KR100372690B1 - 마이크로센서 구조물의 건식 식각방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로센서의 기판상에 떠있는 구조물이 기판면과 접착되는 현상을 방지하고, 기판면과 마이크로 구조물의 저면 계면 접촉면적을 극소화시킬 수 있는 마이크로센서 구조물의 건식 식각방법에 관한 것으로 이는 특히, 마이크로센서의 마이크로 구조물 식각을 위하여 상측으로 일정 패턴의 포토 마스크를 증착하고, 상기 포토 레스터가 증착된 부위를 제외한 부분을 플라즈마 식각을 통해 일정한 전압을 인가하여 구조물 전체 식각 두께의 약 4/5까지 식각작업을 수행하며, 상기 구조물의 미식각 부위를 일정한 RF주파수의 펄스 전압을 인가하여 마이크로 구조물에 의해 형성되는 기판의 표면의 넓은부분 패턴과 좁은부분 패턴이 동시에 완전히 식각작업을 수행하고, 상기 마이크로 구조물의 저부 식각을 위해 기판의 전극에 일정한 바이어스 전압을 인가하여 마이크로 구조물 저부 양측이 식각되어 구조물 저면을 대칭 라운딩형상으로 형성시켜 기판면과의 계면 접촉면적을 극소화 시키도록 하는 것을 요지로 한다.

Description

마이크로센서 구조물의 건식 식각방법{DRY ETCHING METHOD OF MICRO SENSON STRUCTURES}

본 발명은 미세한 진동의 감쇄등을 위하여 사용되는 마이크로 자이로스코프등과 같은 마이크로센서의 기판상에 떠있는 구조물이 기판면과 접착되는 현상을 방지하고, 기판면과 마이크로 구조물의 저면 계면 접촉면적을 극소화시킬 수 있는 마이크로센서 구조물의 건식 식각방법에 관한 것으로 이는 특히, 마이크로센서의 마이크로 구조물 식각을 위한 포토 마스크를 증착하고, 플라즈마 식각을 통해 일정한 전압을 인가하여 구조물 전체 식각 두께의 4/5까지 식각작업을 수행하며, 재차 일정한 RF주파수의 펄스 전압을 인가하여 기판의 표면 까지 식각작업을 수행한후, 일정한 바이어스 전압을 인가하여 마이크로 구조물 저부 양측이 식각되어 구조물 저면을 라운딩형으로 형성시켜 기판면과의 계면 접촉면적을 극소화 시키도록 함으로써, 마이크로 센서의 마이크로 구조물과 기판 표면과의 계면 접촉면적을 극소화시킬 수 있도록 하며, 마이크로 구조물의 식각 작업시 발생되는 불균일한 과식각(over etching)현상을 방지하여 마이크로 센서의 특성을 가일층 향상시킬 수 있도록한 마이크로센서 구조물의 건식 식각방법에 관한 것이다.

일반적으로 마이크로 센서의 제작시 마이크로 구조물이 위치한 전극 부분에는 식각의 진행도중 일정한 전압을 인가하여, 기판상에 떠있는 상태로 마이크로 구조물의 식각 작업을 수행하게 된다.

이와같은 기술과 관련된 종래의 마이크로 센서의 구조물 식각 방법에 있어서는 실리콘 산화물(SiO₂)등과 같은 산화물(oxide) 희생층을 식각 용액을 통해 습식으로 식각한 후, 별도의 화학용액으로 마이크로 구조물과 기판의 표면을 표면처리하여 마이크로 구조물의 저부와 기판 표면간의 접촉면적을 감소시키는 방법으로 기판에 구조물 저부가 달라붙는 현상을 방지시키는 방법과, 상기 산화물 희생층을 습식 식각이 아닌 이온가스등의 주사에 의한 건식 식각으로 제거하여, 고상/액상 계면이 아닌 고상/기상 계면을 만들어 기판의 표면과 마이크로 구조물 저부 사이의 접촉면적을 점차로 감소시켜, 기판 표면에 구조물 저부가 달라붙는 현상을 방지시키게 되는 것이다.

그러나, 상기와같이 단순히 식각 용액에 의한 산화물 희생층의 식각 방법과, 플라즈마 식각을 이용한 건식 식각방법에 있어서는, 마이크로 구조물의 저부가 균일한 상태의 식각작업이 불가능하게 되어, 마이크로 센서에 적합한 성능 및 수율을 만족시키지 못하게 되는 단점이 있는 것이다.

한편, 상기와같은 단점을 개선시키기 위하여 도 1에 도시한 바와같이, 마이크로 구조물의 저부 접촉면적을 극소화시키기 위하여, 기판(10)상에 형성된 전극에 전압을 인가하여 과식각(over etching)작업을 통해 구조물 저부 접촉면적을 극소화시키고 있으나, 상기와같은 경우 마이크로 구조물(20)의 저부 일측이 기판(10)에 달라붙는 잔류물(30)(residues)이 존재하게 되어, 마이크로 센서의 성능과 수율에 치명적인 악영향을 끼치게 되는 것이다.

즉, 도 1의 요부 확대도에서와 같이, 마이크로 구조물(20)의 식각되는 저부 면적이 다른 패턴에 대해서는, 넓은 면적과 좁은면적의 식각속도 차이에 기인한 잔류물(30)이 발생하게 되며, 좁은 면적이 기판(10) 표면까지 전부 식각되는데 필요한 식각시간과, 넓은 면적에서 비대칭적인 과식각 현상이 발생하기 바로 전까지의 식각시간이 서로 일치하지 않게되어, 마이크로 구조물의 식각공정이 어렵게 되는것이다.

따라서, 상기와같은 마이크로 구조물의 시각후 발생되는 잔류물에 의해 마이크로 센서 제작공정의 재현성과, 수율이 크게 저하되는등 많은 문제점이 있었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 개선시키기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은, 마이크로 센서의 마이크로 구조물과 기판 표면과의 계면 접촉면적을 극소화시킬 수 있도록 하며, 마이크로 구조물의 식각 작업시 발생되는 불균일한 과식각현상을 방지하여 마이크로 센서의 특성 및 수율을 가일층 향상시킬 수 있는 마이크로센서 구조물의 건식 식각방법을 제공하는 데에 있다.

도 1은 종래 마이크로센서 구조물의 건식 식각 방법을 통해 식각된 마이크로 구조물의 정단면 구조도.

도 2(a)(b)(c)는 본 발명에 따른 마이크로센서 구조물의 건식 식각공정을 설명하기 위한 개략 구성도.

도 3은 본 발명의 건식 식각과정을 거친 마이크로 구조물의 개략 정단면 구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

110...마이크로 구조물 120...포토 마스크

130...기판

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 발명은, 마이크로센서의 마이크로 구조물 식각을 위하여 상측으로 일정 패턴의 포토 마스크를 증착하고, 상기 포토 레스터가 증착된 부위를 제외한 부분을 플라즈마 식각을 통해 일정한 전압을 인가하여 구조물 전체 식각 두께의 4/5까지 식각작업을 수행하는 단계와,

상기 마이크로 구조물의 미식각 부위를 일정한 RF주파수의 펄스 전압을 인가하여 기판의 표면의 넓은부분 패턴과 좁은부분 패턴이 동시에 완전히 식각작업을수행하는 단계와,

상기 마이크로 구조물의 저부 식각을 위해 기판의 전극에 일정한 바이어스 전압을 인가하여 마이크로 구조물 저부 양측이 식각되어 구조물 저면을 라운딩형으로 형성시켜 기판면과의 계면 접촉면적을 극소화 시키도록 하는 단계를 거쳐 식각작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로센서 구조물의 건식 식각방법을 마련함에 의한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2(a)(b)(c)는 본 발명에 따른 마이크로센서 구조물의 건식 식각공정을 설명하기 위한 개략 구성도이고, 도 3은 본 발명의 건식 식각과정을 거친 마이크로 구조물의 개략 정단면 구조도로서, 마이크로센서의 마이크로 구조물(110)을 형성하기 위하여, 상기 마이크로 센서의 상측에는 마이크로 구조물(110)의 설치를 위해 일정한 패턴의 포토 마스크(120)를 증착하고, 상기 포토 레스터(120)가 증착된 부위를 제외한 부분을 플라즈마 식각을 통해 일정한 전압을 인가하여 구조물 전체 식각 두께의 4/5까지 식각작업을 수행한다.(도 2a)

이때 상기 포토 마스크가 증착된 부위를 제외한 나머지 부분을 구조물 두께의 약 5/4로 식각하는 이류로서는, 상기 플라즈마 식각을 통한 구조물의 식각깊이가 기판(130)의 표면까지 계속될 경우, 종래와같이 마이크로 구조물(110)의 저부가 과식각(over etching)에 의해 식각이 불규칙하게 형성되어 마이크로 센서의 수율이저하되는데 기인한 것이다.

한편, 상기와같이 포토 마스크 증착부위를 제외한 부위의 식각후, 마이크로 구조물의 미식각 부위를 일정한 RF주파수의 펄스 전압을 기판의 전극부위에 인가하여, 기판(30) 표면의 넓은부분 패턴과 좁은부분 패턴이 동시에 완전히 식각작업이 이루어지도록 한다.(도 2b)

이때, 상기 펄스로 전압을 인가하는 부분의 RF 제너레이터(Generator)의 주파수는 본 발명의 실시예에서 약 13.56MHz 정도로 되어 식각가스의 이온이 충분히 대응할 수 있도록 낮게된다.

상기와같이, 기판(130) 표면의 마이크로 구조물(110)에 의한 넓은부분 패턴과 좁은부분 패턴이 동시에 완전히 식각작업이 이루어지면, 상기 마이크로 구조물(110)의 저부 식각을 위해 기판(130)의 전극에 일정한 바이어스 전압을 인가하여 마이크로 구조물 저부 양측이 순차로 일정한 속도로 식각되어 마이크로 구조물(110)의 저면이 대칭 라운딩 형상이나, 또는 대칭 첨탑형상으로 식각(도 2c)이 완료되어, 기판면과 마이크로 구조물의 저부와의 계면 접촉면적이 극소화 될수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명인 마이크로센서 구조물의 건식 식각방법에 의하면, 마이크로 센서의 마이크로 구조물과 기판 표면과의 계면 접촉면적을 극소화시킬 수 있도록 하며, 마이크로 구조물의 식각 작업시 발생되는 불균일한 과식각현상을 방지하여 마이크로 센서의 특성 및 수율을 가일층 향상시킬 수 있는 우수한 효과가 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀 두고자 한다.

Claims (2)

1. 마이크로센서 구조물의 건식 식각방법에 있어서,

   마이크로센서의 마이크로 구조물 식각을 위하여 상측으로 일정 패턴의 포토 마스크를 증착하고, 상기 포토 레스터가 증착된 부위를 제외한 부분을 플라즈마 식각을 통해 일정한 전압을 인가하여 구조물 전체 식각 두께의 약 4/5까지 식각작업을 수행하는 단계와,

   상기 마이크로 구조물의 미식각 부위를 일정한 RF주파수의 펄스 전압을 인가하여 마이크로 구조물에 의해 형성되는 기판의 표면의 넓은부분 패턴과 좁은부분 패턴이 동시에 완전히 식각작업을 수행하는 단계와,

   상기 마이크로 구조물의 저부 식각을 위해 기판의 전극에 일정한 바이어스 전압을 인가하여 마이크로 구조물 저부 양측이 식각되어 구조물 저면을 대칭 라운딩형상으로 형성시켜 기판면과의 계면 접촉면적을 극소화 시키도록 하는 단계를 거쳐 식각작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로센서 구조물의 건식 식각방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 포토 마스크가 증착된 부위를 제외한 구조물은, 기판의 표면까지 식각작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로센서 구조물의 건식 식각방법.