KR100837987B1 - 용해 수지를 이용하는 마이크로 전기기계 시스템 장치의재코팅 방법 - Google Patents

용해 수지를 이용하는 마이크로 전기기계 시스템 장치의재코팅 방법 Download PDF

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Abstract

회전 코팅을 이용하여 자주형 마이크로 기계 장치(302)를 코팅하기 위한 방법이 개시된다. 높은 고체 함량을 가지지만 낮은 점성을 가진 용액은 마이크로 기계 장치 구조의 자유 영역(304)을 통과할 수 있다. 용액을 웨이퍼 또는 다이에서 회전하여 분리시키는 것은 모세관 작용으로부터의 예상되는 손상없이 장치 위에 필름을 형성하게 한다. 유기 중합체가 고체 요소로서 이용되면, 구조는 전형적인 재의 공정에 의해 다시 해제될 수 있다. 이 방법은 해제되고 시험된 구조를 보호하도록 그리고 습식 해제 공정과 관련하여 마이크로 기계 장치의 정마찰-관련 변형을 극복하도록 마이크로 기계 장치의 제조 공정로서 이용될 수 있다.
Figure R1020010034904
MEMS, 마이크로 기계 장치, 용해 수지, 재코팅, 마이크로 거울, 모세관힘, 회전 공정

Description

용해 수지를 이용하는 마이크로 전기기계 시스템 장치의 재코팅 방법{RE-COATING MEMS DEVICES USING DISSOLVED RESINS}
본 발명 및 그 장점에 대해 보다 완전한 이해를 위해 첨부 도면과 관련하여 이하 설명에 대한 참조가 이루어진다.
도1은 선행 기술의 마이크로 거울 배열의 소부분 사시도.
도2는 도1의 마이크로 거울 배열로부터의 단일 마이크로 거울 요소의 확대 사시도.
도3은 마이크로 거울 장치의 측단면도.
도4는 부적절한 재코팅으로 인한 구조 상의 손상을 도시하는 마이크로 거울 장치의 측단면도.
도5는 용매의 증발 후에 재코팅 수지의 부적당한 충전을 도시하는 마이크로 거울 장치의 측단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
102, 302 : 거울
104 : 기판
106 : 절연 산화층
110 : 어드레스 전극
114 : 힌지 요크
116 : 힌지 스페이서바이어
118 : 전극 지지 스페이서바이어
120 : 비틀림 힌지
122 : 힌지캡
124 : 상부 어드레스 전극
300 : 갭
본 발명은 마이크로 전기기계 시스템(MEMS) 분야에 관한 것이며, 특히 장치를 코팅하는 데 이용되는 방법, 더욱 특히 구조상 손상 없이 용해 수지로 장치를 코팅하는 데 이용되는 방법에 관한 것이다.
다음의 특허 및/또는 공통적으로 지정된 특허출원은 참조로서 본 명세서에 합체된다.
특허출원 출원일 발행일 명칭
5,061,049 1990년 9월 13일 1991년 10월 29일 공간적인 광 모듈레이터 및 방 법
5,583,688 1993년 12월 21일 1996년 12월 10일 다중-레벨 디지털 마이크로 거 울 장치
마이크로-전기-기계 시스템(MEMS) 또는 마이크로 기계 장치는 흔히 가동 부품을 갖춘 마이크로 크기 장치이며, 집적 회로 제조를 위해 개발되어온 광 노광기술, 도핑, 금속 스퍼터링, 산화물 증착 및 플라즈마 식각과 같은 전형적인 반도체 공정을 이용하여 제조된다.
텍사스 인스트루먼트의 DMDTM 마이크로 거울 배열과 같은 마이크로 거울은 마이크로 기계 장치의 유형이다. 다른 유형의 마이크로 기계 장치는 가속도계, 압력 및 유동 센서, 기어 및 모터를 포함한다. 압력 센서, 유동 센서 및 마이크로 거울과 같은 몇몇의 마이크로 기계 장치는 상업적인 성공이 있었지만, 다른 유형의 마이크로 기계 장치는 상업적 성공이 아직 없다.
MEMS 장치는 그 장치의 크기로 매우 견고하지만, 그러나 모세관 인력과 같은 거시적인 힘에 의해 쉽게 파손된다. 액체의 표면 장력으로 잡힌 MEMS 장치는 공정 중에 구부러지거나 심지어 파손된 채 액체와 함께 이동할 것이다. MEMS 장치 상에서 작은 물방울 또는 유기 용제가 증발할 때 그 장치는 파괴될 것이다. 상기 장치가 비가역적으로 변형되지는 않더라도, 주변 장치에 의해 구부러진 상태로 포획되기 쉽다.
MEMS 장치의 파손되기 쉬운 특성은 MEMS 장치를 비용 효과적인 방법으로 제조하는 것을 어렵게 할 수 있다. 마이크로 거울 배열의 경우에, 일단 마이크로 거울 아래의 희생층이 제거되면, 거울은 매우 파손되기 쉬우며 입자로 인해 손상되기 쉽다. 입자는 마이크로 거울 배열의 기계 구조 내에 포획되며, 마이크로 거울의 작동을 방지할 수 있다. 입자는 배열의 파괴 없이 배열로부터 씻어질 수 없기 때문에, 거울 하부 절단이라 명명되는 거울 아래의 희생층을 제거하기 전에 장치가 형성되는 웨이퍼를 분리하고 장치에서 파편을 씻어버릴 것이 필요하다. 또한, 칩 본드-아웃 공정도 역시 입자를 생성하기 때문에, 패키지 기판에 장치를 장착하고, 거울을 하부 절단하기 전에 칩 본드-아웃 공정을 수행하는 것이 바람직하다.
불행하게도, 마이크로 거울 배열이 시험될 수 있는 것은 오직 거울이 하부 절단된 후이다. 표준 마이크로 거울 제조 흐름을 따라서, 제조된 장치 모두는 패키지 기판에 장착되고, 기판에 본드-아웃되며, 장치를 시험하기 전에 하부 절단된다. 또한, 마이크로 거울은 통상적으로 편향될 때 거울이 랜딩 표면에 고정되지 않도록 하기 위해 여러 종류의 윤활제를 필요로 한다. 따라서, 장치는 또한 윤활 작용을 해야하며, 장치를 시험하기 전에 패키지 리드 또는 윈도우가 적용되어야 한다. 통상적인 마이크로 거울 패키지는 매우 비싸기 때문에, 기능하지 않는 장치와 관련된 패키지가 비용은 생산 비용을 크게 증가시키며, 기능하는 장치에 의해 회복되어야 한다.
필요한 것은 마이크로 거울 배열을 패키지하기 전에 마이크로 거울 배열의 마이크로 기계 구조를 시험하는 방법이다. 이 방법은 공지된 우수한 장치를 단지 패키지하는 제조 흐름을 가능하게 한다. 따라서, 파손된 다이를 패키지하는 것과 관련된 중요한 비용은 없어질 것이다.
목적 및 장점은 명확할 것이며, 이하에 부분적으로 나타날 것이며 용해 수지 이용하여 MEMS 장치를 재코팅하기 위한 시스템 및 방법을 제공하는 본 발명에 의해 달성될 것이다. 본 발명의 일 실시예는 자주형(free-standing) 마이크로 기계 장치를 코팅하는 방법을 제공한다. 상기 방법은, 유기 수지 코팅 재료를 마이크로 기계 장치에 적층하고, 상기 코팅 재료를 경화시키는 것을 포함하며, 상기 코팅 재료는 용제 내에 적어도 25%의 고체를 포함하며, 상기 코팅 재료는 120센티스토크보다 크지 않은 점성를 가진다.
본 발명의 다른 실시예는 자주형 마이크로 기계 장치를 코팅하는 방법을 제공한다. 상기 방법은, 유기 수지 코팅 재료를 마이크로 기계 장치에 적층하고, 유기 코팅 재료를 분배하기 위해 마이크로 기계 장치를 회전시키며, 상기 코팅 재료를 경화시키는 것을 포함하며, 상기 코팅 재료가 용제 내에 적어도 25%의 고체를 포함하며, 상기 코팅 재료는 120센티스토크보다 크지 않은 점성를 가진다.
본 발명의 다른 실시예는 자주형 마이크로 기계 장치를 코팅하는 방법을 제공한다. 상기 방법은, 유기 수지 코팅 재료를 마이크로 기계 장치에 적층하고, 상기 코팅 재료를 경화시키는 것을 포함하며, 상기 코팅 재료가 용제 내에 적어도 40%의 고체를 포함하며, 상기 코팅 재료는 120센티스토크보다 크지 않은 점성를 가진다.
완전히 제조되고 시험된 MEMS 장치가 보호 수지로 덮어질 수 있도록 하는 새로운 공정이 개발되었다. 보호된 MEMS 장치는 수송 응력뿐만 아니라 장치 분리 및 세정 단계를 충분히 견딜 수 있는 내구성을 가지며, 따라서 장치가 웨이퍼 형태로 완성되고 시험될 수 있으며, 그후 보호층으로 코팅되고 다이스되며 패키지하기 위해 수송된다. 패키지 기판에 기능 장치를 장착한 후에, 보호 덮개는 제거되고 패키지는 밀봉된다.
한정하기 위해서가 아니라 설명의 목적을 위해, 이하 설명은 마이크로 거울 배열의 재코팅을 기술할 것이다. 도1은 마이크로 거울 배열(100) 일부분의 사시도이다. 도1에서, 일부 거울은 장치의 하부 구조를 설명하기 위해 제거된다. 도2는 단일 마이크로 거울 요소 확대도이다. 마이크로 거울은 비교적 크고 얇은 거울(102)로 인한 손상 없이 재코팅할 것이 특히 요구되고 있다. 거울은 각 측면이 대략 13 내지 17㎛이며, 단지 200㎚ 두께이다. 각 배열은 500,000 내지 1,300,000개의 마이크로 거울을 포함하며, 각각 1㎛보다 약간 작은 갭에 의해 분리된다.
마이크로 거울은 두께가 100㎚미만인 비틀림 힌지(120)에 의해 지지되는 힌지 요크(114)에 부착되는 거울 지지 스페이서바이어(126)에 의해 기판(104) 상에 약 3.3마이크론으로 지지된다. 거울 및 결합 구조는 알루미늄 및 알루미늄 합금이다. 힌지는 힌지 스페이서바이어(116)에 의해 지지되는 힌지 캡(122)에 부착된다. 힌지 스페이서바이어는 절연 산화층(106) 위의 거울 바이어스 금속층(112) 상에 형성된다. 다른 구조는 어드레스 전극(110), 상부 어드레스 전극(124) 및 전극 지지 스페이서바이어(118)를 포함한다. 어드레스 전극은 산화층을 통해 바이아(108)을 통해 하부 반도체 기판 상의 회로에 연결된다. 정전기 인력이 어드레스 전극과 힌지 요크 사이 및 상부 어드레스 전극과 거울 사이에서 발생되는 때에 스프링팁(128)과 거울 바이어스 금속화층(112) 사이의 접촉에 의해 정지되는 때까지 마이크로 거울이 비틀림 힌지축에 대해 뒤틀리도록 설계된다.
마이크로 거울 및 다른 MEMS 구조의 매우 작은 치수 때문에, 매우 작은 힘은 장치를 파손하기에 충분하다. 종래의 지식은 일단 거울이 하부 절단되면 구조가 너무 약해서 임의의 고체 또는 액체와의 접촉 또는 가스의 강한 유동을 견딜 수 없다는 것이었다. 이 관점은 감광제 및 물을 포함하는 다양한 액체의 적용이 마이크로 거울 상의 거울을 파손하는 실험을 통해 강화되었다. 유체는 액체의 적용 및 퍼짐 도중에 유체의 질량 및 웨이퍼를 회전시킴으로써 발생되는 원심력 때문에 거울을 하부 구조로부터 떼어내는 것으로 추측된다.
이전에는, MEMS 장치에 용액을 제공하고 손상없이 용액를 제거하는 유일한 방법은 초임계 이산화탄소와 같은 난해한 용제에 의지하는 것이었다. 습식 해제 공정(wet release processes)을 이용하는 MEMS 장치는 시클로헥산과 같은 액체로 점차로 대체하고 상기 액체를 얼리며 상기 결빙된 액체를 승화시킴으로써 초기 용제를 내보낼 수 있었다. 이 방법은 효율적일 수 있지만, 느린 사이클 시간 및 비전형적인 취급 기술로부터 손실을 입는다. 이 제한을 극복하는 것은 정마찰(stiction)에 상관없이 구조를 해제될 수 있도록 하는 것이며, 또한 해제 후에 전체 MEMS 장치에 적용될 수 있는 무전착(electrodeless deposition)과 같은 용액 위상 화학 반응을 가능하게 하는 것이다. 상기 기술은 예를 들어 점착 방지 코팅을 적층하는 데 이용될 수 있었지만, 소정의 전류 기술이 어렵다.
해제 후의 MEMS 장치의 재코팅은 또한 모세관 인력에 관련된 문제점에 의해 또한 금지된다. 재코팅 기술은 해제 후에 장치가 시험되고 점검될 수 있게 하여, 캡슐 재봉합되고 수송되며 다른 공정에 종속된다. 재코팅된 장치는 더욱 패턴되고 처리될 수 있다. 재코팅을 위한 하나의 기술은 파릴린(PARYLENETH)을 이용하는 것이며, 이는 가스 상태로부터 적층될 수 있어서 모세관 작용이 발생하지 않는다. 이 기술은 느리고, 비용이 많이 들며, 직접 패턴될 수 없으며, 대부분의 반도체 제조 설비에서 볼 수 없는 특수 장비에 의존한다.
이하는 모세관힘에 의한 장치 변형과 관련된 문제를 극복하는 간단하고 보편적인 방법이다. 이 방법은 신속하며, 표준 반도체 장비를 사용하며, 제조 환경에 적합하게 될 수 있다. 일반적인 해제 문제점 및 특히 자주형 MEMS 장치를 고체 필름으로 의도적으로 코팅하는 것에 적용될 수 있다. 자주형 MEMS는 장치 기판 위에 지지되고 확장되는 부품을 남기기 위해 제거되는 충분한 희생 재료를 구비하는 임의의 마이크로 기계 장치라고 여겨진다.
본 발명은 장치에 대한 손상은, 보호층의 적용 및 편평하게 하는 중에 발생할 뿐만 아니라 용제가 코팅으로부터 증발하는 때에 코팅 용제의 표면 장력에 의해 발생되는 모세관힘으로부터 발생한다는 신규한 식견에 기초를 둔다. 손상 구조에 대한 적합한 이해를 하여, 코팅은 매우 민감한 마이크로 기계 장치에 대한 손상없이 적용된다.
회전-코팅 방법을 이용한 종래 재코팅 시도는 코팅 용액 특성이 장치의 기하학을 위해 특히 조정되어야 하기 때문에 실패했다. 특히:
1. 용액의 고체 함량은 가능한 한 높아야 한다.
2. 용액의 점성은 가능한 한 낮아야 한다.
3. 용액의 표면 장력은 최소로되어야 하고 장치 표면 습식은 최대로 되어야 한다.
4. 용액은 신속하게 포획된 가스를 용해시켜야 하고 가스가 코팅 공정 중에 또는 베이킹(baking) 중에 기포을 내며 넘치는 것을 허용하지 않아야 한다.
5. 코팅은 균일해야 한다.
6. 고체는 기판에 잔류물을 거의 또는 전혀 남기지 않도록 깨끗하게 재가 되어야 한다.
이 모든 변수를 동시에 최적화하는 것은 불가능하며, 절충안은 장치의 특성에 기초하도록 허용될 수 있다.
장치는 여러 기계 구조를 통해 손상을 입는다. 먼저, 극단적인 점성 코팅이 장치에 적용되면, 코팅은 장치의 매우 작은 갈라진 틈에 들어갈 수 없을 것이다. 도3에 도시된 마이크로 거울 배열의 경우에, 코팅 재료는 제조 공정 흐름에 대해 실용적인 때에 거울(302) 사이의 갭(300)을 통해 스며나올 수 없을 것이다. 코팅이 거울 아래의 영역(304)으로 들어가지 않고 경화되면, 공기 포켓이 형성된다. 거울의 코팅이 거울을 웨이퍼 분리 중에 발생된 파편으로부터 거울을 보호할 수 있는 반면에, 공기 포켓은 영역(304)에 포획된 공기가 가열되고 팽창되는 때에 장치에 손상을 입힐 수 있다. 점성이 큰 코팅으로부터의 손상은 코팅이 거울 갭을 통해 스며나온 후에 웨이퍼가 회전되는 때에 또한 발생한다. 거울 아래의 코팅 재료 가 웨이퍼의 모서리에 밀려오는 때에, 거울 갭을 통해 후방으로 가압되고 거울을 변형시키거나 깨뜨린다. 따라서, 낮은 점성 코팅 유체는 마이크로 기계 구조에 손상을 입히지 않도록 도와준다.
코팅 유체에 의해 발생되는 모세관힘은 MEMS 장치에 손상을 입힐 가능성을 또한 가진다. 우수한 용제가 통상적으로 용해 필러 재료보다 더 큰 표면 장력을 가지기 때문에, 그리고 용제가 대부분의 중요한 코팅 유체의 주요 구성요소이기 때문에, 코팅 유체에 포함된 용제는 코팅이 경화되는 때에 발생하는 손상의 주요 원인이다. 예를 들면, 보통의 AZ-P3D-SF 감광제는 용제로서 약 85%의 PGMEA를 포함한다. 이 용제가 증발하는 때에, 모세관힘은 거울 및 하부 기계 구조를 잡아당기고, 구조를 용이하게 구부리거나 파괴할 수 있다. 마이크로 기계 장치에 입힌 많은 손상을 설명하는 이 손상 구조는 이전에 이해되지 않았다. 도4는 재코팅 재료의 모세관힘에 의해 거울이 손상된 후의 도3에 도시된 거울의 측단면도이다. 도4에서, 거울(302)은 기판쪽으로 구부러진다.
용제의 모세관 작용에 의해 발생된 MEMS 장치에 가해진 손상 문제점에 대한 여러 해결책이 존재한다. 제1 해결책은 표면 장력 및 코팅 재료에 의해 발생된 모세관힘을 낮추기 위해 코팅 재료에 계면 활성제를 첨가하는 것이다. 제2 선택은 낮은 표면 장력을 제공하는 용제를 선택하는 것이다. 코팅 재료의 표면 장력이 충분히 낮으면, 모세관힘은 거울을 변형시킬 수 없을 것이다.
용제의 많은 양은 또한 거울 손상의 원인이 된다. 거울 아래의 충분한 수지 필러 없이, 증발 용제의 모세관힘은 증발 용제에 의해 남겨진 공극 내로 거울을 잡아당길 수 있다. 도5는 용제가 증발한 공극(502)과 손상된 거울을 도시하는 두 개의 마이크로 거울 요소의 측단면도이다.
코팅 재료의 표면 장력을 변화시키고 코팅 재료의 점성을 조절하는 것 외에,코팅 용액의 점성은 수지의 분자량의 변화에 의해 또한 변화된다. 점성은 또한 수지를 용해시키는 데 이용되는 용제의 양의 변화에 의해 변화될 수 있다. 점성을 변화시키는 다른 방법은 코팅 재료의 온도를 조정하는 것이다. 매우 점성있는 코팅 재료조차도 코팅 재료를 분무하고 유체 대신에 작은 방울로서 코팅을 적층함으로써 몇몇의 MEMS 장치와 함께 이용될 수 있다.
수지와 용제의 적당한 선택 및 혼합은, 장치의 기하학이 모세관힘이 작용하는 면적 및 장치의 강도를 결정할 것이므로 코팅되는 장치의 유형에 의존한다. AZP3D-SF 필러 수지 및 PGMEA 용제의 코팅을 이용하는 통상적인 마이크로 거울 장치에 대해, 적어도 25%의 수지 함유량은 마이크로 거울의 초구조에 대한 손상을 방지한다. 코팅 재료의 점성이 제어기일 경우, 더 높은 레벨의 수지가 바람직하다. 30%, 45.5% 및 50%의 수지 함유량은 우수한 결과를 보여주며, 용제의 증발로부터 손상을 점점 방지한다.
코팅 재료의 수지 필러 함유량이 많을 수록, 용제에 의해 발생되는 모세관힘은 장치에 보다 적은 손상을 입힌다. 높은 수지 함량이 있으면, 거울 아래의 스페이스(304)는 수지 필러에 의해 본질적으로 강화되며, 증발 용제는 스페이스(304) 내로 거울을 잡아당길 수 없다. 그러나, 수지 필러 함유량이 코팅 재료의 점성과 관련되기 때문에, 거울 아래의 공극이 MEMS 구조 내에 갭을 통하여 수지 필러의 불충분한 누출을 시키지 않은채, 수지 필러 함유량이 임의로 높아질 수 없다.
일단 적당한 코팅이 선택되면, 코팅 재료는 통상적으로 시린지로부터 코팅 재료를 방출하여 웨이퍼를 회전시킴으로써 웨이퍼 위에 적층된다. 한정이 아닌 예시의 목적을 위해서, 웨이퍼는 통상적으로 120초 동안에 1500RPM으로 회전된다. 코팅 재료가 적층된 후에, 재료는 경화된다. 다양한 경화 방법은 코팅 재료로부터 용제를 증발시키는 데 이용될 수 있다. 한가지 방법은 용제를 증발하도록 웨이퍼의 단계적인 가열을 포함한다. 용제 증발량은 웨이퍼의 온도 조절에 의해 조절된다. 예를 들면, 용제는 변형의 위험이 없어질 때까지 점차 증발될 수 있으며, 그후 증발량은 증가한다. 또한, 용제가 가장 거울을 변형시키기 쉬운 때 경화의 임계 위상 중에 과도한 양의 용제는 신속하게 증발되고 웨이퍼는 증발량을 제한되도록 냉각된다.
본 명세서에 기재된 방법의 일 실시예는 마이크로 장치에의 중첩 코팅을 적용한다. 중첩 코팅은 균일한 코팅을 수행하기 위해 마이크로 거울 상에서 회전된다. 회전 공정 중에 구조에 대부분의 손상을 가하는 힘은 모세관 인력이다. 이 분야에서 대중적인 믿음과는 반대로, 거울과 스크라이브 스트릿 사이의 접촉에서 조차, 신속하게 이동하는 액체에 의해 장치에 야기되는 손상은 없다. 이러한 몇몇오해는 신속하게 이동하는 가스가 MEMS 구조에 손상을 입히며; 거울에 겨냥되는 압축 질소가 기판에서 거울들을 떼어낼 것이라는 지식에서 기인한다. 이동하는 작은 방울 또는 액체 제트는 유사하게 장치를 파손시킨다. 회전 공정에서, 거울의 양측 상의 압력은 훨씬 더 균일하며 적은 손상이 발생한다. 그러나, 모세관 인력으로 인한 손상이 동시에 발생하기 때문에, 이 결론은 이전에는 성립될 수 없었다.
회전 중에, 재료는 구심력에 의해 웨이퍼의 측면에 튀어나오며, 고체와 용제는 웨이퍼를 가로질러 고르게 확산된다. 용제는 용액으로부터 증발하기 시작하며, 습윤한 영역의 높이는 낮아지기 시작한다. 습윤한 영역의 높이가 장치 구조의 높이에 근접하게 낮아지면, 모세관힘은 장치에서 당기기 시작한다. 그러나, 얻어진 코팅이 구조를 완전히 캡슐화하기에 충분히 두꺼우면, 모세관힘이 구조의 모든 측면으로부터 거의 동등하게 당긴다. 이 대항력이 상쇄되고, 장치에의 알짜힘은 거의 0이되어, 용제가 증발할 때 장치가 해를 입지않고 유지될 수 있게 한다.
대조적으로, 얻어진 코팅이 장치의 높이보다 작거나 거의 동등하다면, 모세관힘은 하향으로 잡아당기려 할 것이다. 이 힘들은 장치를 가역적 또는 비가역적으로 구부릴 것이며, 굽힘이 가역적이라 할지라도 랜딩된 또는 파손된 위치에서 장치의 인접 구조를 상호 체결할 수 있다. 이처럼, 용해되지 않는 재료 또는 용액 내에 기포가 없으며 용액이 장치를 고르게 코팅하는 한, 고체의 다양한 선택이 가능하다. 일 실시예에서, 용액은 감광제이며, 고체는 통상의 경우와 같이 수지, PAC, 계면 활성제 및 접착 프로모터를 구성한다.
회전 중의 장치를 완전히 코팅하기에 충분한 두께를 가진 대부분의 용액은 너무 점성이어서 구조의 기공을 통과할 수 없다. 코팅 두께를 증가시키기 위해 용액의 고체 함량을 증가시키는 방법은 더욱 점성이 있는 액체를 가져오고, 그 액체가 구조의 기공을 통과할 수 있다면, 제조 환경에서 가치가 있기에는 너무 느릴 것이다.
일 실시예에서, 40% 또는 더 많은 고체 함량을 가진 감광제가 필요하다. 40% 미만 함량에서, 거울 또는 힌지의 현저한 굽힘이 발생한다. 이 굽힘은 이 구조에 대해 비가역적이다. 가역적으로 구부러지는 장치를 위해 보다 얇은 수지를 사용하는 것이 가능하며, 직접적으로 랜딩 및 정마찰로부터 보호될 필요가 있다.
감광제는 시린지, 피펫 또는 자동 분배기와 함께 이용된다. 웨이퍼는 느리게 또는 정지하여 회전될 수 있다. 분배 후에, 용액은 느리게 장치에 넘쳐 흐를며, 사용되는 감광재료에 특정한 대기 기간이 규정된다. 이 공정은 장치 아래에 기포를 포획하려 한다. 기포는 회전 공정 시작 전에 분산되어야 한다.
일반적으로 120센티스토크 미만의 점성을 가진 감광재료는 2분 또는 그 이전에 마이크로 거울 배열의 기공을 통과할 수 있다. 2분은 표준 반도체 제조 환경에 대한 최대 허용 지연 시간으로 간주된다.
용액이 구조를 덮는 속도에 영향을 미칠 수 있는 3개의 다른 요소들은 그것의 표면 장력, 구조의 습식 및 용해 가스에 대한 용액의 능력이다. 예를 들어, 어떤 감광재료는 거울 사이에 흘러내리며, 반면에 다른 것은 거울 아래에서 윅(wick)된다.
가스는 종종 거울 아래에 포획된다. 장치 내에 남겨진 임의의 기포는 회전 공정 중에 손상을 가할 수 있으며, 또는 가스가 팽창하고 베이크 공정 중에 회전된 웨이퍼로부터 새어나갈 때 쪼개해질 수 있다. 기포 또는 다른 입자들이 회전 전에 존재하지 않는다고 확신하도록 많은 주의가 주어져야 한다. 몇몇의 재코팅 용액은 다른 재코팅 용액들보다 이러한 포획된 가스를 분산시킬 때 상대적으로 더 효율적 이다.
필수적인 고체 함량을 구비하고 제조 환경에서 허용되는 공정에 대한 충분한 단기간에 장치 기공을 통과할 수 있는 상용화된 감광재료는 없다. 49%의 고체 함량과 118 센티스토크의 점성을 가진 통상의 감광재료는 이상적인 코팅 용액이다. 이 감광재료는 높은 제조 환경 처리량, 코팅 두께 및 코팅 균일성에 대한 요구를 만족시킨다.
회전 공정은 상기 코팅 매개변수가 충족되는 한 조절이 허용된다. 회전 속도 및 램프율은 코팅 두께 및 균일성에 영향을 미친다. 3000rpm의 회전 속도가 사용되고 100℃ 가열판 베이크가 후속되어서 감광재료를 경화시키고 웨이퍼가 다른 공정을 극복할 수 있도록 한다.
공정 및 패키지 내로의 장착 후에, 장치는 깨끗하게 재가 될 수 있다. 재코팅 방법은 힌지 기간, 거울 평면성 또는 패키지 후의 임의의 장치 동특성과 같은 매개변수에 미치는 공정의 임의 효과를 가지지 않는다.
마이크로 거울 제조와 관련하여 상기에 기재된 이 공정은 예로서 나타내며 다른 적용을 위한 발명의 유용성을 결코 제한하지 않는다. 코팅 용액의 적용 전에, 장치는 식각 방법 또는 초구조에의 다른 화학적 변형의 일부로서 다른 용액에 침수될 있다.
다른 재코팅 방법은 순수 용제(PGMEA) 또는 얇은 감광재료의 코팅을 이용하며, 보다 두꺼운 코팅 감광재료의 이용에 의해 후속된다. 웨이퍼가 느리게 회전하면, 더 얇은 용액이 더 두꺼운 용액에 의해 대체되며, 구심력으로 인해 웨이퍼의 모서리로 흐른다. 이 공정은 두 개의 용액을 최소로 혼합하여 신속하게 발생할 수 있다. (코팅 용액에 적당한)회전 매개변수의 적당한 제어는 고품질 및 상기에서 기술된 것과 유사한 균일한 코팅을 제공한다.
장치 분리 전에 마이크로 기계 구조의 웨이퍼 레벨 시험을 가능하게 하는 방법으로서 의도된 것이지만, 같은 방법이 패키지 기판에 장착된 마이크로 기계의 부분에 중첩 코팅을 적용하는데 이용될 수 있다.
따라서, 지금까지 용해 수지를 이용하여 MEMS 장치를 재코팅하는 시스템 및 방법에 대한 특정 실시예가 개시되었지만, 그러한 특정 참조가 본 발명의 범주에 대한 제한으로서 간주되도록 의도되지는 않는다. 또한 본 발명이 어떤 특정 실시예와 관련하여 기재되었지만, 다른 변형이 이 기술 분야의 당업자에게 제안될 수 있음을 이해될 수 있고, 그러한 모든 변형을 포함하도록 의도된다.
본 발명은 구조상 손상 없이 용해 수지로 마이크로 전기기계 시스템(MEMS) 장치를 코팅하는 데 이용되는 방법을 제공한다.

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 자주형 마이크로 기계 장치를 코팅하는 방법에서,
    상기 마이크로 기계 장치 상에 유기 수지 코팅 재료를 적층하는 단계와,
    상기 유기 수지 코팅 재료를 분산하도록 상기 마이크로 기계 장치를 회전시키는 단계와,
    그 후에 코팅 재료로부터 용제를 증발시켜 상기 코팅 재료를 경화시키는 단계를 포함하고,
    상기 코팅 재료는 용제에 적어도 25%의 수지 함유량을 포함하며, 120센티스토크보다 크지 않은 점성을 갖으며,
    상기 적층하는 단계는 상기 용제의 증발 후에 상기 마이크로 기계 장치 상의 구조를 완전히 캡슐화하기 위해 충분한 코팅 재료를 적층하는 단계를 포함하는, 자주형 마이크로 기계 장치를 코팅하는 방법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서, 상기 회전시키는 단계는 3000rpm으로 상기 마이크로 기계 장치를 회전시키는 단계를 포함하는, 자주형 마이크로 기계 장치를 코팅하는 방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 경화시키는 단계는 상기 마이크로 기계 장치를 가열하는 단계를 포함하는, 자주형 마이크로 기계 장치를 코팅하는 방법.
  8. 제4항에 있어서, 상기 경화시키는 단계는 100℃로 상기 마이크로 기계 장치를 가열하는 단계를 포함하는, 자주형 마이크로 기계 장치를 코팅하는 방법.
  9. 자주형 마이크로 기계 장치를 코팅하는 방법에서,
    상기 마이크로 기계 장치 상에 유기 수지 코팅 재료를 적층하는 단계와,
    상기 유기 수지 코팅 재료를 분산하도록 상기 마이크로 기계 장치를 회전시키는 단계와,
    그 후에 상기 코팅 재료를 경화시키는 단계를 포함하고,
    상기 코팅 재료는 용제에 적어도 25%의 수지 함유량을 포함하며, 120센티스토크보다 크지 않은 점성을 갖으며,
    상기 경화시키는 단계는 상기 마이크로 기계 장치를 가열하는 단계 후에, 상기 마이크로 기계 장치를 냉각시키는 단계를 더 포함하는, 자주형 마이크로 기계 장치를 코팅하는 방법.
  10. 제4항에 있어서, 상기 적층하는 단계는 용제에 적어도 40%의 수지 함유량을 포함하고 120센티스토크보다 크지 않은 점성을 가지는 유기 수지 코팅 재료를 적층하는 단계를 포함하는, 자주형 마이크로 기계 장치를 코팅하는 방법.
  11. 제4항에 있어서, 상기 적층하는 단계는 40 내지 50% 사이의 수지 함유량을 포함하는 코팅 재료를 적층하는 단계을 포함하는, 자주형 마이크로 기계 장치를 코팅하는 방법.
  12. 제4항에 있어서, 상기 적층하는 단계는 118센티스토크의 점성을 가지는 코팅 재료를 적층하는 단계를 포함하는, 자주형 마이크로 기계 장치를 코팅하는 방법.
  13. 제4항에 있어서, 상기 적층하는 단계는 계면 활성제를 구비한 코팅 재료를 적층하는 단계를 포함하는, 자주형 마이크로 기계 장치를 코팅하는 방법.
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