KR100518083B1 - Method of manufacturing metal structure using LIGA process - Google Patents
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Abstract
본 발명은 리가(LIGA) 공정을 이용한 금속 구조물 제조방법에 관한 것으로, 하부층을 포지티브 포토레지스트층으로 형성하고, 상부층으로 네거티브 포토레지스트층으로 형성한 후, 먼저 네거티브 포토레지스트층의 일부를 노광 및 현상하여 금속 구조물의 라인이 형성될 트렌치를 형성하고, 트렌치에 의해 노출된 포지티브 포토레지스트층의 일부를 노광 및 현상하여 금속 구조물 지지부가 형성될 홀을 형성하고, 트렌치 및 홀을 금속으로 채워 금속 구조물을 제조하므로, 금속 구조물의 라인 부분인 트렌치의 두께와 폭을 정확하게 구현시킬 수 있어, 안정된 금속 구조물을 형성할 수 있다.The present invention relates to a method for manufacturing a metal structure using a LIGA process, wherein the lower layer is formed of a positive photoresist layer, the upper layer is formed of a negative photoresist layer, and then a part of the negative photoresist layer is first exposed and developed. Thereby forming a trench in which a line of the metal structure is to be formed, exposing and developing a portion of the positive photoresist layer exposed by the trench to form a hole in which the metal structure support is to be formed, and filling the trench and the hole with metal to form the metal structure. As a result, the thickness and width of the trench, which is the line portion of the metal structure, can be accurately realized, thereby forming a stable metal structure.
Description
본 발명은 리가(LIGA) 공정을 이용한 금속 구조물 제조방법에 관한 것으로, 특히 금속 구조물의 라인 부분인 트렌치의 두께와 폭을 정확하게 구현시켜 안정된 금속 구조물을 형성할 수 있는 리가 공정을 이용한 금속 구조물 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a metal structure using the LIGA process, in particular a method of manufacturing a metal structure using a Riga process that can form a stable metal structure by accurately implementing the thickness and width of the trench, the line portion of the metal structure. It is about.
일반적으로, 미세 가공기술(Micro Machining)에는 벌크가공(Bulk Machining)과 표면가공(Surface Machining)이 있는데, 표면 가공기술이 주류를 이루고 있다. 이러한 표면 가공기술은 폴리 실리콘(Poly Silicon) 공정과 LIGA(Lithographie Galvanoformung Abformung) 공정이 있다. LIGA 공정은 MEMS(micro electro mechanical system)기술의 일종으로 엑스레이(X-Ray) 등의 고가 장치를 필요로 하지 않으며 일반적인 아이-라인(I-Line)이나 지-라인(G-Line) 등 이미 보편화 된 기술을 아무런 부담 없이 적용할 수 있어 MEMS 인덕터 등 MEMS 소자 제조 공정에 적용되고 있다.Generally, micromachining includes bulk machining and surface machining, and surface machining is the mainstream. Such surface processing techniques include a polysilicon process and a lithographie galvanoformung abformung process. The LIGA process is a kind of micro electro mechanical system (MEMS) technology that does not require expensive devices such as X-rays and is already common in general I-Line or G-Line. The technology can be applied without any burden and is being applied to the manufacturing process of MEMS devices such as MEMS inductors.
도 1a 내지 1d는 종래 리가 공정을 이용한 금속 구조물 제조방법을 설명하기 위한 소자의 단면도이다.1A to 1D are cross-sectional views of devices for describing a method of manufacturing a metal structure using a conventional Riga process.
도 1a를 참조하면, 기판(11) 상에 포지티브 포토레지스트층(12)을 도포한 후, 금속 구조물의 라인이 형성될 영역을 약하게 노광시켜 일정 깊이를 갖는 제 1 노광영역(13)을 형성한다.Referring to FIG. 1A, after applying the positive photoresist layer 12 on the substrate 11, the first exposure area 13 having a predetermined depth is formed by weakly exposing a region where a line of the metal structure is to be formed. .
도 1b를 참조하면, 금속 구조물의 지지부가 형성될 영역을 강하게 노광시켜 기판(11)까지 노광된 제 2 노광영역(14)을 포지티브 포토레지스트층(12)에 형성한다.Referring to FIG. 1B, a second exposure area 14 exposed to the substrate 11 is formed in the positive photoresist layer 12 by strongly exposing the area where the support part of the metal structure is to be formed.
도 1c를 참조하면, 제 1 및 제 2 노광영역(13 및 14)을 현상하여 제 1 노광영역(13)에 트렌치(130)가 형성되고, 제 2 노광영역(14)에 홀(140)이 형성된다. 트렌치(130)는 금속 구조물의 라인이 형성될 부분이며, 홀(140)은 금속 구조물의 지지대가 형성될 부분이다.Referring to FIG. 1C, trenches 130 are formed in the first exposure area 13 by developing the first and second exposure areas 13 and 14, and holes 140 are formed in the second exposure area 14. Is formed. The trench 130 is a portion where a line of the metal structure is to be formed, and the hole 140 is a portion where a support of the metal structure is to be formed.
도 1d를 참조하면, 트렌치(130) 및 홀(140)을 전기도금 방식이나 몰딩(molding) 방식 등으로 채워 금속 구조물(100)을 형성한다.Referring to FIG. 1D, the trench 130 and the hole 140 may be filled with an electroplating method or a molding method to form the metal structure 100.
상기한 종래 방법은 1회의 포토레지스트 도포 공정과 2회의 노광 공정과 1회의 현상 공정을 실시하여 금속 구조물(100)을 만들 수 있어 공정 시간 및 비용 절감 차원에서는 효과를 거둘 수 있으나, 트렌치(130) 형성을 위한 약한 노광을 한 영역에서는 현상에 아주 민감하여, 도 1c에 도시된 바와 같이, 트렌치(130)의 저면 균일하지 않아 결국 금속 구조물(100)의 라인의 두께가 불균일하게 되는 등 안정된 금속 구조물(100)을 얻을 수 없는 문제가 있다. 다시 말해서, 공정은 깊이, 넓이, 크기 등이 일정하게 유지되어야 하며, 다시 실행해도 같은 결과물을 얻을 수 있어야 하고, 주위 환경 변화에 둔감해야 하지만 상기한 종래 방법으로는 한번을 실행은 가능하겠지만 균일성, 재현성, 안정성 등 어느것 하나도 만족시키기가 어렵다.In the conventional method, the metal structure 100 may be manufactured by performing one photoresist coating process, two exposure processes, and one developing process, but the trench 130 may be effective in reducing process time and cost. It is very sensitive to development in a region with a weak exposure to form, and as shown in FIG. 1C, the bottom of the trench 130 is not uniform, resulting in uneven thickness of the lines of the metal structure 100. There is a problem that 100 cannot be obtained. In other words, the process should be kept constant in depth, width, size, etc., and the same result should be obtained even if it is executed again, and should be insensitive to changes in the surrounding environment. , Reproducibility, stability, etc. are all difficult to satisfy.
따라서, 본 발명은 금속 구조물의 라인 부분인 트렌치의 두께와 폭을 정확하게 구현시켜 안정된 금속 구조물을 형성할 수 있는 리가 공정을 이용한 금속 구조물 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a metal structure using a Riga process that can form a stable metal structure by accurately implementing the thickness and width of the trench that is a line portion of the metal structure.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 리가 공정을 이용한 금속 구조물 제조방법은 기판 상에 포지티브 포토레지스트층 및 네거티브 포토레지스트층을 도포하는 단계; 상기 네거티브 포토레지스트층의 일부를 노광한 후, 노광되지 않은 부분을 현상하여 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치에 의해 노출된 상기 포지티브 포토레지스트층의 일부를 상기 기판까지 노광시킨 후 현상하여 홀을 형성하는 단계; 및 상기 트렌치 및 상기 홀을 금속으로 채워 금속 구조물을 형성하는 단계를 포함한다.Method of manufacturing a metal structure using a Riga process according to an embodiment of the present invention for achieving this object comprises the steps of applying a positive photoresist layer and a negative photoresist layer on a substrate; Exposing a portion of the negative photoresist layer, and then developing an unexposed portion to form a trench; Exposing a portion of the positive photoresist layer exposed by the trench to the substrate and then developing to form a hole; And filling the trench and the hole with metal to form a metal structure.
상기에서, 상기 금속 구조물은 전기도금 방식이나 몰딩 방식으로 금속을 채워 형성한다.In the above, the metal structure is formed by filling the metal by an electroplating method or a molding method.
상기 트렌치 및 상기 홀에 금속 구조물을 형성한 후, 상기 포지티브 포토레지스트층을 제거하여 상기 금속 구조물이 공중에 떠 있도록 하는 단계를 더 포함한다.After forming the metal structure in the trench and the hole, removing the positive photoresist layer to allow the metal structure to float in the air.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, only this embodiment to make the disclosure of the present invention complete, and to those skilled in the art the scope of the invention It is provided for complete information.
도 2a 내지 2d는 본 발명의 실시예에 따른 리가 공정을 이용한 금속 구조물 제조방법을 설명하기 위한 소자의 단면도이다.2A to 2D are cross-sectional views of devices for explaining a method of manufacturing a metal structure using a Liga process according to an embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 기판(21) 상에 포지티브 포토레지스트층(22) 및 네거티브 포토레지스트층(23)을 도포한 후, 상부층인 네거티브 포토레지스트층(23)이 충분히 노광될 정도의 에너지로 네거티브 포토레지스트층(23)의 금속 구조물의 라인이 형성될 영역 이외의 부분을 노광시켜 제 1 노광영역(24)을 형성한다.Referring to FIG. 2A, after applying the positive photoresist layer 22 and the negative photoresist layer 23 on the substrate 21, the negative photoresist layer 23 as the upper layer is negatively exposed to energy enough to be exposed. The first exposure area 24 is formed by exposing portions other than the area where the lines of the metal structure of the photoresist layer 23 are to be formed.
도 2b를 참조하면, 네거티브 포토레지스트층(23)의 노광되지 않은 부분을 현상하여 제 1 노광영역(24)에 의해 정의된(define) 트렌치(240)가 형성된다. 트렌치(240)는 금속 구조물의 라인이 형성될 부분이 된다. 트렌치(240)에 의해 노출된 포지티브 포토레지스트층(22)의 일부를 기판(21)까지 노광되도록 강하게 노광시켜 금속 구조물의 지지부가 형성될 영역에 제 2 노광영역(25)을 형성한다.Referring to FIG. 2B, an unexposed portion of the negative photoresist layer 23 is developed to form a trench 240 defined by the first exposure area 24. The trench 240 becomes a portion where a line of a metal structure is to be formed. A portion of the positive photoresist layer 22 exposed by the trench 240 is exposed to the substrate 21 to be exposed to form a second exposure area 25 in the area where the support of the metal structure is to be formed.
도 2c를 참조하면, 제 2 노광영역(25)을 현상하여 홀(250)을 형성한다. 홀(250)은 금속 구조물의 지지대가 형성될 부분이 된다.Referring to FIG. 2C, the second exposure area 25 is developed to form the hole 250. The hole 250 becomes a portion where the support of the metal structure is to be formed.
도 2d를 참조하면, 트렌치(240) 및 홀(250)을 전기도금 방식이나 몰딩(molding) 방식 등으로 금속을 채워 금속 구조물(200)을 형성한다.Referring to FIG. 2D, the trench 240 and the hole 250 may be filled with metal using an electroplating method or a molding method to form the metal structure 200.
한편, 도 2d의 공정을 진행한 후, 하부층인 포지티브 포토레지스트층(22)을 제거하여 공중에 떠 있는 금속 구조물(200)을 갖는 MEMS 소자를 제조할 수 있다.Meanwhile, after the process of FIG. 2D, the lower layer of the positive photoresist layer 22 may be removed to manufacture a MEMS device having the metal structure 200 floating in the air.
상술한 바와 같이, 본 발명은 금속 구조물의 라인 부분인 트렌치의 두께와 폭을 정확하게 구현시킬 수 있어, 공정상의 균일성, 재현성, 안정성 등이 우수한 금속 구조물을 형성할 수 있다.As described above, the present invention can accurately realize the thickness and width of the trench, which is a line portion of the metal structure, to form a metal structure excellent in process uniformity, reproducibility, stability, and the like.
도 1a 내지 1d는 종래 리가 공정을 이용한 금속 구조물 제조방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.1A to 1D are cross-sectional views of a device for explaining a method of manufacturing a metal structure using a conventional Riga process.
도 2a 내지 2d는 본 발명의 실시예에 따른 리가 공정을 이용한 금속 구조물 제조방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.Figure 2a to 2d is a cross-sectional view of the device for explaining a metal structure manufacturing method using a Riga process according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
11: 기판 12: 포지티브 포토레지스트층11: substrate 12: positive photoresist layer
13: 제 1 노광영역 14: 제 2 노광영역13: first exposure area 14: second exposure area
130: 트렌치 140: 홀130: trench 140: hole
100: 금속 구조물 21: 기판100: metal structure 21: substrate
22: 포지티브 포토레지스트층 23: 네거티브 포토레지스트층22: positive photoresist layer 23: negative photoresist layer
24: 제 1 노광영역 25: 제 2 노광영역24: first exposure area 25: second exposure area
240: 트렌치 250: 홀240: trench 250: hole
200: 금속 구조물200: metal structure
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