KR20110042121A - Ｌｉｇａ-ｕｖ 기술에 의해 멀티-레벨 금속 부품을 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

UV 포토리소그래피 및 갈바니 증착 기술에 의해 멀티-레벨, 금속 마이크로구조물을 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
a) 전도성 표면(2)을 가지는 기판(1)을 제공하는 단계;
b) 광감성 수지(3)로 이루어진 제 1 층으로 전도성 표면(2)을 덮는 단계(3)
c) 원하는 패턴 공동과 일치하는 마스크를 통해 광감성 수지(3)로 이루어진 층을 조사하는 단계;
d) 내부에 구멍을 내고 수지 몰드의 제 1 레벨을 획득하기 위해 감광성 수지(3)로 이루어진 제 1 층을 현상하는 단계로서, 제 1 수지 층 내의 구멍은 기판의 전도성 표면(2)을 드러내는, 현상 단계;
e) 현상된 수지 층(3)을 덮고, 그 내부의 구멍을 채우기 위해, 현상된 수지 층 상부에 감광성 수지(6)로 이루어진 새로운 층을 증착하는 단계;
f) 원하는 패턴의 공동과 일치하는 마스크(7)를 통해 새로운 감광성 수지 층(6)을 조사하는 단계;
g) 내부에 구멍을 내고, 멀티-레벨 수지 몰드를 얻기 위해 새로운 감광성 수지 층(6)을 현상하는 단계로서, 멀티-레벨 몰드 내의 구멍은 기판의 전도성 표면(2)을 드러내는, 현상 단계;
h) 멀티-레벨 수지 몰드의 구멍 내에 금속 또는 합금을 갈바니 증착하는 단계;
i) 기판(2)을 분리하고, 구멍 내에 증착된 상기 금속 또는 합금에 의해 형성된 다층 금속 구조물(8)이 드러나도록 수지 층(3, 6)을 제거하는 단계를 포함한다.

Description

ＬＩＧＡ-ＵＶ 기술에 의해 멀티-레벨 금속 부품을 제조하는 방법{PROCESS FOR FABRICATING MULTI-LEVEL METAL PARTS BY THE UV-LIGA TECHNIQUE}

본 발명은 UV 포토리소그래피 및 갈바니 증착 기술에 의한 멀티-레벨 금속 구조물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

위의 정의에 대응하는 방법이 이미 알려져 있다. 구체적으로, A.B. 프레지어 등의 논문인 제목 "Metallic Microstructures Fabricated Using Photosensitive Polyimide Electroplating Molds"(마이크로일렉트로미케니컬 시스템스 저널(Vol.2, N deg. 1993. 06. 02)에 공개)은 감광성 레진 층의 포토리소그래피에 의해 제조된 폴리이미드 몰드 내의 갈바니 성장에 의한 멀티-레벨 금속성 구조물을 제조하는 방법을 설명한다. 이러한 방법은 다음의 단계를 포함한다:

- 후속 갈바니 성장을 위한 기판상에 희생 금속층 및 초기층을 생성하는 단계,

- 광감성 폴리이미드의 층을 펼치는 단계,

- 형성될 제 1 레벨의 구조물의 윤곽과 일치하는 마스크를 통해 UV 복사선으로 폴리이미드 층을 조사(照射)하는 단계,

- 폴리이미드 몰드를 획득하기 위해 조사되지 않은 부품을 녹임으로써 폴리이미드 층을 현상(developing)하는 단계,

- 갈바니 성장에 의해 몰드의 높이까지 니켈로 몰드를 채우고, 거의 평평한 상부 표면을 획득하는 단계,

- 진공 도금에 의해 전체 상부 표면에 대해 크롬으로 이루어진 얇은 층을 증착하는 단계,

- 크롬 층 상에 감광성 수지로 이루어진 새로운 층을 증착하는 단계,

- 획득될 다음 레벨의 구조물의 윤곽과 일치하는 새로운 마스크를 통해 수지 층을 조사하는 단계,

- 새로운 몰드를 획득하기 위해, 폴리이미드 층을 현상하는 단계,

- 갈바니 성장에 의해 몰드의 높이까지 니켈로 새로운 몰드를 채우는 단계,

- 희생 층 및 기판으로부터 멀티-레벨 구조물 및 폴리이미드 몰드를 분리하는 단계,

- 폴리이미드 몰드로부터 멀티-레벨 구조물을 분리하는 단계.

지금 설명된 방법은, 이론적으로는, 둘 이상의 레벨을 가지는 금속성 구조물을 획득하도록 반복적으로 실행될 수 있다. 이러한 방법의 한 가지 단점은 각각의 갈바니 증착 단계 중에 거의 평평한 상부 표면을 획득하는 것이 필요하다는 것이다. 이러한 문제에 대한 한 가지 해결책은 유럽 특허 제1,835,050호에 게시되며, 이 유럽 특허는 갈바니 증착 단계 후에 금속성 구조물 및 몰드를 원 위치에 기계적으로 만들어 원하는 평평한 표면을 얻는 것이 가능하다는 것을 나타낸다. 그러나, 클린 룸 기계적 설치의 존재는 이 방법이 해결하는 문제는 보다 더 많은 문제를 잠재적으로 생성할 수 있다. 또한 기계적 설치 및 클린 룸 사이의 리턴 트립(return trip)을 만드는 단계로 구성된 대안도 포토리소그래피 및 갈바니 증착에 일반적으로 필요한 극도의 청결과 양립할 수 없다.

유럽 특허 제0,851,295호는 UV 포토리소그래피에 의해 만들어진 몰드 내의 멀티-레벨 금속성 구조물을 제조하는 다른 방법을 개시한다. 이러한 제 2 방법은 다음의 단계를 포함한다:

a) 기판 상에 희생 금속 층을 형성하는 단계,

b) 150 및 700 미크론 사이의 두께를 가지는 감광성 에폭시 수지로 이루어진 층을 도포하는 단계,

c) 90˚ 및 95˚ 사이의 온도에서, 증착된 두께에 따라 달라지는 지속 시간(duration) 동안 상기 층을 사전-베이크하는 단계,

d) 획득될 제 1 레벨 구조물의 윤곽과 일치하는 마스크를 통해 UV 복사선으로 수지 층을 조사하는 단계,

e) 중합을 일으키도록 상기 층을 후속-베이크하는 단계,

f) 적어도 한번, 필요한 경우에는, 단계 d)에 대해 다른 마스크를 사용하여, 포토레지스트로 이루어진 새로운 층을 구성하기 위해 원하는 윤곽에 따라, 단계 b) 내지 e)를 반복하는 단계,

g) 에폭시 레진 몰드를 획득하기 위해, 비-조사형 부품을 녹임으로써 중첩된 수지 층을 현상하는 단계,

ii) 몰드의 전체 표면으로 1차 금속 증착(metallisation)을 수행하고, 이어서 멀티-레벨 금속성 구조물을 형성하기 위해 갈바니 증착에 의해 몰드를 완전히 덮는 단계,

h) 에폭시 수지 몰드 및 금속성 구조물에 의해 형성된 어셈블리로부터 기판을 분리하는 단계,

iii) 수지 몰드에서 멀티-레벨 구조물을 분리하는 단계.

제 2 방법의 한 가지 이점은 갈바니 증착 단계 전에 수지 몰드가 완전히 만들어진다는 것이다. 따라서 멀티-레벨 구조물을 틀에 맞게 만드는 임의의 단계가 이후에, 클린 룸을 오염시킬 위험 없이, 클린 룸 외부에서 수행될 수 있다. 그러나, 이러한 제 2 방법은 또한 일부 단점을 가진다. 구체적으로, 중척된 수지 막은 동일한 단계 중에 현상될 수 있다. 이러한 조건에서, 제 2 포토레지스트 층의 사전 베이크 단계는 반드시 제 1 층의 사후 베이크를 포함한다. 따라서, 온도 및 최적의 방법으로 베이크의 지속 시간을 조절하는 것이 매우 어렵다.

따라서 본 발명의 목적은, 종래 기술의 전술한 단점을 극복하는, UV 포토리소그래피 및 갈바니 증착 기술을 통해 멀티-레벨 금속성 구조물을 제조하는 방법을 제공하기 위한다. 본 발명은 UV 포토리소그래피 및 갈바니 증착에 의해 다층으로 구성된 금속성 마이크로구조물을 제조하는 방법을 제공함으로써 이러한 목적을 획득할 수 있다. 이 방법은 다음의 단계를 포함한다:

a) 전도성 표면을 가지는 기판을 제공하는 단계;

b) 광감성 수지로 이루어진 제 1 층으로 기판의 전도성 표면을 덮는 단계;

c) 원하는 패턴 공동(cavity)과 일치하는 마스크를 통해 감광성 수지로 이루어진 제 1 층을 조사하는 단계;

d) 구멍(aperture)을 만들고 이로써 제 1 레벨의 수지 몰드를 획득하기 위해 감광성 수지로 이루어진 제 1 층을 현상하는 단계로서, 제 1 수지 층 내의 구멍은 기판의 전도성 표면을 노출하는 단계;

e) 현상된 수지 층을 덮고, 바람직하게는 그 내부의 구멍을 채우기 위해, 현상된 수지 층 상으로 감광성 수지로 이루어진 새로운 층을 증착하는 단계;

f) 원하는 패턴 공동과 일치하는 마스크를 통해 새로운 감광성 수지 층을 조사하는 단계;

g) 구멍을 형성하고, 멀티-레벨 수지 몰드를 획득하기 위해 새로운 감광성 수지 층을 현상하는 단계로서, 멀티-레벨 몰드 내의 구멍은 기판의 전도성 표면을 노출하는 단계;

h) 단계 i)로 직접 진행하거나, 원하는 경우에 멀티-레벨 몰드로 추가 층을 부가하기 위한 방법의 단계 e) 내지 g) 전체를 우선적으로 반복하는 단계;

i) 멀티-레벨 수지 몰드의 개구부 내에 금속 또는 합금을 갈바니 증착하는 단계;

j) 기판을 분리하고, 이어서 구멍에 증착된 금속 또는 합금에 의해 형성된 다층 금속성 구조물을 노출하기 위해, 수지 층을 제거하는 단계.

종래 기술에 따른 제 2 방법에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따라, 멀티-레벨 금속성 부품이 단일 갈바니 성장 단계(단계 J)에서 형성된다는 것은 명확할 것이다. 그러나, 본 발명에 따르면, 포토레지스트 몰드를 형성하는 다양한 수지 층은 별개로 하나씩 형성된다. 따라서, 상부 층의 사전-베이크 및 바닥 층의 후속-베이크에 대해 별개로 온도 및 지속 시간을 조절하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 방법의 다른 이점은 공통 측벽이 두 레벨(이는 전술한 제 1 방법에서는 가능하지 않음) 상에 획득되게 한다는 것이다.

본 발명의 또 다른 이점은, 전술한 종래 기술의 제 2 방법과 달리, 서로 다른 레벨에 대해 다른 속성(nature)의 감광성 수지를 사용하는 가능성을 제공한다는 것이다. 예를 들어, 제 1 레벨에 대해 네거티브 포토레지스트를 사용하고, 제 2 레벨에 대해 포지티브 포토레지스트를 사용하는 것을 예상할 수 있다. 이러한 가능성은 복잡한 모양을 가지는 소정의 구조를 만드는 것을 더 쉽게 한다.

단계 d) 후에, 제 1 실시예의 변형예에 따르면, 이 방법은 이전 단계에서 형상된 수지 층의 잔여 부분 상에 전도성 표면을 형성하는 단계를 포함한다.

택일적으로, 제 2 변형예에 따르면, 제 1 의, 감광성 수지 층 상에 관통된 전도성 표면을 형성하는 단계가 단계 b) 및 단계 c) 사이에 또는 단계 c) 및 단계 d) 사이에 배치될 수 있다. 또 다른 변형예에 따르면, 일단 포토레지스트가 만들어지면, 전도성 층은 단계 g) 및 단계 h) 사이에 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 다른 특징 및 장점이, 첨부된 도면을 참조하여, 단지 비-제한적인 실시예로서 주어진, 다음의 설명을 읽을 때 분명해질 것이다.

도 1 내지 13은 본 발명의 방법에 대한 구체적인 실시예에 대응하는 방법의 다양한 단계들을 도시한다.

본 발명에 따르면, 이 방법은 전도성 표면을 가지는 기판을 획득하는 단계를 포함한다. 도면에 도시된 구체적인 구현예에서, 기판(1)은 실리콘, 유리 또는 세라믹 웨이퍼(도 1)에 의해 형성되며, 기판 상에는 전도체 층(2)이 사전에 기상-증착되었다. 이러한 전도체 층(2)은, 후속 갈바니 증착 중에, 기폭제(priming) 층(즉, 캐소드)으로서 사용된다. 전형적으로, 기폭제 층(2)은 금 또는 구리 층으로 덮인 크롬 또는 티타늄의 하부 층으로 형성될 수 있다.

도시되지 않은 변형예에 따르면, 기폭제 층(2)을 증착하기 전에, 희생 층(예를 들면, 알루미늄의 만들어질 수 있음)은 기판 상에 우선적으로 진공 도금된다. 이러한 층의 두께는 수십 미크론 정도인 것이 일반적이며, 이 방법의 끝에서 멀티-레벨 금속성 구조물이 기판으로부터 분리될 수 있게 하기 위한 것이다. 또 다른 변형예에 따르면, 동일한 금속 도포 층(metallisation layer)은 희생 층 및 기폭제 층의 이중 기능을 수행할 수 있다. 나아가, 진공 도금 대신에, 희생 층을 형성하기 위한 기술로서 갈바니 증착을 사용하는 것이 가능하다.

선택적으로, 기판은 스테인리스 스틸 플레이트 또는 기타 금속에 의해 형성될 수 있다. 이러한 조건에서, 전도성 층을 증착하는 것이 필요하지 않다는 것이 분명한 것이다. 그러나, 기폭제 표면은 사용 전에 일반적으로 세정되어야 할 것이다.

다음 단계(도 3)는 제 1, 광감성 수지 층으로 기판의 전도성 표면을 덮는 단계를 포함한다. 사용된 수지는 레퍼런스 SU-8 하의 셀 케미컬(Shell Chemical)에서 입수할 수 있는 수지 베이스의 옥토펑셔널(octofunctional) 에폭시인 것이 바람직하다. 또한 이러한 수지는 미국 특허 제4,058,401호에 설명된 것과 같은 트리아릴설포니윰 염(triarylsulfonium salt)에서 선택된 광 개시제(photoinitiator)를 포함한다. 이러한 수지는 UV 복사선의 작용을 거쳐 중합되도록 디자인된, 네거티브 포토레지스트를 형성한다.

선택적으로, 광감성 수지는 UV 복사선의 작용을 거쳐 녹아내리도록 디자인된, 포지티브 포토레지스트일 수 있다. 본 발명이 소수의 특정한 타입의 광감성 수지에 한정되지 않다는 것은 명확하다. 관련 분야의 기술자는 UV 포토리소그래피에 적합한 모든 공지된 수지들 중에서 자신의 필요조건을 충족하는 광감성 수지를 선택하는 방법을 인지할 것이다.

수지(3)는 관련 분야의 기술자에게 공지된 임의 기술(예를 들면, 실린더 도포에 의한 또는, "솔리드(soild)" 수지 등에 대한 라미네이션(lamination)에 의한 스핀 코팅)을 사용하여 증착될 수 있다. 광감성 수지 층(3)의 두께는 전형적으로 150 및 600 미크론 사이이다. 사용된 두께 및 기술에 따라, 수지가 하나 또는 수 개의 단계에서 증착될 수 있다.

본 발명의 목적을 이루는 본 발명의 특정한 구현예에 따라, 단계 b) 후에, 수지 층93)이 용매를 증발시키는데 충분한 시간 동안, 섭씨 90 내지 95도 사이에 다시 사전-베이크된다. 그러나 사용된 수지의 속성에 따라, 이러한 사전-베이크 단계가 반드시 필요한 것이 아니라는 것은 관련 분야의 기술자에게 명백하다.

이 방법(도 4)의 다음 단계는 원하는 마이크로구조물의 제 1 레벨의 윤곽을 정의하는 마스크(4)의 구멍을 통해 UV 복사선을 이용하여 수지 층을 조사하는 단계로 구성된다. 이러한 UV 복사선은, 예를 들면, 365 및 410 nm에서 피크인 세기를 가지는 얼라이너(aligner)(도시되지 않음)를 이용하여 제조될 수 있다. 복사선 진폭은 수지의 두께에 따라 달라진다. 이는 일반적으로 365nm의 파장에서 측정된 200 내지 1,000 mJ/cm³이다. 필요한 경우에, 후속-베이크 단계가 UV 방사선에 의해 유도된 중합 반응을 완료하는 데 요구될 수 있다. 이 예에서 사용된 것과 같은 네거티브 포토레지스트에서, 후속-베이크 단계는 섭씨 90 및 95도 사이에서 15 내지 30 분 동안 수행되는 것이 바람직하다. 격리된 (광중합화된) 구역(3a)은 따라서 대다수의 현상액에 반응하지 않게 된다. 그러나, 비-격리형 구형(3b)은 적합한 현상액을 사용하여 후속 분해될 수 있다.

방법(도 5)의 다음 단계는 광감성 수지 층(3)을 현상하는 단계로 구성된다. 이 실시예에서, 사용된 포토레지스트는 네거티브 형이다. 이러한 조건에서, 포토레지스를 현상하는 것은, 비-절연형 구역(3b)을 분해하고, 기판(1)의 전도성 층(2)을 제 위치에서 노출하기 위해, 수지를 화학적 식각하는 것을 의미한다. 그러나, 포지티브 포토레지스트의 경우에, 분해되는 것은 절연된 구역(3a)이다. 관련 분야의 기술자는 광감성 수지 제조자의 지시사항에 근거하여 포토레지스트 현상 단계에 적합한 현상액을 선택하는 방법을 알 것이다. 효과적인 변형예에 따르면, 수지 몰드를 적절히 세정하고, 다음 단계에 대한 준비 시 이들의 표면을 활성화하기 위해, 플라스마에 간단한 노출을 거쳐 현상 단계를 완전하게 하는 것이 가능하다.

방법(도 6)의 다음 단계는 수지 층 표면의 잔여 부분을 만드는 단계로 구성되며, 이러한 수지 층은 이전 단계에서 현상되었고, 전도성이다. 이 단계를 수행하기 위해, 예를 들면 진공 도금에 의해 금속 도포 층(5)이 증착된다.

도 6은 금속 도포 층(5)이 바람직하게 수평 표면을 커버만 하여, 측벽이 절연 상태로 남는 것을 도시한다. 그러나, 이 방법에 해를 끼치지 않는 한, 이전 단계에서 노출되었던 전도성 표면(2)의 일부가 전도성 층(5)에 의해 덮이지 않을 수 있다. 나아가, 도시되지 않은 변형예에 따르면, 금속 도포는 수평 표면 상에서와 마찬가지로 수직 표면 상에 이루어질 수 있다.

나아가, 관련 분야의 기술자는 포토레지스트에 부착될 수 있는 증발될 금속을 선택하거나, 후속 갈바니 증착을 위해 기폭제 층(5)으로 사용될 수 있는 금속을 선택하는데 특별한 어려움이 없을 것이다. 예를 들어 크롬은 양쪽 조건을 만족시킬 수 있다. 나아가, 본질적으로 전도성인 포토레지스트가 존재한다. 이러한 특별한 경우에, 표면 금속 도포를 수행하는 단계가 필요하지 않다는 것이 명백하다.

전술한 설명에 따르면, 이러한 실시예의 목적을 수행하는 구현예에서, 전도체 표면(5)은, 이 방법의 단계 d) 후에, 감광성 수지 층 상에 형성된다.

선택적으로, 제 2 변형예에 따르면, 제 1 광감성 수지 층 상에 전도성 표면을 형성하는 단계는, 단계 b) 및 단계 c) 사이에, 또는 단계 c) 및 단계 d) 사이에 배치될 수 있다. 단계 b) 이후에 증착하는 경우에, 전도성 표면(5)이 증착된 후에 꿰뚫어진다. 또는 전술한 설명에 따라 단계 c)를 수행하는 것을 가능하게 하기 위해 또는 전도성 표면(5)이 실제 마스크(4)로 사용되도록 하기 위해, 사전 지정된 구멍 뚫기 단계에서 직접 증착된다. 따라서, 후자의 경우에, 수지(3)가 포지티브 수지여야 한다는 것이 명백하다.

단계 c) 후에 증착하는 경우에, 전도성 표면(5)은 증착된 후에 구멍이 뚫린다. 또는 전술한 설명에 따라 단계 d)를 수행하는 것을 가능하게 하기 위해 마스크(4)의 구멍과 일치하는 구멍에 따라 직접 증착된다. 따라서, 도 6에 도시된 것과 같이, 전도성 표면(5)이 단계 b) 또는 c) 후에 증착되면, 제 1 수지(3)의 상부에만 존재하고, 전도성 표면(2)의 일부에는 존재하지 않는다.

또 다른 변형예에 따르면, 포토레지스트 모들가 일단 형성되었다면, 전도성 층은 단계 g) 및 단계 h) 사이의 구멍의 바닥에 형성될 수 있다.

방법(도 7)의 다음 단계는, 증발형 금속 층(5) 상에 감광성 수지(6)로 이루어진 새로운 층을 증착하여 증발형 금속 층을 덮고, 현상된 수지 층(3)에 구멍을 채우는 증착 단계를 포함한다. 이러한 단계에 관하여, 이미 현상된 수지 층(3) 내에 형성된 구멍이 새로운 층(6)에서부터 수지에 의해 잘 채워지도록 하는 것이 바람직하다. 회전 코팅기(spin coater)를 사용하여 증착 시, 새로운 포토레지스트 층을 만들기 위한 또 다른 증착 기술을 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 마이크로케미컬스 게엠베하에 의한 Ti 스프레이와 같은 스프레이 포토레지스트로 덮일 표면에 분사하는 것이 가능하다. 또는 미리 희석된 통상적인 포지티브 포토레지스트를 사용하는 것도 가능하다. 또한, 시플리 사(Shiepley Ltd.)에 의한 PEPR 2400과 같은 포토레지스트의 갈바니 증착에 의해 새로운 층(6)을 형성하는 것도 가능하다.

선택적으로, 포토레지스가 구멍을 관통하지 않고, 층(3)을 덮기 위해, 새로운 층(6)의 포토레지스트를 도포하는 것도 가능하다. 이러한 결과를 얻기 위해, 예를 들어 "솔리드" 수지를 사용할 수 있으며, 이는 예를 들어, 라미네이션에 의해 부착될 수 있다.

방법(도 8)의 다음 단계는 원하는 마이크로구조물의 제 2 레벨의 윤곽을 정의하는 마스크(7)의 구멍을 통해 UV 방사선을 이용하여 새로운 수지 층(6)을 조사하는 단계로 구성된다. 이러한 단계는 제 1 레벨 구멍과 마스크(7)를 정렬하는 것을 요한다. 관련 분야의 기술자는, 예를 들어 정렬 마스크를 사용하여, 이러한 정렬 결과를 얻는 방법을 알 것이다.

나아가, 도 8은 본 발명에 따른 방법은 두 개의 레벨(또는 그 이상) 상에 솟은 측면(flank)을 만들 수 있다. 전술한 것과 같이, 사용된 포토레지스트의 속성에 근거하여, 후속-베이크 단계가 UV 조사에 의해 유발된 중합 반응을 완전히 하기 위한 어셈블리 상에서 수행된다.

방법(도 9)의 다음 단계는 새로운 조사형 광감성 수지 층(6)을 현상하는 단계로 구성된다. 이 기술은 포토레지스트로 이루어진 제 1 층을 현상하는데 사용된 것과 동일할 수 있다. 수지 층(6)을 현상하는 단계는 두 개의 레벨을 가지는 수지 몰드를 제조한다. 변형예에 따르면, 이 단계가 일단 수행되면, 필요한 경우에 세 개의 레벨을 가진 수지 몰드를 얻기 위해, 도 6 내지 9에 대응하는 다음의 단계들을 재현하는 것이 가능하다.

방법(도 10)의 다음 단계는 멀티-레벨 수지 몰드의 구멍 내의 금속 또는 합금을 갈바니 증착하는 단계로 구성된다. 효과적인 변형예에 따르면, 이 단계 전에, 수지 몰드의 측면을 형성하는 표면을, 금속 도포된 수평 표면과 함께 활성화된다. 표면을 활성화하는 것은 갈바니 증착의 기폭제 및 규칙성을 향상시킨다. 일반적으로, 갈바니 증착에 사용된 금속은 니켈, 구리, 금 및 은, 또는 금-구리, 니켈-코발트, 니켈-철 및 니켈-인을 포함하는 그룹에서 선택될 것이다. 일반적으로, 다층 금속 구조물은 전체적으로 동일한 합금 또는 금속으로 만들어진다. 그러나, 서로 다른 속성의 둘 이상의 층을 포함하는 금속 구조물을 얻기 위해 갈바니 증착 단계 중에 금속 또는 합금을 변경하는 것도 가능하다. 관련 분야의 기술자는 증착될 금속 또는 합금에 따라, 갈바니 증착에 대한 조건, 구체적으로 전해조, 시스템 기하구조, 전류 전압 및 세기의 조합을 결정하는 방법을 알 것이다. 예를 들어, 디 바리 G.A.의 "전기 주조(electroforming)" (전기도금 공학 핸드북, 4판, L. J. 듀니 감수, 반 노스트랜드 레인홀드 컴퍼니 아이엔씨 출판, 미국, 뉴욕 1984)가 참조될 수 있다.

다시 도 9를 참조하면, 수지 몰드 내의 구멍은 모두 동일한 깊이를 가지지 않는 것을 kf 수 있다. 일부 구멍은 기판(1)의 전도체 층(2)을 노출한다. 반면에 다른 구멍은 광감성 수지(3)의 제 1 레벨을 덮는, 전도성 층(5)만큼만 연장된다. 통상적인 방식으로, 기판의 전도체 층(2)을 고정하도록 갈바니 증착 장치가 준비되어 기판이 캐소드와 같이 동작하게 한다. 본 발명에 따르면, 전도성 층(5)(제 1 감광성 수지 층을 덮음)은 전압원에 연결되지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 제 1 단계에서, 갈바니 증착은 전도체 표면(2) 상에서만 수행된다. 전기도금된 금속 층이 제 1 수지 층의 높이에 도달하면, 전도체 층(5)과 접촉할 수 있고, 상기 층에 전원을 공급한다. 이러한 특성 때문에, 갈바니 성장은 다양한 구멍 내에서 동시에 진행될 수 있고, 이는 상대적으로 평평한 표면을 가지는 구조물이 만들어질 수 있다는 것을 의미한다.

방법(도 11)의 다음 단계는 중합된 포토레지스트 및 기판으로부터 이전 단계에서 얻어진 다층 금속 구조물에 의해 형성된 어셈블리를 분리하는 단계로 구성된다. 기판이 전술한 방법의 시작 단계에서 형성된 희생 층을 갖는 경우에, 멀티-레벨 금속 구조물은 희생 층(도 11)을 녹임으로써 분리된다(예를 들어, 층이 알루미늄으로 만들어진 경우에, KOH(포타슘 하이드록사이드 용액)을 사용함).

사용된 물질에 따라,희생 층을 식각 및 녹이는 작업 없이도, 디라미네이션(delamnation)에 의해 멀티-레벨 금속 구조물과 수지 몰드를 간단히 분리하는 것이 가능하다. 이는 특히 기판이 솔리드 금속 웨이퍼인 경우에 그러하다.

다층 금속 구조물 및 포토레지스트가 기판으로부터 분리되면, 다음 단계(도 12)는 금속 마이크로구조물을 분리하기 위해 감광성 수지 층을 제거하는 단계로 구성된다.

도시되지 않은 변형예에 따르면, 멀티-레벨 금속 구조물은 기폭제 층(2, 5)의 잔여 부분을 제거하기 위해 다시 전해조에 배치된다.

이러한 설명의 목적을 형성하는 예에서, 방법은 추가로 최종 단계(도 13)를 포함하며, 이는 래핑(lapping) 및 연마 기술에 의해 다층 구조물의 상부를 평평하게 하는 단계를 포함한다.

첨부된 청구항에서 정의된, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한, 이러한 설명의 목적을 이루는 구현예에서 관련 분야의 기술자에게 자명한 다양한 변경 및/또는 개선이 이루어질 수 있다는 것은 명백하다.

Claims (9)

1. UV 포토리소그래피 및 갈바니 증착 기술에 의해 멀티-레벨, 금속 마이크로구조물을 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
   a) 전도성 표면(2)을 가지는 기판(1)을 제공하는 단계;
   b) 광감성 수지(3)로 이루어진 제 1 층으로 전도성 표면(2)을 덮는 단계(3)
   c) 원하는 패턴 공동과 일치하는 마스크를 통해 광감성 수지(3)로 이루어진 층을 조사하는 단계;
   d) 내부에 구멍을 내고 수지 몰드의 제 1 레벨을 획득하기 위해 감광성 수지(3)로 이루어진 제 1 층을 현상하는 단계로서, 제 1 수지 층 내의 구멍은 기판의 전도성 표면(2)을 드러내는, 현상 단계;
   e) 현상된 수지 층(3)을 덮고, 그 내부의 구멍을 채우기 위해, 현상된 수지 층 상부에 감광성 수지(6)로 이루어진 새로운 층을 증착하는 단계;
   f) 원하는 패턴의 공동과 일치하는 마스크(7)를 통해 새로운 감광성 수지 층(6)을 조사하는 단계;
   g) 내부에 구멍을 내고, 멀티-레벨 수지 몰드를 얻기 위해 새로운 감광성 수지 층(6)을 현상하는 단계로서, 멀티-레벨 몰드 내의 구멍은 기판의 전도성 표면(2)을 드러내는, 현상 단계;
   h) 멀티-레벨 수지 몰드의 구멍 내에 금속 또는 합금을 갈바니 증착하는 단계;
   i) 기판(2)을 분리하고, 구멍 내에 증착된 상기 금속 또는 합금에 의해 형성된 다층 금속 구조물(8)이 드러나도록 수지 층(3, 6)을 제거하는 단계
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 마이크로구조물 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   단계 b) 후에, 제 1 감광성 수지 층(3) 상에 관통형 전도성 표면(5)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 마이크로구조물 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   단계 c) 후에, 제 1 감광성 수지 층(3) 상에 관통형 전도성 표면(5)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 마이크로 구조물 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   단계 d) 후에, 이전 단계에서 현상된 수지 층(3)의 표면의 잔여 부분 상에 전도성 표면(5)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 마이크로 구조물 제조 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   단계 g) 후에, 구멍의 바닥에 전도성 표면(5)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 마이크로 구조물 제조 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   단계 g)가 완료되면, 멀티-레벨 몰드에 부가 층을 추가하기 위해, 단계 h)로 진행하기 전에, 단계 e) 내지 g)를 반복하는 것을 특징으로 하는 금속 마이크로 구조물 제조 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   전도성 표면(2, 5)은 크롬 및 금 층들의 스택으로 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 마이크로 구조물 제조 방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   단계 h) 후에, 수지 및 멀티-레벨 구조물을 동일한 레벨로 만들기 위해 수지 및 증착된 금속을 평탄화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 마이크로 구조물 제조 방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   단계 e)에서 증착된 감광성 수지는 "솔리드" 수지이고, 이 수지는 라미네이션에 의해 도포되는 것을 특징으로 하는 금속 마이크로 구조물 제조 방법.
   

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