KR101169723B1 - The apparatus to passivate superconducting metal circuit on a MEMS device in wet chemical etching and the wet chemical etching using the apparatus - Google Patents

The apparatus to passivate superconducting metal circuit on a MEMS device in wet chemical etching and the wet chemical etching using the apparatus Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속회로 보호를 위한 단면 습식식각장치 및 이를 이용한 습식식각방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게, 습식식각용액에 의해 손상되지 않는 SiN, Si3N4 박막이 증착된 식각보호기판, 초전도 금속회로가 형성된 소자를 제작하기 위한 MEMS기판 및 상기 식각보호기판과 MEMS기판을 고정할 수 있는 테프론재질의 지그로 구성됨으로써, 금속회로 및 초전도 금속회로가 탑재된 MEMS소자를 TMAH와 같은 식각수용액을 이용한 습식식각방법으로 제작 시 소자 위에 구현된 금속의 손상이 없도록 보호할 수 있는 단면 습식식각장치 및 이를 이용한 습식식각방법에 관한 것이다.The present invention relates to a single-sided wet etching apparatus for protecting a metal circuit and a wet etching method using the same. More particularly, an etch protection substrate on which a SiN, Si3N4 thin film is not damaged by a wet etching solution, and a superconducting metal circuit is formed. MEMS substrate for fabricating a device and a Teflon material jig that can fix the etch protection substrate and the MEMS substrate, the wet etching method using an etching solution such as TMAH for MEMS devices equipped with metal circuits and superconducting metal circuits The present invention relates to a cross-sectional wet etching apparatus that can protect the metal implemented on the device from damage, and a wet etching method using the same.

Description

습식식각을 이용한 ＭＥＭＳ소자 제작 시 표면 초전도 금속회로 보호를 위한 단면 습식식각장치 및 이를 이용한 습식식각방법 {The apparatus to passivate superconducting metal circuit on a MEMS device in wet chemical etching and the wet chemical etching using the apparatus} [The apparatus to passivate superconducting metal circuit on a MEMS device in wet chemical etching and the wet chemical etching using the apparatus} in the manufacture of MEMS devices using wet etching.

본 발명은 금속회로 보호를 위한 단면 습식식각장치 및 이를 이용한 습식식각방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게, 습식식각용액에 의해 손상되지 않는 SiN, Si3N4 박막이 증착된 식각보호기판, 초전도 금속회로가 형성된 소자를 제작하기 위한 MEMS기판 및 상기 식각보호기판과 MEMS기판을 고정할 수 있는 테프론재질의 지그로 구성됨으로써, 금속회로 및 초전도 금속회로가 탑재된 MEMS소자를 TMAH와 같은 식각수용액을 이용한 습식식각방법으로 제작 시 소자 위에 구현된 금속의 손상이 없도록 보호할 수 있는 단면 습식식각장치 및 이를 이용한 습식식각방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a single-sided wet etching apparatus for protecting a metal circuit and a wet etching method using the same. More particularly, an etch protection substrate on which a SiN, Si3N4 thin film is not damaged by a wet etching solution, and a superconducting metal circuit is formed. MEMS substrate for fabricating a device and a Teflon material jig that can fix the etch protection substrate and MEMS substrate, the wet etching method using an etching solution such as TMAH for MEMS devices equipped with metal circuits and superconducting metal circuits The present invention relates to a cross-sectional wet etching apparatus that can protect the metal implemented on the device from damage, and a wet etching method using the same.

일반적으로 MEMS(Micoroelectromechanical system)소자는 실리콘이나 수정, 유리 등의 물질을 증착과 식각 등의 과정을 반복, 가공하여 사용자의 목적에 따라 다양한 형태로 제작된 마이크로 수준의 초미세 기계구조물을 지칭한다.In general, MEMS (Micoroelectromechanical system) device refers to a micro-level ultra-fine mechanical structure manufactured in various forms according to the user's purpose by repeating and processing a process such as deposition and etching of materials such as silicon, quartz, and glass.

상기 MEMS소자를 제작하기 위한 방법으로 크게 두 가지의 벌크 마이크로머시닝(Bulk Micromachining) 방법이 사용되고 있는데, 그 중 첫 번째 방법은 크게 TMAH나 KOH등의 화학용액을 통해 실리콘 벌크를 이방성으로 식각하는 습식식각방법이고, 두 번째 방법은 건식식각방법 중 하나인 플라즈마와 SF6 또는 C4F8계열의 가스를 이용해 식각하는 깊은 반응성 이온 식각(Deep reactive ion etching)방법이다.Two bulk micromachining methods are used to fabricate the MEMS device, the first of which is largely wet etching in which silicon bulk is anisotropically etched through a chemical solution such as TMAH or KOH. The second method is a deep reactive ion etching method using one of the dry etching methods, the plasma and the SF6 or C4F8 gas.

상기 MEMS소자를 제작하기 위해 널리 사용되고 있는 습식식각방법은 저렴한 공정비용과 간소한 실험 장치를 통해 원하는 소자를 비교적 용이하게 얻을 수 있는 장점이 있다.The wet etching method, which is widely used to fabricate the MEMS device, has an advantage of relatively easily obtaining a desired device through a low process cost and a simple experimental device.

하지만 습식식각방법은 습식식각용액으로 사용되는 TMAH등의 식각용액과 소자 몸체의 직접적인 재료가 되는 실리콘, 실리콘 관련 재료들 및 소자의 표면 회로를 구성하는 금속이 쉽게 화학반응을 하여 재료들의 고유한 성질이나 형태가 손상되기 쉽다는 단점이 있다.However, the wet etching method is an inherent property of the material by easily chemical reaction between the etching solution such as TMAH, which is used as the wet etching solution, and the silicon, silicon-related materials, which are direct materials of the device body, and the metal constituting the surface circuit of the device. However, there is a disadvantage that the form is easily damaged.

이에 따라, 습식식각 시 식각 용액으로부터 소자의 표면을 보호하기 위한 다양한 방법들이 제시되어 왔는데, 대표적인 방법에는 공정 시 제작하고자 하는 소자위에 실리콘옥사이드(SiO2)를 증착하는 방법이 있다.Accordingly, various methods for protecting the surface of the device from the etching solution during wet etching have been proposed, and a representative method is a method of depositing silicon oxide (SiO 2 ) on the device to be manufactured during the process.

일반적으로 MEMS소자의 표면을 보호하기 위해 PECVD(Plasma enhanced chemical vapor deposition)를 통해 실리콘 옥사이드를 증착할 경우, 습식식각 시 에칭용액에 노출되더라도 비교적 잘 견딜 수 있는 양질의 SiO2막을 얻기 위해서는 약 350℃ 정도로 일정온도 이상의 증착환경이 요구된다.In general, when silicon oxide is deposited through plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) to protect the surface of MEMS devices, it is about 350 ° C to obtain a high-quality SiO2 film that can withstand relatively well even when exposed to an etching solution during wet etching. A deposition environment above a certain temperature is required.

하지만 소자표면에 초전도 금속회로를 구성해야하는 MEMS 공정에서는 특성상 증착 온도가 높아질 경우 금속의 초전도 성질이 쉽게 변할 수 있기 때문에, 금속의 초전도 성질에 상대적으로 최소한의 영향을 줄 수 있는 증착온도환경 조성을 위해서 약 150℃ 이하의 저온증착환경이 필수적이다.However, in the MEMS process that requires the formation of superconducting metal circuits on the device surface, the superconducting properties of the metal can be easily changed when the deposition temperature is high due to the nature. Low temperature deposition environment below 150 ℃ is essential.

그러나 습식식각의 특성상 두께 450마이크로미터 이상의 실리콘 벌크를 18시간 이상 장시간 식각할 경우, 소자의 표면층 보호를 위해 저온에서 증착된 실리콘 옥사이드는 침투한 식각용액에 의해 쉽게 훼손된다.However, due to the nature of wet etching, when silicon bulk of 450 micrometers or more in thickness is etched for 18 hours or longer, silicon oxide deposited at low temperature to protect the surface layer of the device is easily damaged by the infiltrated etching solution.

따라서 저온에서 증착된 SiO2막은 높은 온도에서 증착된 SiO2의 막에 비해 질적으로 약화되어 습식식각 시 보호 층으로써의 역할을 충분히 수행할 수 없게 된다.Therefore, the SiO 2 film deposited at a low temperature is weakened qualitatively compared to the SiO 2 film deposited at a high temperature, and thus cannot fully serve as a protective layer during wet etching.

습식식각 시 식각용액으로부터 MEMS소자의 표면을 보호하기위한 또 다른 방법으로는 실리콘 소자 위에 SiO2를 증착하고 다시 그 위에 LPCVD(Low pressure chemical vapor deposition)를 이용하여 각종 이방성 화학 식각용액에 대해 상대적으로 영향을 받지 않는 Low stress silicon nitride(SiN)를 증착하는 방법이 있다.Another method to protect the surface of the MEMS device from the etching solution during wet etching is to deposit SiO2 on the silicon device, and then use LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) on the relative influence on various anisotropic chemical etching solutions. There is a method of depositing a low stress silicon nitride (SiN) that does not receive.

하지만 상술한 바와 같은 방법은 식각 종료 시 최종적으로 소자를 얻기 위해 다시 증착된 SiN을 제거해야하는 번거로움이 있고, 제거 시에도 여러 문제들이 도출될 수 있기 때문에 오직 실리콘으로만 구성된 소자를 제작하는 공정에만 적용 가능하며, 소자 위에 금속이 증착될 경우 사용될 수 없다.However, the above-described method is cumbersome to remove the redeposited SiN in order to finally obtain the device at the end of the etching, and the problem can be generated even during the removal process, so only in the process of manufacturing a silicon-only device Applicable and cannot be used when metal is deposited on the device.

특히 초전도체와 같은 특수한 금속이 탑재된 MEMS소자를 제작 시, 약 1000℃ 부근의 고온 환경을 필요로 하는 LPCVD방법은 초전도 금속의 고유한 성질이 완전히 사라지게 할 수 있기 때문에 적합하지 않다.In particular, when manufacturing a MEMS device with a special metal such as a superconductor, the LPCVD method that requires a high-temperature environment around 1000 ° C is not suitable because the inherent properties of the superconducting metal can be completely lost.

따라서 습식식각을 통해 초전도 금속으로 회로를 구성하는 MEMS소자 제작 시, 금속의 형태와 성질이 손상되는 문제점을 해결할 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다.
Therefore, when manufacturing a MEMS device constituting a circuit with a superconducting metal through wet etching, it is necessary to develop a technology that can solve the problem that the shape and properties of the metal are damaged.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 습식식각용액에 의해 손상되지 않는 SiN, Si3N4 박막이 증착된 식각보호기판, 초전도 금속회로가 형성된 소자를 제작하기 위한 MEMS기판 및 상기 식각보호기판과 MEMS기판을 고정할 수 있는 테프론 재질의 지그로 구성됨으로써, 금속회로 및 초전도 금속회로가 탑재된 MEMS소자를 TMAH와 같은 식각수용액을 이용한 습식식각방법으로 제작 시 소자 위에 구현된 금속의 손상이 없도록 보호할 수 있는 금속회로 보호를 위한 단면 습식식각장치 및 이를 이용한 습식식각방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the problems described above, an object of the present invention is to fabricate a device formed with an etching protection substrate, a superconducting metal circuit is deposited SiN, Si3N4 thin film that is not damaged by a wet etching solution. It consists of MEMS board and teflon material jig which can fix the etch protection board and MEMS board, so that MEMS device equipped with metal circuit and superconducting metal circuit is wet etching method using etching solution such as TMAH. It is to provide a single-sided wet etching apparatus for protecting a metal circuit that can protect the implemented metal from damage, and a wet etching method using the same.

또한, 본 발명의 목적은 TMAH등의 식각용액을 이용한 습식식각공정을 사용하여 초전도 금속회로가 탑재된 MEMS소자를 제작 시, LPCVD를 통해 양면에 SiN이 증착된 식각보호기판이 별도로 제작되어 MEMS기판 상면에 밀착 결합되도록 함으로써, 1000℃정도의 고온 환경을 필요로 하는 LPCVD방법으로 MEMS기판에 SiN가 증착될 때 발생될 수 있는 초전도 금속의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 증착된 SiN에 의해 소자표면의 초전도 금속회로가 식각용액에 직접적으로 노출되는 것을 방지할 수 있는 단면 습식식각장치 및 이를 이용한 습식식각방법을 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention is to fabricate a MEMS device equipped with a superconducting metal circuit using a wet etching process using an etching solution such as TMAH, an etching protection substrate in which SiN is deposited on both sides through LPCVD is separately manufactured. By tightly bonding to the top surface, the LPCVD method that requires a high temperature environment of about 1000 ℃ can not only prevent the damage of superconducting metal that may occur when SiN is deposited on the MEMS substrate, but also by the deposited SiN It is to provide a cross-sectional wet etching device and a wet etching method using the same that can prevent the surface of the superconducting metal circuit directly exposed to the etching solution.

또한, 본 발명의 목적은 2차적으로 초전도 금속회로를 보호할 수 있도록 MEMS기판의 초전도 금속회로 위에 SiO2가 저온 증착되도록 함으로써, 초전도 금속회로가 구현된 MEMS소자의 수율을 최대화 할 수 있는 단면 습식식각장치 및 이를 이용한 습식식각방법을 제공하는 것이다.
In addition, an object of the present invention by the SiO 2 is deposited on the superconducting metal circuit of the MEMS substrate to protect the second superconducting metal circuit at low temperature, the cross-sectional wet etching to maximize the yield of the MEMS device implemented superconducting metal circuit It is to provide an apparatus and a wet etching method using the same.

본 발명의 초전도 금속회로 보호를 위한 단면 습식식각장치는 MEMS소자(230) 제작 공정 중 습식식각을 위한 단면 습식식각장치(10)에 있어서, 경면 처리된 기판의 양면에 SiN 또는 Si3N4의 박막이 증착된 식각보호기판(100); 상기 식각보호기판(100)의 일측면에 밀착되어 설치되며, 초전도 금속회로(240)가 형성된 소자가 제작되는 MEMS기판(200); 상기 식각보호기판(100)과 밀착되는 상기 MEMS기판(200)의 일측면과 반대되는 타측면에 밀착되어 결합되는 제1지그(300); 상기 MEMS기판(200)과 밀착되는 상기 식각보호기판(100)의 일측면과 반대되는 타측면에 밀착되며, 고정수단(310)에 의해 상기 제1지그(300)와 결합되는 제2지그(400); 을 포함하여 형성되되, 상기 제1지그(300) 및 제2지그(400)는 서로 마주보는 일측면에 상기 식각보호기판(100) 및 MEMS기판(200)의 둘레면보다 작은 제1실링부재(610)가 구비되는 것을 특징으로 한다.In the cross-sectional wet etching apparatus for protecting the superconducting metal circuit of the present invention, in the cross-section wet etching apparatus 10 for wet etching during the MEMS device 230 manufacturing process, a thin film of SiN or Si 3 N 4 is deposited on both surfaces of a mirror-treated substrate. Etched protective substrate 100; A MEMS substrate 200 in close contact with one side of the etch protection substrate 100 and having a superconducting metal circuit 240 formed thereon; A first jig 300 that is in close contact with the other side surface opposite to one side of the MEMS substrate 200 in close contact with the etch protection substrate 100; The second jig 400 is in close contact with the other side of the etch protection substrate 100 which is in close contact with the MEMS substrate 200 and coupled to the first jig 300 by the fixing means 310. ); The first jig 300 and the second jig 400 are formed to include a first sealing member 610 smaller than the circumferential surface of the etch protection substrate 100 and MEMS substrate 200 on one side facing each other ) Is characterized in that it is provided.

또한, 상기 제1지그(300) 또는 제2지그(400) 중 어느 하나는 상기 식각보호기판(100) 및 MEMS기판(200)의 둘레면보다 큰 제2실링부재(620)가 상기 제1실링부재(610)와 동일면에 일정거리 이격되어 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, any one of the first jig 300 or the second jig 400 has a second sealing member 620 larger than the peripheral surfaces of the etch protection substrate 100 and the MEMS substrate 200 is the first sealing member. 610 is characterized in that the provided on the same plane spaced apart.

또한, 상기 제1지그(300) 및 제2지그(400)는 테프론 재질로 제작되는 것을 특징으로 한다.In addition, the first jig 300 and the second jig 400 is characterized in that it is made of Teflon material.

또한, 상기 식각보호기판(100)은 양측 면에 증착된 SiN 또는 Si3N4의 박막의 두께가 0.5㎛이상인 것을 특징으로 한다.In addition, the etching protection substrate 100 is characterized in that the thickness of the SiN or Si3N4 thin film deposited on both sides is 0.5㎛ or more.

또한, 상기 단면 습식식각장치(10)는 상기 제1지그(300) 및 제2지그(400)의 일정 영역 중공되어 형성되는 고정홀(320)이 서로 마주보는 위치에 각각 형성되고, 상기 제1지그(300) 및 제2지그(400)가 서로 결합되도록 상기 고정수단(310)이 상기 고정홀(320)에 삽입되어 고정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the cross section wet etching apparatus 10 is formed at positions in which fixing holes 320 formed by being hollowed in a predetermined area of the first jig 300 and the second jig 400 face each other, respectively, The fixing means 310 is inserted into and fixed to the fixing hole 320 so that the jig 300 and the second jig 400 are coupled to each other.

또한, 상기 단면 습식식각장치(10)는 상기 제1지그(300) 또는 제2지그(400) 중 어느 하나의 둘레면에 바깥방향으로 돌출되어 손잡이(500)가 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the cross-sectional wet etching device 10 is characterized in that the handle 500 is formed to protrude outward on the circumferential surface of any one of the first jig 300 or the second jig 400.

또한, 상기 식각보호기판(100)은 S11) 기판의 양측 면이 경면처리 되는 단계; S12) 기판의 경면처리 단계에서 사용된 왁스가 완전히 제거되는 단계; S13) 기판의 양측 면에 LPCVD 방법으로 SiN 또는 Si3N4 박막이 증착되는 단계; 를 순차적으로 거쳐 제작되는 것을 특징으로 한다.In addition, the etch protection substrate 100 is a step S11) the mirror surface treatment of both sides of the substrate; S12) the wax used in the mirror surface treatment step of the substrate is completely removed; S13) depositing SiN or Si3N4 thin films on both sides of the substrate by LPCVD; Characterized in that sequentially through the.

또한, 상기 MEMS기판(200)은 S21) 기판의 일측면에 SiO2가 증착되는 단계; S22) 기판의 양측 면에 LPCVD 방법으로 SiN 또는 Si3N4가 증착되는 단계; S23) SiO2가 증착된 기판 일측면의 SiN 또는 Si3N4를 식각하는 단계; S24) SiN 또는 Si3N4가 식각된 기판 일측면에 MEMS소자(230) 패턴을 형성하는 단계; S25) 상기 MEMS소자(230) 패턴 위에 초전도 금속회로(240) 형성 후, SiO2 증착하는 단계; 를 순차적으로 거쳐 제작되는 것을 특징으로 한다.In addition, the MEMS substrate 200 is a step of depositing SiO 2 on one side of the substrate S21; S22) depositing SiN or Si3N4 on both sides of the substrate by LPCVD; S23) etching SiN or Si3N4 on one side of the substrate on which SiO2 is deposited; S24) forming a MEMS device 230 pattern on one side of the substrate etched SiN or Si3N4; S25) forming a superconducting metal circuit 240 on the MEMS device 230 pattern, and then depositing SiO 2; Characterized in that sequentially through the.

또한, 상기 MEMS소자(230) 패턴 위에 초전도 금속회로(240) 형성 후, SiO2 증착하는 단계(S25)는 150℃ 미만의 온도 환경에서 SiO2가 증착되는 것을 특징으로 한다.In addition, after the superconducting metal circuit 240 is formed on the MEMS device 230 pattern, the step of depositing SiO 2 (S25) is characterized in that the SiO 2 is deposited in a temperature environment of less than 150 ℃.

또한, 단면 습식식각장치(10)를 이용한 습식식각방법은 S31) 상기 제1지그(300) 및 제2지그(400) 사이에 식각보호기판(100) 및 MEMS기판(200)이 밀착되어 결합되는 단계; S32) 상기 MEMS기판(200)에서 MEMS소자(230) 패턴이 형성되지 않는 일측면의 Si를 식각하는 단계; S33) 상기 MEMS기판(200)에서 MEMS소자(230) 패턴이 형성된 일측면의 SiO2 식각 후, 알코올 치환하는 단계; S34) 상기 S31)~S33) 단계를 통해 형성된 MEMS소자(230)를 건조하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
In addition, in the wet etching method using the cross-sectional wet etching device 10, the etch protection substrate 100 and the MEMS substrate 200 are closely coupled between the first jig 300 and the second jig 400. step; S32) etching the Si on one side of the MEMS substrate 200 in which the MEMS device 230 pattern is not formed; S33) replacing the alcohol after SiO 2 etching on one side of the MEMS substrate 200 on which the MEMS device 230 pattern is formed; S34) drying the MEMS device 230 formed through the steps S31) to S33); And a control unit.

본 발명의 금속회로 보호를 위한 단면 습식식각장치 및 이를 이용한 습식식각방법은 습식식각용액에 의해 손상되지 않는 SiN, Si3N4 박막이 증착된 식각보호기판, 초전도 금속회로가 형성된 소자를 제작하기 위한 MEMS 기판 및 상기 식각보호기판과 MEMS기판을 고정할 수 있는 테프론재질의 지그로 구성됨으로써, 금속회로 및 초전도 금속회로가 탑재된 MEMS소자를 TMAH와 같은 식각수용액을 이용한 습식식각방법으로 제작 시 소자 위에 구현된 금속의 손상이 없도록 보호할 수 있다는 장점이 있다.The cross-sectional wet etching apparatus for protecting the metal circuit of the present invention and the wet etching method using the same include an etching protection substrate on which SiN and Si3N4 thin films are not damaged by a wet etching solution, and a MEMS substrate for fabricating a device having a superconducting metal circuit. And a teflon-based jig capable of fixing the etch protection substrate and the MEMS substrate, thereby implementing a MEMS device equipped with a metal circuit and a superconducting metal circuit by a wet etching method using an etching solution such as TMAH. There is an advantage that can be protected from damage to the metal.

또한, TMAH등의 식각용액을 이용한 습식식각공정을 사용하여 초전도 금속회로가 탑재된 MEMS소자를 제작 시, LPCVD를 통해 양면에 SiN이 증착된 식각보호기판이 별도로 제작되어 MEMS기판 상면에 밀착 결합되도록 함으로써, 1000℃정도의 고온 환경을 필요로 하는 LPCVD방법으로 MEMS기판에 SiN가 증착될 때 발생될 수 있는 초전도 금속의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 증착된 SiN에 의해 소자표면의 초전도 금속회로가 식각용액에 직접적으로 노출되는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.In addition, when fabricating a MEMS device equipped with a superconducting metal circuit using a wet etching process using an etching solution such as TMAH, an etching protection substrate having SiN deposited on both sides by LPCVD is manufactured to be closely bonded to the upper surface of the MEMS substrate. By not only preventing the damage of the superconducting metal that may occur when SiN is deposited on the MEMS substrate by the LPCVD method requiring a high temperature environment of about 1000 ° C., the superconducting metal circuit on the surface of the device is deposited by the deposited SiN. Has the advantage of preventing direct exposure to the etching solution.

또한, 2차적으로 초전도 금속회로를 보호할 수 있도록 MEMS기판의 초전도 금속회로 위에 SiO2가 저온 증착되도록 함으로써, 초전도 금속회로가 구현된 MEMS소자의 수율을 최대화 할 수 있다는 장점이 있다.
In addition, the SiO 2 is deposited on the superconducting metal circuit of the MEMS substrate at low temperature so as to protect the superconducting metal circuit secondarily, thereby maximizing the yield of the MEMS device in which the superconducting metal circuit is implemented.

도 1은 본 발명에 따른 단면 습식식각장치의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 단면 습식식각장치의 분해사시도.
도 3은 본 발명에 따른 식각보호기판 및 MEMS기판의 제작방법 및 단면 습식식각장치를 이용한 습식식각방법을 나타낸 흐름도.
도 4는 종래의 습식식각장치 및 습식식각방법으로 제작된 소자 위의 초전도 금속이 훼손되어있는 전자 주사 현미경 사진.
도 5는 본 발명에 따른 MEMS소자와 MEMS소자 표면위에 훼손 없이 잘 보전된 수 마이크론 크기의 초전도 금속회로 표면을 나타낸 전자 주사 현미경 사진.1 is a cross-sectional view of the cross-sectional wet etching device according to the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view of the cross-sectional wet etching device according to the present invention.
Figure 3 is a flow chart showing a method of manufacturing the etching protection substrate and MEMS substrate and the wet etching method using a cross-sectional wet etching device according to the present invention.
Figure 4 is an electron scanning micrograph in which the superconducting metal on the device manufactured by the conventional wet etching apparatus and the wet etching method is damaged.
5 is an electron scanning micrograph showing a surface of a superconducting metal circuit of several microns in size without damage on the surface of the MEMS device and MEMS device according to the present invention.

이하, 본 발명의 습식식각을 이용한 MEMS소자 제작 시 표면 초전도 금속회로 보호를 위한 단면 습식식각장치 및 이를 이용한 습식식각방법 을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, a cross-sectional wet etching apparatus for protecting a surface superconducting metal circuit and a wet etching method using the same when manufacturing a MEMS device using the wet etching of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 단면 습식식각장치의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 단면 습식식각장치의 분해사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 식각보호기판 및 MEMS기판의 제작방법 및 단면 습식식각장치를 이용한 습식식각방법을 나타낸 흐름도이고, 도 4는 종래의 습식식각장치 및 습식식각방법으로 제작된 소자 위의 초전도 금속이 훼손되어있는 전자 주사 현미경 사진이며, 도 5는 본 발명에 따른 MEMS소자와 MEMS소자 표면위에 훼손 없이 잘 보전된 수 마이크론 크기의 초전도 금속회로 표면을 나타낸 전자 주사 현미경 사진이다.
1 is a cross-sectional view of a cross-sectional wet etching apparatus according to the present invention, Figure 2 is an exploded perspective view of a cross-sectional wet etching apparatus according to the present invention, Figure 3 is a manufacturing method and cross-sectional wet type of the etching protection substrate and MEMS substrate according to the present invention. 4 is a flow chart illustrating a wet etching method using an etching apparatus, FIG. 4 is an electron scanning micrograph in which a superconducting metal is damaged on a device manufactured by a conventional wet etching apparatus and a wet etching method, and FIG. 5 is a MEMS according to the present invention. Electron scanning microscopy shows the surface of a few micron-sized superconducting metal circuit that is well preserved on the surface of the device and MEMS.

본 발명의 초전도 금속회로(240) 보호를 위한 단면 습식식각장치(10)는 크게 식각보호기판(100), MEMS기판(200), 제1지그(300) 및 제2지그(400)로 구성된다.The cross-sectional wet etching device 10 for protecting the superconducting metal circuit 240 of the present invention is largely composed of an etch protection substrate 100, a MEMS substrate 200, a first jig 300, and a second jig 400. .

상기 식각보호기판(100)은 경면 처리된 웨이퍼의 양면에 SiN 또는 Si3N4의 박막이 증착되고, 상기 MEMS기판(200)은 상기 식각보호기판(100)의 일측면에 밀착되어 설치되며, 초전도 금속회로(240)가 형성된 소자가 제작된다.The etch protection substrate 100 is a thin film of SiN or Si3N4 is deposited on both sides of the mirror-treated wafer, the MEMS substrate 200 is installed in close contact with one side of the etch protection substrate 100, a superconducting metal circuit An element on which 240 is formed is manufactured.

상기 제1지그(300)는 상기 식각보호기판(100)과 밀착되는 상기 MEMS기판(200)의 일측면과 반대되는 타측면에 밀착되어 결합된다.The first jig 300 is tightly coupled to the other side surface opposite to one side of the MEMS substrate 200 in close contact with the etch protection substrate 100.

상기 제2지그(400)는 상기 MEMS기판(200)과 밀착되는 상기 식각보호기판(100)의 일측면과 반대되는 타측면에 밀착되며, 고정수단(310)에 의해 상기 제1지그(300)와 결합된다.The second jig 400 is in close contact with the other side surface opposite to one side of the etch protection substrate 100 in close contact with the MEMS substrate 200, the first jig 300 by the fixing means 310 Combined with.

이 때, 상기 제1지그(300) 및 제2지그(400)는 서로 마주보는 일측면에 상기 식각보호기판(100) 및 MEMS기판(200)의 둘레면보다 작은 제1실링부재(610)가 구비되어 상기 제1지그(300) 및 제2지그(400) 사이에 상기 식각보호기판(100) 및 MEMS기판(200)이 밀착되어 결합될 수 있도록 한다.At this time, the first jig 300 and the second jig 400 is provided with a first sealing member 610 smaller than the circumferential surface of the etch protection substrate 100 and MEMS substrate 200 on one side facing each other. The etch protection substrate 100 and the MEMS substrate 200 may be closely coupled between the first jig 300 and the second jig 400.

상기 식각보호기판(100)의 경면 처리 과정에서는 준비된 실리콘 웨이퍼의 양면을 경면처리(Mirror polishing)한 후, 경면 처리를 위해 사용된 왁스를 완전히 제거하기 위하여 피라냐 클리닝(Piranha cleaning)을 실시한다.In the mirror surface treatment process of the etch protection substrate 100, after mirror polishing both surfaces of the prepared silicon wafer, piranha cleaning is performed to completely remove the wax used for the mirror surface treatment.

상기 피라냐 클리닝은 아래와 같은 비율로 화합물이 혼합되어 실시된다.The piranha cleaning is performed by mixing the compound in the following ratio.

H2SO4 : H2O2 = 4 : 1H 2 SO 4 : H 2 O 2 = 4: 1

단면 습식식각장치(10)는 상기 제1지그(300) 또는 제2지그(400) 중 어느 하나에 상기 식각보호기판(100) 및 MEMS기판(200)의 둘레면보다 큰 제2실링부재(620)가 상기 제1실링부재(610)와 동일면에 일정거리 이격되어 구비되는 것이 바람직하다.The cross-section wet etching apparatus 10 may include a second sealing member 620 larger than a circumferential surface of the etch protection substrate 100 and the MEMS substrate 200 on either the first jig 300 or the second jig 400. Is preferably provided spaced apart a predetermined distance on the same surface as the first sealing member 610.

상기 제1실링부재(610) 및 제2실링부재(620)는 오링(O-ring)형태이며, 상기 제1실링부재(610)는 상기 제1지그(300) 및 제2지그(400) 사이에 상기 식각보호기판(100) 및 MEMS기판(200)이 밀착되어 결합될 수 있도록 구비되고, 상기 제2실링부재(620)는 상기 제1지그(300) 및 제2지그(400) 사이에 상기 식각보호기판(100) 및 MEMS기판(200)의 두께만큼 발생되는 이격공간을 통해서 식각용액이 침투되는 것을 방지하기 위해 상기 식각보호기판(100) 및 MEMS기판(200)의 둘레면을 감싸며 설치된다.The first sealing member 610 and the second sealing member 620 have an O-ring shape, and the first sealing member 610 is between the first jig 300 and the second jig 400. The etch protection substrate 100 and the MEMS substrate 200 are provided to be in close contact with each other, and the second sealing member 620 is disposed between the first jig 300 and the second jig 400. In order to prevent the etching solution from penetrating through the separation space generated by the thickness of the etching protection substrate 100 and the MEMS substrate 200 is installed surrounding the circumferential surface of the etching protection substrate 100 and MEMS substrate 200. .

상기 제1실링부재(610) 및 제2실링부재(620)는 내식성, 내화학성, 내열성이 뛰어난 테프론(Teflon)재질로 제작되는 것이 바람직하다.The first sealing member 610 and the second sealing member 620 are preferably made of Teflon material having excellent corrosion resistance, chemical resistance, and heat resistance.

한편, 상기 단면 습식식각장치(10)는 상기 제1지그(300) 및 제2지그(400)에 일정 영역 중공되어 형성되는 고정홀(320)이 서로 마주보는 위치에 각각 형성되고, 상기 제1지그(300) 및 제2지그(400)가 서로 결합되도록 상기 고정수단(310)이 상기 고정홀(320)에 삽입 고정될 수 있다.On the other hand, the cross-sectional wet etching device 10 is formed in a position in which the fixing holes 320 formed by being hollowed in a predetermined area in the first jig 300 and the second jig 400 face each other, the first The fixing means 310 may be inserted and fixed to the fixing hole 320 so that the jig 300 and the second jig 400 are coupled to each other.

이 때, 상기 고정홀(320)의 내주면에는 나사산이 형성되고, 상기 고정수단(310)으로 볼트가 이용되어 상기 고정홀(320)에 삽입 고정됨으로써 상기 제1지그(300) 및 제2지그(400)가 서로 결합될 수 있다.In this case, a screw thread is formed on an inner circumferential surface of the fixing hole 320, and the first jig 300 and the second jig 300 may be inserted into and fixed in the fixing hole 320 by using a bolt as the fixing means 310. 400 may be combined with each other.

상기 제1지그(300) 및 제2지그(400)의 결합방법은 상술한 바와 같은 결합방법으로 한정되지 아니하며, 보다 효율적인 것으로 얼마든지 변경 실시가 가능하다.The coupling method of the first jig 300 and the second jig 400 is not limited to the coupling method as described above, it is more efficient and can be changed to any number.

상기 단면 습식식각장치(10)는 식각을 위해 상기 단면 습식식각장치(10)가 식각용액 안으로 투입될 때, 식각용액이 직접적으로 인체에 닿지 않도록 상기 제1지그(300) 또는 제2지그(400) 중 어느 하나의 둘레면에 바깥방향으로 돌출되어 손잡이(500)가 형성될 수 있다.The cross section wet etching device 10 is the first jig 300 or the second jig 400 so that the etching solution does not directly contact the human body when the cross section wet etching device 10 is introduced into the etching solution for etching. The handle 500 may protrude outward on a circumferential surface of any one of

또한, 일반적으로 소자 제작에 사용되는 기판은 사용 목적에 따라 SOI(Silicon on Insulator)웨이퍼나 실리콘 웨이퍼 표면에 SiN나 SiO2등의 물질을 원하는 두께로 증착하여 사용될 수 있다.In addition, a substrate generally used for fabricating a device may be used by depositing a material such as SiN or SiO 2 on a surface of a silicon on insulator (SOI) wafer or a silicon wafer depending on the purpose of use.

도 1 내지 3을 참고로 상기 식각보호기판(100) 및 상기 MEMS기판(200)이 제작되는 과정을 좀 더 상세히 설명하면,Referring to Figures 1 to 3 to explain in more detail the process of manufacturing the etch protection substrate 100 and the MEMS substrate 200,

상기 식각보호기판(100)은 S11) 기판의 양측 면이 경면처리 되는 단계; S12) 기판의 경면처리 단계에서 사용된 왁스가 완전히 제거되는 단계; S13) 기판의 양측 면에 LPCVD 방법으로 SiN 또는 Si3N4가 증착되는 단계; 를 순차적으로 거쳐 제작될 수 있다.The etching protection substrate 100 is a step S11) the mirror surface treatment of both sides of the substrate; S12) the wax used in the mirror surface treatment step of the substrate is completely removed; S13) depositing SiN or Si3N4 on both sides of the substrate by LPCVD; Can be produced through sequentially.

상술한 바와 같이, 양측 면이 경면처리 된 기판은 피라냐 클리닝, 즉 경면처리 단계에서 사용된 왁스가 완전히 제거되는 단계를 거쳐, MEMS소자(230)가 구성된 기판의 표면을 보호하기 위한 SiN 또는 Si3N4가 기판의 양면에 증착된다.As described above, the substrate on which both surfaces are mirrored is subjected to piranha cleaning, that is, the wax used in the mirroring step is completely removed, and SiN or Si 3 N 4 for protecting the surface of the substrate on which the MEMS device 230 is formed is It is deposited on both sides of the substrate.

상기 식각보호기판(100)은 MEMS소자(230)가 구성된 기판의 표면을 보호할 수 있도록 양측 면에 증착된 SiN 또는 Si3N4의 박막의 두께가 0.5㎛이상인 것이 바람직하다.The etch protection substrate 100 preferably has a thickness of about 0.5 μm or more of a thin film of SiN or Si 3 N 4 deposited on both sides thereof to protect the surface of the substrate on which the MEMS device 230 is formed.

이 때, 상기 SiN 또는 Si3N4는 PECVD의 방법으로 상기 기판에 증착될 수도 있지만, PECVD로 증착된 SiN 또는 Si3N4는 장시간의 습식식각 시 TMAH등의 식각용액에 의해 쉽게 변형 또는 손상될 수 있으므로, 장시간 식각용액에 노출되더라도 손상이 거의 없는 LPCVD 방법으로 증착되는 것이 바람직하다.At this time, the SiN or Si3N4 may be deposited on the substrate by a PECVD method, but SiN or Si3N4 deposited by PECVD may be easily deformed or damaged by an etchant such as TMAH during prolonged wet etching, and thus may be etched for a long time. It is preferable to deposit by LPCVD method which shows little damage even when exposed to the solution.

또한, LPCVD로 증착된 SiN는 표면평탄도(uniformity)가 매우 좋으므로 습식식각 시 기판과 기판사이에 침투하는 식각용액의 침투를 차단하거나 최소화하기에 적합하다.In addition, since SiN deposited by LPCVD has very good surface uniformity, it is suitable for blocking or minimizing the penetration of the etching solution that penetrates between the substrate and the substrate during wet etching.

상기 MEMS 기판은 S21) 기판의 일측면에 SiO2가 증착되는 단계; S22) 기판의 양측 면에 LPCVD 방법으로 SiN 또는 Si3N4가 증착되는 단계; S23) SiO2가 증착된 기판 일측면의 SiN 또는 Si3N4를 식각하는 단계; S24) SiN 또는 Si3N4가 식각된 기판 일측면에 MEMS소자(230) 패턴을 형성하는 단계; S25) 상기 MEMS소자(230) 패턴 위에 초전도 금속회로(240) 형성 후, SiO2 증착하는 단계; 를 순차적으로 거쳐 제작될 수 있다.The MEMS substrate is a step of depositing SiO 2 on one side of the substrate (S21); S22) depositing SiN or Si3N4 on both sides of the substrate by LPCVD; S23) etching SiN or Si3N4 on one side of the substrate on which SiO2 is deposited; S24) forming a MEMS device 230 pattern on one side of the substrate etched SiN or Si3N4; S25) forming a superconducting metal circuit 240 on the MEMS device 230 pattern, and then depositing SiO 2; Can be produced through sequentially.

상기 기판의 일측면에 SiO2가 증착되는 단계(S21)는 기판의 양측 면에 LPCVD 방법으로 SiN 또는 Si3N4가 증착되는 단계(S22) 전에 수행되는데, 이는 기판의 일측면에 증착된 SiN의 식각과정에서 소자가 형성 될 기판의 표면이 손상되는 것을 방지하기 위해서이다.The step of depositing SiO 2 on one side of the substrate (S21) is performed before the step (S22) of depositing SiN or Si 3 N 4 on both sides of the substrate by LPCVD method, in the etching process of SiN deposited on one side of the substrate This is to prevent the surface of the substrate from which the device is to be formed is damaged.

상기 기판은 양측 면에 LPCVD 방법으로 SiN 또는 Si3N4가 증착되는 단계(S22)를 거친 후, SiO2가 증착된 기판 일측면의 SiN 또는 Si3N4를 RIE(Reactive Ion Etching) 및 Buffered oxide etchant(B. O. E)로 식각하여, MEMS소자(230)를 제작하기 위한 준비를 마치게 된다.After the substrate is subjected to the step of depositing SiN or Si3N4 on both sides by LPCVD (S22), the SiN or Si3N4 on one side of the substrate on which SiO2 is deposited is converted into reactive ion etching (RIE) and buffered oxide etchant (BO E). By etching, the preparation for manufacturing the MEMS device 230 is completed.

상기 SiN 또는 Si3N4가 식각된 기판 일측면에 MEMS소자(230) 패턴을 형성하는 단계(S24)는 표면 식각공정을 통해 원하는 소자의 형태를 형성하는 단계로, 이 때 사용되는 표면 식각 공정은 습식식각과 건식식각 모두 가능하지만, 깨끗하고 정확한 크기의 소자 제작을 위해 건식식각을 이용하는 바람직하다.Forming the MEMS device 230 pattern on one side of the substrate on which the SiN or Si3N4 is etched (S24) is a step of forming a desired device shape through a surface etching process, wherein the surface etching process used is wet etching. Both dry and dry etching are possible, but dry etching is preferred for the fabrication of clean, accurate size devices.

건식식각방법은 RIE 또는 아르곤이온 밀링 방법 중 하나를 선택할 수 있으나, 소자 표면의 손상정도를 고려하면 사용 후 표면손상이 많은 아르곤이온 밀링보다 RIE방법을 사용하는 것이 바람직하다.The dry etching method may be one of RIE or argon ion milling, but considering the degree of damage to the surface of the device, it is preferable to use the RIE method rather than argon ion milling, which has many surface damages after use.

상기 MEMS소자(230) 패턴 위에 초전도 금속회로(240) 형성 후, SiO2가 증착되는 단계(S25)에서는 초전도 금속회로(240)를 보호하기 위해 SiO2가 증착되는데, 이 때, 150℃ 미만의 온도 환경에서 SiO2가 증착되도록 하여 상기 초전도 금속회로(240)가 최소한의 스트레스만을 받도록 하는 것이 중요하다.After the superconducting metal circuit 240 is formed on the MEMS device 230 pattern, SiO 2 is deposited in step S25 in which SiO 2 is deposited to protect the superconducting metal circuit 240, wherein the temperature environment is less than 150 ° C. It is important to allow SiO 2 to be deposited so that the superconducting metal circuit 240 receives only minimal stress.

상술한 바와 같은 과정을 고쳐 제작된 식각보호기판(100) 및 MEMS기판(200)을 상기 단면 습식식각장치(10)에 장착하여 습식식각 하는 방법은The method of wet etching by attaching the etch protection substrate 100 and the MEMS substrate 200 manufactured by modifying the process as described above to the cross-sectional wet etching device 10 is

S31) 상기 제1지그(300) 및 제2지그(400) 사이에 식각보호기판(100) 및 MEMS기판(200)이 밀착되어 결합되는 단계; S32) 상기 MEMS기판(200)에서 MEMS소자(230) 패턴이 형성되지 않는 일측면의 Si를 식각하는 단계; S33) 상기 MEMS기판(200)에서 MEMS소자(230) 패턴이 형성된 일측면의 SiO2 식각 후, 알코올 치환하는 단계; S34) 상기 S31)~S33) 단계를 통해 형성된 MEMS소자(230)를 건조하는 단계; 를 포함한다.S31) the etch protection substrate 100 and the MEMS substrate 200 is in close contact between the first jig 300 and the second jig 400; S32) etching the Si on one side of the MEMS substrate 200 in which the MEMS device 230 pattern is not formed; S33) replacing the alcohol after SiO 2 etching on one side of the MEMS substrate 200 on which the MEMS device 230 pattern is formed; S34) drying the MEMS device 230 formed through the steps S31) to S33); It includes.

상술한 바와 같이, 단면 습식식각장치(10)에 고정된 식각보호기판(100)은 식각 과정 동안 초전도 금속회로(240)를 보호하기 위해 증착된 SiO2를 물리적, 화학적으로 보호하게 된다.As described above, the etch protection substrate 100 fixed to the cross-sectional wet etching apparatus 10 physically and chemically protects the SiO 2 deposited to protect the superconducting metal circuit 240 during the etching process.

상기 MEMS기판(200)에서 MEMS소자(230) 패턴이 형성되지 않는 일측면의 Si를 식각하는 단계(S32) 는 초전도 금속회로(240)가 구현된 MEMS소자(230)가 구속되어 있는 Si를 제거하는 단계이다. 이 때, Si의 제거방법으로는 건식식각방법인 RIE(Reactive Ion Etching) 방법과 습식식각방법이 사용될 수 있다.Etching Si of one side on which the MEMS device 230 pattern is not formed in the MEMS substrate 200 (S32) removes Si in which the MEMS device 230 in which the superconducting metal circuit 240 is implemented is restrained. It's a step. At this time, as a method of removing Si, a reactive etching method (RIE) and a wet etching method, which are dry etching methods, may be used.

그 다음으로, 상기 MEMS기판(200)에서 Buffered oxide etchant(B. O. E)로 SiO2 식각 후, 알코올(IPA) 치환한 다음, Critical point drier(CPD)를 통한 건조단계를 거쳐 초전도 금속회로(240)가 설치된 MEMS소자(230)를 완성 할 수 있다.
Subsequently, after etching SiO 2 with the buffered oxide etchant (BO E) in the MEMS substrate 200, alcohol (IPA) is substituted, and then the superconducting metal circuit 240 is dried through a critical point drier (CPD). The installed MEMS device 230 can be completed.

이에 따라, 본 발명의 금속회로 보호를 위한 단면 습식식각장치 및 이를 이용한 습식식각방법은 습식식각용액에 의해 손상되지 않는 SiN, Si3N4 박막이 증착된 식각보호기판, 초전도 금속회로가 형성된 소자를 제작하기 위한 MEMS기판 및 상기 식각보호기판과 MEMS기판을 고정할 수 있는 테프론재질의 지그로 구성됨으로써, 금속회로 및 초전도 금속회로가 탑재된 MEMS소자를 TMAH와 같은 식각수용액을 이용한 습식식각방법으로 제작 시 소자 위에 구현된 금속의 손상이 없도록 보호할 수 있다는 장점이 있다.Accordingly, the single-sided wet etching apparatus and the wet etching method using the same for the protection of the metal circuit of the present invention are to fabricate an etch protective substrate on which SiN, Si3N4 thin films are not damaged by a wet etching solution, a device having a superconducting metal circuit. It consists of a MEMS substrate and a Teflon-based jig that can fix the etch protection substrate and the MEMS substrate, so that the MEMS device equipped with a metal circuit and a superconducting metal circuit by a wet etching method using an etching solution such as TMAH There is an advantage that can be protected from damage to the metal implemented above.

또한, TMAH등의 식각용액을 이용한 습식식각공정을 사용하여 초전도 금속회로가 탑재된 MEMS소자를 제작 시, LPCVD를 통해 양면에 SiN이 증착된 식각보호기판이 별도로 제작되어 MEMS기판 상면에 밀착 결합되도록 함으로써, 1000℃정도의 고온 환경을 필요로 하는 LPCVD방법으로 MEMS기판에 SiN가 증착될 때 발생될 수 있는 초전도 금속의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 증착된 SiN에 의해 소자표면의 초전도 금속회로가 식각용액에 직접적으로 노출되는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.In addition, when fabricating a MEMS device equipped with a superconducting metal circuit using a wet etching process using an etching solution such as TMAH, an etching protection substrate having SiN deposited on both sides by LPCVD is manufactured to be closely bonded to the upper surface of the MEMS substrate. By not only preventing the damage of the superconducting metal that may occur when SiN is deposited on the MEMS substrate by the LPCVD method requiring a high temperature environment of about 1000 ° C., the superconducting metal circuit on the surface of the device is deposited by the deposited SiN. Has the advantage of preventing direct exposure to the etching solution.

또한, 2차적으로 초전도 금속회로를 보호할 수 있도록 MEMS기판의 초전도 금속회로 위에 SiO2가 저온 증착되도록 함으로써, 초전도 금속회로가 구현된 MEMS소자의 수율을 최대화 할 수 있다는 장점이 있다.
In addition, the SiO 2 is deposited on the superconducting metal circuit of the MEMS substrate at a low temperature so as to protect the superconducting metal circuit secondarily, thereby maximizing the yield of the MEMS device in which the superconducting metal circuit is implemented.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.

10 : 단면 습식식각장치
100 : 식각보호기판
200 : MEMS기판
230 : MEMS소자 240 : 초전도 금속회로
300 : 제1지그
310 : 고정수단 320 : 고정홀
400 : 제2지그
500 : 손잡이
610 : 제1실링부재 620 : 제2실링부재10: section wet etching device
100: etching protection substrate
200: MEMS substrate
230: MEMS device 240: superconducting metal circuit
300: first jig
310: fixing means 320: fixing hole
400: second jig
500: handle
610: first sealing member 620: second sealing member

Claims (10)

MEMS소자(230) 제작 공정 중 습식식각을 위한 단면 습식식각장치(10)에 있어서,
경면 처리된 기판의 양면에 SiN 또는 Si3N4의 박막이 증착된 식각보호기판(100);
상기 식각보호기판(100)의 일측면에 밀착되어 설치되며, 초전도 금속회로(240)가 형성된 소자가 제작되는 MEMS기판(200);
상기 식각보호기판(100)과 밀착되는 상기 MEMS기판(200)의 일측면과 반대되는 타측면에 밀착되어 결합되는 제1지그(300);
상기 MEMS기판(200)과 밀착되는 상기 식각보호기판(100)의 일측면과 반대되는 타측면에 밀착되며, 고정수단(310)에 의해 상기 제1지그(300)와 결합되는 제2지그(400); 을 포함하여 형성되되,
상기 제1지그(300) 및 제2지그(400)는 서로 마주보는 일측면에 상기 식각보호기판(100) 및 MEMS기판(200)의 둘레면보다 작은 제1실링부재(610)가 구비되는 것을 특징으로 하는 초전도 금속회로 보호를 위한 단면 습식식각장치.
In the cross-sectional wet etching device 10 for wet etching during the manufacturing process of the MEMS device 230,
An etch protection substrate 100 having a thin film of SiN or Si 3 N 4 deposited on both surfaces of the mirror-treated substrate;
A MEMS substrate 200 in close contact with one side of the etch protection substrate 100 and having a superconducting metal circuit 240 formed thereon;
A first jig 300 that is in close contact with the other side surface opposite to one side of the MEMS substrate 200 in close contact with the etch protection substrate 100;
The second jig 400 is in close contact with the other side of the etch protection substrate 100 which is in close contact with the MEMS substrate 200 and coupled to the first jig 300 by the fixing means 310. ); Formed to include,
The first jig 300 and the second jig 400 has a first sealing member 610 that is smaller than the circumferential surface of the etch protection substrate 100 and the MEMS substrate 200 on one side facing each other. Wet etching device for single-sided superconducting metal circuits.
제 1항에 있어서,
상기 제1지그(300) 또는 제2지그(400) 중 어느 하나는
상기 식각보호기판(100) 및 MEMS기판(200)의 둘레면보다 큰 제2실링부재(620)가 상기 제1실링부재(610)와 동일면에 일정거리 이격되어 구비되는 것을 특징으로 하는 초전도 금속회로 보호를 위한 단면 습식식각장치.
The method of claim 1,
Any one of the first jig 300 or the second jig 400
Superconducting metal circuit protection, characterized in that the second sealing member 620 larger than the circumferential surface of the etch protection substrate 100 and the MEMS substrate 200 is provided at a predetermined distance from the same surface as the first sealing member 610. Wet etching device for single section.
제 2항에 있어서,
상기 제1지그(300) 및 제2지그(400)는
테프론 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 초전도 금속회로 보호를 위한 단면 습식식각장치.
The method of claim 2,
The first jig 300 and the second jig 400 is
Sectional wet etching device for superconducting metal circuit protection, characterized in that made of Teflon material.
제 3항에 있어서,
상기 식각보호기판(100)은
양측 면에 증착된 SiN 또는 Si3N4의 박막의 두께가 0.5㎛이상인 것을 특징으로 하는 초전도 금속회로 보호를 위한 단면 습식식각장치.
The method of claim 3, wherein
The etch protection substrate 100 is
Single-sided wet etching apparatus for protecting a superconducting metal circuit, characterized in that the thickness of the SiN or Si3N4 thin film deposited on both sides is 0.5㎛ or more.
제 4항에 있어서,
상기 단면 습식식각장치(10)는
상기 제1지그(300) 및 제2지그(400)의 일정 영역 중공되어 형성되는 고정홀(320)이 서로 마주보는 위치에 각각 형성되고,
상기 제1지그(300) 및 제2지그(400)가 서로 결합되도록 상기 고정수단(310)이 상기 고정홀(320)에 삽입되어 고정되는 것을 특징으로 하는 초전도 금속회로 보호를 위한 단면 습식식각장치.
The method of claim 4, wherein
The cross section wet etching apparatus 10 is
Fixing holes 320 formed by being hollowed in a predetermined area of the first jig 300 and the second jig 400 are formed at positions facing each other,
Sectional wet etching apparatus for protecting the superconducting metal circuit, characterized in that the fixing means 310 is inserted into the fixing hole 320 so that the first jig 300 and the second jig 400 are coupled to each other. .
제 5항에 있어서,
상기 단면 습식식각장치(10)는
상기 제1지그(300) 또는 제2지그(400) 중 어느 하나의 둘레면에 바깥방향으로 돌출되어 손잡이(500)가 형성되는 것을 특징으로 하는 초전도 금속회로 보호를 위한 단면 습식식각장치.
6. The method of claim 5,
The cross section wet etching apparatus 10 is
Cross-section wet etching apparatus for protecting the superconducting metal circuit, characterized in that the handle 500 is protruded outwardly on the circumferential surface of any one of the first jig (300) or the second jig (400).
제 1 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 식각보호기판(100)은
S11) 기판의 양측 면이 경면처리 되는 단계;
S12) 기판의 경면처리 단계에서 사용된 왁스가 완전히 제거되는 단계;
S13) 기판의 양측 면에 LPCVD 방법으로 SiN 또는 Si3N4 박막이 증착되는 단계; 를 순차적으로 거쳐 제작되는 것을 특징으로 하는 초전도 금속회로 보호를 위한 단면 습식식각장치.
The method according to any one of claims 1 to 6,
The etch protection substrate 100 is
S11) a step of mirroring both sides of the substrate;
S12) the wax used in the mirror surface treatment step of the substrate is completely removed;
S13) depositing SiN or Si3N4 thin films on both sides of the substrate by LPCVD; Cross-section wet etching device for protecting the superconducting metal circuit, characterized in that sequentially produced through.
제 7항에 있어서,
상기 MEMS 기판(200)은
S21) 기판의 일측면에 SiO2가 증착되는 단계;
S22) 기판의 양측 면에 LPCVD 방법으로 SiN 또는 Si3N4가 증착되는 단계;
S23) SiO2가 증착된 기판 일측면의 SiN 또는 Si3N4이 식각되는 단계;
S24) SiN 또는 Si3N4가 식각된 기판 일측면에 MEMS소자(230) 패턴이 형성되는 단계;
S25) 상기 MEMS소자(230) 패턴 위에 초전도 금속회로(240) 형성 후, SiO2가 증착되는 단계; 를 순차적으로 거쳐 제작되는 것을 특징으로 하는 초전도 금속회로보호를 위한 단면 습식식각장치.
8. The method of claim 7,
The MEMS substrate 200
S21) depositing SiO 2 on one side of the substrate;
S22) depositing SiN or Si3N4 on both sides of the substrate by LPCVD;
S23) etching SiN or Si3N4 on one side of the substrate on which SiO2 is deposited;
S24) forming a MEMS device 230 pattern on one side of the substrate etched SiN or Si3N4;
S25) forming a superconducting metal circuit 240 on the MEMS device 230 pattern, and then depositing SiO 2; Cross section wet etching device for superconducting metal circuit protection, characterized in that is sequentially made through.
제 8항에 있어서,
상기 MEMS소자(230) 패턴 위에 초전도 금속회로(240) 형성 후, SiO2 증착하는 단계(S25)는
150℃ 미만의 온도 환경에서 SiO2가 증착되는 것을 특징으로 하는 초전도 금속회로 보호를 위한 단면 습식식각장치.
The method of claim 8,
After forming the superconducting metal circuit 240 on the MEMS device 230 pattern, the step of depositing SiO 2 (S25)
Single-sided wet etching apparatus for superconducting metal circuit protection, characterized in that SiO2 is deposited in a temperature environment below 150 ℃.
제 8항 또는 9항 중 어느 한 항에 의한 단면 습식식각장치(10)를 이용한 습식식각방법은
S31) 상기 제1지그(300) 및 제2지그(400) 사이에 식각보호기판(100) 및 MEMS기판(200)이 밀착되어 결합되는 단계;
S32) 상기 MEMS기판(200)에서 MEMS소자(230) 패턴이 형성되지 않는 일측면의 Si가 식각되는 단계;
S33) 상기 MEMS기판(200)에서 MEMS소자(230) 패턴이 형성된 일측면의 SiO2 식각 후, 알코올 치환하는 단계;
S34) 상기 S31)~S33) 단계를 통해 형성된 MEMS소자(230)를 건조하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 단면 습식식각장치를 이용한 습식식각방법.The wet etching method using the cross-sectional wet etching device 10 according to any one of claims 8 or 9 is
S31) the etch protection substrate 100 and the MEMS substrate 200 is in close contact between the first jig 300 and the second jig 400;
S32) etching the Si on one side of the MEMS substrate 200 in which the MEMS device 230 pattern is not formed;
S33) replacing the alcohol after SiO 2 etching on one side of the MEMS substrate 200 on which the MEMS device 230 pattern is formed;
S34) drying the MEMS device 230 formed through the steps S31) to S33); Wet etching method using a cross-sectional wet etching apparatus comprising a.
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