KR20220052660A - Micro-scale specimen and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a micro-scale specimen and a manufacturing method thereof. According to one embodiment, the micro-scale specimen comprises: a fixation unit; blade units disposed on both sides of the fixation unit and extending in the same direction; and a body including an island structure protruding from the fixation unit in the direction in which the blade units are extended. A structure to be a micro-scale test subject may be disposed on the body. An objective of one embodiment is to provide the micro-scale specimen capable of measuring mechanical properties and the manufacturing method thereof.

Description

마이크로 스케일 시편 및 그 제조 방법{MICRO-SCALE SPECIMEN AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Micro-scale specimen and manufacturing method thereof

아래의 설명은 마이크로 스케일 시편 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The description below relates to a micro-scale specimen and a method for manufacturing the same.

최근 삶의 질을 높이는 정보통신기기, 사물인터넷기기, 의료기기, 자동차 전장품, 웨어러블 기기 등 전자 장비의 수요가 증가함에 따라 기술 발전의 필요성이 증대되었다. 이러한 전자 장비들의 발전 방향은 소형화, 집적화 되는 경향을 보이며, 센서, 배터리, 정보 처리 장치, 디스플레이와 같은 내장 부품들도 초소형화 및 고성능화의 방향으로 개발되고 있다. 이러한 목표를 달성하기 위하여 부품에 사용되는 소재를 나노 또는 수십 마이크로의 규모로 제작하여 원하는 물리적 특성을 부여할 뿐만 아니라, 제작된 나노/마이크로 소재의 물리적 특성을 측정하는 연구가 활발히 진행되고 있다.Recently, as the demand for electronic equipment such as information and communication devices, Internet of Things (IoT) devices, medical devices, automotive electronics, and wearable devices that improve the quality of life has increased, the need for technological development has increased. The development direction of these electronic devices tends to be miniaturization and integration, and internal components such as sensors, batteries, information processing devices, and displays are also being developed in the direction of miniaturization and high performance. In order to achieve this goal, research on measuring the physical properties of the manufactured nano/micro materials as well as providing desired physical properties by manufacturing the materials used for parts on the scale of nano or tens of micrometers is being actively conducted.

연구하고자 하는 소재를 초소형 규모로 제작하기 위하여 물질을 원자 단위로 증착하여 박막을 제작하는 방식이 대표적으로 사용된다. 연구와 산업에서 사용되는 금속 및 비금속 박막 제작에 사용되는 방식으로 물리 기상 증착법, 화학 기상 증착법이 있다. 물리 기상 증착법은 화학 반응이 없이 이루어지는 증착으로 이온을 물질에 충돌시켜 원자가 튕겨나와 기판에 증착되는 스퍼터링, 전자빔을 이용하여 물질을 가열하여 기화된 원자가 기판에 증착되는 전자 빔 증착, 저항열을 이용하여 물질을 가열하여 기화된 원자가 증착되는 열 증착 방식 등이 있다. 화학 기상 증착법은 가스 형태의 전구체가 화학 반응을 통해 생성된 물질이 증착되는 방식으로 플라즈마 환경에서 증착되는 PECVD 방식, 저압 환경에서 증착되는 LPCVD 방식, 대기압 환경에서 증착되는 APCVD 방식이 있다. 증착된 박막은 포토 리소그래피, 전자빔 리소그래피와 같은 미세 공정(Micro fabrication)을 통해 원하는 형상으로 제작하여 부품을 구성하는 구조물, 회로로 활용할 수 있다.In order to produce a material to be studied on a micro-scale, a method of manufacturing a thin film by depositing a material in atomic units is typically used. There are physical vapor deposition methods and chemical vapor deposition methods as methods used for manufacturing metal and non-metal thin films used in research and industry. Physical vapor deposition is a deposition that does not have a chemical reaction, sputtering where atoms are bounced off and deposited on a substrate by colliding ions with a material; electron beam deposition in which vaporized atoms are deposited on a substrate by heating the material using an electron beam; and resistance heat There is a thermal evaporation method in which vaporized atoms are deposited by heating a material. The chemical vapor deposition method includes a PECVD method in which a gas-form precursor is deposited in a plasma environment, an LPCVD method in a low pressure environment, and an APCVD method in which a material generated through a chemical reaction is deposited in an atmospheric pressure environment. The deposited thin film may be manufactured in a desired shape through microfabrication, such as photolithography and electron beam lithography, and used as structures and circuits constituting parts.

부품을 구성하는 박막이 변형, 파괴되면 부품의 본래의 성능을 발휘할 수 없기 때문에 외부의 영향에 의한 박막의 거동을 예측하기 위하여 박막의 기계적 특성을 파악하는 것이 중요하다. 박막의 기계적 특성을 측정하기 위해서는 미세 규모의 시편을 제작해야 하므로 거시 규모의 시편 제작과는 다른 방식을 이용해야 한다. 또한, 제작 변수에 의한 기계적 특성의 경향성을 파악하기 위하여 다수의 시편을 제작해야 한다. 종래의 박막의 기계적 특성을 측정하기 위한 시편은 한 번에 하나의 시편만 제작되거나, 한 가지 측정 기법 만을 대상으로 제작되었기 때문에 대량의 시편 제작이나 다수의 측정 기법을 대상으로 한 시편 제작 시 상대적으로 큰 비용과 시간이 소모된다는 단점이 존재했다.If the thin film constituting the part is deformed or destroyed, the original performance of the part cannot be exhibited. Therefore, it is important to understand the mechanical properties of the thin film in order to predict the behavior of the thin film due to external influences. In order to measure the mechanical properties of the thin film, a micro-scale specimen must be prepared, so a method different from the macro-scale specimen preparation must be used. In addition, in order to understand the tendency of mechanical properties due to manufacturing variables, it is necessary to manufacture a number of specimens. Specimens for measuring the mechanical properties of conventional thin films are relatively simple when producing a large number of specimens or preparing specimens for multiple measurement techniques because only one specimen is produced at a time or for only one measurement technique. There was a disadvantage that a large cost and time was consumed.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.The above-mentioned background art is possessed or acquired by the inventor in the process of derivation of the present invention, and cannot necessarily be said to be a known art disclosed to the general public prior to the filing of the present invention.

일 실시 예의 목적은 기계적 특성 측정 시험이 가능한 마이크로 스케일 시편 및 제조 방법을 제공하는 것이다.An object of the embodiment is to provide a micro-scale specimen capable of measuring mechanical properties and a manufacturing method.

일 실시 예에 따르면 마이크로 스케일 시편은, 고정부; 상기 고정부의 양측에 각각 배치되며, 동일한 방향으로 연장되는 날개부; 및 상기 고정부로부터 상기 날개부가 연장된 방향으로 돌출 형성되는 섬 구조체를 포함하는 바디를 포함하고, 상기 바디 상에는 마이크로 스케일의 실험 대상이 되는 구조물이 배치될 수 있다.According to an embodiment, the micro-scale specimen includes a fixing unit; wing portions disposed on both sides of the fixing portion, respectively, extending in the same direction; and a body including an island structure protruding from the fixing part in a direction in which the wing part extends, and a structure to be a micro-scale test object may be disposed on the body.

상기 날개부 중 상기 섬 구조체의 반대편에 위치하는 테두리를 외측 테두리라고 할 때, 상기 마이크로 스케일 시편은, 상기 외측 테두리에 배치되고, 상기 외측 테두리로부터 외측으로 돌출 형성되고, 인장 실험의 대상이 되는 인장 실험체를 더 포함할 수 있다.When the rim located on the opposite side of the island structure among the wings is an outer rim, the micro-scale specimen is disposed on the outer rim, is formed to protrude outward from the outer rim, and is a tensile test subject It may further include a test subject.

상기 마이크로 스케일 시편은, 상기 날개부의 자유단에 배치되고, 상기 날개부의 자유단으로부터 수직한 방향으로 돌출 형성되고, 인장 실험의 대상이 되는 인장 실험체를 더 포함할 수 있다.The micro-scale specimen may further include a tensile test specimen disposed at the free end of the wing portion, protruding from the free end of the wing portion in a vertical direction, and subjected to a tensile test.

상기 바디는, 상기 날개부에 형성되는 멤브레인 실험 홀을 더 포함하고, 상기 마이크로 스케일 시편은, 상기 멤브레인 실험 홀을 가로지르도록 배치되고, 멤브레인 변형 실험의 대상이 되는 멤브레인 변형 실험체를 더 포함할 수 있다.The body may further include a membrane test hole formed in the wing portion, and the micro-scale specimen may further include a membrane deformation test object disposed to cross the membrane test hole and subjected to a membrane deformation test. there is.

상기 멤브레인 변형 실험체는, 두께가 서로 다른 복수 개로 형성될 수 있다.A plurality of the membrane deformation specimens having different thicknesses may be formed.

상기 날개부 중 상기 섬 구조체를 마주보는 테두리를 내측 테두리라고 할 때, 상기 마이크로 스케일 시편은, 상기 내측 테두리에 배치되고, 상기 내측 테두리로부터 내측으로 돌출 형성되고, 외팔보의 단부에 수직한 방향으로 작용하는 외력에 대한 변형 실험의 대상이 되는 외팔보 변형 실험체를 더 포함할 수 있다.When the edge facing the island structure among the wings is called the inner edge, the micro-scale specimen is disposed on the inner edge, is formed to protrude inward from the inner edge, and acts in a direction perpendicular to the end of the cantilever It may further include a cantilever deformation test object that is a subject of a deformation test for an external force.

상기 바디는, 상기 날개부에 형성된 외팔보 실험 홀을 더 포함하고, 상기 마이크로 스케일 시편은, 상기 외팔보 실험 홀의 테두리로부터 연장되어 그 단부가 상기 외팔보 실험 홀의 내부에 위치하고, 외팔보의 단부에 수직한 방향으로 작용하는 외력에 대한 변형 실험의 대상이 되는 외팔보 변형 실험체를 더 포함할 수 있다.The body further includes a cantilever test hole formed in the wing portion, and the micro-scale specimen extends from the rim of the cantilever test hole and its end is located inside the cantilever test hole, in a direction perpendicular to the end of the cantilever It may further include a cantilever deformable specimen subject to a deformation experiment with respect to an external force applied.

상기 외팔보 변형 실험체는, 복수 개가 평행하게 형성될 수 있다.A plurality of cantilevered deformable specimens may be formed in parallel.

상기 날개부를 위에서 바라볼 때 보이는 상기 날개부의 면을 상면이라 할 때, 상기 마이크로 스케일 시편은, 상기 상면에 배치되고, 상기 날개부의 길이 방향으로 형성된 압입 실험체를 더 포함할 수 있다.When the surface of the wing portion seen when the wing portion is viewed from above is referred to as the upper surface, the micro-scale specimen may further include a press-fitting specimen disposed on the upper surface and formed in the longitudinal direction of the wing portion.

상기 바디는, 제 1 바디 및 제 2 바디로 형성되고, 상기 제 1 바디의 자유단 및 상기 제 2 바디의 자유단은 서로 마주보도록 형성될 수 있다.The body may include a first body and a second body, and a free end of the first body and a free end of the second body may face each other.

상기 마이크로 스케일 시편은, 상기 제 1 바디 및 상기 제 2 바디의 상기 섬 구조체 사이를 연결하고, 인장 실험의 대상이 되는 브릿지를 더 포함할 수 있다.The micro-scale specimen may further include a bridge connecting between the island structures of the first body and the second body and subjected to a tensile test.

상기 마이크로 스케일 시편은, 상기 제 1 바디 및 상기 제 2 바디의 상대적인 위치를 고정하는 지지체를 더 포함할 수 있다.The micro-scale specimen may further include a support for fixing the relative positions of the first body and the second body.

일 실시 예에 따르면 마이크로 스케일 시편은, 마이크로 스케일의 실험 대상이 되는 구조물이 배치된 두 개의 바디; 및 상기 두 개의 바디를 상호 연결하며, 상기 두 개의 바디와 함께 상기 구조물의 외측을 둘러싸는 폐곡선을 형성하는 지지체를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the micro-scale specimen includes two bodies on which a micro-scale test target structure is disposed; and a support that interconnects the two bodies and forms a closed curve surrounding the outside of the structure together with the two bodies.

일 실시 예에 따르면 마이크로 스케일 시편은, 마이크로 스케일의 실험 대상이 되는 구조물이 배치된 두 개의 바디; 및 상기 두 개의 바디를 서로 연결하며 마이크로 스케일의 실험 대상이 되는 브릿지를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the micro-scale specimen includes two bodies on which a micro-scale test target structure is disposed; and a bridge connecting the two bodies to each other and being a micro-scale test subject.

일 실시 예에 따르면 마이크로 스케일 시편의 제조 방법은, 시편의 형상에 따라 포토 마스크를 설계하는 단계; 및 상기 포토 마스크를 이용하여 기판 상에 형성된 실험 대상 물질을 설계된 형태로 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, a method of manufacturing a micro-scale specimen may include: designing a photomask according to a shape of the specimen; and forming the test target material formed on the substrate in a designed shape using the photomask.

상기 포토 마스크를 이용하여 기판 상에 형성된 실험 대상 물질을 설계된 형태로 형성하는 단계는, 상기 기판의 양면에 실리콘 질화물 박막을 성장시키는 단계; 상기 기판의 전면에 상기 실험 대상 물질을 증착시키는 단계; 상기 기판의 전면에 포토 레지스트를 형성하는 단계; 상기 기판의 후면에 포토 레지스트를 형성하는 단계; 상기 기판의 후면에 형성된 실리콘 질화물 박막을 식각하는 단계; 상기 기판을 식각하는 단계; 및 상기 기판의 후면에 형성된 실리콘 질화물 박막을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.Forming the test material formed on the substrate in a designed shape using the photomask may include: growing a silicon nitride thin film on both surfaces of the substrate; depositing the test material on the entire surface of the substrate; forming a photoresist on the entire surface of the substrate; forming a photoresist on the back surface of the substrate; etching the silicon nitride thin film formed on the back surface of the substrate; etching the substrate; and removing the silicon nitride thin film formed on the rear surface of the substrate.

상기 포토 마스크를 이용하여 기판 상에 형성된 실험 대상 물질을 설계된 형태로 형성하는 단계는, 상기 포토 마스크에 대하여 상기 기판을 이동시킬 수 있다.In the forming of the test material formed on the substrate in a designed shape using the photomask, the substrate may be moved with respect to the photomask.

일 실시 예에 따른 마이크로 스케일 시편 및 제조 방법은 다수의 기계적 특성 시험을 대량으로 수행할 수 있다.The micro-scale specimen and the manufacturing method according to an embodiment may perform a large number of mechanical property tests in large quantities.

도 1은 일 실시 예에 따른 마이크로 스케일 시편을 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 제 1 바디를 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 제 2 바디를 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 마이크로 스케일 시편의 사진이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 포토 마스크의 도면이다.
도 6은 도 5 의 부분 확대도이다.
도 7 및 도 8은 일 실시 예에 따른 마이크로 스케일 시편의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 마이크로 스케일 시편의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 10는 일 실시 예에 따른 마이크로 스케일 시편의 제조 과정의 일부를 나타낸 도면이다.
도 11 내지 도 14는 일 실시 예에 따른 마이크로 스케일 시편의 일부를 현미경으로 관찰한 모습을 나타낸 도면이다.
도 15는 일 실시 예에 따른 마이크로 스케일 시편에 대한 인장 실험을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a micro-scale specimen according to an embodiment.
2 is a view showing a first body according to an embodiment.
3 is a view showing a second body according to an embodiment.
4 is a photograph of a micro-scale specimen according to an exemplary embodiment.
5 is a diagram of a photomask according to an exemplary embodiment.
FIG. 6 is a partially enlarged view of FIG. 5 .
7 and 8 are flowcharts illustrating a method of manufacturing a micro-scale specimen according to an exemplary embodiment.
9 is a diagram illustrating a manufacturing process of a micro-scale specimen according to an exemplary embodiment.
10 is a view illustrating a part of a manufacturing process of a micro-scale specimen according to an embodiment.
11 to 14 are views illustrating a microscopic observation of a part of a micro-scale specimen according to an exemplary embodiment.
15 is a diagram illustrating a tensile test on a micro-scale specimen according to an exemplary embodiment.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in the description of the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function interferes with the understanding of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the elements from other elements, and the essence, order, or order of the elements are not limited by the terms. When it is described that a component is "connected", "coupled" or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but another component is between each component. It will be understood that may also be "connected", "coupled" or "connected".

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components having a common function will be described using the same names in other embodiments. Unless otherwise stated, descriptions described in one embodiment may be applied to other embodiments as well, and detailed descriptions within the overlapping range will be omitted.

도 1은 일 실시 예에 따른 마이크로 스케일 시편을 나타낸 도면이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 제 1 바디를 나타낸 도면이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 제 2 바디를 나타낸 도면이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 마이크로 스케일 시편의 사진이다.1 is a view showing a micro-scale specimen according to an embodiment, FIG. 2 is a view showing a first body according to an embodiment, FIG. 3 is a view showing a second body according to an embodiment, FIG. 4 is a photograph of a micro-scale specimen according to an embodiment.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 마이크로 스케일 시편(1)은, 예를 들면, 수십 마이크로미터에서 수백 마이크로미터까지 마이크로 스케일의 실험 대상이 되는 구조물을 포함할 수 있다. 마이크로 스케일 시편(1)에는, 실험 대상이 되는 다양한 구조물이 운반 과정이나, 장착 과정 등에서 파손하는 문제를 줄여줄 수 있는 구조 및 배치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로 스케일 시편(1)은, 바디(12), 지지체(11), 브릿지(13), 인장 실험체(14), 멤브레인 변형 실험체(16), 외팔보 변형 실험체(15) 및 압입 실험체(17)를 포함할 수 있다. 1 to 4 , a micro-scale specimen 1 according to an exemplary embodiment may include, for example, a structure to be a micro-scale test object ranging from several tens of micrometers to several hundreds of micrometers. The micro-scale specimen 1 may include a structure and arrangement that can reduce the problem that various structures to be tested are damaged in a transport process or a mounting process, and the like. For example, the micro-scale specimen 1 includes a body 12, a support 11, a bridge 13, a tensile specimen 14, a membrane deformation specimen 16, a cantilever deformation specimen 15, and an indentation specimen ( 17) may be included.

바디(12) 상에는 마이크로 스케일의 실험 대상이 되는 구조물이 배치될 수 있다. 바디(12)는, 상호 분리 가능하게 연결되는 제 1 바디(12a) 및 제 2 바디(12b)를 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 바디(12a) 및 제 2 바디(12b)는 마이크로 스케일 시편(1)의 중심을 기준으로 대칭으로 배치될 수 있다. 제 1 바디(12a) 및 제 2 바디(12b)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 다른 실험을 수행하도록 구성될 수 있으나, 동일한 실험을 수행하도록 같게 구성될 수도 있다. 제 1 바디(12a) 및 제 2 바디(12b)는 브릿지(13)에 대한 인장 실험 결과, 브릿지(13)가 절단됨에 따라서 분리될 수 있다. 분리된 제 1 바디(12a) 및 제 2 바디(12b)는 분리된 상태에서 인장 실험이 추가로 수행될 수 있다. 한편, 제 1 바디(12a) 및 제 2 바디(12b)가 분리되기 전에도, 마이크로 스케일 시편(1)에 대한 다양한 기계적 물성 실험이 수행될 수도 있음을 밝혀 둔다. 바디(12)는, 두 개의 날개부(121), 고정부(122), 섬 구조체(124), 복수 개의 멤브레인 실험 홀(125) 및 외팔보 실험 홀(126)을 포함할 수 있다.A structure to be a micro-scale test object may be disposed on the body 12 . The body 12 may include a first body 12a and a second body 12b that are detachably connected to each other. Here, the first body 12a and the second body 12b may be symmetrically disposed with respect to the center of the micro-scale specimen 1 . As shown in FIGS. 1 to 3 , the first body 12a and the second body 12b may be configured to perform different experiments, but may be configured to be identically configured to perform the same experiment. The first body 12a and the second body 12b may be separated as the bridge 13 is cut as a result of a tensile test on the bridge 13 . The separated first body 12a and the second body 12b may be further subjected to a tensile test in a separated state. On the other hand, it should be noted that even before the first body 12a and the second body 12b are separated, various mechanical properties tests on the micro-scale specimen 1 may be performed. The body 12 may include two wing parts 121 , a fixing part 122 , an island structure 124 , a plurality of membrane test holes 125 , and a cantilever test hole 126 .

바디(12)의 양측에 각각 위치되는 두 개의 날개부(121)의 배치에 의하면, 바디(12) 중심 부분에 인장 실험을 위한 추가적인 공간을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 날개부(121)의 외측 테두리, 내측 테두리 및 자유단에 실험 구조물을 배치할 수 있어서 공간을 효율적으로 활용할 수 있고, 하나의 시편으로 다양한 실험이 수행될 수 있다.According to the arrangement of the two wing parts 121 respectively located on both sides of the body 12 , it is possible to secure an additional space for the tensile test in the central part of the body 12 , and also to secure the outer side of the wing part 121 . Since the test structure can be arranged on the edge, the inner edge, and the free end, the space can be efficiently used, and various experiments can be performed with one specimen.

고정부(122)는 마이크로 스케일 시편(1)을 이용한 시험 과정에서, 최초로 인장 시험기에 고정되는 부분이다. 고정부(122)는, 접착제를 이용하거나, 클램프 등 지그를 통해 인장 시험기에 장착될 수 있다. 고정부(122)는, 두 개의 날개부(121) 사이에 배치될 수 있다. 고정부(122)는, 두 개의 날개부(121) 및 섬 구조체(124)를 연결할 수 있다.The fixing part 122 is a part first fixed to the tensile tester during a test process using the micro-scale specimen 1 . The fixing part 122 may be mounted on a tensile tester using an adhesive or a jig such as a clamp. The fixing part 122 may be disposed between the two wing parts 121 . The fixing part 122 may connect the two wing parts 121 and the island structure 124 to each other.

섬 구조체(124)는, 고정부(122)로부터 날개부(121)가 연장되는 방향으로 고정부(122)의 중앙으로부터 돌출 형성될 수 있다. 예를 들어, 섬 구조체(124)는, 고정부(122)로부터 연장되는 부분보다 단부의 폭이 더 넓은 버섯 형상일 수 있다. 다시 말하면, 섬 구조체(124)는, 고정부(122)로부터 연장되는 제 1 부분과, 제 1 부분으로부터 연장되고 제 1 부분보다 더 넓은 폭을 갖는 제 2 부분을 포함할 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면, 제 2 부분의 주변부에 설치된 마이크로 스케일의 실험 대상 구조물에 대하여, 제 2 부분에 열선을 설치하고 가열 실험을 수행할 경우에, 제 2 부분으로부터 바디(12)의 나머지 부분으로 미치는 열의 영향을 감소시킴으로써, 나머지 부분까지 변형되는 문제를 줄여줄 수 있다.The island structure 124 may be formed to protrude from the center of the fixing part 122 in a direction in which the wing part 121 extends from the fixing part 122 . For example, the island structure 124 may have a mushroom shape with a wider end than the portion extending from the fixing part 122 . In other words, the island structure 124 may include a first portion extending from the fixing portion 122 and a second portion extending from the first portion and having a wider width than the first portion. According to this structure, when a heating test is performed with a heating wire installed in the second part for the micro-scale test structure installed in the periphery of the second part, from the second part to the rest of the body 12 By reducing the effect of heat on it, the problem of deformation to the rest can be reduced.

지지체(11)는, 제 1 바디(12a) 및 제 2 바디(12b)를 상호 연결하도록 설치됨으로써, 제 1 바디(12a) 및 제 2 바디(12b) 사이에 설치된 브릿지(13)가 실험 전에 파손되는 문제를 방지할 수 있다. 예를 들어, 지지체(11)는, 142번 부재처럼 바디(12)의 테두리부에 형성된 실험 구조물의 외측을 감싸는 형상을 가질 수 있다. 지지체(11)는, 제 1 바디(12a) 및 제 2 바디(12b)의 양측에 각각 마련될 수 있다. 예를 들어 지지체(11)는 제 1 바디(12a) 및 제 2 바디(12b)가 서로 멀어지는 인장 실험이 수행되기 전에 제거될 수 있고, 인장 실험이 수행되기 전까지 실험 대상 구조물이 외력에 의하여 손상되지 않도록 보관할 수 있게 한다. 예를 들어, 지지체(11)를 제거하기 위해서는 다이아몬드 커터가 사용될 수 있다. 또한, 지지체(11)를 파지함으로써, 마이크로 스케일 시편(1)이 운반될 때, 파손되지 않을 수 있다.The support 11 is installed to interconnect the first body 12a and the second body 12b, so that the bridge 13 installed between the first body 12a and the second body 12b is damaged before the test. problems can be prevented. For example, the support 11 may have a shape surrounding the outside of the experimental structure formed on the edge of the body 12, like member 142. The support 11 may be provided on both sides of the first body 12a and the second body 12b, respectively. For example, the support 11 may be removed before a tensile test in which the first body 12a and the second body 12b move away from each other is performed, and the test target structure is not damaged by an external force until the tensile test is performed. so that it can be stored. For example, a diamond cutter may be used to remove the support 11 . In addition, by holding the support 11, when the micro-scale specimen 1 is transported, it may not be damaged.

브릿지(13)는 인장 실험의 대상이 될 수 있고, 제 1 바디(12a) 및 제 2 바디(12b)의 섬 구조체(124) 사이를 연결할 수 있다. 브릿지(13)는 지지체(11)가 제거된 다음 인장 실험의 대상이 될 수 있다. 예를 들어, 제 1 바디(12a) 및 제 2 바디(12b)의 인장 방향이 평행하도록 인장 시험기에 부착되고, 지지체(11)가 제거된 다음, 인장하며 기계적 강도를 실험할 수 있다. 지지체(11) 및 브릿지(13)가 바디(12)로부터 제거되고 나면, 제 1 바디(12a) 및 제 2 바디(12b)가 분리된 상태에서 각각 물리적 특성에 대한 실험이 수행될 수 있다.The bridge 13 may be a subject of a tensile test, and may connect between the island structures 124 of the first body 12a and the second body 12b. The bridge 13 may be subjected to a tensile test after the support 11 is removed. For example, the first body 12a and the second body 12b may be attached to a tensile tester so that the tensile directions are parallel, the support 11 may be removed, and then the mechanical strength may be tested. After the support 11 and the bridge 13 are removed from the body 12 , the first body 12a and the second body 12b may be individually tested for physical properties.

인장 실험체(14)는 마이크로 스케일 인장 실험의 대상이 될 수 있고, 날개부(121)의 테두리에 복수 개로 형성될 수 있다. 예를 들어, 인장 실험체(14)는 제 1 인장 실험체(141) 및 제 2 인장 실험체(142)로 형성될 수 있다. The tensile test object 14 may be the subject of a micro-scale tensile test, and may be formed in plurality at the edge of the wing part 121 . For example, the tensile test object 14 may be formed of a first tensile test article 141 and a second tensile test article 142 .

제 1 인장 실험체(141)는, 날개부(121)의 자유단에 배치되고, 날개부(121)의 자유단에 수직한 방향으로 형성될 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면, 제 1 인장 실험체(141)는 제 1 바디(12a) 및 제 2 바디(12b)가 분리된 이후에 인장 실험의 대상이 될 수 있고, 분리되기 전에 외력에 의한 파손 위험을 줄일 수 있다.The first tensile test specimen 141 may be disposed at the free end of the wing unit 121 and may be formed in a direction perpendicular to the free end of the wing unit 121 . According to such a structure, the first tensile test object 141 can be subjected to a tensile test after the first body 12a and the second body 12b are separated, and the risk of breakage due to external force before separation is reduced. can be reduced

제 2 인장 실험체(142)는, 날개부(121) 중 바디(12)의 중심에서 멀고(또는 섬 구조체(124)의 반대편에 위치하고), 날개부(121)의 길이 방향으로 형성된 테두리를 외측 테두리라고 할 때, 외측 테두리에 배치되고, 외측 테두리에 수직한 방향으로 형성될 수 있다. 제 2 인장 실험체(142)는, 넓은 공간을 활용하여 복수 회의 실험이 가능하도록, 복수 개로 형성될 수 있다.The second tensile test object 142 is far from the center of the body 12 among the wing parts 121 (or located on the opposite side of the island structure 124 ), and has an outer edge on the edge formed in the longitudinal direction of the wing part 121 . When said, it is disposed on the outer rim, it may be formed in a direction perpendicular to the outer rim. The second tensile test object 142 may be formed in plurality so that a plurality of times of experimentation is possible by utilizing a large space.

멤브레인 변형 실험체(16)는 멤브레인 변형 실험의 대상이 될 수 있고, 멤브레인 실험 홀(125)을 가로지르는 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 3과 같이 날개부(121)의 길이 방향으로 배치될 수 있으나, 반드시 이와 같이 제한되는 것은 아니고, 날개부(121)의 길이 방향에 수직한 방향으로 배치될 수도 있다. 멤브레인 실험 홀(125) 내에 멤브레인 변형 실험체(16)가 배치됨으로써, 외력에 의한 파손 위험을 줄일 수 있다. 예를 들어, 멤브레인 변형 실험체(16)는, 두께가 서로 다른 복수 개로 형성되어, 다양한 두께에 대한 멤브레인 변형 실험이 수행될 수 있다. 물론 이와 달리 두께가 동일한 복수 개의 멤브레인 변형 실험체(16)가 형성될 수도 있을 것이다.The membrane deformation test object 16 may be the target of the membrane deformation test, and may be disposed in a direction transverse to the membrane test hole 125 . For example, it may be disposed in the longitudinal direction of the wing portion 121 as shown in FIG. 3 , but is not necessarily limited thereto, and may be disposed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the wing portion 121 . By disposing the membrane deformation test object 16 in the membrane test hole 125 , it is possible to reduce the risk of damage due to external force. For example, the membrane deformation test object 16 may be formed in plurality with different thicknesses, so that the membrane deformation test for various thicknesses may be performed. Of course, unlike this, a plurality of membrane deformation specimens 16 having the same thickness may be formed.

외팔보 변형 실험체(15)는, 외팔보의 단부에 수직한 방향으로 작용하는 외력에 대한 변형 실험의 대상이 될 수 있다. The cantilever deformation test object 15 may be the subject of a deformation test for an external force acting in a direction perpendicular to the end of the cantilever beam.

예를 들어, 날개부(121) 중 제 1 바디(12a)의 중심에 가깝고(또는 섬 구조체(124)를 마주보고), 날개부(121)의 길이 방향으로 형성된 테두리를 내측 테두리라고 할 때, 도 2와 같이, 외팔보 변형 실험체(15)는 내측 테두리에 배치되고, 내측면에 수직한 방향으로 형성될 수 있다. For example, when the edge formed in the longitudinal direction of the wing part 121 close to the center of the first body 12a (or facing the island structure 124) of the wing part 121 is the inner edge, As shown in FIG. 2 , the cantilevered deformable specimen 15 is disposed on the inner edge and may be formed in a direction perpendicular to the inner surface.

예를 들어, 외팔보 변형 실험체(15)가, 외팔보 실험 홀(126)을 갖는 제 2 바디(12b)에 배열되는 경우, 도 3과 같이, 외팔보 실험 홀(126)의 테두리로부터 연장되어 그 단부가 외팔보 실험 홀(126)의 내부에 위치하는 배치를 가질 수 있다. 예를 들면, 외팔보 변형 실험체(15)는, 날개부(121)의 길이 방향에 수직한 방향으로 형성될 수 있다. 외팔보 실험 홀(126) 내에 외팔보 변형 실험체(15)가 배치됨으로써, 외력에 의한 파손 위험을 줄일 수 있다. 외팔보 실험 홀(126)은 복수 개가 평행하게 형성될 수 있다.For example, when the cantilever deformation test object 15 is arranged in the second body 12b having the cantilever test hole 126, as shown in FIG. 3, it extends from the rim of the cantilever test hole 126 and its end is It may have an arrangement located inside the cantilevered test hole 126 . For example, the cantilevered deformable specimen 15 may be formed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the wing portion 121 . By disposing the cantilever deformation test object 15 in the cantilever test hole 126, it is possible to reduce the risk of damage due to external force. A plurality of cantilever test holes 126 may be formed in parallel.

압입 실험체(17)는 날개부(121)를 위에서 바라볼 때 보이는 날개부(121)의 면을 상면이라 할 때, 상면에 배치되고, 날개부(121)의 길이 방향으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 압입 실험체(17)를 이용하면, 실험 대상 물질의 경도나 탄성 계수를 측정할 수 있다. 압입 실험체(17)는 넓은 면적을 갖도록 형성되므로 다양한 실험이 수회 수행될 수 있다.The press-fitting specimen 17 may be disposed on the upper surface and formed in the longitudinal direction of the wing portion 121 when the surface of the wing portion 121 seen when the wing portion 121 is viewed from above is referred to as the upper surface. For example, if the press-fitting specimen 17 is used, the hardness or elastic modulus of the material to be tested can be measured. Since the press-fitting specimen 17 is formed to have a large area, various experiments can be performed several times.

도 1 내지 도 3에 나타난 실험 구조물들의 크기와 개수는 예시적인 것으로서 도면에 의하여 한정되지 않음을 분명히 한다. 각 실험 목적과 부합하는 나노 인덴터 팁이 활용될 수 있으며, 외팔보 실험 실험체(15), 멤브레인 변형 실험체(16) 및 압입 실험체(17)가 나노 인덴터 팁의 압입 방향과 수직이 되도록, 바디(12)를 배치하여 실험이 수행될 수 있다. 인장 실험체(14)의 인장 방향이 나노 인덴터 팁의 진행 방향과 평행하게 배치된 후 인장 실험이 수행될 수 있다.It is clear that the size and number of the experimental structures shown in FIGS. 1 to 3 are illustrative and not limited by the drawings. A nano-indenter tip suitable for each experimental purpose can be used, and the body ( 12), the experiment can be performed. After the tensile direction of the tensile test specimen 14 is arranged parallel to the progress direction of the nano-indenter tip, a tensile test may be performed.

도 5는 일 실시 예에 따른 포토 마스크의 도면이고, 도 6은 도 5의 부분 확대도이다.5 is a view of a photomask according to an exemplary embodiment, and FIG. 6 is a partially enlarged view of FIG. 5 .

도 5 및 도 6을 참조하면, 실험 대상이 되는 물질을 박막 형태의 실험용 시편으로 제작하기 위하여 포토 마스크(2)가 이용될 수 있다. 포토 마스크(2)는 한 장의 단결정 실리콘 기판에 복수 개의 마이크로 스케일 시편(1)을 제작할 수 있도록 설계될 수 있다. 도 5의 점선으로 표시된 영역을 확대하여 보면, 도 6과 같이, 마이크로 스케일 시편(1) 상에 박막 형태로 배열될 실험 대상 물질의 형상이 설계되어 있다. 예를 들어, 포토 마스크(2) 상에는, 압입 실험체 홀(27), 브릿지 홀(23), 멤브레인 변형 실험체 홀(26), 외팔보 변형 실험체 홀(25) 및 인장 실험체 홀(24)이 배치될 수 있다. 또한, 배치된 홀 들의 형상 및 상대적인 위치 관계는, 상술한 압입 실험체(17), 브릿지(13), 멤브레인 변형 실험체(16), 외팔보 변형 실험체(15) 및 인장 실험체(14)와 각각 동일할 수 있다. 이와 같은 형상의 포토 마스크(2)를 이용하면, 후술하는 단계 323과 같이, 식각 과정에서 실험 대상 물질을 보호하기 위한 포토 레지스트(43)를 기판(40)의 전면에 일괄적으로 형성함으로써, 마이크로 스케일 시편(1)의 대량 생산을 가능하게 할 수 있다. Referring to FIGS. 5 and 6 , the photomask 2 may be used to fabricate a material to be tested as a thin-film test specimen. The photomask 2 may be designed to manufacture a plurality of micro-scale specimens 1 on a single crystal silicon substrate. When the area indicated by the dotted line in FIG. 5 is enlarged, as shown in FIG. 6 , the shape of the test target material to be arranged in the form of a thin film on the micro-scale specimen 1 is designed. For example, on the photomask 2, a press-in specimen hole 27, a bridge hole 23, a membrane deformation specimen hole 26, a cantilever deformation specimen hole 25, and a tensile specimen hole 24 may be disposed. there is. In addition, the shape and relative positional relationship of the arranged holes may be the same as the above-mentioned press-fitting specimen 17, bridge 13, membrane deformation specimen 16, cantilever deformation specimen 15, and tensile specimen 14, respectively. there is. Using the photomask 2 having such a shape, as in step 323 to be described later, a photoresist 43 for protecting the test material during the etching process is collectively formed on the entire surface of the substrate 40, It is possible to enable mass production of the scale specimen 1 .

도 7 및 도 8은 일 실시 예에 따른 마이크로 스케일 시편의 제조 방법을 나타낸 순서도이고, 도 9은 일 실시 예에 따른 마이크로 스케일 시편의 제조 과정을 나타낸 도면이다.7 and 8 are flowcharts illustrating a method of manufacturing a micro-scale specimen according to an embodiment, and FIG. 9 is a diagram illustrating a manufacturing process of a micro-scale specimen according to an embodiment.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 일 실시 예에 따른 마이크로 스케일 시편의 제조 방법은 시편의 형상에 따라 포토 마스크를 설계하는 단계(31)와, 포토 마스크를 이용하여 기판 상에 형성된 실험 대상 물질을 설계된 형태로 형성하는 단계(32)를 포함할 수 있다.7 to 9 , the method of manufacturing a micro-scale specimen according to an embodiment includes the step 31 of designing a photomask according to the shape of the specimen, and a test target material formed on a substrate by using the photomask. It may include a step 32 of forming into a designed shape.

단계 32는, 도 10에 도시된 바와 같이, 노광 과정에서 포토 마스크(2) 및 기판(40)의 모양이 일치하도록 포토 마스크(2)에 대하여 기판(40)을 배치할 수 있다. 예를 들어, 포토 마스크(2)가 배치되어 있는 상부(51)는 고정되어 있고, 기판(40)이 배치되어 있는 하부(52)가 좌우 이동, 상하 이동, 평면 회전을 할 수 있다. 이와 같은 배치 과정을 통하여, 기판(40)을 포토 마스크(2)의 모양과 일치시킴으로써, 마이크로 스케일 시편(1)이 신속하고 정확하게 대량 생산될 수 있다. 예를 들어, 단계 32는, 기판(40)의 양면에 실리콘 질화물 박막(42)을 성장시키는 단계(321)와, 기판(40)의 전면에 실험 대상 물질(41)을 증착시키는 단계(322)와, 기판(40)의 전면 및 후면에 포토 레지스트(43, 44)를 형성하는 단계(323)와, 기판(40)의 후면에 형성된 실리콘 질화물 박막(42)을 식각하는 단계(324)와, 기판(40)을 식각하는 단계(325)와, 기판(40)의 후면에 형성된 실리콘 질화물 박막(42)을 제거하는 단계(326)를 포함할 수 있다.In step 32 , as shown in FIG. 10 , the substrate 40 may be disposed with respect to the photomask 2 so that the shapes of the photomask 2 and the substrate 40 match during the exposure process. For example, the upper part 51 on which the photomask 2 is disposed is fixed, and the lower part 52 on which the substrate 40 is disposed may move left and right, move up and down, and rotate in a plane. Through such an arrangement process, by matching the shape of the substrate 40 to the shape of the photomask 2 , the micro-scale specimen 1 can be mass-produced quickly and accurately. For example, step 32 includes a step 321 of growing a silicon nitride thin film 42 on both surfaces of the substrate 40 , and a step 322 of depositing a test subject material 41 on the front surface of the substrate 40 . and forming photoresists 43 and 44 on the front and back surfaces of the substrate 40 (323), and etching the silicon nitride thin film 42 formed on the rear surface of the substrate 40 (324); The etching of the substrate 40 may include a step 325 , and a step 326 of removing the silicon nitride thin film 42 formed on the rear surface of the substrate 40 .

단계 321에서는, 도 9의 첫 번째 도면에 도시된 바와 같이, 본 미세 공정을 수행하기 위하여, 기판(40)상에 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD) 공정, 예를 들면, 저압 CVD(Low-pressure CVD, LPCVD) 공정으로 양면에 실리콘 질화물 박막을 성장시킬 수 있다.In step 321 , as shown in the first diagram of FIG. 9 , a chemical vapor deposition (CVD) process, for example, low pressure CVD (Low Pressure) -pressure CVD, LPCVD) process can grow a silicon nitride thin film on both sides.

단계 322에서는, 도 9의 첫 번째 도면에 도시된 바와 같이, 실험 대상 물질(41)을 기판(40) 상에 박막 형태로 증착시킬 수 있다. 예를 들어 증착된 물질은 수십 나노미터에서 수십 마이크로 미터 범위의 두께로 제작될 수 있다. 이 때, 증착 방법으로, 스퍼터링, 전자 빔 증착, 열 증착 등을 포함하여 미세 공정에서 활용되는 다양한 방법이 적용될 수 있다. 실험 대상 물질은 순수한 금속, 합금 또는 비금속을 포함하여 박막 형태로 제작될 수 있는 다양한 재료를 포함할 수 있다.In operation 322 , as shown in the first diagram of FIG. 9 , the test subject material 41 may be deposited on the substrate 40 in the form of a thin film. For example, the deposited material may be manufactured to a thickness ranging from several tens of nanometers to several tens of micrometers. In this case, as the deposition method, various methods utilized in microprocessing including sputtering, electron beam deposition, thermal deposition, and the like may be applied. The material to be tested may include various materials that can be manufactured in the form of a thin film, including pure metals, alloys, or non-metals.

단계 323에서는, 도 9의 두 번째 및 세 번째 도면에 도시된 바와 같이, 기판(40)의 전면 및 후면에 포토 레지스트(43, 44)를 형성함으로써, 식각 공정에서 필요한 부분을 보호할 수 있도록 한다. 예를 들어, 포토 레지스트(43, 44)는 상술한 포토 마스크(2) 등을 이용하여, 포토 리소그래피 공정을 이용하여 제작될 수 있다. In step 323, photoresists 43 and 44 are formed on the front and back surfaces of the substrate 40 as shown in the second and third drawings of FIG. . For example, the photoresists 43 and 44 may be manufactured using a photolithography process using the above-described photomask 2 or the like.

도 9의 세 번째 도면을 참조하면, 전면의 포토 레지스트(43)가 보호하지 않은 부분의 실험 대상 물질(41)을 식각하여, 실험 대상 물질(41)이 기계적 특성 측정을 위한 형태가 되도록 형성할 수 있다. 즉, 실험 대상 물질(41)이 상술한 압입 실험체(17), 브릿지(13), 멤브레인 변형 실험체(16), 외팔보 변형 실험체(15) 및 인장 실험체(14)의 형상 및 배치 관계를 갖도록 할 수 있다. 예를 들어, 실험 대상 물질(41)이 순수한 금속 또는 합금 박막인 경우, 산(acid) 용액을 이용한 화학적 방법을 사용하여 식각할 수 있다. 단계 323에서 식각을 이용하는 방법을 제시하였으나, 이와 달리, 리프트 오프 방식을 이용하여 수행될 수도 있다. Referring to the third drawing of FIG. 9 , the test subject material 41 is etched in the portion not protected by the photoresist 43 on the front side to form the test subject material 41 in a shape for measuring mechanical properties. can That is, the test subject material 41 can have the shape and arrangement relationship of the above-described press-fitting specimen 17, bridge 13, membrane deformation specimen 16, cantilever deformation specimen 15, and tensile specimen 14. there is. For example, when the test material 41 is a pure metal or alloy thin film, it may be etched using a chemical method using an acid solution. Although the method using etching is presented in step 323, alternatively, it may be performed using a lift-off method.

후면의 포토 레지스트(44)는 실리콘 기판을 반응 이온 식각(RIE) 공정시 보호용 구조물로 사용할 형상으로 제작될 수 있다. 후면의 포토 레지스트(44)는, 상술한 바디(12) 및 지지체(11)의 형상으로 적층될 수 있다. The photoresist 44 on the rear side may be manufactured in a shape to be used as a protective structure during a reactive ion etching (RIE) process using a silicon substrate. The photoresist 44 on the back side may be laminated in the shape of the body 12 and the support 11 described above.

단계 324에서는, 도 9에서 네 번째 도면에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 후면의 포토 레지스트(44)에 의해 보호되지 않는 부분의 실리콘 질화물 박막(42)이 식각되고, 해당 부분의 기판(40)이 노출될 수 있다. 실리콘 질화물 박막(42)을 식각하기 위하여 반응 이온 식각 공정을 이용할 수 있다. 단계 325에서 포토 레지스트(43, 44) 구조물을 제거하는데, 아세톤이나 포토 레지스트 전용 제거제를 사용할 수 있다.In step 324, as shown in the fourth figure in FIG. 9, for example, a portion of the silicon nitride thin film 42 that is not protected by the photoresist 44 on the back side is etched, and the substrate 40 of the portion is etched. ) may be exposed. A reactive ion etching process may be used to etch the silicon nitride thin film 42 . In step 325, the photoresist (43, 44) structure is removed, acetone or a photoresist-only remover may be used.

단계 325에서는, 도 9에서 다섯 번째 도면에 도시된 바와 같이, 벌크 식각 공정으로 기판(40)의 식각을 수행하여, 실험 대상 물질(41)과 실리콘 질화물 박막(42)이 자가 지지 형태가 되도록 제작할 수 있다. 벌크 식각 공정은 기판(40)을 이방성으로 식각하는 공정으로 수산화 칼륨(KOH), 수산화테트라메틸암모늄(TMAH)을 벌크 식각 용액으로 이용할 수 있다. 여기서, 실리콘 재질로 된 기판(40)을 식각 용액을 수산화 칼륨을 이용한 경우, 실리콘 질화물 박막(42)과 기판(40)의 식각면(측면)이 이루는 각은 54.7°일 수 있다. 이와 같은 식각 각도는 기판(40)의 재질 및 식각 용액의 성분에 따라서 달라질 수 있다.In step 325, as shown in the fifth figure in FIG. 9, the substrate 40 is etched by a bulk etching process, so that the test subject material 41 and the silicon nitride thin film 42 are self-supporting. can The bulk etching process is a process of anisotropically etching the substrate 40 , and potassium hydroxide (KOH) and tetramethylammonium hydroxide (TMAH) may be used as a bulk etching solution. Here, when potassium hydroxide is used as the etching solution for the silicon substrate 40 , the angle between the silicon nitride thin film 42 and the etched surface (side) of the substrate 40 may be 54.7°. Such an etching angle may vary depending on the material of the substrate 40 and the composition of the etching solution.

단계 326에서는, 도 9에서 여섯 번째 도면에 도시된 바와 같이, 실험 대상 물질(41) 하부의 실리콘 질화물 박막(42)을 제거하여 측정용 구조물이 프리 스탠딩 형태가 되도록 제작한다. 이와 같은 방법에 따르면, 박막 형태로 형성된 실험 대상 물질(41) 중에서 프리 스탠딩 형태가 된 부분을 기계적 특성 측정용 시편으로 활용할 수 있다. 여기서 제조된 시편의 두께는 250μm 일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 실험 대상 물질의 특성에 따라 다양하게 제조될 수 있다. In step 326 , as shown in the sixth drawing in FIG. 9 , the silicon nitride thin film 42 under the test subject material 41 is removed to prepare a structure for measurement in a free-standing form. According to this method, the free-standing part of the test material 41 formed in the thin film shape can be used as a specimen for measuring mechanical properties. The thickness of the specimen prepared herein may be 250 μm, but is not limited thereto. It can be prepared in various ways according to the characteristics of the material to be tested.

한편, 실험 대상 물질(41)이 압입 실험체(16)인 경우, 벌크 식각된 기판(40)의 밑면의 너비가, 압입 실험체(16) 너비보다 클 수 있다. 다시 말하면, 압입 실험체(16) 하측에 위치하는 기판(40)의 두께가 항상 일정하도록 압입 실험체(16)는 기판(40)의 테두리로부터 충분히 내측에 위치할 수 있다. 이를 위하여, 압입 실험체(16)의 위치는, 기판(40)의 두께, 기판(40)의 재질 및 식각 용액의 성분을 고려하여 결정될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 압입 실험체(16)의 실험 위치에 따라서 실험 결과가 달라지는 문제를 방지할 수 있다. 예를 들어 상술한 것처럼, 기판(40)의 두께가 250μm이고, 기판(40)의 재질이 실리콘이고, 수산화 칼륨을 식각 용액으로 사용할 경우, 압입 실험체(16)는, 바디(12)의 테두리로부터 177μm (= 250μm ÷ tan54.7˚) 이상 내측으로 이격된 위치에 형성될 수 있다. On the other hand, when the test subject material 41 is the indentation specimen 16 , the width of the bottom surface of the bulk-etched substrate 40 may be greater than the width of the indentation specimen 16 . In other words, the press-in test object 16 may be located sufficiently inside from the edge of the substrate 40 so that the thickness of the substrate 40 positioned below the press-in test object 16 is always constant. To this end, the position of the press-fitting specimen 16 may be determined in consideration of the thickness of the substrate 40 , the material of the substrate 40 , and components of the etching solution. According to such a structure, it is possible to prevent the problem that the test result varies depending on the test position of the press-fit test object 16 . For example, as described above, when the thickness of the substrate 40 is 250 μm, the material of the substrate 40 is silicon, and potassium hydroxide is used as an etching solution, the press-fitting specimen 16 is from the edge of the body 12 . It can be formed in a position spaced apart inward by more than 177 μm (= 250 μm ÷ tan54.7˚).

도 11 내지 도 14는 일 실시 예에 따른 마이크로 스케일 시편의 일부를 현미경으로 관찰한 모습을 나타낸 도면이고, 도 15는 일 실시 예에 따른 마이크로 스케일 시편에 대한 인장 실험을 나타낸 도면이다.11 to 14 are views illustrating a microscopic observation of a part of a micro-scale specimen according to an embodiment, and FIG. 15 is a diagram illustrating a tensile test on the micro-scale specimen according to an embodiment.

도 11 내지 도 15를 참조하면, 도 11은 섬 구조체(124) 사이를 연결하도록 형성된 브릿지(13)를 나타낸다. 섬 구조체(124)가 멀어지면서 브릿지(13)에 인장력이 가하여 질 수 있다. 도 12는, 외팔보 변형 실험체(15)를 나타낸다. 빨간 점선으로 표시된 방향으로 나노 인덴터 팁이 가압함으로써, 외팔보 변형 실험체(15)의 휨 강도나 변형 정도에 대한 실험을 할 수 있다. 도 13은, 멤브레인 변형 실험체(16)를 나타낸다. 빨간 점선으로 표시된 부분에 대하여 나노 인덴터 팁을 이용하여, 변형 정도에 대한 실험을 할 수 있다. 외팔보 변형 실험체(15) 및/또는 멤브레인 변형 실험체(16)에 대하여 선 하중을 가할 수 있고, 이 때 Ÿ‡지 팁(Wedge tip)이 이용될 수 있다. 도 14는 인장 실험체(14)를 나타낸다. 도 15에 도시된 바와 같이, 가공된 나노 인덴터 팁(6)으로 인장 실험체(14)의 머리 부분을 도 14의 화살표 방향으로 인장하여 실험할 수 있다. 예를 들어, 가공된 나노 인덴터 팁(6)은, 인장 실험체(14)에 맞는 형상을 갖도록, 집속 이온 빔(FIB)으로 가공할 수 있다.11 to 15 , FIG. 11 shows a bridge 13 formed to connect between the island structures 124 . As the island structure 124 moves away, a tensile force may be applied to the bridge 13 . 12 shows the cantilevered deformable test object 15 . By pressing the nano-indenter tip in the direction indicated by the red dotted line, it is possible to conduct an experiment on the bending strength or the degree of deformation of the cantilevered deformable specimen 15 . 13 shows the membrane deformation test specimen 16 . With respect to the part indicated by the red dotted line, an experiment on the degree of deformation can be performed using the nano-indenter tip. A line load may be applied to the cantilever-deformed specimen 15 and/or the membrane-deformed specimen 16, and a wedge tip may be used at this time. 14 shows a tensile test specimen 14 . As shown in FIG. 15 , the test can be performed by pulling the head of the tensile test object 14 in the direction of the arrow of FIG. 14 with the processed nano-indenter tip 6 . For example, the processed nano-indenter tip 6 may be processed by a focused ion beam (FIB) to have a shape suitable for the tensile specimen 14 .

이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although embodiments have been described with reference to the limited drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components of structures, devices, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components or equivalents are used. Appropriate results can be achieved even if substituted or substituted by

Claims (17)

고정부;
상기 고정부의 양측에 각각 배치되며, 동일한 방향으로 연장되는 날개부; 및
상기 고정부로부터 상기 날개부가 연장된 방향으로 돌출 형성되는 섬 구조체를 포함하는 바디를 포함하고,
상기 바디 상에는 마이크로 스케일의 실험 대상이 되는 구조물이 배치된 것을 특징으로 하는 마이크로 스케일 시편.
fixed part;
wing portions disposed on both sides of the fixing portion, respectively, extending in the same direction; and
Including a body including an island structure formed to protrude in a direction in which the wing portion extends from the fixing portion,
A micro-scale specimen, characterized in that a structure to be a micro-scale test object is disposed on the body.
 제 1 항에 있어서,
상기 날개부 중 상기 섬 구조체의 반대편에 위치하는 테두리를 외측 테두리라고 할 때,
상기 외측 테두리에 배치되고, 상기 외측 테두리로부터 외측으로 돌출 형성되고, 인장 실험의 대상이 되는 인장 실험체를 더 포함하는 마이크로 스케일 시편.
The method of claim 1,
When the rim located on the opposite side of the island structure among the wing parts is called the outer rim,
A micro-scale specimen that is disposed on the outer rim, protrudes outwardly from the outer rim, and further includes a tensile test specimen to be subjected to a tensile test.
 제 1 항에 있어서,
상기 날개부의 자유단에 배치되고, 상기 날개부의 자유단으로부터 수직한 방향으로 돌출 형성되고, 인장 실험의 대상이 되는 인장 실험체를 더 포함하는 마이크로 스케일 시편.
The method of claim 1,
The micro-scale specimen further comprising a tensile test specimen disposed at the free end of the wing, protruding from the free end of the wing in a vertical direction, and subject to a tensile test.
 제 1 항에 있어서,
상기 바디는,
상기 날개부에 형성되는 멤브레인 실험 홀을 더 포함하고,
상기 마이크로 스케일 시편은,
상기 멤브레인 실험 홀을 가로지르도록 배치되고, 멤브레인 변형 실험의 대상이 되는 멤브레인 변형 실험체를 더 포함하는 마이크로 스케일 시편.
The method of claim 1,
The body is
Further comprising a membrane test hole formed in the wing portion,
The micro-scale specimen is
A micro-scale specimen that is disposed to cross the membrane test hole and further includes a membrane deformation test object to be subjected to a membrane deformation test.
 제 4 항에 있어서,
상기 멤브레인 변형 실험체는,
두께가 서로 다른 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 스케일 시편.
5. The method of claim 4,
The membrane deformation test specimen,
A micro-scale specimen, characterized in that it is formed in a plurality of different thicknesses.
 제 1 항에 있어서,
상기 날개부 중 상기 섬 구조체를 마주보는 테두리를 내측 테두리라고 할 때,
상기 내측 테두리에 배치되고, 상기 내측 테두리로부터 내측으로 돌출 형성되고, 외팔보의 단부에 수직한 방향으로 작용하는 외력에 대한 변형 실험의 대상이 되는 외팔보 변형 실험체를 더 포함하는 마이크로 스케일 시편.
The method of claim 1,
When the edge facing the island structure among the wings is called the inner edge,
The micro-scale specimen further comprising a cantilever deformable specimen that is disposed on the inner rim, is formed to protrude inward from the inner rim, and is a subject of a deformation test for an external force acting in a direction perpendicular to the end of the cantilever.
 제 1 항에 있어서,
상기 바디는,
상기 날개부에 형성된 외팔보 실험 홀을 더 포함하고,
상기 마이크로 스케일 시편은,
상기 외팔보 실험 홀의 테두리로부터 연장되어 그 단부가 상기 외팔보 실험 홀의 내부에 위치하고, 외팔보의 단부에 수직한 방향으로 작용하는 외력에 대한 변형 실험의 대상이 되는 외팔보 변형 실험체를 더 포함하는 마이크로 스케일 시편.
The method of claim 1,
The body is
Further comprising a cantilever test hole formed in the wing portion,
The micro-scale specimen is
Extending from the rim of the cantilever test hole, the end of which is located inside the cantilever test hole, and a cantilever deformation test object that is the subject of a deformation test for an external force acting in a direction perpendicular to the end of the cantilever micro-scale specimen further comprising.
 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 외팔보 변형 실험체는,
복수 개가 평행하게 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 스케일 시편.
8. The method according to claim 6 or 7,
The cantilevered deformable specimen,
A micro-scale specimen, characterized in that a plurality of them are formed in parallel.
 제 1 항에 있어서.
상기 날개부를 위에서 바라볼 때 보이는 상기 날개부의 면을 상면이라 할 때,
상기 상면에 배치되고, 상기 날개부의 길이 방향으로 형성된 압입 실험체를 더 포함하는 마이크로 스케일 시편.
The method of claim 1 .
When the surface of the wing part seen when looking at the wing part from above is the upper surface,
A micro-scale specimen disposed on the upper surface and further comprising a press-fitting specimen formed in the longitudinal direction of the wing portion.
 제 1 항에 있어서,
상기 바디는,
제 1 바디 및 제 2 바디로 형성되고,
상기 제 1 바디의 자유단 및 상기 제 2 바디의 자유단은 서로 마주보도록 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 스케일 시편.
The method of claim 1,
The body is
formed of a first body and a second body;
A micro-scale specimen, characterized in that the free end of the first body and the free end of the second body are formed to face each other.
 제 10 항에 있어서,
상기 제 1 바디 및 상기 제 2 바디의 상기 섬 구조체 사이를 연결하고, 인장 실험의 대상이 되는 브릿지를 더 포함하는 마이크로 스케일 시편.
11. The method of claim 10,
The micro-scale specimen further comprising a bridge connecting between the island structures of the first body and the second body and subjected to a tensile test.
 제 10 항에 있어서,
상기 제 1 바디 및 상기 제 2 바디의 상대적인 위치를 고정하는 지지체를 더 포함하는 마이크로 스케일 시편.
11. The method of claim 10,
The micro-scale specimen further comprising a support for fixing the relative positions of the first body and the second body.
 마이크로 스케일의 실험 대상이 되는 구조물이 배치된 두 개의 바디; 및
상기 두 개의 바디를 상호 연결하며, 상기 두 개의 바디와 함께 상기 구조물의 외측을 둘러싸는 폐곡선을 형성하는 지지체를 포함하는 마이크로 스케일 시편.
two bodies on which structures to be micro-scaled experiments are placed; and
A micro-scale specimen comprising a support that interconnects the two bodies and forms a closed curve that surrounds the outside of the structure together with the two bodies.
 마이크로 스케일의 실험 대상이 되는 구조물이 배치된 두 개의 바디; 및
상기 두 개의 바디를 서로 연결하며 마이크로 스케일의 실험 대상이 되는 브릿지를 포함하는 마이크로 스케일 시편.
two bodies on which structures to be micro-scaled experiments are placed; and
A micro-scale specimen including a bridge connecting the two bodies to each other and being a micro-scale test subject.
 시편의 형상에 따라 포토 마스크를 설계하는 단계; 및
상기 포토 마스크를 이용하여 기판 상에 형성된 실험 대상 물질을 설계된 형태로 형성하는 단계를 포함하는 마이크로 스케일 시편의 제조 방법.
designing a photomask according to the shape of the specimen; and
A method of manufacturing a micro-scale specimen comprising the step of forming a test target material formed on a substrate in a designed shape using the photomask.
 제 15 항에 있어서,
상기 포토 마스크를 이용하여 기판 상에 형성된 실험 대상 물질을 설계된 형태로 형성하는 단계는,
상기 기판의 양면에 실리콘 질화물 박막을 성장시키는 단계;
상기 기판의 전면에 상기 실험 대상 물질을 증착시키는 단계;
상기 기판의 전면에 포토 레지스트를 형성하는 단계;
상기 기판의 후면에 포토 레지스트를 형성하는 단계;
상기 기판의 후면에 형성된 실리콘 질화물 박막을 식각하는 단계;
상기 기판을 식각하는 단계; 및
상기 기판의 후면에 형성된 실리콘 질화물 박막을 제거하는 단계를 포함하는 마이크로 스케일 시편의 제조 방법.
16. The method of claim 15,
The step of forming the test subject material formed on the substrate in a designed shape using the photomask,
growing a silicon nitride thin film on both surfaces of the substrate;
depositing the test material on the entire surface of the substrate;
forming a photoresist on the entire surface of the substrate;
forming a photoresist on the back surface of the substrate;
etching the silicon nitride thin film formed on the back surface of the substrate;
etching the substrate; and
and removing the silicon nitride thin film formed on the rear surface of the substrate.
 제 15 항에 있어서,
상기 포토 마스크를 이용하여 기판 상에 형성된 실험 대상 물질을 설계된 형태로 형성하는 단계는,
상기 포토 마스크에 대하여 상기 기판을 이동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 스케일 시편의 제조 방법.
16. The method of claim 15,
The step of forming the test subject material formed on the substrate in a designed shape using the photomask,
A method of manufacturing a micro-scale specimen, characterized in that it is possible to move the substrate with respect to the photomask.
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