KR101047486B1

KR101047486B1 - Ｓｏｉ 기판 가공방법

Info

Publication number: KR101047486B1
Application number: KR1020090109052A
Authority: KR
Inventors: 양충모; 정재우; 유영석
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2011-07-08
Also published as: JP5130325B2; US20110111600A1; US8349201B2; JP2011104985A; KR20110052130A

Abstract

SOI 기판 가공방법이 개시된다. 상기 가공방법은, 산화층의 양면에 실리콘층이 적층된 구조의 SOI 기판에 홈을 형성하는 SOI 기판 가공방법으로서, 상기 실리콘층 중 상기 홈이 가공될 영역을 복수의 단위영역으로 분할하는 단계; 상기 분할된 단위영역 중 일부 영역에 대해, 상기 산화층이 드러나도록 드라이 에칭을 수행하는 단계; 및 상기 산화층을 제거하여 상기 분할된 단위영역 중 나머지 영역을 제거하는 단계를 포함한다.

SOI 기판, 가공, 분할

Description

ＳＯＩ 기판 가공방법{Processing method for SOI substrate}

본 발명은 SOI 기판 가공방법에 관한 것이다.

잉크젯 헤드를 제작하기 위해 MEMS 공정을 이용하는 경우, 잉크 유로부가 포함된 레이어를 형성할 필요가 있다. 잉크 유로부는 실리콘 웨이퍼 내에서 상당히 넓은 영역을 차지하는 부분이다. 이렇게 실리콘 웨이퍼에 잉크 유로부를 형성하기 위한 방법으로 DRIE(Deep Reactive Ion Etch) 공법이 널리 이용되고 있다.

그런데, RIE 장비를 이용하여 대면적의 유로부를 형성하는 경우, 에칭 후 웨이퍼 내의 단면 프로파일(Profile)이 불균일하게 되는 문제가 있다. 즉, 리저버가 형성되는 잉크젯 헤드의 중판의 패턴은 도 1에 도시된 바와 같이 가공되는 영역이 웨이퍼 전체 면적 대비 상당히 넓으며, 이러한 구조로 인해 DRIE시 측벽의 프로파일이 90도 보다 커서 도 1과 같은 형상을 가지게 된다.

즉, 실제 제조되는 형상이 애초에 설계된 형상과 다른 형태를 가지게 되며 결국, 상/중/하판 3장이 결합된 구조로 잉크젯 헤드가 완성되는 경우, 각 판들 사이의 접합면이 어긋나는 불량을 초래하게 된다.

본 발명은 SOI 기판에 대면적의 홈을 가공하는 경우에도 안정된 프로파일을 확보할 수 있는 SOI 기판 가공방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 산화층의 양면에 실리콘층이 적층된 구조의 SOI 기판에 홈을 형성하는 SOI 기판 가공방법으로서, 상기 실리콘층 중 상기 홈이 가공될 영역을 복수의 단위영역으로 분할하는 단계; 상기 분할된 단위영역 중 일부 영역에 대해, 상기 산화층이 드러나도록 드라이 에칭을 수행하는 단계; 및 상기 산화층을 제거하여 상기 분할된 단위영역 중 나머지 영역을 제거하는 단계를 포함하는 SOI 기판 가공방법이 제공된다.

여기서, 상기 분할하는 단계 및 상기 에칭을 수행하는 단계는, 상기 나머지 영역이 메쉬 형상을 갖도록 수행될 수 있다.

또한, 상기 SOI 기판은 잉크젯 헤드를 구성하며, 상기 홈은 리저버, 압력챔버, 잉크유로 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

한편, 상기 산화층을 제거하여 상기 분할된 단위영역 중 나머지 영역을 제거하는 단계는, 습식 에칭 공정을 통해 수행될 수도 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, SOI 기판에 대면적의 홈을 가공하는 경우에도 안정된 프로파일을 확보할 수 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명에 따른 SOI 기판 가공방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SOI 기판 가공방법을 나타내는 순서도이고, 도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 SOI 기판 가공방법의 각 공정을 나타내는 도면이다.

SOI 기판(10)은 산화층(11)의 양면에 실리콘층(12, 13)이 적층된 구조를 갖는다. 이러한 SOI 기판(10)은 실리콘의 물리/화학적인 특성, 및 중간에 위치한 산 화층(11)의 에칭 장벽으로서의 기능성 등에 의해 잉크젯 헤드와 같은 구조물의 제조에 이용된다. 그런데, 잉크젯 헤드와 같은 구조물을 형성하기 위해서는 SOI 기판(10)에 대해, 보다 구체적으로 SOI 기판(10)의 실리콘층(13)에 대한 가공이 수행되어야 하는데, 이 때 대면적의 홈(13c)이 가공되는 경우 실리콘층(13) 내벽의 프로파일이 불량해지는 문제가 존재한다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 본 실시예에 따르면, 먼저 SOI 기판(10)의 실리콘층(13) 중 홈(13c)이 가공될 영역을 복수의 단위영역(13a, 13b)으로 분할한다(S110). 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 가공되어 제거될 대면적의 영역을 소면적의 단위영역(13a, 13b)으로 분할하는 것이다. 여기서 분할이라 함은, 대면적의 영역을 물리적으로 나누는 것을 의미할 수도 있으며, 가상의 분할선을 이용하여 다수의 단위영역(13a, 13b)으로 구획하는 것을 포함하는 개념이다.

그리고 나서, 상기 분할된 단위영역 중 일부 영역(13b)에 대해, 상기 산화층(11)이 드러나도록 드라이 에칭을 수행한다(S120). 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 구획된 단위영역 중 일부(도 3의 13b)에 대해서만 이용한 드라이 에칭을 수행하고, 제거된 영역을 통해 SOI 기판(10)의 산화층(11)이 드러나도록 하는 것이다. 이와 같이 일부 영역(13b)에 대해서만 선택적인 드라이 에칭을 수행하기 위해, SOI 기판(10)의 상면에 해당 영역만을 선택적으로 개방하는 마스크 등을 적층한 후 플라즈마를 이용한 드라이 에칭을 진행하는 방법 등을 이용할 수 있을 것이다.

이 때, 잔존하는 나머지 영역(13a)은 메쉬 형상을 가질 수 있다. 잔존하는 영역(13a)이 메쉬 형상을 가지게 되면, 플라즈마 밀도를 분산시켜 에칭률(Etch rate)이 빨라지는 장점이 있다.

그리고 나서, 산화층(11)을 제거하여 상기 분할된 단위영역 중 나머지 영역(13a)을 제거한다(S130). 앞선 공정을 통해 노출된 산화층(11)의 일부를 통해 홈(13c)이 가공될 부분의 산화층(11) 전체를 제거하는 것이다. 산화층(11)을 제거하는 방법으로는, 에칭액을 이용한 습식에칭 공정을 이용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 홈(13c)이 가공될 부분의 산화층(11) 전체를 제거할 수만 있다면 이 외의 다양한 방법이 이용될 수도 있을 것이다.

이렇게 산화층(11)을 제거하게 되면, 그 위에 잔존하던 실리콘층의 나머지 영역(13a) 역시 SOI 기판(10)으로부터 분리되어 제거될 수 있게 된다. 이렇게 실리콘층의 나머지 영역(13a)까지 제거하게 되면, 도 6에 도시된 바와 같이 홈(13c) 가공이 완료될 수 있게 된다.

이상에서 설명한 SOI 기판(10) 가공방법은, 여러 장의 SOI 기판이 적층된 구조를 갖는 잉크젯 헤드 제조방법에 이용될 수 있다. 즉, 여러 장의 SOI 기판을 준비하고, 개별 SOI 기판에 대해 전술한 가공방법을 이용하여 리저버, 압력챔버 및/또는 잉크유로를 가공한 다음, 가공이 완료된 SOI 기판을 적층하는 방법을 통해 잉크젯 헤드를 제조할 수 있는 것이다.

도 7에는 리저버(22)가 형성되는 SOI 기판(20)에 전술한 가공방법이 적용된 모습이 도시되어 있다. 즉, 리저버(22)가 형성될 영역을 여러 단위영역으로 분할한 뒤 분할된 단위영역 중 일부를 먼저 제거한 모습이 도 7에 도시되어 있는 것이다. 도 7에는 메쉬 형상의 잔존 영역(22a)이 도시되어 있다. 도 7의 참조번호 24는 각각 잉크를 토출하는 토출셀을 구획하는 세퍼레이터(24)를 나타낸다.

이상에서 제시한 가공방법에 따르면, 대면적의 가공영역을 소면적의 단위영역으로 분할하여 순차적으로 가공함으로써, 가공되는 영역의 내벽 품질을 확보할 수 있어, 설계 치에 가까운 구조를 구현할 수 있으며, 그 결과 안정된 제품의 품질을 확보할 수 있게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

도 1은 종래기술에 따라 가공된 실리콘 웨이퍼의 모습을 나타내는 사진.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SOI 기판 가공방법을 나타내는 순서도.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 SOI 기판 가공방법의 각 공정을 나타내는 도면.

도 7는 잉크젯 헤드를 구성하는 어느 한 층에 본 발명의 일 실시예에 따른 SOI 기판 가공방법이 적용된 모습을 나타내는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 20: SOI 기판

11: 산화층

12, 13: 실리콘층

13c: 홈

22: 리저버

24: 세퍼레이터

Claims

산화층의 양면에 실리콘층이 적층된 구조의 SOI 기판에 홈을 형성하는 SOI 기판 가공방법으로서,

상기 실리콘층 중 상기 홈이 가공될 영역을 복수의 단위영역으로 분할하는 단계;

상기 분할된 단위영역 중 일부 영역에 대해, 상기 산화층이 드러나도록 드라이 에칭을 수행하는 단계; 및

상기 산화층을 제거하여 상기 분할된 단위영역 중 나머지 영역을 제거하는 단계를 포함하는 SOI 기판 가공방법.
제1항에 있어서,

상기 분할하는 단계 및 상기 에칭을 수행하는 단계는,

상기 나머지 영역이 메쉬 형상을 갖도록 수행되는 것을 특징으로 하는 SOI 기판 가공방법.
제1항에 있어서,

상기 SOI 기판은 잉크젯 헤드를 구성하며,

상기 홈은 리저버, 압력챔버 및 잉크유로 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 SOI 기판 가공방법.
제1항에 있어서,

상기 산화층을 제거하여 상기 분할된 단위영역 중 나머지 영역을 제거하는 단계는, 습식 에칭 공정을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 SOI 기판 가공방법.