의 화소모양으로 순차적으로 식각하여 상부전극(610), 변형층(600), 하부전극(590) 및 멤브레인(580)을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하는 액츄에이터(640)를 형성하는 단계와;

   상기 제 1 희생층(560a)을 제거하여 제 1 에어갭(570a)을 형성하는 단계와;

   상기 상부전극(610)의 상부에 소정의 높이를 갖는 제 2 희생층(560b)을 형성하는 단계와;

   상기 제 2 희생층(560b)의 소정 부분을 제거하여 상기 상부전극(610)의 일부를 노출시키는 단계와;

   상기 노출된 상부전극(610)의 상부에 포스트(650)를 형성하는 단계와;

   상기 구동기판(550)에 직류 전압의 공급과 차단을 교번하면서 상기 포스트(650)의 상부와 상기 제 2 희생층(560b)의 상부에 거울(660)을 형성하는 단계와;

   상기 제 2 희생층(560b)을 제거하여 제 2 에어갭(570b)을 형성하는 단계를 포함하는 박막형 광로조절장치의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 거울(660)을 형성할 때 상기 구동기판(550)에 직류 전압의 공급과 차단을 주기적으로 교번하면서 상기 거울(660)의 응력을 조절하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로조절장치의 제조방법.