KR20050035805A

KR20050035805A - Method of forming a micro pattern

Info

Publication number: KR20050035805A
Application number: KR1020030071593A
Authority: KR
Inventors: 추강수; 김진현; 박재언; 양종호; 이승환
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2003-10-14
Publication date: 2005-04-19

Abstract

마이크로 패턴을 형성하는 방법이 개시된다. 이 방법은 기판을 준비하는 것을 구비한다. 상기 기판 상에 감광막을 형성하고, 상기 감광막을 사진 및 현상하여 상기 기판의 소정영역 상에 복수개의 감광막 패턴들을 형성한다. 상기 복수개의 감광막 패턴들은 상기 감광막의 두께보다 작은 소정간격들로 서로 이격되도록 형성된다. 그 후, 상기 소정 간격들로 서로 이격된 복수개의 감광막 패턴들 사이의 빈 공간을 채우는 제1 충진 물질막을 형성한다. 상기 제1 충진 물질막이 형성된 기판을 전면 식각하여 상기 복수개의 감광막 패턴들의 상부면을 노출시키고, 상기 노출된 복수개의 감광막 패턴들을 제거한다. 상기 복수개의 감광막 패턴들이 제거된 기판의 전면 상에 제2 충진 물질막을 형성한다. 이때, 상기 제2 충진 물질막은 상기 기판의 상기 소정영역 상에서 상기 감광막 패턴들이 제거된 빈 공간들을 채운다. 이에 따라, 적은 양의 물질막을 증착해서 두꺼운 물질막 패턴을 형성할 수 있으며, 상기 물질막을 식각하는 시간을 줄일 수 있다.A method of forming a micro pattern is disclosed. This method includes preparing a substrate. A photoresist film is formed on the substrate, and the photoresist film is photographed and developed to form a plurality of photoresist patterns on a predetermined region of the substrate. The plurality of photoresist patterns are formed to be spaced apart from each other at predetermined intervals smaller than the thickness of the photoresist. Thereafter, a first filling material layer is formed to fill an empty space between the plurality of photoresist patterns spaced apart from each other at the predetermined intervals. The substrate on which the first filling material layer is formed is etched to the entire surface to expose the top surfaces of the plurality of photoresist patterns, and the exposed plurality of photoresist patterns are removed. A second filling material layer is formed on the entire surface of the substrate from which the plurality of photoresist patterns are removed. In this case, the second filling material layer fills empty spaces in which the photoresist patterns are removed from the predetermined region of the substrate. Accordingly, a small amount of the material film may be deposited to form a thick material film pattern, and the time for etching the material film may be reduced.

Description

Method of forming a micro pattern

본 발명은 미세 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 특히 마이크로 패턴을 형성하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a fine pattern, and more particularly to a method of forming a micro pattern.

마이크로 전자기계 시스템(micro electro mechanical systems; MEMS)은 초소형 시스테이나 초소형 정밀기계를 의미한다. MEMS 소자는 아주 좁은 장소에서도 사용될 수 있기 때문에, 자동차 엔진 또는 인체 내부에 장착되어 여러가지 기능을 수행할 수 있다. Micro electromechanical systems (MEMS) mean very small seastays or very small precision machines. Because MEMS devices can be used in very small spaces, they can be mounted inside an automotive engine or human body to perform a variety of functions.

MEMS는 미세한 전자 및 기계 부품들로 구성되며, 미세한 전자 및 기계 부품들은 미세가공 기술을 사용하여 형성된다. 미세가공 기술은 전통적으로 반도체 소자 제조 공정에서 사용되고 발전되어 왔다. 반도체 소자 제조 공정에서 사용되는 미세가공 기술은 타겟(target) 물질막을 형성한 후, 사진 및 식각 공정을 사용하여 패터닝하여 타겟 물질막의 패턴을 형성하는 기술이다.MEMS consist of fine electronic and mechanical components, which are formed using micromachining techniques. Micromachining techniques have traditionally been used and developed in semiconductor device manufacturing processes. The microfabrication technique used in the semiconductor device manufacturing process is a technique of forming a pattern of a target material film by forming a target material film and then patterning the same using a photo and etching process.

도 1a 및 도 1b는 종래의 사진 및 식각 공정을 사용하여 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1A and 1B are cross-sectional views illustrating a method of forming a pattern using a conventional photo and etching process.

도 1a를 참조하면, 기판(1)을 준비한다. 상기 기판(1) 상에는 집적회로들이 형성되어 있다. 상기 기판(1) 상에 타겟 물질막(3)을 형성한다. 상기 타겟 물질막(3)은 일반적으로 산화막, 질화막, 금속막 또는 유기막으로 형성된다. 또한, 상기 타겟 물질막(3)은 물리기상증착, 화학기상증착, 스핀 코팅 등 다양한 기술을 사용하여 형성된다.Referring to FIG. 1A, a substrate 1 is prepared. Integrated circuits are formed on the substrate 1. The target material layer 3 is formed on the substrate 1. The target material film 3 is generally formed of an oxide film, a nitride film, a metal film or an organic film. In addition, the target material film 3 is formed using various techniques such as physical vapor deposition, chemical vapor deposition, spin coating.

상기 타겟 물질막(3) 상에 포토레지스트 막을 형성하고, 상기 포토레지스트 막을 사진 및 현상하여 포토레지스트 패턴(5)을 형성한다. A photoresist film is formed on the target material film 3, and the photoresist film is photographed and developed to form a photoresist pattern 5.

도 1b를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(5)을 식각마스크로 사용하여 상기 타겟 물질막(3)을 식각한다. 상기 식각에 의해 상기 포토레지스트 패턴(5)이 전사된 타겟 물질막 패턴(3a)이 형성된다. Referring to FIG. 1B, the target material layer 3 is etched using the photoresist pattern 5 as an etching mask. By etching, the target material layer pattern 3a to which the photoresist pattern 5 is transferred is formed.

상기 방법에 따르면, 사진 공정으로 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 사용하여 식각하므로써 원하는 패턴을 형성할 수 있다.According to the method, a desired pattern can be formed by forming a photoresist pattern by a photolithography process and etching using the photoresist pattern as an etching mask.

그러나, 상기 종래의 패턴 형성방법은 원하는 패턴의 높이가 높은 경우, 즉 패턴의 높이가 수 ㎛ 내지 수십 ㎛인 마이크로 패턴을 형성하는 경우, 몇 가지 문제점을 갖는다. However, the conventional pattern formation method has some problems when the height of the desired pattern is high, that is, when the micro pattern having the height of the pattern is several micrometers to several tens of micrometers.

첫째, 상기 타겟 물질막(3)을 형성하는 데 필요한 시간이 길며, 원료 소모가 많다. 즉, 상기 타겟 물질막(3)을 두껍게 형성하여야 하므로, 상기 타겟 물질막(3)을 형성하는 시간이 오래 걸리며, 상기 타겟 물질막(3)을 형성하기 위해 소모되는 원료가 많이 필요하다.First, the time required for forming the target material film 3 is long, and raw material consumption is high. That is, since the target material film 3 needs to be thick, it takes a long time to form the target material film 3, and a lot of raw materials are required to form the target material film 3.

둘째, 상기 타겟 물질막 패턴(3a)을 형성하기 위해 상기 타겟 물질막(3)을 식각하는 시간이 오래 걸린다. 즉, 상기 타겟 물질막 패턴(3a)의 높이에 상응하는 두께를 갖는 상기 타겟 물질막(3)을 식각하여야 하므로 식각 부담이 크다.Second, it takes a long time to etch the target material film 3 to form the target material film pattern 3a. That is, since the target material film 3 having a thickness corresponding to the height of the target material film pattern 3a needs to be etched, the etching burden is large.

세째, 상기 타겟 물질막(3)이 두껍게 형성됨에 따라, 상기 타겟 물질막(3)의 스트레스가 증가한다. 따라서, 질화막과 같이 스트레스가 큰 물질막을 사용하여 높은 패턴을 형성하기 어렵다.Third, as the target material film 3 is thickened, the stress of the target material film 3 increases. Therefore, it is difficult to form a high pattern using a material film with a high stress such as a nitride film.

MEMS 소자에 형성되는 기계들은 수 ㎛ 내지 수십 ㎛의 높이를 갖는 패턴들로 이루어진다. 따라서, 상기 종래의 사진 및 식각 공정을 사용하여 패턴을 형성하는 방법은 MEMS 소자에 형성되는 기계들과 같은 높은 패턴들을 형성하는 데는 부적당하다.The machines formed in the MEMS element consist of patterns having a height of several micrometers to several tens of micrometers. Thus, the method of forming a pattern using the conventional photo and etching process is not suitable for forming high patterns such as machines formed in MEMS devices.

본 발명의 목적은, 타겟 물질막을 형성하는 데 걸리는 시간 및 소모되는 원료의 양을 감소시키고, 스트레스 및 식각 부담을 경감시키며, 내열 및 접착 특성이 우수한 마이크로 패턴을 형성하는 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for forming a micro pattern, which reduces the time taken to form the target material film and the amount of raw materials consumed, reduces stress and etching burdens, and is excellent in heat and adhesive properties.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 마이크로 패턴을 형성하는 방법을 제공한다. 이 방법은 기판을 준비하는 것을 구비한다. 상기 기판 상에 감광막을 형성하고, 상기 감광막을 사진 및 현상하여 상기 기판의 소정영역 상에 복수개의 감광막 패턴들을 형성한다. 상기 복수개의 감광막 패턴들은 상기 감광막의 두께보다 작은 소정 간격들로 서로 이격되도록 형성된다. 그 후, 상기 소정 간격들로 서로 이격된 복수개의 감광막 패턴들 사이의 빈 공간을 채우는 제1 충진 물질막을 형성한다. 상기 제1 충진 물질막이 형성된 기판을 전면 식각하여 상기 복수개의 감광막 패턴들의 상부면을 노출시키고, 상기 노출된 복수개의 감광막 패턴들을 제거한다. 상기 복수개의 감광막 패턴들이 제거된 기판의 전면 상에 제2 충진 물질막을 형성한다. 이때, 상기 제2 충진 물질막은 상기 기판의 상기 소정영역 상에서 상기 복수개의 감광막 패턴들이 제거된 빈 공간들을 채운다. 이에 따라, 제1 충진 물질막 및 제2 충진 물질막을 얇게 형성하고 또한 식각 부담도 경감하면서 높은 패턴을 형성할 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of forming a micro pattern. This method includes preparing a substrate. A photoresist film is formed on the substrate, and the photoresist film is photographed and developed to form a plurality of photoresist patterns on a predetermined region of the substrate. The plurality of photoresist patterns may be spaced apart from each other at predetermined intervals smaller than the thickness of the photoresist. Thereafter, a first filling material layer is formed to fill an empty space between the plurality of photoresist patterns spaced apart from each other at the predetermined intervals. The substrate on which the first filling material layer is formed is etched to the entire surface to expose the top surfaces of the plurality of photoresist patterns, and the exposed plurality of photoresist patterns are removed. A second filling material layer is formed on the entire surface of the substrate from which the plurality of photoresist patterns are removed. In this case, the second filling material layer fills empty spaces in which the plurality of photoresist patterns are removed from the predetermined region of the substrate. As a result, the first filling material film and the second filling material film may be formed thin, and a high pattern may be formed while reducing the etching burden.

바람직하게는, 상기 감광막은 포토레지스트(photoresist) 막 또는 폴리이미드(polyimide) 막으로 형성할 수 있다. 이에 따라, 사진 및 현상 공정을 사용하여 쉽게 상기 감광막 패턴들을 형성할 수 있다.Preferably, the photoresist film may be formed of a photoresist film or a polyimide film. Accordingly, the photoresist patterns may be easily formed using a photographic and developing process.

바람직하게는, 상기 기판의 상기 소정영역 상에 소정 간격들로 서로 이격된 상기 복수개의 감광막 패턴들을 형성하되, 상기 기판의 상기 소정영역 이외의 영역 상에는 감광막이 그대로 남아 있을 수 있다. 상기 남아 있는 감광막은 추후 상기 복수개의 감광막 패턴들을 제거하는 동안 같이 제거될 수 있다.Preferably, the plurality of photoresist patterns spaced apart from each other at predetermined intervals are formed on the predetermined region of the substrate, but the photoresist layer may remain on an area other than the predetermined region of the substrate. The remaining photoresist film may be removed together while removing the plurality of photoresist patterns later.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described embodiments of the present invention;

도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 마이크로 패턴 형성방법을 설명하기 위한 공정순서도이고, 도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 패턴 형성방법을 설명하기 위한 단면도들이고, 도 4a 내지 도4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 패턴 형성방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2 is a process flowchart illustrating a method for forming a micro pattern according to embodiments of the present invention, and FIGS. 3A to 3F are cross-sectional views illustrating a method for forming a micro pattern according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4A. 4C are cross-sectional views illustrating a method of forming a micro pattern according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 2 밑 도 3a를 참조하면, 기판(31)을 준비한다(도 2의 단계 11). 상기 기판(31)은 반도체 기판일 수 있으며, 실리콘 기판일 수 있다. 상기 기판(31)에는 집적회로들이 형성되어 있을 수 있다. 특히, MEMS 소자의 기계들과 같은 패턴을 형성하는 경우, 상기 집적회로들은 상기 MEMS 소자의 기계들을 구동하기 위한 회로들을 포함한다.Referring to FIG. 2A and FIG. 2A, the substrate 31 is prepared (step 11 of FIG. 2). The substrate 31 may be a semiconductor substrate or a silicon substrate. Integrated circuits may be formed on the substrate 31. In particular, when forming a pattern such as machines of a MEMS element, the integrated circuits include circuits for driving the machines of the MEMS element.

상기 기판(31) 상에 감광막을 형성한다. 상기 감광막은 PR 또는 폴리이미드 막으로 형성할 수 있다. 상기 감광막을 사진 및 현상 공정을 사용하여 패터닝하여 상기 기판(31)의 소정 영역 상에 상기 감광막의 두께보다 작은 소정간격들로 서로 이격된 복수개의 감광막 패턴들(33)을 형성한다(도 2의 단계 13). 상기 기판(31)의 소정 영역은 상기 기판(31) 상에 마이크로 패턴이 형성될 영역이다. 이때, 상기 복수개의 감광막 패턴들(33)이 형성된 상기 소정 영역 이외의 영역 상의 감광막들은 모두 제거하여 상기 기판(31)의 상부면을 노출시킨다. 상기 소정영역 이외의 영역 상에 상기 감광막들이 제거되지 않고 남겨질 수 있는데, 이에 대해서는 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 설명하기로 한다.A photosensitive film is formed on the substrate 31. The photosensitive film may be formed of a PR or polyimide film. The photoresist film is patterned by using a photographic and developing process to form a plurality of photoresist patterns 33 spaced apart from each other at predetermined intervals smaller than the thickness of the photoresist film on a predetermined region of the substrate 31. Step 13). The predetermined region of the substrate 31 is a region in which a micro pattern is to be formed on the substrate 31. In this case, all of the photoresist layers other than the predetermined region where the plurality of photoresist patterns 33 are formed are removed to expose the upper surface of the substrate 31. The photoresist layers may be left on a region other than the predetermined region without being removed, which will be described with reference to FIGS. 4A to 4C.

상기 복수개의 감광막 패턴들(33)은 소정간격들로 서로 이격되어 있으므로, 상기 복수개의 감광막 패턴들 사이에는 빈공간들이 형성된다.Since the plurality of photoresist patterns 33 are spaced apart from each other at predetermined intervals, empty spaces are formed between the plurality of photoresist patterns.

도 2 및 도 3b를 참조하면, 상기 복수개의 감광막 패턴들(33)이 형성된 기판의 전면 상에 제1 충진물질막(35)을 형성한다(도 2의 단계 15). 상기 제1 충진 물질막(35)은 상기 복수개의 감광막 패턴들(33) 사이의 빈 공간들을 채우기에 충분한 두께로 형성한다.2 and 3B, the first filling material layer 35 is formed on the entire surface of the substrate on which the plurality of photoresist patterns 33 are formed (step 15 of FIG. 2). The first filling material layer 35 is formed to a thickness sufficient to fill the empty spaces between the plurality of photoresist patterns 33.

상기 제1 충진 물질막(35)은 산화막, 질화막, 금속막 또는 유기막일 수 있다. 상기 감광막이 PR 또는 폴리이미드 막으로 형성된 경우, 상기 제1 충진 물질막(35)은 200℃ 이하의 온도 범위에서 형성되는 것이 바람직하다.The first filling material layer 35 may be an oxide film, a nitride film, a metal film, or an organic film. When the photosensitive film is formed of a PR or polyimide film, the first filling material film 35 is preferably formed in a temperature range of 200 ° C or less.

도 2 및 도 3c를 참조하면, 상기 제1 충진 물질막(35)이 형성된 기판을 전면 식각하여 상기 복수개의 감광막 패턴들(33)의 상부면을 노출시킨다(도 2의 단계 17). 이때, 상기 소정 영역 이외의 영역들 상에 형성된 상기 제1 충진 물질막(35)도 같이 제거될 수 있으나, 경우에 따라서는 완전히 제거할 필요가 없을 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 충진물질막(35)이 산화막으로 형성되고, 단순히 높은 패턴만을 형성하는 것이 필요한 경우이다. 이때, 상기 기판(31)의 상부면에 얇게 형성된 산화막은 제거되지 않고 남아 있어도 높은 패턴에 영향을 미치지 않는다. Referring to FIGS. 2 and 3C, the substrate on which the first filling material layer 35 is formed is etched to expose the upper surfaces of the plurality of photoresist patterns 33 (step 17 of FIG. 2). In this case, the first filling material layer 35 formed on regions other than the predetermined region may also be removed, but in some cases, it may not be necessary to completely remove it. For example, when the first filling material layer 35 is formed of an oxide film, it is necessary to simply form a high pattern. At this time, even if the oxide film thinly formed on the upper surface of the substrate 31 is not removed, it does not affect the high pattern.

상기 전면 식각은 건식 또는 습식 식각 공정을 사용하여 실시될 수 있다. 또한, 상기 기판(31)의 상부면에 상기 제1 충진 물질막(35)이 남아 있어도 되는 경우에는 화학기계적연마 또는 기계적 연마 기술을 사용하여 상기 전면 식각이 실시될 수 있다.The front side etching may be performed using a dry or wet etching process. In addition, when the first filling material layer 35 may remain on the upper surface of the substrate 31, the front surface etching may be performed using chemical mechanical polishing or mechanical polishing techniques.

상기 전면 식각에 의하여, 상기 복수개의 감광막 패턴들(33)의 상부면이 노출되고, 상기 기판의 소정영역 상의 빈공간을 채우는 제1 충진 물질막들(35a)이 형성된다.By the front surface etching, upper surfaces of the plurality of photoresist patterns 33 are exposed, and first filling material layers 35a are formed to fill empty spaces on a predetermined region of the substrate.

도 2 및 도 3d를 참조하면, 상기 노출된 복수개의 감광막 패턴들(33)을 제거한다(도 2의 단계 19). 상기 노출된 복수개의 감광막 패턴들(33)은 건식 또는 습식 세정공정을 사용하여 제거될 수 있다. 이때, 상기 복수개의 감광막 패턴들(33)을 제거하는 동안 상기 빈 공간을 채우는 제1 충진 물질막들(35a)의 손상이 방지되도록 한다. 그 결과, 상기 기판(31)의 소정영역 상에는 상기 복수개의 감광막 패턴들(33)이 제거되고, 상기 빈 공간을 채우는 제1 충진 물질막들(35a)이 남는다.2 and 3D, the exposed photoresist patterns 33 are removed (step 19 of FIG. 2). The exposed plurality of photoresist patterns 33 may be removed using a dry or wet cleaning process. At this time, the damage of the first filling material layers 35a filling the empty space is prevented while removing the plurality of photoresist patterns 33. As a result, the plurality of photoresist patterns 33 are removed on the predetermined region of the substrate 31, and the first filling material layers 35a filling the empty space remain.

도 2 및 도 3e를 참조하면, 상기 복수개의 감광막 패턴들(33)이 제거된 기판의 전면 상에 제2 충진 물질막(37)을 형성한다(도 2의 단계 21). 상기 제2 충진 물질막(37)은 산화막, 질화막, 금속막 또는 유기막으로 형성될 수 있으며, 상기 제1 충진 물질막(35)과 동일한 막으로 형성될 것을 요하지 않는다.2 and 3E, the second filling material layer 37 is formed on the entire surface of the substrate from which the plurality of photoresist patterns 33 are removed (step 21 of FIG. 2). The second filling material film 37 may be formed of an oxide film, a nitride film, a metal film, or an organic film, and does not need to be formed of the same film as the first filling material film 35.

또한, 상기 제2 충진 물질막을 형성하기 전에 상기 복수개의 감광막 패턴들(33)이 제거되므로, 상기 제2 충진 물질막(37)은 상기 제1 충진 물질막(35)을 형성하는 온도범위 보다 상대적으로 더 높은 온도 범위에서 형성될 수 있다. In addition, since the plurality of photoresist patterns 33 are removed before the second filling material layer is formed, the second filling material layer 37 is relatively higher than a temperature range for forming the first filling material layer 35. Can be formed in a higher temperature range.

상기 제2 충진 물질막(37)은 상기 복수개의 감광막 패턴들(33)이 제거되어 형성된 빈공간들을 채우기에 충분한 두께로 형성된다. 그 결과, 상기 제1 충진물질막(35a)과 상기 제2 충진물질막(37)으로 이루어진 패턴들이 형성된다.The second filling material layer 37 is formed to have a thickness sufficient to fill the empty spaces formed by removing the plurality of photoresist patterns 33. As a result, patterns including the first filling material film 35a and the second filling material film 37 are formed.

도 2 및 도 3f를 참조하면, 상기 제2 충진물질막(37)을 형성하는 동안, 상기 제2 충진물질막(37)은 상기 기판(31)의 소정영역 이외의 영역들 상에도 형성된다. 필요한 경우, 상기 기판(31)의 소정영역 이외의 영역들 상에 형성된 상기 제2 충진물질막(37)을 전면 식각하여 제거한다(도 2의 단계 23). 상기 전면 식각은 건식 또는 습식 식각 공정을 사용하여 실시될 수 있다.2 and 3F, while forming the second filling material film 37, the second filling material film 37 is also formed on regions other than a predetermined region of the substrate 31. If necessary, the second filling material film 37 formed on regions other than the predetermined region of the substrate 31 is removed by etching the entire surface (step 23 of FIG. 2). The front side etching may be performed using a dry or wet etching process.

상기 실시예에 따르면, 상기 복수개의 감광막 패턴들(33)의 폭 및 간격들을 조절하므로써 상기 제1 충진물질막(35)과 상기 제2 충진물질막(37)을 상대적으로 얇게 형성하면서도 높은 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 상기 패턴은 유기막을 포함하여 다양한 물질막으로 형성할 수 있어, 내열 및 접착 특성이 우수한 물질막을 선택할 수 있다. 또한, 상기 제1 충진 물질막(35) 및 상기 제2 충진 물질막(37)을 전면 식각하는 동안 식각할 막(35, 37)의 두께가 얇아 식각 부담이 감소한다.According to the exemplary embodiment, the first filling material layer 35 and the second filling material layer 37 may be formed relatively thin by adjusting the widths and intervals of the plurality of photoresist patterns 33. Can be formed. In addition, the pattern may be formed of various material films including an organic film, thereby selecting a material film having excellent heat resistance and adhesive properties. In addition, since the thicknesses of the films 35 and 37 to be etched are thin during the entire etching of the first filling material layer 35 and the second filling material layer 37, the etching burden is reduced.

한편, 도 3f에서 설명한 바와 같이 상기 패턴을 형성한 후, 다시 상기 제1 충진 물질막(35a)을 제거할 수 있다. 그 후, 상기 제1 충진 물질막(35a)이 제거되어 형성된 빈 공간을 제3 충진 물질막으로 채우므로써 패턴을 완성할 수 있다. 이 방법은 상기 복수개의 감광막 패턴들(33) 상에 원하는 충진 물질막을 직접 형성하기 어려운 경우에 사용될 수 있다. 즉, 상기 복수개의 감광막 패턴들(33) 상에 직접 형성이 가능한 제1 충진 물질막(35a)을 형성하고, 상기 복수개의 감광막 패턴들(33)을 제거한다. 그 후, 제2 충진물질막(37)을 형성하고, 상기 제1 충진 물질막(35a)을 제거한다. 그 후, 상기 제1 충진 물질막이 제거되어 형성된 빈 공간을 제3 충진 물질막으로 채워서 패턴을 형성하므로써 원하는 물질막으로 이루어진 패턴을 형성할 수 있다.Meanwhile, as described with reference to FIG. 3F, after the pattern is formed, the first filling material layer 35a may be removed again. Thereafter, the pattern may be completed by filling the empty space formed by removing the first filling material film 35a with the third filling material film. This method may be used when it is difficult to directly form a desired fill material film on the plurality of photoresist patterns 33. That is, the first filling material layer 35a that can be directly formed on the plurality of photoresist patterns 33 is formed, and the plurality of photoresist patterns 33 are removed. Thereafter, the second filling material film 37 is formed, and the first filling material film 35a is removed. Thereafter, a pattern formed of a desired material layer may be formed by filling the empty space formed by removing the first filling material layer with a third filling material layer to form a pattern.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.4A to 4C are cross-sectional views illustrating a method of forming a pattern according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 4a를 참조하면, 도 2 및 도 3a를 참조하여 설명한 바와 같이, 기판(41)을 준비하고, 상기 기판(41) 상에 감광막을 형성한다.Referring to FIG. 4A, as described with reference to FIGS. 2 and 3A, a substrate 41 is prepared, and a photosensitive film is formed on the substrate 41.

상기 감광막을 사진 및 현상 공정을 사용하여 패터닝하여 상기 기판(41)의 소정영역 상에 상기 감광막의 두께보다 작은 소정간격들로 서로 이격된 복수개의 감광막 패턴들(43a)을 형성한다. 이때, 상기 기판(41)의 소정영역 이외의 영역들 상의 감광막(43b)은 패터닝되지 않고 그대로 남는다.The photoresist layer is patterned by using a photographic and developing process to form a plurality of photoresist patterns 43a spaced apart from each other at predetermined intervals smaller than the thickness of the photoresist layer on a predetermined region of the substrate 41. At this time, the photosensitive film 43b on the regions other than the predetermined region of the substrate 41 remains unpatterned.

도 4b를 참조하면, 상기 복수개의 감광막 패턴들(43a)이 형성된 기판의 전면 상에 제1 충진 물질막(45)을 형성한다. 상기 제1 충진 물질막(45)은 상기 복수개의 감광막 패턴들(43a) 사이의 빈 공간들을 채우며, 상기 복수개의 감광막 패턴들(43a) 및 상기 소정영역 이외의 영역들 상의 감광막(43b) 상에 형성된다. Referring to FIG. 4B, the first filling material layer 45 is formed on the entire surface of the substrate on which the plurality of photoresist patterns 43a are formed. The first filling material layer 45 fills empty spaces between the plurality of photoresist patterns 43a, and is formed on the photoresist 43b on the plurality of photoresist patterns 43a and regions other than the predetermined region. Is formed.

도 4c를 참조하면, 상기 복수개의 감광막 패턴들(43a) 및 상기 소정영역 이외의 영역들 상의 감광막(43b)의 상부면이 노출될 때 까지 상기 제1 충진 물질막(45)을 전면 식각하여 제거한다. 이때, 상기 전면 식각은 건식, 습식, CMP 또는 기계적 연마 기술을 사용하여 실시될 수 있다. 그 결과, 상기 복수개의 감광막 패턴들(43a) 사이의 빈 공간을 채우는 제1 충진 물질막(45a)들이 형성된다.Referring to FIG. 4C, the first filling material layer 45 is etched and removed until the upper surface of the plurality of photoresist patterns 43a and the photoresist 43b on regions other than the predetermined region is exposed. do. In this case, the front surface etching may be performed using dry, wet, CMP or mechanical polishing techniques. As a result, first filling material layers 45a are formed to fill empty spaces between the plurality of photoresist patterns 43a.

이후 공정은 도 2 및 도 3d 내지 도3f를 참조하여 설명한 바와 같으므로 생략한다.Since the process is as described with reference to Figures 2 and 3d to 3f it will be omitted.

상기 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 기판(41)의 소정영역 이외의 영역 상에 감광막(43b)을 남기므로써, 상기 제1 충진 물질막(45)을 전면 식각하여 제거하는 것이 쉽다.According to another exemplary embodiment of the present invention, since the photosensitive film 43b is left on an area other than the predetermined area of the substrate 41, the first filling material film 45 may be easily etched and removed.

도 5a 내지 도 5h는 본 발명의 상기 실시예들을 사용하여 프리트헤드의 노즐을 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.5A to 5H are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nozzle of a frit head using the above embodiments of the present invention.

도 5a를 참조하면, 기판(51)을 준비한다. 상기 기판(51)에는 노즐을 구동하기 위한 집적회로들이 형성되어 있다. 상기 기판(51) 상에 감광막을 형성한다.Referring to FIG. 5A, a substrate 51 is prepared. Integrated circuits for driving nozzles are formed on the substrate 51. A photosensitive film is formed on the substrate 51.

상기 감광막을 사진 및 현상 공정을 사용하여 패터닝하여 상기 기판(51)의 소정 영역 상에 소정간격으로 이격된 복수개의 제1 패턴들을 갖는 하부 감광막 패턴(53)을 형성한다. 상기 소정영역은 상기 기판(51) 상에서 폐곡선을 이룬다.The photoresist layer is patterned by using a photographic and developing process to form a lower photoresist layer pattern 53 having a plurality of first patterns spaced at predetermined intervals on a predetermined region of the substrate 51. The predetermined area forms a closed curve on the substrate 51.

상기 기판(51)의 소정 영역을 제외한 영역 상에는 감광막을 그대로 남긴다.The photosensitive film is left on the region except for the predetermined region of the substrate 51.

도 5b를 참조하면, 상기 하부 감광막 패턴(53)이 형성된 기판 상에 제1 충진 물질막(55)을 형성한다. 상기 제1 충진 물질막(55)은 상기 복수개의 제1 패턴들 사이의 빈 공간들을 채운다. Referring to FIG. 5B, the first filling material layer 55 is formed on the substrate on which the lower photoresist pattern 53 is formed. The first filling material layer 55 fills empty spaces between the plurality of first patterns.

도 5c를 참조하면, 상기 제1 충진 물질막(55) 상에 포토레지스트 막을 형성한다. 상기 포토레지스트 막을 사진 및 현상공정을 사용하여 패터닝하여 상기 기판(51)의 소정영역 상부의 상기 제1 충진 물질막(55)을 노출시키는 포토레지스트 패턴(57)을 형성한다. Referring to FIG. 5C, a photoresist film is formed on the first filling material film 55. The photoresist film is patterned using a photolithography and a developing process to form a photoresist pattern 57 exposing the first filling material film 55 over a predetermined region of the substrate 51.

도 5d를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(57)을 식각마스크로 사용하여 상기 제1 충진 물질막(55)을 식각하여 상기 복수개의 제1 패턴들의 상부면들을 노출시킨다. 그 결과, 상기 기판(51)의 소정영역 상에서 상기 복수개의 제1 패턴들 사이의 빈 공간을 채우고 그 이외의 영역상에서 상기 감광막을 덮는 식각된 제1 충진 물질막(55a)이 형성된다. 그 후, 건식 또는 습식 세정 공정을 사용하여 상기 노출된 복수개의 제1 패턴들을 제거한다. Referring to FIG. 5D, the first filling material layer 55 is etched using the photoresist pattern 57 as an etching mask to expose top surfaces of the plurality of first patterns. As a result, an etched first filling material film 55a is formed on the predetermined area of the substrate 51 to fill the empty space between the plurality of first patterns and cover the photosensitive film on the other area. Thereafter, a dry or wet cleaning process is used to remove the exposed plurality of first patterns.

도 5e를 참조하면, 상기 복수개의 제1 패턴들이 제거된 기판의 전면 상에 또 다른(another) 제1 충진물질막을 형성한다. 상기 또다른 제1 충진 물질막은 상기 제1 충진물질막(55)과 동일한 막으로 형성할 것을 요하지 않는다. 그러나, 상기 또다른 제1 충진 물질막을 상기 제1 충진물질막(55)과 동일한 물질막으로 형성하므로써 물성이 균일한 패턴을 형성할 수 있다. 그 결과, 상기 기판(51)의 소정 영역 상에 상기 제1 충진 물질막(55) 및 또다른 제1 충진물질막으로 형성된 측벽(59b)이 형성되고, 그 이외의 영역 상에서 상기 감광막을 덮는 제1 충진 물질막(59a)이 형성된다. 상기 측벽(59b)은 상기 기판(51)의 소정영역을 따라 폐곡선을 그리며, 프린트 헤드의 챔버 측벽이 된다. 또한, 상기 측벽(59b) 사이의 감광막 상에 위치하는 상기 감광막을 덮는 제1 충진 물질막(59a) 중 일부는 프린트 헤드의 노즐의 일부가 된다.Referring to FIG. 5E, another first filling material layer is formed on the entire surface of the substrate from which the plurality of first patterns are removed. The other first filling material film does not need to be formed of the same film as the first filling material film 55. However, by forming another first filling material film as the same material film as the first filling material film 55, a uniform pattern of physical properties may be formed. As a result, a sidewall 59b formed of the first filling material film 55 and the other first filling material film is formed on a predetermined region of the substrate 51, and an agent covering the photosensitive film on other areas. 1 The filling material film 59a is formed. The side wall 59b draws a closed curve along a predetermined region of the substrate 51 and becomes a chamber side wall of the print head. In addition, a part of the first filling material film 59a covering the photosensitive film positioned on the photosensitive film between the sidewalls 59b becomes part of the nozzle of the print head.

상기 감광막을 덮는 제1 충진 물질막(59a) 및 상기 측벽(59b)이 형성된 기판의 전면 상에 감광막을 형성한다. 상기 감광막을 사진 및 현상 공정을 사용하여 패터닝하여, 도 5e에 도시한 바와 같이, 상기 측벽(59b) 및 상기 감광막을 덮는 제1 충진 물질막(59a) 상에 복수개의 제2 패턴들을 갖는 상부 감광막 패턴(61)을 형성한다.A photosensitive film is formed on the entire surface of the substrate on which the first filling material film 59a and the sidewall 59b are formed to cover the photosensitive film. The photoresist is patterned using a photographic and developing process, and as shown in FIG. 5E, an upper photoresist having a plurality of second patterns on the sidewall 59b and the first filling material layer 59a covering the photoresist. The pattern 61 is formed.

도 5f를 참조하면, 상기 상부 감광막 패턴(61)이 형성된 기판의 전면 상에 제2 충진 물질막을 형성한다. 상기 제2 충진 물질막은 상기 제1 충진 물질막(55)과 동일한 물질막으로 형성될 것을 요하지 않는다. 상기 제2 충진 물질막은 상기 복수개의 제2 패턴들 사이의 빈공간을 채우며, 상기 감광막을 덮는 제1 충진 물질막(59a)을 덮는다.Referring to FIG. 5F, a second filling material film is formed on the entire surface of the substrate on which the upper photoresist pattern 61 is formed. The second filling material film does not need to be formed of the same material film as the first filling material film 55. The second filling material layer fills the empty space between the plurality of second patterns and covers the first filling material layer 59a covering the photosensitive layer.

상기 제2 충진 물질막이 형성된 기판을 전면 식각하여 상기 하부 감광막 패턴(53)의 상부면을 노출시킨다. 그 결과, 상기 복수개의 제2 패턴들 사이의 빈 공간을 채우는 제2 충진 물질막(63)이 형성되고, 상기 하부 감광막 패턴(53) 및 상기 상부 감광막 패턴(61)이 노출된다.The entire surface of the lower photoresist pattern 53 is exposed by etching the entire substrate on which the second filling material layer is formed. As a result, the second filling material layer 63 filling the empty space between the plurality of second patterns is formed, and the lower photoresist pattern 53 and the upper photoresist pattern 61 are exposed.

도 5g를 참조하면, 상기 노출된 하부 감광막 패턴(53) 및 상부 감광막 패턴(61)을 습식 세정 공정을 사용하여 제거한다. 그 결과, 상기 하부 감광막 패턴(53)이 제거되어 상기 기판(51)의 상부면이 노출되고, 상기 기판(51), 상기 측벽(59b) 및 상기 노즐의 일부를 구성하는 제1 충진 물질막(59a)에 의해 한정되는 챔버가 형성된다. 또한, 상기 챔버의 측벽(59b) 및 상기 제1 충진 물질막(59a) 상에 상기 복수개의 제2 패턴들 사이의 빈 공간을 채우는 상기 제2 충진 물질막(63)이 남는다.Referring to FIG. 5G, the exposed lower photoresist pattern 53 and the upper photoresist pattern 61 may be removed using a wet cleaning process. As a result, the lower photoresist layer pattern 53 is removed to expose the upper surface of the substrate 51, and the first filling material layer constituting the substrate 51, the sidewall 59b, and a part of the nozzle ( A chamber defined by 59a) is formed. In addition, the second filling material layer 63 is formed on the sidewall 59b of the chamber and the first filling material layer 59a to fill an empty space between the plurality of second patterns.

도 5h를 참조하면, 상기 상부 감광막 패턴(61)이 제거된 후, 또다른 제2 충진 물질막을 형성하여 상기 상부감광막 패턴(61)이 제거되어 형성된 빈공간을 채운다. 그 결과, 상기 챔버 위체 위치하는 개구부를 갖는 노즐(65)이 형성된다. 상기 노즐(65)은 상기 챔버의 측벽(59b)을 덮는다.Referring to FIG. 5H, after the upper photoresist pattern 61 is removed, another second filling material layer is formed to fill the empty space formed by removing the upper photoresist pattern 61. As a result, a nozzle 65 having an opening positioned above the chamber is formed. The nozzle 65 covers the side wall 59b of the chamber.

상기 또다른 제2 충진 물질막을 형성하는 동안, 상기 또다른 제2 충진 물질막이 상기 기판(51) 상에 형성될 수 있다. 필요한 경우, 상기 기판(51) 상에 형성된 또다른 제2 충진 물질막을 제거한다.While forming the second second fill material layer, the second second fill material layer may be formed on the substrate 51. If necessary, another second filling material film formed on the substrate 51 is removed.

상기 챔버의 하부 기판(51)에는 저항체가 형성되어 있을 수 있다. 상기 저항체는 상기 노즐(65)을 구동하기 위한 집적회로와 연결되어 있다. 상기 저항체에 전류가 흐르면, 상기 저항체에 열이 발생하고 이를 이용하여 상기 챔버 내에 있는 프린트용 잉크가 상기 노즐(65)의 개구부를 통해 밖으로 분사된다.A resistor may be formed on the lower substrate 51 of the chamber. The resistor is connected to an integrated circuit for driving the nozzle 65. When a current flows through the resistor, heat is generated in the resistor, and the ink for printing in the chamber is injected out through the opening of the nozzle 65 using the resistor.

본 발명에 따르면, 타겟 물질막을 두껍게 형성할 필요가 없으며, 얇은 충진 물질막을 반복적으로 형성하여 마이크로 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 타겟 물질막을 형성하는 데 걸리는 시간 및 소모되는 원료의 양을 감소시킬 수 있으며, 스트레스를 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 충진물질막의 두께가 얇아 식각 부담을 경감시킬 수 있으며, 다양한 물질막으로 상기 충진물질막을 형성할 수 있어, 내열 및 접착 특성이 우수한 물질막을 선택하여 사용할 수 있다.According to the present invention, it is not necessary to form the target material film thickly, and the micro-pattern may be formed by repeatedly forming the thin filling material film. Therefore, the time taken to form the target material film and the amount of raw materials consumed can be reduced, and the stress can be reduced. In addition, the thickness of the filling material film may be reduced to reduce the etching burden, and the filling material film may be formed of various material films, thereby selecting and using a material film having excellent heat resistance and adhesive properties.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 물질막 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1A and 1B are cross-sectional views illustrating a method of forming a material film pattern according to the prior art.

도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 물질막 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 공정 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a method of forming a material film pattern according to embodiments of the present invention.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 물질막 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.3A to 3F are cross-sectional views illustrating a method of forming a material film pattern according to an embodiment of the present invention.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 물질막 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.4A to 4C are cross-sectional views illustrating a method of forming a material film pattern according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 5a 내지 도 5h는 본 발명의 실시예들을 사용하여 프린트헤드의 노즐을 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.5A to 5H are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nozzle of a printhead using embodiments of the present invention.

Claims

Prepare the substrate,

Forming a photoresist film on the substrate,

The photoresist is patterned by using a photographic and developing process to form a plurality of photoresist patterns on a predetermined region of the substrate, wherein the plurality of photoresist patterns are spaced apart from each other at predetermined intervals smaller than the thickness of the photoresist.

Forming a first filling material layer filling the empty space between the plurality of photoresist patterns spaced apart from each other at the predetermined intervals,

Etching the entire surface of the substrate on which the first filling material layer is formed to expose top surfaces of the plurality of photoresist patterns,

Removing the exposed plurality of photoresist patterns,

And forming a second filling material film on an entire surface of the substrate from which the plurality of photoresist patterns are removed, wherein the second filling material film fills empty spaces from which the photoresist patterns are removed on the predetermined region of the substrate. Pattern formation method.

The method of claim 1,

And the photosensitive film is formed of a photoresist film or a polyimide film.

The method of claim 2,

The first filling material film and the second filling material film each pattern forming method, characterized in that one film selected from the group consisting of an oxide film, a nitride film, a metal film and an organic film.

The method of claim 3, wherein

Removing the photoresist pattern by using a dry or wet cleaning process.

The method of claim 4, wherein

While forming the photoresist patterns spaced apart from each other at predetermined intervals on the predetermined region of the substrate, an area other than the predetermined region of the substrate is exposed.