KR101622388B1 - 실리콘 마이크로 니들 스탬프 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 첨예도가 높은 오목부를 가지는 마이크로 니들 스탬프를 구현하기 위한 제조방법으로서, 실리콘 기판을 준비하는 단계; 상기 실리콘 기판 상에 하드마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 하드마스크 패턴에 노출된 상기 실리콘 기판을 식각하는 단계로서, 상기 실리콘 기판 내에 제 1 내부공간을 형성하도록 상기 실리콘 기판을 제 1 차 식각하는 단계; 및 상기 하드마스크 패턴에 노출된 상기 실리콘 기판을 식각하는 단계로서, 상기 제 1 내부공간의 하부에 상기 제 1 내부공간 보다 횡단면적이 좁은 제 2 내부공간을 형성하도록 상기 실리콘 기판을 제 2 차 식각하는 단계;를 포함하되, 상기 실리콘 기판을 제 1 차 식각하는 단계와 상기 실리콘 기판을 제 2 차 식각하는 단계는 식각가스의 상대적 비율, 공정압력 및 소스/바이어스 파워 중에서 적어도 어느 하나의 공정조건이 서로 다른 것을 특징으로 한다.

Description

실리콘 마이크로 니들 스탬프 및 그 제조방법{Silicon micro needle stamp and method of fabricating the same}
본 발명은 마이크로 니들 스탬프 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 실리콘 마이크로 니들 스탬프 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래, 환자의 생체 표면, 즉 피부나 점막의 표면에 약품 등을 투여하는 방법으로는, 주로 액상 물질 또는 분말상 물질을 도포하는 방법이 대부분이었다. 그러나, 이들 약제를 도포할 수 있는 영역은, 피부의 표면에 한정되어 있었기 때문에, 발한이나 이물질의 접촉 등에 의해, 도포된 약제가 벗겨져 떨어지는 것이 일상적으로 경험되어, 적당량의 약제 등을 효과적으로 투여하는 것은 곤란하였다.
생체 표면에 대한 약제 도포를 대신하기 위하여, 길이가 수십~수백 마이크로미터인 미소한 침으로서 시트 바디부 상에 소정의 밀도로 배치한 마이크로 니들에 의해 생체 내에 대한 약제 투여가 제안되고 있다.
마이크로 니들의 길이는 수십~수백 마이크로미터 정도이므로 거의 통증을 수반하지 않는다. 또, 시트를 피부에서 제거한 때에 마이크로 니들이 피부 내에 잔류해도 인체에 지장이 발생하지 않도록, 마이크로 니들 부분은 자기용해성 물질로 형성된다.
마이크로 니들은 피부에 삽입되므로 선단은 가능한 한 첨예도(尖銳度)를 높게 할 필요가 있다. 마이크로 니들은 제작된 스탬프에 니들의 원료를 흘려넣어서 제작된다. 따라서 원료가 흘러들어가는 스탬프의 오목부의 밑부분(마이크로 니들의 선단에 해당함)은 첨예도가 높은 오목부가 되어야 한다. 그러나 첨예도가 높은 오목부를 형성하기는 용이하지 않은 문제점이 있다.
본 발명은 첨예도가 높은 오목부를 가지는 마이크로 니들 스탬프의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의한 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 제조방법이 제공된다. 상기 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 제조방법은 실리콘 기판을 준비하는 단계; 상기 실리콘 기판 상에 하드마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 하드마스크 패턴에 노출된 상기 실리콘 기판을 식각하는 단계로서, 상기 실리콘 기판 내에 제 1 내부공간을 형성하도록 상기 실리콘 기판을 제 1 차 식각하는 단계; 및 상기 하드마스크 패턴에 노출된 상기 실리콘 기판을 식각하는 단계로서, 상기 제 1 내부공간의 하부에 상기 제 1 내부공간 보다 횡단면적이 좁은 제 2 내부공간을 형성하도록 상기 실리콘 기판을 제 2 차 식각하는 단계;를 포함한다. 상기 실리콘 기판을 제 1 차 식각하는 단계와 상기 실리콘 기판을 제 2 차 식각하는 단계는 식각가스의 상대적 비율, 공정압력 및 소스/바이어스 파워 중에서 적어도 어느 하나의 공정조건이 서로 다를 수 있다.
상기 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 제조방법에서 상기 제 2 내부공간은 상기 제 1 내부공간과 연결되어 상기 실리콘 기판의 외부와 연통되며, 상기 제 1 내부공간 및 상기 제 2 내부공간은 하부로 갈수록 횡단면적이 적어도 증가하지 않되 상기 제 2 내부공간은 하부로 갈수록 횡단면적이 감소할 수 있다. 상기 제 1 내부공간은 실린더 형상을 가지며, 상기 제 2 내부공간은 하단부가 뾰족한 뿔 형상을 가질 수 있다.
상기 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 제조방법에서, 상기 실리콘 기판 상에 하드마스크 패턴을 형성하는 단계;는 상기 실리콘 기판의 표면에 열산화층을 형성하는 단계; 상기 열산화층 상에 포토마스크 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 포토마스크 패턴에 노출된 상기 열산화층의 일부를 제거하여 열산화층 패턴을 형성하는 단계; 를 포함한다.
상기 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 제조방법에서, 상기 식각가스의 상대적 비율로서, He가스에 대한 SF6가스의 상대적 비율 및/또는 SF6에 대한 O2가스의 상대적 비율은 상기 제 1 차 식각하는 단계 보다 상기 제 2 차 식각하는 단계에서 더 낮을 수 있다.
상기 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 제조방법에서, 상기 공정압력은 상기 제 1 차 식각하는 단계 보다 상기 제 2 차 식각하는 단계에서 더 높을 수 있다.
상기 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 제조방법에서, 상기 소스/바이어스 파워는 상기 제 1 차 식각하는 단계 보다 상기 제 2 차 식각하는 단계에서 더 낮을 수 있다.
상기 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 제조방법은 상기 실리콘 기판을 제 2 차 식각하는 단계; 이후에 상기 하드마스크 패턴을 제거하는 단계; 및 상기 제 1 내부공간 및 상기 제 2 내부공간을 포함하는 상기 실리콘 기판의 표면거칠기를 완화시키기 위하여 상기 실리콘 기판 상에 열산화층을 형성 및 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 제조방법에서, 상기 실리콘 기판을 제 2 차 식각하는 단계; 이후에 상기 하드마스크 패턴을 제거하는 단계; 및 상기 제 1 내부공간 및 상기 제 2 내부공간을 포함하는 상기 실리콘 기판 상에 이형 표면처리층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 상기 이형 표면처리층을 형성하는 단계는 상기 실리콘 기판의 표면에 열산화층 또는 C-폴리머층(카본 폴리머층)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 의한 실리콘 마이크로 니들 스탬프가 제공된다. 상기 실리콘 마이크로 니들 스탬프는 서로 연통된 제 1 내부공간 및 제 2 내부공간을 가지는 실리콘 기판을 포함하되, 상기 제 2 내부공간은 상기 제 1 내부공간과 연결되어 상기 실리콘 기판의 외부와 연통되며, 상기 제 1 내부공간 및 상기 제 2 내부공간은 하부로 갈수록 횡단면적이 적어도 증가하지 않되 상기 제 2 내부공간은 하부로 갈수록 횡단면적이 감소한다.
상기 실리콘 마이크로 니들 스탬프에서, 상기 제 1 내부공간은 실린더 형상을 가지며, 상기 제 2 내부공간은 하단부가 뾰족한 뿔 형상을 가질 수 있다.
상기 실리콘 마이크로 니들 스탬프에서, 상기 제 1 내부공간 및 상기 제 2 내부공간의 측벽은 상기 측벽에 열산화층을 형성 및 제거함으로써 표면거칠기가 완화될 수 있다.
상기 실리콘 마이크로 니들 스탬프에서, 상기 제 1 내부공간 및 상기 제 2 내부공간의 측벽에 이형 표면처리층이 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 첨예도가 높은 오목부를 가지는 마이크로 니들 스탬프를 제공할 수 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1a 내지 도 1k는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 제조방법을 순차적으로 도해하는 단면도들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 의하여 구현된 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 오목부를 확대하여 도해하는 단면도이다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 제조방법을 도해하는 평면도들이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3a 및 도 3b에 개시된 내부공간의 배치를 실제로 구현한 실리콘 마이크로 니들 스탬프 구조체의 단면을 촬영한 SEM 사진들이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 적어도 일부의 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 도면에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
명세서 전체에 걸쳐서, 층 또는 영역과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 상기 다른 구성요소 "상에" 접하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다.
도 1a 내지 도 1i는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 제조방법을 순차적으로 도해하는 단면도들이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 의하여 구현된 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 오목부를 확대하여 도해하는 단면도이다.
도 1a를 참조하면, 실리콘 기판(12)을 준비한 후에, 실리콘 기판(12)의 표면에 열산화공정을 수행하여 열산화층(22)을 형성한다. 열산화층(22)의 두께는, 예를 들어, 1마이크로미터 정도일 수 있다.
도 1b 및 도 1c를 참조하면, 열산화층(22) 상에 포토마스크 패턴(24)을 형성한다. 포토마스크 패턴(24)은 열산화층(22) 상에 포토마스크층을 전면 코팅한 후에 포토리소그래피 공정(노광 및 식각 공정)으로 소정 부분을 제거함으로써 구현할 수 있다. 따라서, 포토마스크 패턴(24)은 상기 소정 부분에 해당하는 열린 공간(25a)을 포함하며, 열린 공간(25a)에 의하여 열산화층(22)의 일부가 노출될 수 있다.
계속하여, 포토마스크 패턴(24)을 식각 차단막으로 하여 열린 공간(25a)에 의하여 노출된 열산화층(22)을 식각하여 열산화층 패턴(22)을 형성한다. 본 발명자는 듀얼 주파수(27MHz/2MHz)를 이용한 용량성 결합 플라즈마(CCP) 소스를 적용하되, CF4, CHF3, Ar, O2의 공정가스를 이용하여 열산화층(22)을 식각하였다.
이에 따라 구현된 포토마스크 패턴(24) 및 열산화층 패턴(22)은 후속 공정으로 실리콘 기판(12)을 식각하기 위한 하드마스크 패턴으로 기능할 수 있다.
도 1d 및 도 2를 참조하면, 포토마스크 패턴(24) 및 열산화층 패턴(22)으로 구성된 하드마스크 패턴의 열린 공간(25b)에 의하여 노출된 실리콘 기판(12)을 식각하여 실리콘 기판(12) 내에 제 1 내부공간(26a)을 형성한다.
제 1 내부공간(26a)은 하부로 갈수록 횡단면적(도면에서 가로방향으로 절단한 단면적)이 적어도 증가하지 않는 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 제 1 내부공간(26a)은 실리콘 기판(12)의 상부에서 하부로 갈수록 횡단면적이 점진적으로 감소하는 원뿔대의 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 제 1 내부공간(26a)의 측벽과 수평면이 이루는 각도(도 2에 도시된 각도 α)는 85도 이상 90도 미만일 수 있다.
다른 예를 들면, 제 1 내부공간(26a)은 실리콘 기판(12)의 상부에서 하부로 갈수록 횡단면적이 일정한 원통형의 실린더 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 제 1 내부공간(26a)의 측벽과 수평면이 이루는 각도(도 2에 도시된 각도 α)는 90도일 수 있다.
앞에서 제 1 내부공간(26a)의 횡단면 형상은 예시적으로 원형으로 상정하였으나, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 단면 형상을 가질 수 있는 바, 예를 들어, 타원형, 다각형 또는 임의의 비정형의 형상을 가질 수 있다.
도 1e 및 도 2를 참조하면, 포토마스크 패턴(24) 및 열산화층 패턴(22)으로 구성된 하드마스크 패턴을 이용하여 노출된 실리콘 기판(12)을 식각하여 실리콘 기판(12) 내에 제 2 내부공간(26b)을 형성한다. 제 2 내부공간(26b)은 제 1 내부공간(26a) 보다 횡단면적이 좁은 것을 특징으로 한다.
제 1 내부공간(26a)과 연통된 제 2 내부공간(26b)은 하부로 갈수록 횡단면적이 감소하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 2 내부공간(26b)은 하단부가 뾰족한 뿔 형상을 가질 수 있다. 여기에서, 단부가 뾰족하다는 것은 단부의 단면 직경이, 예를 들어, 5마이크로미터 이하인 경우를 포함할 수 있다.
본 발명자가 구현한 실리콘 기판(12) 내의 내부공간(26)은 제 1 내부공간(26a)의 직경이 30㎛ 내지 120㎛이며, 제 2 내부공간(26b)의 단부를 중심으로 측벽이 이루는 각도 β는 23도 내지 35도이며, 제 1 내부공간(26a)의 측벽이 수평면과 이루는 각도 α는 85도 내지 90도이며, 제 1 내부공간(26a)의 높이(h1)와 제 2 내부공간(26b)의 높이(h2)의 합은 50㎛ 내지 700㎛이다.
상술한 형상을 가지는 내부공간(26)을 구현하기 위하여, 실리콘 기판(12) 내에 제 1 내부공간(26a)을 형성하도록 실리콘 기판(12)을 제 1 차 식각하는 단계(S1)와 실리콘 기판(12) 내에 제 2 내부공간(26b)을 형성하도록 실리콘 기판(12)을 제 2 차 식각하는 단계(S2)는 공정 조건을 서로 다르게 설정하였는 바, 예를 들어, 식각가스의 상대적 비율, 공정압력 및 소스/바이어스 파워 중에서 적어도 어느 하나의 공정조건을 서로 다르게 설정하여 구현하였다.
구체적으로, 상기 식각가스의 상대적 비율로서, He가스에 대한 SF6가스의 상대적 비율 및 SF6가스에 대한 O2가스의 상대적 비율이 상기 제 1 차 식각하는 단계(S1) 보다 상기 제 2 차 식각하는 단계(S2)에서 더 낮을 경우, 상기 공정압력은 상기 제 1 차 식각하는 단계(S1) 보다 상기 제 2 차 식각하는 단계(S2)에서 더 높을 경우 및 또는 상기 소스/바이어스 파워가 상기 제 1 차 식각하는 단계(S1) 보다 상기 제 2 차 식각하는 단계(S2)에서 더 낮을 경우, 상술한 형상을 가지는 내부공간(26)을 구현할 수 있음을 확인하였다.
더욱 구체적으로, 실리콘 기판(12) 내에 제 1 내부공간(26a)을 형성하도록 실리콘 기판(12)을 제 1 차 식각하는 단계(S1)의 공정 조건은 실리콘 기판(12)이 실장되는 척(chuck)의 온도를 0 내지 20℃, 공정압력은 30 내지 65mTorr로 설정하였다. 나아가, 공정가스의 유량은 He가스를 450sccm, SF6가스를 80 내지 130sccm, O2가스를 40 내지 130sccm으로 설정하였으며, 유도성 결합 플라즈마(ICP)의 소스/바이어스 파워는 상부에 450 내지 600W, 하부에 20 내지 50W를 인가하였다. 나아가, 제 1 내부공간(26a)의 측벽과 수평면이 이루는 각도 α는 공정가스인 O2가스의 비율로써 조절할 수 있음을 확인하였다.
또한, 실리콘 기판(12) 내에 제 2 내부공간(26b)을 형성하도록 실리콘 기판(12)을 제 2 차 식각하는 단계(S2)의 공정 조건은 실리콘 기판(12)이 실장되는 척(chuck)의 온도를 0 내지 20℃, 공정압력은 90 내지 100mTorr로 설정하였다. 나아가, 공정가스의 유량은 He가스를 450sccm, SF6가스를 60 내지 110sccm, O2가스를 40 내지 50sccm으로 설정하였으며, 유도성 결합 플라즈마(ICP)의 소스/바이어스 파워는 상부에 350 내지 500W, 하부에 9 내지 13W를 인가하였다.
실리콘 기판(12) 내에 제 2 내부공간(26b)을 형성하도록 실리콘 기판(12)을 제 2 차 식각하는 단계(S2)에서 제 2 내부공간(26b)의 측벽 경사는 일정하게 유지하며 식각될 수 있는 바, 식각 메커니즘 중 특정 조건(온도/압력/가스비율)에서 식각 깊이방향으로 비휘발성 식각 부산물의 양이 증가하여 측벽의 패시베이션(Sidewall Passivation) 비율을 높이고, 측벽 표면의 경사로부터 이온 스캐터링(Ion Scattering) 및 미세구조(microstructures)의 차등 대전(differential charging)으로 유발된 이온 디플렉션(Ion Deflection)에 의한 트랜칭(Trenching)효과를 극대화 시켜 경사를 유지하여 식각될 수 있다. 제 2 내부공간(26b)의 단부가 만나는 지점에서 식각 공정은 중단될 수 있다.
실리콘 기판(12)을 식각하는 상술한 공정들은 소위 보쉬(BOSCH) 타입의 식각 공정의 아니므로, 내부공간(26)의 횡단면적이 감소하였다가 증가하는 부분이 나타나지 않는다. 즉, 상술한 식각 공정에 의하여 구현된 내부공간(26)은 하부로 갈수록 횡단면적이 적어도 증가하지 않으며, 예를 들어, 하부로 갈수록 횡단면적이 점진적으로 감소할 수 있다. 이러한 제 1 특징은 실리콘 마이크로 니들 스탬프를 틀로 하여 레진 등을 도포하여 경화한 후에 상기 레진으로 구성된 몰드를 실리콘 마이크로 니들 스탬프로부터 분리하는 과정을 원활하게 구현하도록 제공한다.
계속하여, 도 1f 및 도 1g를 참조하면, 스트립(strip) 공정과 세정(cleaning) 공정을 수행하여 포토마스크 패턴(24)을 제거하고, 나아가, 식각 용액(예를 들어, HF 용액)을 사용하여 열산화층 패턴(22)을 제거함으로써 실리콘 마이크로 니들 스탬프를 구현할 수 있다.
한편, 도 1h 및 도 1i를 참조하면, 실리콘 마이크로 니들 스탬프를 구성하는 내부공간(26)의 측벽을 포함하는 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 표면에 열산화층(31)을 형성 및 제거하여 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 표면 거칠기를 완화할 수 있다. 예를 들어, 내부공간(26)의 측벽을 포함하는 실리콘 기판(12)에 열산화층(31)을 먼저 형성하고, 식각 용액(예를 들어, HF 용액)을 사용하여 열산화층(31)을 제거함으로써 실리콘 마이크로 니들 스탬프를 구성하는 내부공간(26)의 측벽의 표면 거칠기를 완화할 수 있다. 표면 거칠기가 완화된다는 것은 표면의 울퉁불퉁한 정도가 완화되어 더욱 스무스(smooth) 해짐을 의미할 수 있다. 열산화층(31)이 형성되고 제거되는 과정에서 실리콘 기판(12)의 내부공간(26)을 이루는 측벽의 표면거칠기가 개선됨을 확인하였다.
한편, 도 1j 또는 도 1k를 참조하면, 실리콘 마이크로 니들 스탬프를 틀로 하여 레진 등을 도포하여 경화한 후에 상기 레진으로 구성된 몰드를 실리콘 마이크로 니들 스탬프로부터 분리하는 과정을 원활하게 구현하기 위하여 이형 표면처리층(32, 33)을 형성할 수 있다. 구체적으로, 도 1j를 참조하면, 내부공간(26)을 포함하는 실리콘 기판(12)의 표면에 열산화층(32)을 형성함으로써 이형 표면처리층을 구현할 수 있다. 도 1k를 참조하면, 내부공간(26)을 포함하는 실리콘 기판(12)의 상부 표면에 C-폴리머층(33)을 형성함으로써 이형 표면처리층을 구현할 수 있다.
이러한 제 2 특징은 실리콘 마이크로 니들 스탬프를 틀로 하여 레진 등을 도포하여 경화한 후에 상기 레진으로 구성된 몰드를 실리콘 마이크로 니들 스탬프로부터 분리하는 과정을 원활하게 구현하도록 제공한다. 이러한 상기 레진으로 구성된 몰드 상에 생체에 투입될 수 있는 약제를 투입하여 마이크로 니들을 형성할 수 있다.
한편, 실리콘 마이크로 니들 스탬프를 구현하기 위하여 도 1h 및 도 1i를 참조하여 설명한 표면 거칠기를 완화하는 제 1 방법과 도 1j 및/또는 도 1k를 참조하여 설명한 이형 표면처리층을 도입하는 제 2 방법은 순차적으로 모두 수행될 수 있으나, 변형된 예에서는 어느 하나의 방법만을 수행할 수도 있는 바, 예를 들어, 제 1 방법 및 제 2 방법 중 어느 하나의 방법만을 수행할 수도 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 제조방법을 도해하는 평면도들이며, 도 4a 및 도 4b는 도 3a 및 도 3b에 개시된 내부공간(26)의 배치를 실제로 구현한 구조체의 단면을 촬영한 SEM 사진들이다.
도 3a 및 도 4a를 참조하면, 실리콘 기판(12)에 배치되는 내부공간(26)은 직사각형(rectangular) 어레이를 가질 수 있으며, 도 3b 및 도 4b를 참조하면, 실리콘 기판(12)에 배치되는 내부공간(26)은 육각형(hexagonal) 어레이를 가질 수 있다.
한편, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상술한 제조방법으로 구현된 실리콘 마이크로 니들 스탬프를 확인할 수 있는 바, 실리콘 기판(12) 내에 실제로 구현된 내부공간(26)의 형상은 도 2를 참조하여 설명한 형상과 거의 일치함을 확인할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
12 : 실리콘 기판
22 : 열산화층 패턴
24 : 포토마스크 패턴
26a : 제 1 내부공간
26b : 제 2 내부공간
32, 33 : 이형 표면처리층

Claims (14)

  1. 실리콘 기판을 준비하는 단계;
    상기 실리콘 기판 상에 하드마스크 패턴을 형성하는 단계;
    상기 하드마스크 패턴에 노출된 상기 실리콘 기판을 식각하는 단계로서, 상기 실리콘 기판 내에 제 1 내부공간을 형성하도록 상기 실리콘 기판을 제 1 차 식각하는 단계; 및
    상기 하드마스크 패턴에 노출된 상기 실리콘 기판을 식각하는 단계로서, 상기 제 1 내부공간의 하부에 상기 제 1 내부공간 보다 횡단면적이 좁은 제 2 내부공간을 형성하도록 상기 실리콘 기판을 제 2 차 식각하는 단계;를 포함하되,
    상기 실리콘 기판을 제 1 차 식각하는 단계와 상기 실리콘 기판을 제 2 차 식각하는 단계는 식각가스의 상대적 비율, 공정압력 및 소스/바이어스 파워 중에서 적어도 어느 하나의 공정조건이 서로 다르고,
    상기 실리콘 기판을 제 2 차 식각하는 단계; 이후에
    상기 하드마스크 패턴을 제거하는 단계;
    상기 제 1 내부공간 및 상기 제 2 내부공간을 포함하는 상기 실리콘 기판의 표면거칠기를 완화시키기 위하여 상기 실리콘 기판 상에 열산화층을 형성 및 제거하는 단계;를 더 포함하는,
    실리콘 마이크로 니들 스탬프의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 내부공간은 상기 제 1 내부공간과 연결되어 상기 실리콘 기판의 외부와 연통되며, 상기 제 1 내부공간 및 상기 제 2 내부공간은 하부로 갈수록 횡단면적이 적어도 증가하지 않되 상기 제 2 내부공간은 하부로 갈수록 횡단면적이 감소하는, 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 내부공간은 실린더 형상을 가지며, 상기 제 2 내부공간은 하단부가 뾰족한 뿔 형상을 가지는, 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘 기판 상에 하드마스크 패턴을 형성하는 단계;는
    상기 실리콘 기판의 표면에 열산화층을 형성하는 단계;
    상기 열산화층 상에 포토마스크 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 포토마스크 패턴에 노출되는 상기 열산화층의 일부를 제거함으로써 열산화층 패턴을 형성하는 단계;
    를 포함하는, 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 제조방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식각가스의 상대적 비율로서, He가스에 대한 SF6가스의 상대적 비율 및 SF6에 대한 O2가스의 상대적 비율은 상기 제 1 차 식각하는 단계 보다 상기 제 2 차 식각하는 단계에서 더 낮은 것을 특징으로 하는, 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 제조방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공정압력은 상기 제 1 차 식각하는 단계 보다 상기 제 2 차 식각하는 단계에서 더 높은 것을 특징으로 하는, 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 제조방법.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소스/바이어스 파워는 상기 제 1 차 식각하는 단계 보다 상기 제 2 차 식각하는 단계에서 더 낮은 것을 특징으로 하는, 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 실리콘 기판을 준비하는 단계;
    상기 실리콘 기판 상에 하드마스크 패턴을 형성하는 단계;
    상기 하드마스크 패턴에 노출된 상기 실리콘 기판을 식각하는 단계로서, 상기 실리콘 기판 내에 제 1 내부공간을 형성하도록 상기 실리콘 기판을 제 1 차 식각하는 단계; 및
    상기 하드마스크 패턴에 노출된 상기 실리콘 기판을 식각하는 단계로서, 상기 제 1 내부공간의 하부에 상기 제 1 내부공간 보다 횡단면적이 좁은 제 2 내부공간을 형성하도록 상기 실리콘 기판을 제 2 차 식각하는 단계;를 포함하되,
    상기 실리콘 기판을 제 1 차 식각하는 단계와 상기 실리콘 기판을 제 2 차 식각하는 단계는 식각가스의 상대적 비율, 공정압력 및 소스/바이어스 파워 중에서 적어도 어느 하나의 공정조건이 서로 다르고,
    상기 실리콘 기판을 제 2 차 식각하는 단계; 이후에
    상기 하드마스크 패턴을 제거하는 단계;
    상기 제 1 내부공간 및 상기 제 2 내부공간을 포함하는 상기 실리콘 기판 상에 이형 표면처리층을 형성하는 단계;를 더 포함하는, 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 이형 표면처리층을 형성하는 단계는
    상기 실리콘 기판의 표면에 열산화층 또는 C-폴리머층을 형성하는 단계를 포함하는, 실리콘 마이크로 니들 스탬프의 제조방법.
  11. 서로 연통된 제 1 내부공간 및 제 2 내부공간을 가지는 실리콘 기판을 포함하되, 상기 제 2 내부공간은 상기 제 1 내부공간과 연결되어 상기 실리콘 기판의 외부와 연통되며, 상기 제 1 내부공간 및 상기 제 2 내부공간은 하부로 갈수록 횡단면적이 적어도 증가하지 않되 상기 제 2 내부공간은 하부로 갈수록 횡단면적이 감소하고,
    상기 제 1 내부공간 및 상기 제 2 내부공간의 측벽은 상기 측벽에 열산화층을 형성 및 제거함으로써 표면거칠기가 완화된, 실리콘 마이크로 니들 스탬프.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 내부공간은 실린더 형상을 가지며, 상기 제 2 내부공간은 하단부가 뾰족한 뿔 형상을 가지는, 실리콘 마이크로 니들 스탬프.
  13. 삭제
  14. 제 11 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 내부공간 및 상기 제 2 내부공간의 측벽에 이형 표면처리층이 형성된, 실리콘 마이크로 니들 스탬프.
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