KR100483837B1 - 포토리지스트와 곡선 구조를 이용한 멤스 구조물의 조립및 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포토리지스트와 곡선 구조를 이용한 멤스 구조물의 조립 및 제작방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 멤스 구조물을 형성함에 있어서 포토리지스트로 형성된 패드를 이용하여 곡선형 구조물과 직립 구조물을 간편하게 조립, 제작할 수 있는 방법에 관한 것이다.

곡선형 구조물을 제작하는 방법은, 실리콘 박판에 종으로 관통하는 다수개의 실리콘 스프링 구조물을 형성하고, 그 구조물에 포토리지스트로 형성한 패드를 도포한 뒤, 열처리를 통해 포토리지스트 패드를 수축시켜 그 힘으로 실리콘 박판의 형태를 제어하는 방법이다.

직립 구조물의 제작 방법은, 실리콘 박판에 곡선형 걸쇠 구조를 형성 한 뒤, 포토리지스트로 형성한 패드를 도포한다. 열처리를 하게 되면 포토리지스트 패드가 수축하는 힘으로 걸개 구조물을 들어 올려 직립 구조물을 형성한다.

Description

포토리지스트와 곡선 구조를 이용한 멤스 구조물의 조립 및 제작방법{MEMS structure assembly and fabrication methods using photoresists and curved structures}

본 발명은 포토리지스트와 곡선 구조를 이용한 멤스 구조물의 조립 및 제작방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 멤스 구조물을 형성함에 있어서, 포토리지스트로 형성된 패드를 이용하여, 곡선형 구조물과 직립 구조물을 간편하게 조립, 제작할 수 있도록 하는 방법과 구조물에 관한 것이다.

실리콘을 이용한 멤스 구조물의 제작 방법은 기존의 반도체 제조 공정을 이용하면서 급속도로 발전하여 왔다. 특히, 배치 프로세스를 이용한 제작 방법은 공정상의 이익과 다량 제작을 가능하게 하여 준다.

하지만, 실제 제작이 된 멤스 구조물을 조립하는 공정은 배치 프로세스화 되어 있지 않기 때문에 공정의 제한 요소가 된다.

즉, 다량 생산을 하기 어렵게 된다. 게다가, 미세 조작기등을 사용한 조립의 경우는 장비가 매우 고가인데다가 긴 공정 시간을 가지게 된다.

또한 제작 단가가 상승하게 되므로 제작된 소자의 가격도 마찬가지로 상승하게 되어서 가격 경쟁력을 저하하는 요소가 될 수 있다.

상기와 같이 공정상의 이점을 저하하는 요소를 없애고, 배치 프로세스를 이용할 수 있게 하는 방안으로 제시되는 방법이 포토리지스트를 이용한 방법이다.

이 방법은 포토리지스트로 패드를 형성하고, 이 패드를 140'C 정도로 열처리를 해 줄 때 패드가 수축하는 성질을 이용하여, 패드로 구조물을 연결하고, 열처리로 수축시켜서 구조물이 자동 조립이 되게 하는 방법이다. 하지만, 아직까지 이 방법은 수율이 낮고, 조립을 위해 특별히 고안된 구조가 개발되어 있지 않은 상태임으로 문제점이 발생하고 있는 것이 현 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 포토리지스트 패드를 이용하는 특별히 고안된 구조들을 제안함으로서, 멤스에서 자주 사용되는 곡선형 구조물이나 직립 구조물을 간편하게 자동 조립할 수 있게 하는 것이다.

또한 이 방법들은 현재의 반도체/멤스 제작 공정에서 배치 프로세스화 될 수 있기 때문에, 공정의 단가를 낮추고 대량생산을 가능하게 하는 장점과, 특별히 고안된 구조들과 방법들을 통해서, 제조되는 소자의 정밀도와 수율을 높일 수 있도록 하는데 그 목적이 있는 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명은

실리콘 박판에 종으로 관통하는 다수개의 실리콘 스프링 구조물을 형성하고, 그 위에 포토리지스트로 형성된 패드를 도포한 후, 열처리함으로써 실리콘 박판의 곡선형 구조를 자동 조립 할 수 있는 것을 특징으로 하는 포토리지스트와 곡선 구조를 이용한 멤스 구조물의 조립 및 제작방법을 제공하며,

또한, 실리콘 박판에 직립되도록 서로 엇걸리게 결합하는 실리콘 곡선형 걸쇠 구조물을 형성한 뒤, 포토리지스트 패드를 접착, 열처리 과정을 통해 직립 구조물을 자동 조립시키는 것을 특징으로 하는 포토리지스트와 곡선 구조를 이용한 멤스 구조물의 조립 및 제작방법을 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따르는 멤스 구조물에 있어서 멤스 곡선형 구조물을 도시한 것이며,

도 1에 도시된 바와 같이 실리콘 박판(1)에 종으로 관통하는 다수개의 실리콘 스프링 구조물(2)을 형성하고, 그 위에 포토리지스트 패드(4)를 형성한다. 이 포토리지스트 패드(4)는 열처리 과정을 통해서 수축하게 되고, 여기서 발생하는 수축력과 실리콘의 박판에 형성된 실리콘 스프링 구조물(2)에서 발생하는 탄성력이 서로 작용하면서 실리콘 박판(1)은 곡선형태를 갖추게 된다.

도 2a 및 도 2b는 상기된 방법을 보다 자세히 보여 주는 것으로 멤스 구조물의 형성 방법 중 곡선 구조물의 제작 방법의 개략도로서 포토리지스트 패드(4)의 크기와 개수를 조절하여서 수축력을 조절하여 줄 수 있고 실리콘 스프링 구조물(2)의 크기와 개수를 조절하여서 탄성력을 조절할 수 있다. 결과적으로, 곡선 구조물의 곡률을 조절 할 수 있게 되는 것이다.도 2c는 도 2a에 있어서 열처리 후 “A”방향 변형 형상을 예를 도시한 것으로, 열처리에 의하여 포토리지스트 패드(4)가 수축하면 도 2c에 도시된 바와 같이 곡선 구조물이 형성된다.

도 3의 구조물은 실리콘 직립 구조물의 형성을 위한 것으로 실리콘 곡선형 걸쇠 구조물(3)은 서로 수직하게 걸리게 설계되었고, 포토리지스트로 형성된 패드(4)는 이 구조물들에 수축력을 제공하여 실제로 자동 조립이 되게 한다.

포토리지스트 패드(4)가 수축하면서 곡선형 걸개 구조물은 서로 수직하게 만나기 시작하고 완전히 수직하게 걸려서 고착하게 되었을 때, 구조물은 완전히 수직인 각도를 가지게 된다.

이러한 설계는 정밀하면서도 간편하게 수직 구조물을 배치 프로세스 상에서 제작 할 수 있게 한다.

도 3은 멤스 구조물의 형성 방법 중 직립 걸쇠 구조물의 제작 방법의 개략도로서 이러한 과정에서 실제로 자동 조립이 일어나는 원리를 보다 자세히 설명 해 준다.

도 4는 도 3의 멤스 직립 걸쇠 구조물이 열처리에 의하여 포토리지스트 패드(4)가 수축하여 실리콘 곡선형 직교 걸쇠 구조물의 안쪽 걸쇠(3)는 아래 방향으로, 실리콘 곡선형 직교 걸쇠 구조물의 바깥쪽 걸쇠(7)는 각각 좌우 방향으로 들어 올려진 형상을 도시한 것이다. 도 4에는 실리콘 박판(1)과 실리콘 곡선형 직교 걸쇠 구조물의 안쪽 걸쇠(3)가 이루는 각, 실리콘 박판(1)과 실리콘 곡선형 직교 걸쇠 구조물의 안쪽 걸쇠(3)가 이루는 각이 모두 수직인 경우를 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 평면상에서 원하는 각도를 가진 구조물을 형성하는 것이 가능하다. 그 방법은 실리콘 걸쇠 구조물의 조립 각도 결정면(5)의 각도를 조절하여서 제작하는 것이다. 각도가 90도 이상으로 제작한 예시가 도 5 이며, 도 6은 도 5의 조립 형상을 도시한 것이다.

지금까지 제시된 방법을 수행함에 있어서 열처리 과정은 매우 중요하다. 기존의 연구에서도 제안되었지만, 포토리지스트를 이용한 조립에 있어서는, 포토리지스트와 목적 구조물간의 접착이 확실히 보장되어야 포토리지스트의 수축력을 이용한 조립이 가능하게 되기 때문에, 이미 형성된 포토리지스트 패드를 110℃ 전후로 사전 열처리를 해서 각 구조물에 잘 접착해 있을 수 있도록 해야 한다.

그러므로 본 발명은 멤스의 복잡한 공정을 단순화시킴으로서, 공정 비용을 감소시키고, 배치 프로세스 상에서 적용이 가능하기 때문에 대량생산을 가능하게 한다. 또한 정밀하게 원하는 각도를 만들 수 있으며, 원하는 곡률을 가진 구조물을 용이하게 제작할 수 있게 하기 때문에, 다양한 멤스 구조물의 제작에 응용이 될 수 있다.

또한, 이 모든 공정이 일반적인 반도체 제조 공정만을 요구하기 때문에 멤스 구조물을 제작하기 위한 별도의 공정 설비를 감소시킬 수 있다.

본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 설명하였지만, 첨부 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따르는 멤스 구조물에 있어서 멤스 곡선형 구조물을 도시정면도이다.

도 2a 및 도2b는 본 발명에 따르는 멤스 곡선형 구조물의 실시 예를 도시한 정면도이며, 도 2c는 도 2a에 있어서 열처리 후 “A” 방향 변형 형상 예를 도시한 평면도이다.

도 3은 본 발명에 따르는 멤스 구조물에 있어서 멤스 직립 걸쇠 구조물을 도시한 정면도이다.

도 4는 도 3의 멤스 직립 걸쇠 구조물의 열처리 후의 변형 형상을 도시한 사시도이다.도 5는 본 발명에 따르는 멤스 구조물에 있어서 임의 각도의 멤스 직립 걸쇠 구조물을 도시한 정면도이다.도 6은 도 5의 멤스 직립 걸쇠 구조물의 열처리 후의 변형 형상을 도시한 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 실리콘 박판

2 : 실리콘 스프링 구조물

3 : 실리콘 곡선형 직교 걸쇠 구조물

4 : 포토리지스트 패드

5 : 실리콘 곡선형 걸쇠 구조물의 조립 각도 결정면

삭제

7 : 실리콘 곡선형 직교 걸쇠 구조물의 바깥쪽 걸쇠

Claims (4)

1. 실리콘 박판에 종으로 관통하는 다수개의 실리콘 스프링 구조물을 형성하고, 그 위에 포토리지스트로 형성된 패드를 도포한 후, 열처리함으로써 실리콘 박판의 곡선형 구조를 자동 조립 할 수 있는 것을 특징으로 하는 포토리지스트와 곡선 구조를 이용한 멤스 구조물의 조립 및 제작방법.
2. 실리콘 박판에 직립되도록 서로 엇걸리게 결합하는 실리콘 곡선형 걸쇠 구조물을 형성한 뒤, 포토리지스트 패드를 접착, 열처리 과정을 통해 직립 구조물을 자동 조립시키는 것을 특징으로 하는 포토리지스트와 곡선 구조를 이용한 멤스 구조물의 조립 및 제작방법.
3. 제 1항에 있어서,

   포토리지스트로 형성된 패드의 두께와 개수, 그리고 실리콘 스프링 구조물의 크기와 개수를 조절하여 완성된 멤스 곡선 구조물의 곡률을 조절하는 방법을 특징으로 하는 포토리지스트와 곡선 구조를 이용한 멤스 구조물의 조립 및 제작방법.
4. 제 2항에 있어서,

   실리콘 곡선형 걸쇠 구조물의 조립 각도 결정면의 각도를 조절하여 원하는 각도를 가지는 평면상의 구조물을 제작하는 것을 특징으로 하는 포토리지스트와 곡선 구조를 이용한 멤스 구조물의 조립 및 제작방법.