KR20050021920A

KR20050021920A - 집적 회로 액츄에이터를 사용하는 공간 광 변조기 및 이를제조하고 사용하는 방법

Info

Publication number: KR20050021920A
Application number: KR1020040068013A
Authority: KR
Inventors: 고빌프래딥케이.; 타사고에네스제임스지.
Original assignee: 에이에스엠엘 홀딩 엔.브이.
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2005-03-07
Also published as: JP4694548B2; US20050046921A1; EP1510848B1; EP1510848B8; TWI335304B; TW200508142A; SG130940A1; US7525718B2; KR100642178B1; US7385750B2; EP1510848A1; JP2008052296A; DE602004026254D1; JP2005078079A; CN100570428C; CN1651968A; US20080231937A1

Abstract

공간 광 변조기(spatial light modulator; SLM)는 포토리소그래피나 다른 유사한 기술을 이용하여 제조될 수 있는 집적 회로 액츄에이터(actuator)를 포함한다. 액츄에이터는 압전 재료로 만들어질 수 있는 액츄에이터 소자를 포함한다. 전극 배열은 액츄에이터 소자의 각각의 대향하는 벽에 결합된다. 각각의 전극 배열은 하나 이상의 전극 절편을 가질 수 있다. 반사 장치의 배열은 SLM을 형성한다.

Description

집적 회로 액츄에이터를 사용하는 공간 광 변조기 및 이를 제조하고 사용하는 방법{SPATIAL LIGHT MODULATOR USING AN INTEGRATED CIRCUIT ACTUATOR AND METHOD OF MAKING AND USING SAME}

본 발명은 공간 광 변조기(spatial light modulator)에 관한 것으로, 특히 반사형 공간 광 변조기에 관한 것이다.

공간 광 변조기(SLM){예컨대, 디지털 마이크로 미러 장치(digital micro mirror device; DMD), 액정 표시 장치(LCD) 등}는 통상적으로 원하는 패턴을 형성하기 위하여 온(ON) 또는 오프(OFF) 되도록 제어되는 활성 영역(예컨대, 미러 또는 전달 영역)의 배열(array)을 포함한다. 원하는 노광 패턴에 기초한, 미리 설정되어 저장된 알고리즘이 활성 영역을 온, 오프 하는데 사용된다.

종래의 반사 SLM은 활성 영역으로서 미러(예컨대, 반사 소자, 픽셀 등)를 사용한다. 미러는, 탄력 장치{예컨대, 지레 암(leverage arm)}로 하여금 미러를 기울이거나 이동시키도록 하는 전기 회로를 사용하여 제어된다. 예를 들어, 정전식 경사 미러(electrostatic tilting mirror)가 사용될 수 있다. 경사나 이동에 의해, 미러로 전송된 광은 목표물 방향으로, 또는 목표물로부터 멀어지는 방향으로 미러에서 반사된다. SLM은 그들에게 요청되는 분해능(resolution)의 증가에 부합하기 위해, 최근 몇 년간 점점 더 작은 미러를 포함하여 왔다. 그러나, 미러의 크기에 있어서의 추가적인 감소는 사용되는 재료와 현재의 제조 기술에 기초하여 제한된다. 예를 들어, 현재의 미러는 폭이나 직경에 있어서 대략 16 미크론만큼 작게 될 수 있다. SLM을 사용하는 예시적인 환경은 포토리소그래피(photolithography), 마스크리스(maskless) 포토리소그래피, 생명 공학, 프로젝션 텔레비전(projection television) 등이 될 수 있다.

리소그래피는 기판의 표면 상에 특징(feature)을 생성하는데 사용되는 프로세스이다. 이러한 기판은 평면 패널 표시 장치(예컨대, 액정 표시 장치), 회로 보드, 다양한 집적 회로 등의 제조 시에 사용되는 것들을 포함할 수 있다. 그러한 응용을 위해 자주 사용되는 기판은 반도체 웨이퍼 또는 유리 기판이다. 본 명세서는, 예시의 목적을 위하여, 반도체 기판이나 평면 패널 표시 장치에 관하여 작성되었지만, 당해 기술 분야의 당업자는 본 명세서에서의 설명이 당해 기술 분야의 당업자에게 공지된 다른 유형들의 기판에도 적용된다는 점을 인식할 것이다.

리소그래피 중에, 웨이퍼 스테이지 상에 배치되는 웨이퍼는 리소그래피 장치 내에 위치한 노광 광학계에 의해 웨이퍼의 표면상에 전사되는 이미지에 노광된다. 리소그래피의 경우에는 노광 광학계가 사용되는데, 특정한 응용에 따라 다른 유형의 노광 장치가 사용될 수 있다. 예를 들어, 당해 기술 분야의 당업자에게 공지된 바와 같이, x-선, 이온, 전자 또는 광자 리소그래피 각각은 서로 다른 노광 장치를 필요로 할 수 있다. 오직 예시적인 목적으로, 본 명세서에서는 포토리소그래피의 특정한 예가 논의된다.

전사되는 이미지는 웨이퍼의 표면상에 증착되는 층, 예컨대 감광제(photoresist)의 특성에 변화를 일으킨다. 이들 변화는 노광 동안에 웨이퍼에 전사되는 특징에 대응된다. 노광 후에, 이 층은 패터닝된 층(patterned layer)을 생성하기 위하여 에칭(etching)될 수 있다. 패턴은 노광 동안에 웨이퍼에 전사되는 특징들에 대응된다. 그 후, 이 패터닝된 층은, 도전층, 반도체층 또는 절연층과 같은 웨이퍼 내의 하위 구조층들의 노광된 부분을 제거하거나, 더 처리하기 위하여 사용된다. 그 후, 원하는 특징들이 웨이퍼의 표면상이나 다양한 층에 형성될 때까지, 이러한 프로세스가 다른 단계들과 함께 반복된다.

스텝 앤 스캔(step-and-scan) 기술은 협소한 이미징 슬롯을 갖는 투영 광학 시스템과 함께 동작한다. 한번에 전체의 웨이퍼를 노광하기보다는, 개별적인 필드들이 한번에 하나씩 웨이퍼 상에 스캐닝된다. 이것은, 스캔 동안에 이미징 슬롯이 필드를 가로질러 이동하도록, 웨이퍼와 레티클을 동시에 이동시킴으로써 달성된다. 그 후, 레티클 패턴의 다수의 사본이 웨이퍼 표면 위에 노광되도록 하기 위해서, 웨이퍼 스테이지가 필드 노광 사이에서 비동기적으로 스테핑되어야 한다. 이러한 방식으로, 웨이퍼 상에 전사되는 이미지의 품질이 최대화된다.

종래의 리소그래피 시스템 및 방법에서는 반도체 기판 상에 이미지를 형성한다. 이 시스템은 통상적으로 반도체 웨이퍼 상의 이미지 형성 프로세스를 수행하는 장치를 포함하도록 설계된 리소그래피 챔버(chamber)를 갖는다. 챔버는 사용되는 광의 파장에 따라, 상이한 기체 혼합 및/또는 진공의 정도를 갖도록 설계될 수 있다. 레티클은 챔버의 내부에 배치된다. 광선은 반도체 웨이퍼와 상호 작용하기 전에, 조명원(illumination source)(시스템의 외부에 위치함)으로부터 광학 시스템, 레티클 상의 이미지 윤곽 및 제2 광학 시스템을 통과하여 전달된다.

기판 상에 부품을 제조하기 위해서는, 복수의 레티클이 필요하다. 특징 크기 및 소형의 특징 크기에 대해 요구되는 엄격한 허용 한계로 인하여, 이들 레티클은 제조하기에 점점 많은 비용이 들고, 많은 시간이 걸리게 되고 있다. 또한, 레티클은 마멸되기 전의 소정의 기간 동안에만 사용될 수 있다. 만약 레티클이 소정의 허용 한계 내에 있지 않거나, 레티클이 손상된 경우에는, 보통 추가적으로 비용이 든다. 따라서, 레티클을 사용한 웨이퍼의 제조는 점점, 그리고 아마도 엄청나게 비싸지고 있다.

이들 단점을 극복하기 위해서, 마스크리스{예컨대, 직접 기록(direct write), 디지털 등} 리소그래피 시스템이 개발되었다. 마스크리스 시스템은 레티클을 SLM으로 대체한다. 그러나, 특징 크기가 보다 작아짐에 따라, 종래의 SLM은 필요한 요청 분해능을 더 이상 제공할 수 없다.

그러므로, 매우 높은 분해능 환경을 위해 사용될 수 있는 SLM을 제공하는 시스템 및 방법이 필요하다.

본 발명의 실시예는, 반사 장치(reflective device)의 배열(array), 액츄에이터 소자의 배열을 갖는 집적 회로 액츄에이터 및 상기 액츄에이터 소자의 각각의 대향하는 벽들에 결합된 제1 및 제2 전극 배열을 포함하는 집적 회로 마이크로 광전자 기계 시스템(micro-optoelectro-mechanical system; MOEMS) 공간 광 변조기(spatial light modulator)를 제공한다. 전기 에너지에 의해 액츄에이터 재료(예컨대, 압전 재료)는 팽창되거나 수축되는데, 이는 반사 장치를 대응하는 방향으로 이동시킨다.

본 발명의 추가적인 실시예는 다음의 단계들을 포함하는 방법을 제공한다. 미러의 배열을 갖는 MOEMS 집적 회로 공간 광 변조기를 향하여 광을 전송한다. 집적 회로 액츄에이터를 사용하여 액츄에이터에 결합된 전극을 통해 미러를 이동시킨다. 미러와 상호 작용하는 광에 기초하여 파면을 형성한다.

본 발명의 다양한 실시예의 구조 및 동작뿐만 아니라, 본 발명의 추가적인 실시예, 특징 및 장점들은 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 보다 상세하게 설명된다.

본 명세서에 포함되어 그 일부를 형성하는 첨부된 도면은 본 발명을 예시하며, 또한, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하고, 당해 기술 분야의 당업자로 하여금 본 발명을 수행하고 이용할 수 있도록 하는 기능을 한다.

이제, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 설명될 것이다. 도면에서, 동일한 참조 번호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 지시할 수 있다. 또한, 참조 번호의 가장 왼쪽의 숫자(들)는 그 참조 번호가 최초로 나타난 도면을 알려준다.

개요

특정한 구성 및 장치가 논의되는데, 이는 오직 예시의 목적으로 행해지는 것으로 이해되어야 한다. 당해 기술 분야의 당업자는 본 발명의 사상과 범위에서 벗어나지 않고 다른 구성 및 장치가 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 본 발명은 또한 다수의 다른 응용에서도 이용될 수 있음이 당해 기술 분야의 당업자에게 자명할 것이다.

본 발명의 실시예들은, 포토리소그래피나 다른 유사한 기술을 사용하여 제조될 수 있는 집적 회로 액츄에이터를 포함하는 MOEMS 또는 MEMS SLM을 제공한다. 액츄에이터는 압전 재료로 만들어질 수 있는 액츄에이터 소자를 포함한다. 제1 및 제2 전극 배열들은 액츄에이터 소자의 대향하는 벽들에 결합되어, 이 액츄에이터 소자에 전력을 공급한다. 각각의 전극 배열은 하나 이상의 전극 절편을 가질 수 있다. 반사 장치의 배열은 SLM의 미러를 형성하며, 전극들에 제공되는 전기적 에너지에 기초하여 액츄에이터 소자를 통해 이동된다.

예시적인 일 환경에서는, 기판 상에 패턴을 전사하기 위하여, 마스크리스 포토그래피에서 레티클 대신에 SLM이 사용될 수 있다. 다른 예에서, 만약 SLM이 비구면 형태라면, 파면(wavefront)에서의 수차(aberration)를 정정하기 위하여, SLM이 포토리소그래피 도구의 투영 광학 시스템에 사용될 수 있다. 또 다른 예에서는, 관련 기술 분야에서 공지된 바와 같이, SLM이 생의학(biomedical) 및 다른 생명 공학 환경에서 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, SLM은 프로젝션 텔레비전에서 사용될 수 있다. 그 밖의 예들에서, 집적 회로 액츄에이터를 통해 달성되는 세밀한 분해능을 이용하여, SLM은 퓨필 필(pupil fill) 동안에 시그마(sigma)를 고정시키며, 조명 균일성을 정정하기 위한, 동적으로 조정 가능한 슬릿(dynamically adjustable slit) 응용의 일부가 될 수 있다. 이들은 모두 예시적인 환경들이며, 제한적인 것으로 의도되지 않는다.

2-방향 이동 액츄에이터

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 SLM(100)의 일부를 나타낸다. 다양한 실시예에서, SLM(100)은 집적 회로 마이크로 광전자 기계 시스템(micro-optoelectro-mechanical system; MOEMS) SLM 또는 마이크로 전자 기계 시스템(micro-electro-mechanical system; MEMS) SLM이 될 수 있다. SLM(100)은 선택적 열적 절연층(104)을 구비한 기판(102)을 포함한다. 전극 배열(106)은 절연층(104)이나 기판(102)에 결합될 수 있다. 액츄에이터 소자(108)는 전극(106)과 다른 전극 배열(110)의 사이에 결합된다. 반사 장치(112)는 전극 배열(110)에 결합된다. 이러한 구성에서, 액츄에이터 소자(108)는 전극(106)을 통해 전압이 가해진 경우, 반사 장치(112)를 두 가지 방향(즉, 위와 아래)으로 이동시킬 수 있다. 이는 피스톤형 동작이라고도 할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 이동 거리는 +/- 1/4 λ가 될 수 있는데, 여기서 λ는 입사 광(도시되지 않음)의 파장이다. 다른 실시예들에 있어서는, 이를테면 1/8 이나 1/16 λ등과 같이, 이 거리가 더 작을 수 있다.

구체적으로 도시되지 않았지만, 전극(106)은, 전극(106)을 컨트롤러나 전원 공급기에 결합시키는 도전성 부품(예컨대, 도선)에 결합될 수 있다. 도선은 기판(102)을 통과하거나, 아니면 직접 전극(106)에 결합될 수 있다. 이러한 도선 상호 연결의 레이아웃 및 제조는 당업계에서 잘 알려져 있다.

각각의 액츄에이터 소자(108)는 압전 재료를 이용하여 만들어질 수 있다. 예를 들어, 납-지르코늄-티타늄 산화물(PZT), 산화 아연(ZnO), 폴리비닐리덴 플로라이드(PVDF) 폴리머 필름 등이 사용될 수 있다(이하에서는, 압전 재료 및 이와 동일한 것을 구성할 수 있는 모든 재료들을 "PZT"라고 통칭 할 것이다).

집적 회로 액츄에이터 소자(108)는 선형 방식으로 동작하는데, 이는 보다 세밀한 분해능을 제공하도록 간섭 패턴을 생성하고 위상 편이(phase shift)를 제공한다. 또한, 집적 회로 액츄에이터는 형성 중에 복잡한 정전기 리소그래피 기술을 필요로 하지 않기 때문에, 집적 회로 액츄에이터 소자(108)의 제조는 종래의 액츄에이터에 비하여 더 간단하다.

예컨대, 도 2 및 도 3을 참조하여 이하에서 논의되는 바와 같이, 각각의 액츄에이터 소자(108)의 높이(예컨대, 두께) 및 액츄에이터 소자(108) 간의 공간에 의존하여, 각각의 액츄에이터 소자(108)는 각각의 다른 액츄에이터 소자(108)에 결합되거나, 결합되지 않을 수 있다. 이는 원하는 SLM(100)의 용도에 기초할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 SLM(900)의 일부를 나타낸다. 이 실시예에서, 액츄에이터 소자(108)는 전체적으로 구부러진 모양, 볼록한 모양, 구면, 비구면 등의 형태의 SLM(900)을 형성하기 위하여 다양한 높이를 가질 수 있다. 오목한 형태도 형성될 수 있음이 인식되어야 한다. 또한, 액츄에이터 소자(108)는 기판(102) 상의 다양한 위치에 배치될 수 있다. 액츄에이터 소자(108) 배열의 높이 및/또는 위치 중의 어느 하나 또는 양자 모두를 변경시킴으로써, 반사 장치(112)에 의해 다양한 회절 패턴이 형성되도록 할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면서, 계속해서 도 9를 참조하면, 반사 장치(112)는 다양한 형태, 예컨대 구형(rectangular), 원형, 퀘이저(quasar) 형태, 비구면 등을 형성하도록 구성될 수 있다. 반사 장치(112)는 실리콘, 갈륨 비소(gallium arsenide), 갈륨 질화물, 유리 등으로 만들어질 수 있다. 집적 회로 액츄에이터의 구성 및/또는 크기는 미러에서 원하는 응답을 제공하도록 맞추어질 수 있으며, 고주파 동작(예컨대, 50 내지 100 kHz) 중에 사용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SLM(200)의 일부를 나타낸다. SLM(200)은 액츄에이터 소자(108)와 전극(106) 사이에 압전 구조(202)를 포함하고, 액츄에이터 소자(108)와 전극(110) 사이에 전도 구조(conductive structure; 204)를 포함하는 점을 제외하고는, 동작과 구성에 있어 SLM(100)과 유사하다. 이들 구조(202 및 204)는 인접한 액츄에이터 소자들(108)이 함께 결합되도록(예컨대, 제어되도록) 할 수 있으며, 동시에 반사 소자(112)의 그룹의 제어를 가능하게 한다. 구조(202 및 204)의 특정한 형태 및/또는 크기는 구현상의 특정한 설계 요구 사항에 기초하여 변경될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.

다른 실시예(도시되지 않음)에서, 하부 전극층은 개별적인 전극들(106)이 아닌, 전극들의 하부 또는 전극의 열을 통과하는 단일 전극이 될 수 있다. 이것은 전기적 접속의 개수를 최소화하기 위해서 사용될 수 있다. 절연층(104) 또는 그 층의 일부는 생략될 수 있다. 단일 제어선은 전극 배열(110)에 결합되며, 단일 전극에는 결합되지 않을 것이다.

4-방향 이동 액츄에이터

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 SLM(300)의 일부를 나타낸다. SLM(300)은, 각각의 전극(106)이 독립적으로 제어되는 두 개의 절편(106A 및 106B)을 포함한다는 점을 제외하고는, SLM(100 및 200)과 유사하다. 액츄에이터 소자(108)는 두 개의 전극 절편(106A 및 106B)의 사용에 기초하여, 반사 장치(112)를 네 가지 방향으로(예컨대, 위로, 아래로, 좌측으로 경사지게, 우측으로 경사지게) 이동시킬 수 있다. 한번에 하나의 전극 절편(106A 또는 106B)에만 전압을 가함으로써, 이를 수행할 수 있다. 예를 들어, 전극 절편(106A)에 전압을 가하는 경우에는, 액츄에이터 소자(108)가 (도시된 시각에서)왼쪽 아래나 오른쪽 아래로 경사지게 되는데, 그에 따라 반사 장치(112)가 그와 동일한 방향으로 이동하게 된다. 전극(106B)에 전압을 가하는 경우에는, 그 반대로 행해진다.

폐루프 위치 제어(closed loop position control)가 SLM(100, 200 또는 300)을 제어하는데 사용될 수 있음이 인식되어야 한다. 각각의 PZT는 근본적으로 절연체이므로, 각각의 액츄에이터 소자(108)는 용량을 측정하는데 사용될 수 있다. 용량 변화를 측정함으로써, 액츄에이터 소자(108) 및 그에 따른 반사 소자(112)가 얼마나 많이 이동했는지를 예측할 수 있다. 이는 이동이 발생함을 확인하는데 사용될 수 있다.

또한, PZT 장치는 히스테리시스(hysteresis)를 갖기 때문에, 만약 SLM(100, 200 또는 300)이 소정의 알고리즘을 따르고, 그것을 반복한다면, 각각의 액츄에이터 소자(108) 및 그에 따른 각각의 반사 장치(112)는 반복적으로 재현 가능한 위치를 가질 수 있다. 적절한 알고리즘을 사용하여 PZT 재료가 이동될 때마다 PZT 재료를 리셋함으로써, 위치가 매우 정확하게 되풀이될 수 있도록 할 수 있다.

집적 회로 액츄에이터로 SLM을 제조하기 위한 방법

이하에서는, SLM(100 또는 900)을 형성하기 위해 사용될 수 있는 하나의 예시적인 프로세스(400)가 기술된다. 현재 알려져 있거나, 장래에 개발되는 집적 회로를 형성하는데 사용되는 다수의 다른 프로세스도 본 발명의 범위 내에서 고려되는 것으로 인식되어야 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방법(400)을 도시하는 흐름도를 나타낸다. 단계(402)에서는, 도전성 상호 접속 패턴(conductive interconnect pattern)이 기판 상에 형성된다. 단계(404)에서는, 복수의 압전 소자가 도전성 상호 접속 패턴 상에 형성된다. 단계(406)에서는, 각각의 전극이 복수의 압전 소자의 말단 위에 형성된다. 단계(408)에서는, 미러가 압전 소자의 말단 위의 전극 상에 형성된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 방법(400)에서 수행되는 단계들의 세부 사항들을 나타내는 흐름도를 나타낸다{단계(502 내지 522)}.

단계(402)와 관련된 단계(502)에서는, 전극(106){예컨대, 후에 형성될 PZT층(108)에의 개별적인 옴 접속(ohmic connection)}을 제공하기 위하여, 기판(102)(예컨대, 실리콘, 사파이어 및 사파이어 상의 실리콘 등)이 적절한 도체(예컨대, 니켈 등)를 이용하여 상호 접속 패턴으로 도금된다.

단계(404)와 관련된 단계(504)에서는 증착, 스퍼터링(sputtering), 기화, 도금 또는 공지되거나 장래에 개발되는 임의의 다른 프로세스를 이용하여, PZT 재료(108)의 막이 형성될 수 있다. SLM(100)의 특정 응용에 따라, 수 미크론의 두께의 층이 필요할 수 있다.

단계(406)와 관련된 단계(506)에서는, PZT 액츄에이터(108)를 위한 접지 면 접속을 제공하기 위하여, 상위 도전층(110)이 형성될 수 있다.

단계(508 내지 518)는 단계(408)와 관련된다.

단계(508)에서는, 반사 장치(112)를 형성하는데 사용되는 재료가 적용될 수 있다. 단계(510)에서는, 반사 장치(112)를 위한 재료가, 예컨대 단계(512)에서 후속적으로 반사기 패턴으로 노광되는 레지스트(resist)로 코팅될 수 있다. 단계(514)에서는, 레지스트가 현상될 수 있다. 단계(516)에서는, 미러층 영역이 에칭되도록 노광될 수 있다. 반사기 크기는 반사기(112) 당 하나의 PZT 액츄에이터(108)를 갖도록 선택될 수 있다.

일 실시예에서는, 반사 장치/PZT층의 마스킹되지 않은 영역을 통해 에칭하기 위하여, 이방성 에칭 기술이 사용될 수 있다. 이것은 액츄에이터 언더에칭(underetching)을 실질적으로 감소시키면서, 미러/액츄에이터 배열을 형성할 것이다. 이러한 기술의 예는 화학적 보조 플라즈마 에칭(chemically assisted plasma etching) 기술, 스퍼터(sputter) 기술, 이온 밀링(ion milling) 등을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서는, 반사 장치/PZT 소자들을 분리하기 위해, 레이저 소거가 사용될 수 있다.

단계(518)에서는, 남아 있는 레지스트가 제거될 수 있다.

단계(520 내지 522)는 도 4에는 구체적으로 도시되지 않은 선택적인 단계들이다.

단계(520)에서는, 액츄에이터 패턴을 갖는 평탄한 표면을 제공하기 위하여 연마(lapping) 동작이 수행될 수 있다.

단계(522)에서는, SLM(100)이 패키징되고/되거나 본딩(bonding)될 수 있다.

액츄에이터 소자(108)는 다른 동등한 프로세스 단계들 및/또는 다른 순서의 프로세스 단계들을 이용하여 형성될 수 있는 것으로 인식되어야 하는데, 이는 관련 기술 분야의 당업자에게 공지된 것이다.

일 실시예에서, 액츄에이터 소자 및 관련 반사 장치는, 통상적으로 단지 대략 16 미크론 정도로 작게 될 수 있는 종래의 액츄에이터보다 더 작은 크기인 대략 1 미크론 정도의 직경 또는 폭을 가질 수 있다. 이것은 상술된 집적 회로 제조 기술(예컨대, 포토리소그래피 기술)의 이용을 통해 달성된다. 집적 회로 기술이 진보됨에 따라, 액츄에이터 소자 및/또는 미러에 대해 더욱 더 작은 직경이나 폭이 가능하다는 점이 인식되어야 한다. 그러므로, 매우 작은 파장 환경(예컨대, EUV)에서 사용될 수 있는 매우 높은 분해능의 SLM이 제조될 수 있다. 기술이 진보함에 따라, 미러 크기 및 밀도에 대한 범위가 장래에 변경될 수 있으며, 이는 오직 예시적인 것으로서, 제한적인 것으로 의도되지 않는다는 점이 인식되어야 한다.

전극 패턴

도 6 내지 도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 다양한 전극 패턴을 나타낸다. SLM(100) 및/또는 SLM(100)을 제어하기 위해 사용되는 좌표 시스템의 응용에 따라, 다양한 전극이 사용될 수 있다. 사용되는 전극 패턴은 SLM(100)에 대한 자유도(degree of freedom)의 개수를 결정할 것이다. 이들 도면에 도시되고, 앞서 논의된 전극 패턴들은 단지 예시적인 것이며, 모든 것을 망라한 것으로 의도되지는 않는 것으로 인식되어야 한다. 다른 전극 패턴이 사용될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위 내에서 고려된다. 예를 들어, 회전축이나 회전축들에 대한 임의의 원하는 위치를 제공하기 위하여, 임의 배치의 다수의 전극들이 사용될 수 있다. 이는 모두 집적 회로 액츄에이터를 사용한 결과이다.

도 6은 액츄에이터 소자(108) 상의 제1 전극 배열(106) 또는 제2 전극 배열(110) 중의 어느 하나의 패턴(600)의 평면도이다. 패턴(600)은 SLM(100)이 네 개의 축 주위에서 회전하거나 피봇(pivot)할 수 있도록 한다.

도 7은 액츄에이터 소자(108) 상의 제1 전극 배열(106) 또는 제2 전극 배열(110) 중의 어느 하나의 패턴(700)의 평면도이다. 패턴(700)은 SLM(100)이 하나의 축 주위에서 회전하거나 피봇할 수 있도록 한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 SLM(100)의 단면의 측면도이다. 이 구성에서는, 제1 및 제2 전극 배열(106 및 110) 이외에, 제3 전극 배열(800) 및 제4 전극 배열(802)이 액츄에이터 소자(108)에 결합/증착된다. 이는 액츄에이터 소자(108) 및 각각의 반사 장치(112)에 대한 X, Y 및 Z 동작을 허용할 수 있다. 그러므로, 미러(112)는 전극(800/802)에 전압이 가해지는 경우, (도면의 시각에서) 나란히 위치되거나, "편이"될 수 있다. 오직 하나의 전극 쌍(106/110 또는 800/802)만이 액츄에이터 소자(108)의 대향하는 벽들에 결합될 수 있는 점이 인식되어야 한다.

결론

본 발명의 다양한 실시예가 앞서 설명되었는데, 이들은 단지 예로서 제공되었으며, 제한적인 것이 아님이 이해되어야 한다. 본 발명의 사상과 범위에서 벗어나지 않고 형태나 세부 사항에 있어서 다양한 변경이 수행될 수 있다는 점은 관련 기술 분야의 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 폭과 범위는 상술한 예시적인 실시예의 임의의 것에 의해 제한되지 않으며, 이하의 특허청구범위와 그의 균등물에 따라서만 정의되어야 한다.

본 발명을 통하여, 포토리소그래피나 다른 유사한 기술을 사용하여 제조될 수 있는 집적 회로 액츄에이터를 포함하며, 매우 높은 분해능 환경에서 사용될 수 있는 SLM을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 SLM의 일부를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SLM의 일부를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 SLM의 일부를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 SLM을 제조하는 방법을 기술하는 흐름도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 4에서 수행되는 단계들의 세부 사항들을 나타낸 흐름도.

도 6, 도 7 및 도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 다양한 전극 패턴을 나타낸 도면.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 SLM의 일부를 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : SLM

102 : 기판

104 : 선택적 열적 절연층

106 : 전극 배열

108 : 액츄에이터 소자

110 : 전극 배열

112 : 반사 장치

Claims

반사 장치(reflective device)의 배열(array);

기판에 결합되며, 액츄에이터 소자들의 배열을 갖는 집적 회로 액츄에이터; 및

상기 액츄에이터 소자들의 대향하는 벽들에 결합된 제1 및 제2 전극 배열

을 포함하는 마이크로 광전자 기계 시스템(MOEMS) 집적 회로 공간 광 변조기(spatial light modulator).
제1항에 있어서, 상기 액츄에이터 소자 및 전극은 상기 반사 소자를 두 방향으로 이동시키도록 구성된 MOEMS 집적 회로 공간 광 변조기.
제1항에 있어서, 상기 액츄에이터 소자 및 전극은 상기 반사 소자를 네 방향으로 이동시키도록 구성된 MOEMS 집적 회로 공간 광 변조기.
제1항에 있어서, 상기 제2 전극 배열에서의 각각의 전극은 제1 및 제2 전극 절편을 포함하는 MOEMS 집적 회로 공간 광 변조기.
제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극 절편 및 상기 제1 전극 배열은, 상기 액츄에이터 소자들이 상기 반사 장치를 기울일 수 있도록 구성된 MOEMS 집적 회로 공간 광 변조기.
제1항에 있어서,

상기 액츄에이터 소자와 상기 제2 전극 배열 내의 전극들 사이의 제1 결합 장치;

상기 제1 전극 배열에서의 전극들 사이의 제2 결합 장치

를 더 포함하는 MOEMS 집적 회로 공간 광 변조기.
제1항에 있어서, 상기 액츄에이터 소자들 중 서로 인접한 것들은 서로 다른 높이를 갖는 MOEMS 집적 회로 공간 광 변조기.
제2항에 있어서, 상기 액츄에이터 소자는 상기 반사 장치를 각 방향으로 광의 파장의 대략 1/4 만큼 이동시키는 MOEMS 집적 회로 공간 광 변조기.
제1항에 있어서,

상기 제1 전극 배열은 상기 액츄에이터 소자들의 제1 말단과 상기 반사 장치 사이에 결합되어 있으며;

상기 제2 전극 배열은 상기 액츄에이터 소자들의 제2 말단과 기판 사이에 결합되어 있는 MOEMS 집적 회로 공간 광 변조기.
제1항에 있어서, 상기 액츄에이터 소자들은, 상기 반사 장치가 전체적으로 커브 형태를 형성하도록 구성되는 MOEMS 집적 회로 공간 광 변조기.
제1항에 있어서, 상기 액츄에이터 소자들은, 다양한 파면 패턴이 그로부터 반사되는 광에 의해 생성되도록, 상기 기판 상에 다양한 높이와 위치로 형성되는 MOEMS 집적 회로 공간 광 변조기.
집적 회로 액츄에이터를 구비한 공간 광 변조기를 형성하는 방법에 있어서,

(a) 기판 상에 도전성 상호 접속 패턴(conductive interconnect pattern)을 형성하는 단계;

(b) 상기 도전성 상호 접속 패턴 상에 복수의 압전 소자를 형성하는 단계;

(c) 상기 복수의 압전 소자의 말단 상에 각각의 전극을 형성하는 단계; 및

(d) 상기 압전 소자의 상기 말단 상의 상기 전극 상에 미러를 형성하는 단계

를 포함하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 단계 (a)는

(a1) 상기 도전성 상호 접속 패턴을 도금하는 단계

를 포함하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 단계 (a1)은 상기 도전성 재료로서 니켈을 사용하는 단계를 포함하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 단계 (b)는

(b1) 압전 재료를 상기 도전성 상호 접속 패턴 상에 증착하는 단계;

(b2) 상기 압전 재료를 레지스트(resist)로 코팅하는 단계;

(b3) 액츄에이터 패턴을 상기 레지스트 상에 인쇄하는 단계;

(b4) 상기 액츄에이터 영역이 코팅된 상태를 유지하도록 상기 레지스트를 현상하는 단계; 및

(b5) 상기 압전 재료의 마스킹되지 않은 영역을 통해 이방적으로 에칭하는 단계

를 포함하는 방법.
제15항에 있어서, 상기 단계 (b1)은 스퍼터링(sputtering), 기화 및 도금 중 적어도 하나의 방법을 사용하는 단계를 포함하는 방법.
제15항에 있어서, 상기 단계 (b5)는 화학적 보조 플라즈마 에칭(chemically assisted plasma etching), 스퍼터링 및 이온 밀링(ion milling) 기술 중 적어도 하나를 사용하는 단계를 포함하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 단계 (c)는

(c1) 도전층을 증착하는 단계; 및

(c2) 상기 도전층을 레지스트로 코팅하는 단계

를 포함하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 단계 (d)는

(d1) 미러 패턴을 상기 레지스트 상에 인쇄하는 단계;

(d2) 상기 미러 패턴 영역이 노광되도록, 상기 레지스트를 현상하는 단계;

(d3) 미러 재료를 상기 미러 패턴 영역 상에 증착하는 단계; 및

(d4) 남아 있는 모든 레지스트를 제거하는 단계

를 포함하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 기판으로서, 실리콘, 사파이어 및 사파이어 상의 실리콘 중 적어도 하나를 사용하는 단계를 포함하는 방법.
(a) 미러의 배열을 구비한 집적 회로 MOEMS 공간 광 변조기에서 광을 수신하는 단계;

(b) 상기 MOEMS 공간 광 변조기 상의 집적 회로 PZT 액츄에이터를 이용하여, 이에 결합된 전극을 통해 상기 미러들을 이동시키는 단계; 및

(c) 상기 미러들과 상호 작용하는 상기 광에 기초하여 파면을 형성하는 단계

를 포함하는 방법.
제21항에 있어서, 상기 단계 (b)는

상기 액츄에이터 소자 및 이에 결합된 상기 미러들이 두 방향으로 이동하도록, 상기 액츄에이터 소자의 대향하는 벽들에 결합된 제1 및 제2 전극 배열에 전압을 가하는 단계를 포함하는 방법.
제22항에 있어서, 상기 두 방향은 상기 전극을 지지하는 기판을 향하는 것과 상기 기판으로부터 멀어지는 것인 방법.
제21항에 있어서, 상기 단계 (b)는

상기 액츄에이터 소자의 제1 벽에 결합된 제1 전극 배열에서의 전극들에 전압을 가하는 단계; 및

상기 액츄에이터 소자 및 이에 결합된 상기 미러가 네 방향으로 이동하도록, 상기 액츄에이터 소자의 제2 벽에 결합된 제2 전극 배열에서의 제1 및 제2 전극들 중의 하나에 전압을 가하는 단계

를 포함하는 방법.
제24항에 있어서, 상기 네 방향은, 상기 액츄에이터 소자를 지지하는 기판에 관하여, 상기 기판으로 향하는 것, 상기 기판으로부터 멀어지는 것 및 두 방향으로 기울어지는 것인 방법.
제21항에 있어서, 상기 액츄에이터 소자는 상기 반사 장치를 각 방향으로 광의 파장의 대략 1/4 만큼 이동시키는 방법.
제3항에 있어서, 상기 액츄에이터 소자는 상기 반사 장치를 각 방향으로 광의 파장의 대략 1/4 만큼 이동시키는 MOEMS 집적 회로 공간 광 변조기.
제21항에 있어서,

상기 액츄에이터 소자 및 이에 결합된 상기 미러들이 복수의 방향으로 이동하도록, 상기 제1 및 제2 전극 배열에서의 전극들에 전압을 가하는 단계

를 더 포함하는 방법.