KR20000020823A - 금속 미세 구조물 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막 인덕터의 코일, 마이크로 기어(Gear) 구조물, 반도체 본딩(Bonding)용 범프(Bump) 등의 마이크로 디바이스(Micro device) 제조에 적용되는 금속 미세 구조물 제조 방법(Method for manufacturing of metal microscopic construction)에 관한 것으로서, 기판의 상면에 금속 도금을 위해 시드(Seed) 층을 형성하는 제1 과정과, 상기 시드 층의 상면에 포토레지스터를 도포하여 열처리를 수행하는 제2 과정과, 상기 포토레지스터의 상면에 소정 간격으로 포토마스크(Photomask)를 배치하여 노광 및 현상을 수행함으로 인해 소정 패턴의 제1 몰드(Mold)를 형성하고 그 사이에 원하는 금속 도금층을 삽입하는 제3 과정과, 상기 제3 과정의 결과물에 상기 제2 내지 제3 과정을 반복 수행하여 제2 몰드를 형성하고 그 사이에 상기 금속 도금층을 삽입하는 제4 과정과, 상기 제4 과정이 완료되면 상기 제1 및 제2 몰드, 시드 층을 제거한 후에 금속 미세 구조물을 완성하는 제5 과정을 포함하여 이루어진다. 따라서, 동일한 특성의 포토레지스터를 이용하여 도금용 몰드를 형성하는 공정 및 도금 공정을 2회 이상 반복 수행함으로 인해 그 종횡비 또는 분해능이 향상될 수 있는 동시에 저렴하고 안정적인 방법으로 금속 미세 구조물을 형성할 수 있는 효과를 제공하게 된다.
Description
본 발명은 박막 인덕터의 코일, 마이크로 기어(Gear) 구조물, 반도체 본딩(Bonding)용 범프(Bump) 등의 마이크로 디바이스(Micro device) 제조에 적용되는 금속 미세 구조물 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 도금용 몰드를 위한 포토레지스터는 종횡비 또는 분해능에 한계가 있기 때문에 이를 극복하기 위해 도금용 몰드 및 금속을 도금하는 공정을 반복 수행하여 종횡비 또는 분해능의 한계를 향상시키기 위한 금속 미세 구조물 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 전자기기 및 이동통신 기기가 발달함에 따라 이를 구성하는 각 부품의 소형화 및 다기능 집적화에 대한 요구가 증대되고 있다. 특히, 초소형 센서(senor) 및 엑츄에이터(actuator) 등의 각종 마이크로 디바이스(micro device)의 개발이 촉구되고 있는 추세이다.
이와 같은, 상기 마이크로 디바이스 제조 기술은 종횡비를 높이는 방향으로 마이크로 금속 구조물을 제조하는 공정 기술이 개발되고 있다. 특히, 박막 인덕터의 코일 제조, 마이크로 기어 구조물 제조, 반도체 본딩용 범프 등의 용도로 사용될 수 있는 금속 미세 구조물이 현재 진행중이다.
특히, 상기 금속 미세 구조물은 엑스-레이(X-ray) 노광 기술을 이용하는 고가의 공정에 의하여 개발이 시작되었으나, 최근 들어 일반 자외선 노광 기술을 이용하기 위한 포토레지스터를 사용함으로써 저렴한 비용으로 금속 도금용 몰드를 제조한 후에 도금에 의하여 금속 미세 구조물을 형성하는 기술이 계속해서 연구되고 있다.
그러면, 종래 기술에 따른 금속 미세 구조물 제조 방법을 도 1 내지 도 2를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
우선, 제1 단계에서는 일반 실리콘이나 유리 재질로 형성된 기판(1)을 준비한 후에, 상기 기판(1)의 상면에 금속 도금을 위한 금속막을 증착하여 시드층(2)을 형성하게 된다.(S1 참조)
그 후, 제2 단계에서는 상기 제1 단계(S1)의 시드층(2)에 감광성 포토레지스터(3)를 20㎛ ~ 50㎛ 정도 스핀 코팅(spin coating)법으로 도포한 후에 적절한 온도로 열처리를 수행하게 된다.(S2 참조)
그러면, 제3 단계에서는 상기 포토레지스터의 상부에서 선택적으로 포토마스크(4)를 배치하여 상기 포토마스크(4) 상부에서 자외선을 조사하게 되고, 상기 포토마스크(4)가 배치되지 않은 부분은 그 자외선에 노출되어 노광부(5)가 형성된다.(S3 참조)
그리고, 제4 단계에서는 상기 노광부(5)를 현상하게 되는데, 현상후 남은 포토레지스터(3)는 일정 간격의 패턴을 갖는 금속 도금용 몰드(6)를 형성하게 된다.(S4 참조) 제5 단계 및 제6 단계에서는 상기 제4 단계(S4)의 도금용 몰드(6) 사이에 금속을 채우기 위해 전해 도금조에서 도금을 수행하여 금속 도금층 구조물(7)을 형성하게 되고, 이렇게 도금 공정이 끝난 후에는 금속 도금층 구조물(7)에서 현상후 남은 포토레지스터(3) 및 시드층(2)을 제거하여 금속 미세 구조물(8)을 완성하게 된다.(S5, S6 참조)
여기서, 상기 제4 단계(S4)의 도금용 몰드(6)는 그 종횡비와 분해능에 따라 전체적인 금속 미세 구조물(8)의 종횡비와 분해능을 결정하게 된다. 그러나, 현재 상용화되고 있는 감광성 포토레지스터(3)는 일반적으로 50㎛ 두께가 그 한계이며 그 종횡비도 약 1정도 갖는 것이 보통이다.
따라서, 종래 기술에 의한 금속 미세 구조물 제조 방법은 고(高) 종횡비와 고 분해능의 요구에 대해 도금용 몰드로 이용되는 포토레지스터의 특성의 한계로 인하여 그 두께가 제한되어 있어 금속 미세 구조물의 종횡비나 분해능에도 한계가 발생한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 동일한 특성의 포토레지스터를 이용하여 금속 미세 구조물을 형성하기 위한 도금용 몰드를 형성하는 공정 및 도금 공정을 반복 수행함으로 인해 그 종횡비 또는 분해능이 향상될 수 있는 동시에 저렴하고 안정적인 방법으로 금속 미세 구조물을 형성할 수 있는 금속 미세 구조물 제조 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 금속 미세 구조물 제조 방법의 제조 공정이 도시된 도면이고,
도 2는 도 1의 순서도이고,
도 3은 본 발명에 의한 금속 미세 구조물 제조 방법의 제조 공정이 도시된 도면이고,
도 4는 도 3의 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
10 : 기판 20 : 시드층
30, 30' : 포토레지스터 31, 31' : 제1 및 제2 몰드
40, 40' : 금속 도금층 50 : 금속 미세 구조물
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 금속 미세 구조물 제조 방법의 제1 특징에 따르면, 기판의 상면에 금속 도금을 위해 시드(Seed) 층을 형성하는 제1 과정과, 상기 시드 층의 상면에 포토레지스터(Photoresister)를 도포하여 열처리를 수행하는 제2 과정과, 상기 포토레지스터의 상면에 소정 간격으로 포토마스크(Photomask)를 배치하여 노광 및 현상을 수행함으로 인해 소정 패턴의 제1 몰드(Mold)를 형성하고 그 사이에 원하는 금속 도금층을 삽입하는 제3 과정과, 상기 제3 과정의 결과물에 상기 제2 내지 제3 과정을 반복 수행하여 제2 몰드를 형성하고 그 사이에 상기 금속 도금층을 삽입하는 제4 과정과, 상기 제4 과정이 완료되면 상기 제1 및 제2 몰드와 시드 층을 제거한 후에 금속 미세 구조물을 완성하는 제5 과정을 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 제4 과정은 상기 제2 내지 제3 과정의 포토레지스터 또는 금속 도금층과 동일한 특성의 포토레지스터 또는 금속 도금층을 사용하게 된다.
이하, 본 발명에 따른 금속 미세 구조물 제조 방법의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명에 의한 금속 미세 구조물 제조 방법을 상세히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 제1 단계에서는 일반 실리콘(silicon)이나 유리 재질로 형성된 기판(10)에 구리나 니켈, 금 등의 금속 도금을 위한 시드(seed)층(20)을 기상 증착 또는 무전해 도금 등의 방식으로 형성하게 된다.(S1 참조) 그리고, 제2 단계에서는 상기 제1 단계(S1)의 시드층(20) 상면에 일정 두께의 감광성 포토레지스터(30)를 도포한 후에 적절한 온도로 열처리를 수행하게 된다.(S2 참조)
여기서, 상기 기상 증착은 금속을 고온으로 가열하여 증발시켜 그 증기로 금속을 박막 상으로 밀착시키는 방법이고, 상기 무전해 도금은 금속 또는 비금속 표면에 금속을 화학적으로 환원 석출시키는 표면 처리법 또는 그 금속 피막을 말한다.
그 후, 제3 단계에서는 상기 포토레지스터에 소정 패턴으로 포토마스크(미도시)를 배치하고, 그 상부에서 자외선을 조사하여 노광을 수행하게 된다. 이렇게, 노광 공정이 완료되면 상기 포토마스크(미도시)가 배치되지 않은 부분, 즉 상기 자외선에 노출된 노광 부분은 현상을 수행하여 제거되고 일정 패턴의 제1 몰드(31)가 형성되게 된다.(S3 참조)
그러면, 제4 단계에서는 상기 제3 단계(S3)의 제1 몰드(31) 사이에 전해 도금 방식을 사용하여 원하는 금속 도금층(40)을 채우게 된다.(S4 참조) 상기 전해 도금은 전류의 통과로 말미암아 용액이 분해되고, 가스 또는 금속을 분리하는 현상을 도금에 적절히 응용한 것을 말한다.
그리고, 제5 단계에서는 상기 제4 단계(S4)의 결과물에 상기 제2 내지 제4 단계(S2, S3, S4)를 반복 수행하되, 상기 제2 내지 제4 단계(S2, S3, S4)의 포토레지스터(30) 또는 금속 도금층(40)과 동일 특성을 갖는 포토레지스터(30') 또는 금속 도금층(40')을 이용하여 상기 제1 몰드(31)와 동일한 패턴을 갖는 제2 몰드(31')를 형성하게 된다.(S5 참조)
마지막으로, 제6 단계에서는 상기 제5 단계(S5)가 완료되면 상기 제2 몰드(31') 사이에 금속 도금층(40')을 채운 후에 상기 제1 몰드(31) 및 제2 몰드, 시드층(20)을 각각 제거하고 금속 미세 구조물(50)을 완성하게 된다.(S6 참조)
한편, 상기 제1 몰드(31) 및 제2 몰드(31')를 형성하는 공정과 도금 공정을 2회 이상 반복 수행하면 그 종횡비가 2배 이상, 즉 3배에서 4배 정도로 향상될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 금속 미세 구조물 제조 방법은 동일한 특성의 포토레지스터를 이용하여 금속 미세 구조물을 형성하기 위한 도금용 몰드를 형성하는 공정 및 도금 공정을 2회 이상 반복 수행함으로 인해 그 종횡비 또는 분해능이 향상될 수 있는 동시에 저렴하고 안정적인 방법으로 금속 미세 구조물을 형성할 수 있는 효과가 있다.
Claims (2)
- 기판의 상면에 금속 도금을 위해 시드(Seed) 층을 형성하는 제1 과정과, 상기 시드 층의 상면에 포토레지스터(Photoresister)를 도포하여 열처리를 수행하는 제2 과정과, 상기 포토레지스터의 상면에 소정 간격으로 포토마스크(Photomask)를 배치하여 노광 및 현상을 수행함으로 인해 소정 패턴의 제1 몰드(Mold)를 형성하고 그 사이에 원하는 금속 도금층을 삽입하는 제3 과정과, 상기 제3 과정의 결과물에 상기 제2 내지 제3 과정을 반복 수행하여 제2 몰드를 형성하고 그 사이에 상기 금속 도금층을 삽입하는 제4 과정과, 상기 제4 과정이 완료되면 상기 제1 및 제2 몰드, 시드 층을 제거한 후에 금속 미세 구조물을 완성하는 제5 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 금속 미세 구조물 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제4 과정은 상기 제2 내지 제3 과정의 포토레지스터 또는 금속 도금층과 동일한 특성의 포토레지스터 또는 금속 도금층을 사용하는 것을 특징으로 하는 금속 미세 구조물 제조 방법.
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