KR20090115427A - Thermoelectric probe of scanning thermal microscope(sthm) and fabrication method for the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A thermoelectric probe of a scanning probe heat microscope and a fabrication method thereof are provided to minimize affect of a feedback laser and to reduce the thickness of a thermocouple. CONSTITUTION: A thermoelectric probe of a scanning probe heat microscope comprises a thermoelectric probe parent(20) and a thermocouple(30). The thermoelectric probe parent has a cantilever(22) and a tip(24) protruded from the cantilever and is coated with a silicon oxide film. The thermocouple measures the thermophysical property of a test piece and is formed on the thermoelectric probe parent.

Description

주사탐침열현미경의 열전탐침 및 그 제조방법{Thermoelectric probe of scanning thermal microscope(SThM) and fabrication method for the same}Thermoelectric probe of scanning thermal microscope (SThM) and fabrication method for the same}

본 발명은 나노스케일(nano scale)의 해상력을 가지고 시편을 주사(scanning)하여 시편의 열적 특성 등을 이미지로 나타내는 주사탐침열현미경에 관한 것으로서, 특히 그 열전탐침 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a scanning probe thermal microscope that shows an image of thermal characteristics of a specimen by scanning the specimen with a nanoscale resolution, and more particularly, to a thermoelectric probe and a method of manufacturing the same.

나노공학의 급속한 발전과 함께 다양한 나노재료 및 나노소자들이 빠르게 개발되고 있다. 열역학 2 법칙에 따라 나노소자의 동작은 필연적으로 열을 발생시키게 되며 나노재료의 에너지 전달 특성은 종종 벌크(bulk) 재료와 다른 특성을 나타낸다. 따라서 나노스케일에서의 열현상 계측은 나노재료의 특성 및 나노소자의 동작 분석에 있어서 매우 중요하다. 이러한 중요성 때문에 마이크로 및 나노스케일에서의 열현상을 실험적으로 분석할 수 있는 도구인 주사탐침열현미경(SThM:Scanning Thermal Microscope)의 개발 및 이의 활용에 관한 연구가 활발히 진행되어왔다. With the rapid development of nanotechnology, various nanomaterials and nanodevices are rapidly developed. According to the law of thermodynamics 2, the operation of nanodevices inevitably generates heat, and the energy transfer properties of nanomaterials are often different from bulk materials. Therefore, the measurement of thermal phenomenon at nanoscale is very important in analyzing the properties of nanomaterials and the operation of nanodevices. Because of this importance, researches on the development and utilization of Scanning Thermal Microscope (SThM), a tool for experimentally analyzing thermal phenomena in micro and nanoscale, have been actively conducted.

주사탐침열현미경은 마이크로 및 나노스케일에서의 온도 등의 열물성 분포를 현재 알려진 방법 중 가장 높은 해상도로 계측할 수 있는 도구이다. Shi 등은 전기적으로 가열된 다중벽 탄소나노튜브(Multi wall carbon nanotube) 주변의 온도를 계측함으로써 주사탐침열현미경의 공간적 해상도가 100nm 보다 높음을 실험적으로 입증하였다. 또한 Rho 등은 주사탐침열현미경의 열전탐침(thermoelectric probe) 을 시편과 접촉시키고 열전탐침 첨단의 나노 열전쌍(thermocouple junction)을 교류전류로 가열하면서 동시에 열전쌍의 온도 진폭을 계측함으로써 시편의 국소 열물성을 이미지화할 수 있음을 실험적으로 보였다. Scanning probe microscopy is a tool that can measure the thermal property distribution such as temperature at micro and nanoscale with the highest resolution among currently known methods. Shi et al. Experimentally demonstrated that the spatial resolution of a scanning probe microscope is higher than 100 nm by measuring the temperature around electrically heated multi-wall carbon nanotubes. In addition, Rho et al. Contacted the thermoelectric probe of the scanning probe microscopy with the specimen and heated the nanocouple junction of the thermocouple probe with an alternating current while simultaneously measuring the temperature amplitude of the thermocouple. It has been shown experimentally that it can be imaged.

그러나 지금까지 제작된 열전탐침들은 계측감도의 측면에서 최적의 디자인이라고 보기는 어렵고 개선되어야 할 부분이 많이 있다. However, the thermoelectric probes manufactured so far are not considered to be the optimal design in terms of measurement sensitivity and there are many areas to be improved.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 계측감도를 향상시킬 수 있도록 개선된 주사탐침열현미경의 열전탐침 및 그 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a thermoelectric probe of a scanning probe thermal microscope and a method of manufacturing the same to improve measurement sensitivity.

상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 캔틸레버 및 상기 캔틸레버로부터 돌출된 팁을 갖고, 실리콘 산화막으로 형성되는 열전탐침 모체와; 상기 열전탐침 모체 상에 형성되어 시편의 열물성을 계측하는 열전쌍을 포함하는 것을 특징으로 하는 주사탐침열현미경의 열전탐침을 제시한다.To solve the above problems, the present invention has a cantilever and a tip protruding from the cantilever, and a thermoelectric probe matrix formed of a silicon oxide film; The thermoelectric probe of the scanning probe thermal microscope, characterized in that it comprises a thermocouple formed on the thermoelectric probe matrix to measure the thermal properties of the specimen.

상기 팁 높이는 10㎛이상인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.The tip height is preferably characterized in that 10㎛ or more.

상기 팁과 연결되고, 상기 팁의 기저로부터 이격되어 상기 열전탐침에 조사되는 피드백 레이저를 반사하는 반사부를 갖는 반사판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.It is preferable to further include a reflecting plate connected to the tip, the reflector having a reflecting portion that is spaced apart from the base of the tip to reflect the feedback laser irradiated to the thermoelectric probe.

또한 상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 상술한 열전탐침을 제조하기 위한 방법으로서, 웨이퍼의 전면에 상기 열전탐침 모체의 팁의 모체를 형성하는 팁 모체 형성단계와; 상기 팁 모체가 형성된 웨이퍼의 전면에 실리콘 산화막을 성장시켜서 상기 열전탐침 모체를 형성하는 열전탐침 모체 형성단계와; 상기 열전탐침 모체를 형성하는 실리콘 산화막 상에 열전쌍을 형성하는 열전쌍 형성단계와; 상기 웨 이퍼를 벌크 식각하는 웨이퍼 벌크식각단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.In addition, the present invention to solve the above problems is a method for manufacturing the above-described thermoelectric probe, tip matrix forming step of forming a matrix of the tip of the thermoelectric probe matrix on the front surface of the wafer; Forming a thermoelectric probe matrix by growing a silicon oxide film on the entire surface of the wafer on which the tip matrix is formed; A thermocouple forming step of forming a thermocouple on the silicon oxide film forming the thermoelectric probe matrix; Preferably, the wafer includes a wafer bulk etching step of bulk etching the wafer.

상기 팁 모체 형성단계는, 상기 웨이퍼의 전면에 팁 마스크를 형성하는 팁 마스크 형성과정과; 상기 웨이퍼의 전면을 등방성 습식 식각하여 1차적으로 상기 팁 모체를 형성하는 팁 모체 1차형성과정과; 산화 공정에 의해 산화 공정에 의해 1차적으로 형성된 상기 팁 모체를 예리하게 형성함과 아울러, 이에 의해 상기 팁 마스크가 제거되게 하는 팁 모체 2차형성과정과; 상기 팁 모체 2차형성과정에서 형성된 산화막을 제거하여 최종적으로 팁 모체를 완성하는 팁 모체 최종형성과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.The tip matrix forming step may include: forming a tip mask on the entire surface of the wafer; Tip matrix primary forming process of isotropic wet etching the entire surface of the wafer to form the tip matrix primarily; A tip matrix secondary forming process for sharply forming the tip matrix formed primarily by the oxidation process by an oxidation process and thereby removing the tip mask; It is preferable to include a tip matrix final forming process of finally removing the oxide film formed in the tip matrix secondary forming process to finally complete the tip matrix.

상기 팁 마스크 형성과정은, 상기 웨이퍼의 표면에 실리콘 질화막을 성장시키는 실리콘 질화막 형성과정과; 상기 웨이퍼의 전면을 감광제에 의해 포토리소그래피 공정으로 패터닝하는 팁 마스크 패터닝과정과; 상기 실리콘 질화막을 비등방성 건식 식각하여 상기 팁 마스크를 완성하는 팁 마스크 완성과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.The tip mask forming process may include forming a silicon nitride film to grow a silicon nitride film on a surface of the wafer; A tip mask patterning process of patterning the entire surface of the wafer with a photosensitive agent in a photolithography process; An anisotropic dry etching of the silicon nitride film may include a tip mask completion process of completing the tip mask.

상기 팁 모체 2차형성과정은 1회 또는 2회 이상의 850℃ 내지 1050℃에서 건식 산화법에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.The tip matrix secondary forming process is preferably performed by dry oxidation at 850 ° C. to 1050 ° C. once or twice.

상기 팁 모체 최종형성과정은 완충식각액(BOE:buffered oxide etchant)에 의한 습식 식각에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.The tip matrix final formation process is preferably characterized by wet etching with a buffered oxide etchant (BOE).

상기 팁 모체의 높이는 10㎛이상인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the height of the said tip matrix is 10 micrometers or more.

상기 열전탐침 모체 형성단계는 1000℃ 내지 1200℃에서 습식 산화법에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.The thermoelectric probe matrix forming step is preferably characterized by the wet oxidation method at 1000 ℃ to 1200 ℃.

상기 열전탐침 모체의 두께는 1.0㎛이상인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the thickness of the thermoelectric probe matrix is 1.0 μm or more.

상기 열전탐침 모체형성단계에서, 상기 웨이퍼의 배면에도 상기 실리콘 산화막을 성장시키는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.In the thermoelectric probe matrix forming step, it is preferable to grow the silicon oxide film on the back of the wafer.

상기 열전쌍 형성단계는 제1열전기층을 형성하는 제1열전기층 형성과정과; 상기 제1열전기층 상에 절연층을 형성하는 절연층 형성과정과; 상기 절연층 상에 감광제를 도포하는 감광제 도포과정과; 상기 감광제와 상기 절연층을 CF4 플라즈마로 동시에 건식 식각하여 상기 팁의 기저 측 제1열전기층을 노출시키는 제1열전기층 노출과정과; 상기 제1열전기층과 연결되도록 상기 절연층 상에 제2열전기층을 형성하는 제2열전기층 형성과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.The thermocouple forming step may include forming a first thermoelectric layer to form a first thermoelectric layer; An insulating layer forming process of forming an insulating layer on the first thermoelectric layer; A photosensitive agent coating step of applying a photosensitive agent on the insulating layer; The photosensitive agent and the insulating layer is CF 4 Exposing a first thermoelectric layer to simultaneously dry dry etch with plasma to expose the first thermoelectric layer on the bottom side of the tip; And forming a second thermoelectric layer on the insulating layer so as to be connected to the first thermoelectric layer.

상기 절연층 형성과정은 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 방법에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.The insulating layer forming process is preferably characterized by the plasma chemical vapor deposition (PECVD) method.

상기 벌크식각단계는 상기 벌크식각단계는 상기 웨이퍼의 배면에 벌크식각용 마스크를 형성하고, 상기 웨이퍼 상에 형성된 열전탐침 전체를 열전탐침 보호막으로 보호하는 준비과정과; 상기 열전탐침이 형성된 웨이퍼를 수산화칼륨(KHO)용액에 의해 언더컷하여, 상기 열전탐침을 릴리즈시키는 1차벌크식각과정과; 상기 잔여 웨이퍼 및 벌크식각용 마스크, 상기 열전탐침 보호막을 테트라메틸 암모늄 수산화물(TMAH)용액으로 제거하여 상기 열전탐침을 형성하는 2차벌크식각과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.The bulk etching step may include preparing a bulk etching mask on a rear surface of the wafer and protecting the entire thermoelectric probe formed on the wafer with a thermoelectric probe protective film; A first bulk etching process of undercutting the wafer on which the thermoelectric probe is formed with potassium hydroxide (KHO) solution to release the thermoelectric probe; And removing the remaining wafer, the mask for bulk etching, and the thermoelectric probe protective layer with a tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH) solution to form a second bulk etching process to form the thermoelectric probe.

상기 벌크식각용 마스크는 상기 팁 모체 형성단계의 팁 마스크와 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.The bulk etching mask is preferably formed simultaneously with the tip mask of the tip matrix forming step.

본 발명은 캔틸레버 및 팁을 실리콘 산화막으로 형성하여 열전도도를 낮춤으로써, 캔틸레버와 시편 간 열전달을 방지하여 계측감도를 향상시킬 수 있는 이점을 가질 수 있다.The present invention may have the advantage that the cantilever and the tip may be formed of a silicon oxide film to lower thermal conductivity, thereby preventing measurement of heat transfer between the cantilever and the specimen to improve measurement sensitivity.

또한 본 발명은 팁 높이를 높임으로써 공기를 통한 캔틸레버와 시편 간 열전달을 방지하여 계측감도를 향상시킬 수 있는 이점을 가질 수 있다.In addition, the present invention may have the advantage of improving the measurement sensitivity by preventing the heat transfer between the cantilever and the specimen through the air by increasing the tip height.

또한 본 발명은 열전쌍의 제조방법을 개선함으로써 열전쌍의 수율을 높을 수 있고, 높은 계측감도를 위해 열전쌍의 두께를 감소시킬 수 있는 이점을 가질 수 있다.In addition, the present invention can increase the yield of the thermocouple by improving the manufacturing method of the thermocouple, it may have the advantage of reducing the thickness of the thermocouple for high measurement sensitivity.

또한 본 발명은 반사판을 팁과 직접 연결하여 표면 계측감도를 향상시킴과 아울러, 피드백 레이저를 반사하는 반사판의 반사부를 팁의 기저와 일정 거리 이상 떨어뜨림으로써 피드백 레이저의 영향을 최소화할 수 있는 이점을 가질 수 있다.In addition, the present invention improves the surface measurement sensitivity by directly connecting the reflector with the tip, and also has the advantage of minimizing the influence of the feedback laser by dropping the reflector of the reflector reflecting the feedback laser by a distance or more from the base of the tip. Can have

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 주사탐침열현미경의 열전탐침(10)은, 캔틸레버(22) 및 캔틸 레버(22)로부터 돌출된 팁(24)을 갖는 열전탐침 모체(20)와, 열전탐침 모체(20) 상에 형성되어 시편(2)의 열물성을 계측하는 열전쌍(30)을 포함하여 구성된다. The thermoelectric probe 10 of the scanning probe thermal microscope according to the present invention includes a thermoelectric probe matrix 20 having a cantilever 22 and a tip 24 protruding from the cantilever 22, and on the thermoelectric probe matrix 20. It is configured to include a thermocouple 30 is formed in the to measure the thermal properties of the specimen (2).

또한 열전탐침(10)은 열전탐침(10)에 조사되는 피드백 레이저(R)를 반사하는 반사부(42)를 갖는 반사판(40)을 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the thermoelectric probe 10 may further include a reflector 40 having a reflector 42 reflecting the feedback laser R irradiated to the thermoelectric probe 10.

특히 후술한 열적설계를 고려하여, 열전탐침 모체(20)는 열전도도가 낮은 실리콘 산화막(SiO2:Silicon dioxide)으로 형성되는 것이 바람직하다. 팁 높이(24T)는 10㎛이상인 것이 바람직하다. In particular, in consideration of the thermal design described below, the thermoelectric probe base 20 is preferably formed of a silicon oxide film (SiO2: Silicon dioxide) of low thermal conductivity. Tip height 24T is preferably 10 µm or more.

반사판(40)은 팁(24)과 연결되고, 반사부(42)가 팁(24), 보다 정확하게는 팁(24)의 기저(tip base)로부터 일정 거리(40L)이상 이격되도록 형성되는 것이 바람직하다.The reflector plate 40 is connected to the tip 24, and the reflector 42 is preferably formed to be spaced apart by a predetermined distance 40L or more from the tip 24, more precisely, the tip base of the tip 24. Do.

본 발명의 열전탐침(10)의 열적설계에 관하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the thermal design of the thermoelectric probe 10 of the present invention.

첫째, 시편(2)의 열물성 계측시 열전탐침(10)과 시편(2) 사이의 열전달 경로를 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다. First, the heat transfer path between the thermoelectric probe 10 and the specimen 2 when measuring the physical properties of the specimen 2 will be described with reference to FIG.

시편(2)의 계측하는 국부 온도 및 열물성은 도 2의 화살표 A, B로 도시된 바와 같이 열전탐침(10)의 첨단(10A)과 시편(2) 또는 시편(2) 상 샘플(2A) 사이의 고체 접촉 및 액막을 통해서뿐만 아니라, 도 2의 화살표 C로 도시된 바와 같이 열전탐침(10)과 시편(2) 또는 샘플(2A) 사이의 공기를 통해서도 상당한 열이 전달될 수 있다. 따라서 높은 계측감도를 갖기 위해서는 공기와 캔틸레버(22)를 통한 열전달을 줄이는 것은 매우 중요한 문제이다.The local temperature and thermal properties measured by the specimen 2 are the tip 10A of the thermoelectric probe 10 and the sample 2A or the sample 2A on the specimen 2 as shown by arrows A and B of FIG. 2. Significant heat can be transferred through the solid contact between the membrane and the liquid film, as well as through the air between the thermoelectric probe 10 and the specimen 2 or the sample 2A as shown by arrow C in FIG. 2. Therefore, in order to have high measurement sensitivity, it is very important to reduce heat transfer through the air and the cantilever 22.

열전탐침(10)에서의 정상상태 1 차원 열전도 방정식은 다음의 수학식 1과 같 다.The steady state one-dimensional heat conduction equation in the thermoelectric probe 10 is shown in Equation 1 below.

Figure 112008031800486-PAT00001
Figure 112008031800486-PAT00001

여기서, Tsub 는 시편(2)(substrate)의 온도, θ 는 원추형 열전탐침(10)의 각도, Ai 와 ki 는 각각 열전탐침(10)을 구성하는 물질의 단면적과 열전도도를 나타낸다. p 는 단면을 둘러싼 길이를 의미하며, y 는 열전탐침(10) 첨단(10A)으로부터의 거리이다. ha 는 공기에 의한 열전탐침(10)과 시편(2) 사이의 열전달계수(air conduction coefficient)로서 열전탐침(10)과 시편(2) 표면 사이의 거리에 따라 다른 물리적 특성을 가진다. 따라서 거리에 따라 달리 표현되게 된다. 공기의 평균자유이동경로(mean free path)를 λ 라고 할 때 열전탐침(10)과 시편(2) 표면의 거리가 충분히 큰 경우, 즉 y/λ > 100 인 경우에는 공기에서의 온도 구배가일정하게 유지된다고 가정한다. 이 때의 ha 는 다음의 수학식 2와 같다.Where Tsub Is the temperature of the specimen 2, θ is the angle of the conical thermoelectric probe 10, Ai And ki Denotes the cross-sectional area and thermal conductivity of the material constituting the thermoelectric probe 10, respectively. p means the length surrounding the cross section, and y is the distance from the tip 10A of the thermoelectric probe 10. ha Is the air conduction coefficient between the thermoelectric probe 10 and the specimen 2 by air and has different physical properties depending on the distance between the thermoelectric probe 10 and the surface of the specimen 2. Therefore, the distance is expressed differently. When that the mean free travel path (mean free path) in the air λ thermal probe 10 and the specimen (2) when the distance of the surface is large enough, i.e., y / λ> case 100, the temperature gradient in the air a certain Assume that it is maintained. Ha at this time Is the same as Equation 2 below.

Figure 112008031800486-PAT00002
Figure 112008031800486-PAT00002

여기서 α는 형상계수( geometry factor )로써 열전탐침(10)과 시편(2)의 표면이 평행한 두 평면이 아니라 기울어져 있는 형상이므로 이를 보정해주기 위해 사용되며 실험적으로 결정된다. 1 < y/λ < 100 인 경우 분자간의 충돌빈도가 줄어들게 되어 고체 표면과 공기 사이의 온도가 불연속을 이루게 되므로, ha 는 다음의 수학 식 3과 같다.Where α is the shape factor (geometry As a factor ) , since the surfaces of the thermoelectric probe 10 and the specimen 2 are inclined rather than parallel planes, they are used to correct them and are determined experimentally. When 1 <y / λ < 100 , the collision frequency between molecules is reduced and the temperature between the solid surface and the air is discontinuous, so ha Is as shown in Equation 3 below.

Figure 112008031800486-PAT00003
Figure 112008031800486-PAT00003

A 는 열조절 계수(thermal accommodationcoefficient)로 공기의 경우 0.9이며 Pr 은 Prandtl수,

Figure 112008031800486-PAT00004
는 공기의 열 용량비 (ratio of air heat capacity) 이다 . y / λ < 1 경우에 ha 는 다음의 수학식 4와 같다. A is the thermal accommodation coefficient, 0.9 for air and Pr Can be Prandtl ,
Figure 112008031800486-PAT00004
Is the heat capacity ratio (ratio of air heat capacity) of the air. ha if y / λ <1 Is the same as Equation 4 below.

Figure 112008031800486-PAT00005
Figure 112008031800486-PAT00005

이때 C 와 V 는 각각 공기의 단위 체적당 비열(volumetric specific heat)과 분자의 평균 운동 속도를 나타낸다. 실리콘 몸체인 탐침 바디(12)와 접하는 캔틸레버(22) 끝단(cantilever mount)의 온도는 탐침 바디(12)와 동일하게 대기 온도로 가정하였다. 따라서 본 방정식의 경계조건은 다음의 수학식 5와 같다.Where C And V Respectively represent the volumetric specific heat of air and the average speed of movement of molecules. The temperature of the cantilever mount of the cantilever 22 in contact with the probe body 12, which is a silicon body, was assumed to be the atmospheric temperature, similar to the probe body 12. Therefore, the boundary condition of this equation is shown in Equation 5 below.

Figure 112008031800486-PAT00006
Figure 112008031800486-PAT00006

여기서 Qts 는 열전탐침(10)의 첨단(10A)-시편(2)의 접촉점을 통한 열유속을 의미하며, Gts 는 열전탐침(10)의 첨단(10A)-시편(2)의 전도력(conductance)을 의 미한다.Where Qts Denotes the heat flux through the contact point of the tip (10A) -test piece (2) of the thermoelectric probe (10), Gts Denotes the conductance of the tip 10A-test piece 2 of the thermoelectric probe 10.

둘째, 열전탐침(10)의 팁 높이(24T)와 캔틸레버(22) 및 팁(24)의 재질과 관련된 열적설계를 설명하면 다음과 같다.Second, the thermal design related to the tip height 24T of the thermoelectric probe 10 and the material of the cantilever 22 and the tip 24 is as follows.

온도 계측감도를 향상시키고 공기를 통한 샘플(2A)과 열전탐침(10) 사이의 열전달을 줄이기 위해서 도 3과 같은 열전달 모델을 사용하였다. 샘플(2A)에서 발생하는 열량은 시편(2)으로 전달되지 않고 모두 열전탐침(10)의 첨단(10A)으로 전달되며 시편(2)과 캔틸레버(22) 끝단의 온도는 상온과 동일하다고 가정하였다. The heat transfer model as shown in FIG. 3 was used to improve the temperature measurement sensitivity and reduce heat transfer between the sample 2A and the thermoelectric probe 10 through air. It is assumed that the amount of heat generated in the sample 2A is not transferred to the specimen 2 but is transferred to the tip 10A of the thermoelectric probe 10 and the temperatures of the ends of the specimen 2 and the cantilever 22 are the same as the room temperature. .

팁 높이(24T)는 열전탐침(10)에서 계측되는 온도를 변화시킬 수 있는 중요한 요인이다. 팁 높이(24T)가 상승함에 따라 샘플(2A)과 열전탐침(10) 사이의 공기를 통한 열전달이 감소하기 때문에 열전탐침(10)의 첨단(10A)에 위치한 열전쌍(30)에서의 계측 온도는 증가하게 된다. 열전탐침(10) 첨단(10A)의 무차원 온도는 다음의 수학식 6과 같이 정의된다.Tip height 24T is an important factor that can change the temperature measured by thermoelectric probe 10. As the tip height 24T rises, the heat transfer through the air between the sample 2A and the thermoelectric probe 10 decreases, so that the measurement temperature at the thermocouple 30 located at the tip 10A of the thermoelectric probe 10 is Will increase. The dimensionless temperature of the tip 10A of the thermoelectric probe 10 is defined as in Equation 6 below.

Figure 112008031800486-PAT00007
Figure 112008031800486-PAT00007

여기서, Tj 는 열전쌍(30)의 평균 온도이다. Where Tj Is the average temperature of the thermocouple 30.

도 4는 팁 높이(24T)에 따른 열전탐침(10) 첨단(10A)에서의 무차원 온도로서, 도 4의 A는 실리콘 산화막 팁과 캔틸레버를 갖는 본 발명에 따른 열전탐침이고, 도 4의 B는 실리콘 산화막 팁과 실리콘 질화막 캔틸레버를 갖는 비교대상 열전 탐침이다. 도 4를 참조하면 본 발명에 따른 열전탐침과 비교대상 열전탐침의 경우, 팁 높이(24T)가 20㎛ 이상 증가하면 온도 계측감도는 더 이상 향상되지 않음을 알 수 있다. 그 이유는 시편(2)과 캔틸레버(22) 사이의 거리가 20㎛ 이상 증가하면 공기열전도에 의해 손실되는 열이 일정하게 수렴하기 때문이다. 따라서, 팁 높이(24T)가 증가할수록 공기열전도에 의한 열전달이 감소하여 열전쌍(30)에서 계측되는 온도신호는 향상된다. 4 is a dimensionless temperature at the tip 10A of the thermoelectric probe 10 according to the tip height 24T, where A of FIG. 4 is a thermoelectric probe according to the present invention having a silicon oxide tip and a cantilever, and FIG. 4B Is a comparative thermoelectric probe having a silicon oxide tip and a silicon nitride cantilever. Referring to FIG. 4, in the case of the thermoelectric probe and the comparative thermoelectric probe according to the present invention, when the tip height 24T increases by 20 μm or more, the temperature measurement sensitivity may not be improved any more. The reason is that when the distance between the specimen 2 and the cantilever 22 increases by 20 µm or more, the heat lost by air thermal conduction converges constantly. Therefore, as the tip height 24T increases, heat transfer due to air heat conduction decreases, and the temperature signal measured by the thermocouple 30 is improved.

그리고, 캔틸레버(22)가 샘플(2A)로부터 떨어진 거리 y 에 따른 열전탐침(10) 내부의 온도 프로파일(profile)을 얻기 위해 상기의 수학식 1을 전개하였다. 거리 y 에 따른 무차원 온도는 수학식 7과 같이 정의된다.The above equation 1 was developed to obtain a temperature profile inside the thermoelectric probe 10 according to the distance y of the cantilever 22 from the sample 2A. The dimensionless temperature according to the distance y is defined as in Equation 7.

Figure 112008031800486-PAT00008
Figure 112008031800486-PAT00008

도 5는 각기 다른 팁 높이(24T)와 재질을 지닌 열전탐침(10) 내부의 온도 프로파일을 보여주는 것으로서, 도 5의 A는 8㎛ 높이의 실리콘 산화막 팁과 실리콘 질화막 캔틸레버를 가진 열전탐침이고, 도 5의 B는 8㎛ 높이의 실리콘 산화막 팁과 실리콘 산화막 캔틸레버를 가진 열전탐침이고, 도 5의 C는 12㎛ 높이의 실리콘 산화막 팁과 실리콘 산화막 캔틸레버를 가진 열전탐침이다. 참고로 실리콘 산화막의 열전도도는 실리콘 질화막에 비해 10배 정도 작다.FIG. 5 shows a temperature profile inside a thermoelectric probe 10 having different tip heights 24T and materials, wherein A in FIG. 5 is a thermoelectric probe having a silicon oxide tip and a silicon nitride cantilever having a height of 8 μm, and FIG. B in Fig. 5 is a thermoelectric probe having a silicon oxide tip and a silicon oxide cantilever having an 8 μm height, and C in Fig. 5 is a thermoelectric probe having a silicon oxide tip and a silicon oxide cantilever having a height of 12 μm. For reference, the thermal conductivity of the silicon oxide film is about 10 times smaller than that of the silicon nitride film.

도 5를 참조하면, 시편과 캔틸레버 사이 거리가 '0'인 열전탐침의 첨단에서 계측되는 무차원 온도는 도 5의 A의 경우 약 0.08이고, 도 5의 B의 경우 약 0.11이 고, 도 5의 C의 경우 약 0.12이다. 이는 도 5의 C의 경우 온도계측감도가 도 5의 A 경우 온도계측감도보다 1.5 배 정도 향상됨을 보여준다.Referring to FIG. 5, the dimensionless temperature measured at the tip of the thermoelectric probe having a distance between the specimen and the cantilever is '0' is about 0.08 for A of FIG. 5, about 0.11 for B of FIG. 5, and FIG. 5. For C is about 0.12. This shows that in the case of C of FIG. 5, the sensitivity of the thermometer was improved by 1.5 times than that of the thermometer of A of FIG. 5.

따라서, 높은 계측감도를 갖기 위해서는 시편(2)과 캔틸레버(22) 사이 거리가 최대한 멀어질 수 있도록 팁 높이(24T)를 증가시키고, 실리콘 산화막과 같이 열전도도가 낮은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.Therefore, in order to have a high measurement sensitivity, it is preferable to increase the tip height 24T so that the distance between the specimen 2 and the cantilever 22 is as far as possible, and to use a material having low thermal conductivity such as a silicon oxide film.

셋째, 피드백 레이저(R)의 영향과 관련된 열적설계를 설명하면 다음과 같다.Third, the thermal design related to the influence of the feedback laser (R) is as follows.

피드백 레이저(R)는 반사판(40)(reflector)을 가열하여 열전탐침(10)의 첨단(10A)으로 전달되며 동시에 샘플(2A)(sample)도 가열하게 되는데, 이런 요인들은 열전탐침(10)의 온도계측감도를 크게 떨어뜨린다. The feedback laser R heats the reflector 40 (reflector) to the tip 10A of the thermoelectric probe 10 and simultaneously heats the sample 2A, which is the thermoelectric probe 10. Significantly decrease the thermometer reading.

따라서 피드백 레이저(R)에 의한 샘플(2A)의 가열을 최소화하기 위하여 반사판(40)의 반사부(42)와 팁(24)의 기저를 일정 거리(40L) 이상 떨어지게 설계하는 것이 바람직하다. 이는 도 6을 참조하면 보다 명확히 알 수 있다. 도 6은 팁(24)의 기저와 반사판(40), 보다 정확하게는 반사부(42)와의 거리(40L)에 따른 팁(24)에서의 온도 상승을 보여주는 것이다. 도 6의 A는 실리콘 산화막 캔틸레버를 갖는 열전탐침이고, 도 6의 B는 실리콘 질화막 캔티레버를 갖는 열전탐침이다.Therefore, in order to minimize heating of the sample 2A by the feedback laser R, it is preferable to design the base of the reflector 42 and the tip 24 of the reflector 40 apart by a predetermined distance 40L or more. This can be more clearly seen with reference to FIG. 6. FIG. 6 shows the temperature rise at the tip 24 according to the base 40 of the tip 24 and the distance 40L between the reflector plate 40, more precisely the reflector 42. FIG. 6A is a thermoelectric probe having a silicon oxide film cantilever, and FIG. 6B is a thermoelectric probe having a silicon nitride film cantilever.

그리고, 높은 표면계측감도를 위해 팁(24)과 반사판(40)을 바로 연결하여 캔틸레버(22)의 휨(deflection)이 반사판(40)까지 손실 없이 전달될 수 있게 설계하는 것이 바람직하다. 또한 캔틸레버(22)를 열전도도가 낮은 재질로 제작함으로써 피드백 레이저(R)에 의한 온도 교란(temperature disturbance)의 정도를 최소화하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the deflection of the cantilever 22 can be transmitted to the reflector 40 without loss by connecting the tip 24 and the reflector 40 directly for high surface measurement sensitivity. In addition, the cantilever 22 may be made of a material having low thermal conductivity, thereby minimizing the degree of temperature disturbance caused by the feedback laser R.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 열전탐침(10)은 다음과 같은 제조방법에 의해 제조되는 것이 바람직하다. The thermoelectric probe 10 according to the present invention as described above is preferably manufactured by the following manufacturing method.

즉, 본 발명에 따른 열전탐침(10)의 제조방법은 실리콘 재질 등의 웨이퍼(50)의 전면에 열전탐침 모체(20)의 팁(24)의 모체(52)를 형성하는 팁 모체 형성단계(도 7a 내지 도 7e참조)와; 팁 모체(52)가 형성된 웨이퍼(50)의 전면에 실리콘 산화막을 성장시켜서 열전탐침 모체(20)를 형성하는 열전탐침 모체 형성단계(도 7g참조)와; 열전탐침 모체(20)를 형성하는 실리콘 산화막 상에 열전쌍(30)을 형성하는 열전쌍 형성단계(도 7h 내지 도 7j참조)와; 웨이퍼(50)를 벌크 식각하는 웨이퍼 벌크 식각단계(도 7k 내지 도 7l참조)를 포함할 수 있다.That is, in the method of manufacturing the thermoelectric probe 10 according to the present invention, a tip matrix forming step of forming the matrix 52 of the tip 24 of the thermoelectric probe matrix 20 on the front surface of the wafer 50 made of silicon or the like ( 7a to 7e); Forming a thermoelectric probe matrix 20 by growing a silicon oxide film on the entire surface of the wafer 50 on which the tip matrix 52 is formed (see FIG. 7G); A thermocouple forming step of forming a thermocouple 30 on the silicon oxide film forming the thermoelectric probe matrix 20 (see FIGS. 7H to 7J); It may include a wafer bulk etching step (see FIGS. 7K to 7L) for bulk etching the wafer 50.

팁 모체 형성단계는, 웨이퍼(50)의 전면에 팁 마스크(60)를 형성하는 팁 마스크 형성과정(도 7a 및 도 7c참조)과, 팁 마스크(60)가 떨어지기 전까지 웨이퍼(50)의 전면을 등방성 습식 식각하여 1차적으로 팁 모체(52)를 형성하는 팁 모체 1차형성과정(도 7d참조)과, 산화 공정에 의해 1차적으로 형성된 팁 모체(52)를 예리하게 형성함과 아울러 이에 의해 팁 마스크(60)가 제거되게 하는 팁 모체 2차형성과정(도 8참조)과, 팁 모체 2차형성과정에서 형성된 산화막을 제거하여 최종적으로 팁 모체(52)를 완성하는 팁 모체 최종형성과정(도 7e 및 도 8 참조)을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.The tip matrix forming step includes a tip mask forming process (see FIGS. 7A and 7C) for forming the tip mask 60 on the front surface of the wafer 50, and the front surface of the wafer 50 until the tip mask 60 is dropped. The tip matrix primary forming process (see FIG. 7D), which first forms the tip matrix 52 by isotropic wet etching, and sharply forms the tip matrix 52 formed primarily by the oxidation process. Tip matrix secondary formation process (see Fig. 8) to remove the tip mask 60 by removing the tip film final formation process to finally finish the tip matrix 52 by removing the oxide film formed in the tip matrix secondary formation process (Refer to FIG. 7E and FIG. 8) is preferable.

이때, 팁 마스크(60)는 팁 모체 1차형성과정에서 웨이퍼(50)의 팁(24) 형성부분을 보호하기 위한 것으로서 실리콘 질화막(SN)에 의해 형성될 수 있다. 즉 팁 마스크 형성과정은 웨이퍼(50)의 표면에 실리콘 질화막(SN)을 형성하는 실리콘 질화막 형성과정(도 7a참조)과, 웨이퍼(50)의 전면을 감광제에 의해 포토리소그래피 공정으로 패터닝(pattening)하는 팁 마스크 패터닝과정과, 실리콘 질화막(SN)을 비등방성 건식 식각하여 팁 마스크(60)를 완성하는 팁 마스크 완성과정(도 7c참조)을 포함하여 구성될 수 있다.In this case, the tip mask 60 may be formed by the silicon nitride layer SN to protect the tip 24 forming portion of the wafer 50 in the tip matrix primary forming process. That is, the tip mask forming process includes forming a silicon nitride film (see FIG. 7A) to form a silicon nitride film SN on the surface of the wafer 50, and patterning the entire surface of the wafer 50 by a photolithography process using a photosensitive agent. And a tip mask patterning process (see FIG. 7C) for completing the tip mask 60 by anisotropic dry etching the silicon nitride film SN.

팁 모체 1차형성과정에서, 습식 식각용액으로 여러 가지가 사용될 수 있지만, 무엇보다 50:1로 혼합된 질산과 불산의 혼합용액이 바람직하다. In the process of primary formation of the tip matrix, various wet etching solutions may be used, but a mixed solution of nitric acid and hydrofluoric acid mixed at 50: 1 is preferable.

그리고, 팁 모체 1차형성과정은 팁 높이(24T)가 10㎛이상이 될 수 있도록 실시되는 것이 바람직하다. 이때 팁 높이(24T)를 높게 형성할수록 좋지만 제작 공정상 팁 높이(24T)가 대략 12㎛가 될 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the tip matrix primary forming process is preferably performed so that the tip height 24T may be 10 μm or more. At this time, the higher the tip height (24T) is better, but it is preferable that the tip height (24T) is formed to be approximately 12㎛ in the manufacturing process.

이와 같은 팁 모체 1차형성과정에서, 1차적으로 형성된 팁 모체(52)는 동일한 웨이퍼(50) 상에서 복수 개가 동시에 만들어지지만 부분적으로 제작완료시간은 다소 차이가 있을 수 있다. 그리고, 팁 모체 1차형성과정에서는 팁 마스크(60)가 먼저 떨어져 팁 모체(52)가 습식 식각용액에 노출되어 팁(24)의 첨단이 무뎌질 수 있는데, 저식각율 결정면(slow-etching crystal planes)이 노출된 상태이기 때문에 충분히 팁 모체(52)의 높이를 대략 12㎛로 형성할 수 있다.In the tip matrix primary forming process, a plurality of the tip matrix 52 formed primarily on the same wafer 50 may be simultaneously produced, but the manufacturing completion time may be partially different. In addition, in the tip matrix primary forming process, the tip mask 60 may be first dropped, and the tip matrix 52 may be exposed to the wet etching solution so that the tip of the tip 24 may be blunted. The low-etching crystal surface may be blunted. Since the planes) are exposed, the height of the tip matrix 52 can be sufficiently formed to be approximately 12 占 퐉.

팁 모체 2차형성과정은, 1차적으로 형성된 팁 모체(52)를 좀 더 뾰족하게 하고 동시에 팁(24)의 첨단의 균일성(uniformity)를 확보하기 위한 것으로서, 1회 또는 2회 이상 비교적 낮은 온도인 850℃ 내지 1050℃에서 건식 산화법으로 산화막(52')을 성장시키는 것이 바람직하다. 이때, 팁 모체의 2차형성과정의 제조온도 를 대략 950℃로 하고, 2회에 걸쳐 실시하여, 산화막(52')을 대략 350 nm 성장시키는 것이 바람직하다.The tip matrix secondary formation process is to make the tip matrix 52 formed first more sharply and at the same time to secure the uniformity of the tip of the tip 24. It is preferable to grow the oxide film 52 'by the dry oxidation method at a temperature of 850 degreeC-1050 degreeC. At this time, it is preferable that the manufacturing temperature of the secondary formation process of the tip matrix is set to about 950 ° C, and is performed twice to grow the oxide film 52 'to about 350 nm.

팁 모체 최종형성과정은 팁 모체 2차형성과정에서 성장된 산화막(52')을 완전히 제거하기 위한 것으로서, 완충식각액(BOE:buffered oxide etchant)에 의한 습식 식각에 의해 이루어지는 것이 보다 바람직하다. 이는 팁(24)의 첨단에서의 내부응력을 유지시켜 국부적으로 산화막 성장 속도(oxidation rate)를 팁(24)의 첨단에서 줄이는 효과를 만든다. The tip matrix final formation process is to completely remove the oxide film 52 'grown during the tip matrix secondary formation process, and is preferably performed by wet etching using a buffered oxide etchant (BOE). This maintains the internal stress at the tip of the tip 24, thereby creating an effect of locally reducing the oxidation rate at the tip of the tip 24.

이와 같이 팁 모체(52)가 팁 모체 2차형성과정과 팁 모체 최종형성과정에 의해 첨단화됨으로써, 2~4개의 멀티 마이크로 팁이 형성되는 문제점이 방지될 수 있고 팁(24)의 뾰족함과 균일성을 확보할 수 있다.As such, the tip matrix 52 is advanced by the tip matrix secondary forming process and the tip matrix final forming process, thereby preventing the problem of forming two to four multi-micro tips and the sharpness and uniformity of the tip 24. The castle can be secured.

한편, 팁 모체 형성단계 후, 열전탐침 모체 형성단계 전에는 도 7f에 도시된 바와 같이 웨이퍼(50)의 전면에 홈(groove)(50')이 형성될 수 있다.Meanwhile, after the tip matrix forming step and before the thermoelectric probe matrix forming step, a groove 50 ′ may be formed on the entire surface of the wafer 50 as shown in FIG. 7F.

열전탐침 모체 형성단계에서는 무엇보다 중요한 요소는 실리콘 산화막 성장 온도이다. 실리콘이 산화되는 동안 실리콘 산화막의 부피 팽창이 발생하기 때문에 실리콘 산화막이 성장되기 전의 팁(24)과 비교하여 실리콘 산화막 형성 후의 팁(24)의 형상은 상당히 다르다. 그러나 충분히 높은 종횡비(aspect ratio)을 가지는 형상의 경우 1000℃ 내지 1200℃, 보다 바람직하게는 1100℃정도의 온도에서 실리콘 산화막이 성장하게 되면 산화되기 전의 형상과 거의 동일한 형태의 팁(24)을 얻을 수 있다. 이때 실리콘 산화막(54)의 두께는 1.0㎛이상, 보다 바람직하게는 대략 1.4㎛이 바람직하다. 이와 같이 형성되는 열전탐침(10)은 충분한 해상도를 가짐 은 물론이다.The most important factor in the thermoelectric probe matrix formation step is the silicon oxide growth temperature. Since the volume expansion of the silicon oxide film occurs while the silicon is oxidized, the shape of the tip 24 after the silicon oxide film formation is considerably different compared to the tip 24 before the silicon oxide film is grown. However, in the case of a shape having a sufficiently high aspect ratio, when the silicon oxide film is grown at a temperature of about 1000 ° C. to 1200 ° C., more preferably about 1100 ° C., a tip 24 having a shape almost identical to that before the oxidation is obtained. Can be. At this time, the thickness of the silicon oxide film 54 is preferably 1.0 µm or more, more preferably approximately 1.4 µm. The thermoelectric probe 10 formed as described above has, of course, sufficient resolution.

한편, 열전탐침 모체 형성단계에서는 웨이퍼(50)의 배면에도 실리콘 산화막(54')을 성장시키는 것이 바람직하다.Meanwhile, in the thermoelectric probe matrix forming step, it is preferable to grow the silicon oxide film 54 'on the back surface of the wafer 50.

열전쌍 형성단계는 다음과 같이 실시되는 것이 바람직하다.The thermocouple forming step is preferably performed as follows.

즉, 열전쌍 형성단계는 금 등의 제1열전기층(32)을 형성하는 제1열전기층 형성과정(도 7h참조)과, 제1열전기층(32) 상에 실리콘 질화막 등의 절연층(34)을 형성하는 절연층 형성과정(도 7i참조)과, 절연층(34) 상에 감광제를 도포하는 감광제 도포과정과, 감광제와 절연층(34)을 CF4 플라즈마로 동시에 건식 식각하여 팁(24)의 첨단 측 제1열전기층(32)을 노출시키는 제1열전기층 노출과정(도 7i참조)과, 제1열전기층(32)과 연결되도록 절연층(34) 상에 크롬 등의 제2열전기층(36)을 형성하는 제2열전기층 형성과정(도 7j참조)을 포함하여 구성될 수 있다.That is, in the thermocouple forming step, a first thermoelectric layer forming process of forming a first thermoelectric layer 32 such as gold (see FIG. 7H) and an insulating layer 34 such as a silicon nitride film on the first thermoelectric layer 32 are performed. Forming an insulating layer (see FIG. 7I), forming a photosensitive agent on the insulating layer 34, and applying the photosensitive agent and the insulating layer 34 to CF 4. The first thermoelectric layer exposing process (see FIG. 7I) exposing the first thermoelectric layer 32 on the tip side of the tip 24 by dry etching simultaneously with plasma, and the insulating layer 34 to be connected to the first thermoelectric layer 32. The second thermoelectric layer forming process of forming a second thermoelectric layer 36, such as chromium, may be included.

제1열전기층 형성과정은, 대략 100nm 두께의 제1열전기층(32)을 스퍼터링(sputtering)하고 패터닝(petterning)함으로써 실시될 수 있다.The first thermoelectric layer forming process may be performed by sputtering and patterning the first thermoelectric layer 32 having a thickness of about 100 nm.

절연층 형성과정은, 전기 절연을 위한 것으로서, 플라즈마 화학기상증착(PECVD:Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 방법을 이용하여 제1열전기층(32) 상에 대략 100nm 두께의 절연층(34)을 성층한 후, 적당한 점성의 감광제를 특정한 회전 속도로 회전하여 팁(24)의 첨단까지 모두 도포한다.  The insulating layer forming process is for electrical insulation, and the insulating layer 34 having a thickness of about 100 nm is deposited on the first thermoelectric layer 32 by using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). Thereafter, a suitable viscous photosensitive agent is rotated at a specific rotational speed to apply all the way up to the tip of the tip 24.

제1열전기층 노출과정에서, 식각되는 영역의 높이는 감광제의 점성과 회전 도포의 속도뿐만 아니라 건식식각(RIE) 시간에 좌우된다. 따라서, 필요한 경우 식 각된 영역의 높를 AFM으로 스캔하여 높이를 검증하면서 공정을 진행하면 바람직하다. 이때 노출된 영역의 크기를 명확하게 파악하기 위해서는 절연층(34)의 식각비보다 느린 감광제를 선택하는 것이 바람직하다. 즉 본 실시 예와 같이 절연층(34)이 실리콘 질화막으로 형성되는 경우, 감광제로는 AZ4620을 선택하는 것이 바람직하다.During the exposure of the first thermoelectric layer, the height of the etched area depends on the viscosity of the photosensitizer and the speed of the rotary application as well as the dry etching (RIE) time. Therefore, if necessary, it is preferable to scan the height of the etched area with AFM and verify the height. In this case, in order to clearly determine the size of the exposed region, it is preferable to select a photosensitive agent that is slower than the etching ratio of the insulating layer 34. That is, when the insulating layer 34 is formed of a silicon nitride film as in the present embodiment, it is preferable to select AZ4620 as the photosensitizer.

제2열전기층 형성과정은, 대략 100nm 두께의 제2열전기층(36)을 스퍼터링(sputtering)함으로써 실시될 수 있다. The second thermoelectric layer forming process may be performed by sputtering the second thermoelectric layer 36 having a thickness of approximately 100 nm.

이와 같은 제조방법에 의한 열전쌍(30)은 그 높이가 20nm 에서 900nm까지 다양하게 형성할 수 있으며, 50%정도의 수율을 가지고 10~300nm의 범위에서 조절할 수 있다.The thermocouple 30 according to the manufacturing method can be formed in a variety of heights from 20nm to 900nm, it can be adjusted in the range of 10 ~ 300nm with a yield of about 50%.

벌크식각단계는 실리콘 산화막으로 형성된 열전탐침 모체(20)를 보호하는 것이 무엇보다 중요하다. In the bulk etching step, it is important to protect the thermoelectric probe matrix 20 formed of the silicon oxide film.

일반적으로 가장 널리 사용되는 수산화칼륨(KOH)용액은 우수한 선택비와 식각 균일성을 가지고 있음에도 불구하고 실리콘 산화막을 비교적 쉽게 공격한다. 테트라메틸 암모늄 수산화물(TMAH)용액은 실리콘 산화막을 거의 식각하지 않지만, 테트라메틸 암모늄 수산화물(TMAH)용액의 특성상 국부적인 식각 속도 차이가 심해 대부분의 캔틸레버(22)가 기계적인 응력에 의해 부서지기 쉽다. In general, the most widely used potassium hydroxide (KOH) solution attacks the silicon oxide film relatively easily despite the excellent selectivity and etching uniformity. The tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH) solution hardly etches the silicon oxide film, but due to the nature of the tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH) solution, the difference in local etching rates is severe and most cantilever 22 is easily broken by mechanical stress.

따라서, 벌크식각단계는 다음과 같이 실시되는 것이 바람직하다. Therefore, the bulk etching step is preferably carried out as follows.

벌크식각단계는 웨이퍼(50)의 배면에 벌크식각용 마스크(62)를 형성하고(도 7a 및 도 7b참조), 웨이퍼(50) 상에 형성된 열전탐침(10) 전체를 열전탐침 보호 막(80)으로 보호하는(도 7k참조) 준비과정과; 열전탐침(10)이 형성된 웨이퍼(50)를 수산화칼륨(KHO)용액에 의해 언더컷(undercutting)하여 열전탐침(10)을 릴리즈(lease)시키는 1차벌크식각과정(도 7l참조)과, 잔여 웨이퍼(50) 및 벌크식각용 마스크(62), 열전탐침 보호막(80)을 테트라메틸 암모늄 수산화물(TMAH)용액으로 제거하는 2차벌크식각과정(도 71참조)을 포함하여 구성된다.In the bulk etching step, a bulk etching mask 62 is formed on the back surface of the wafer 50 (see FIGS. 7A and 7B), and the entire thermoelectric probe 10 formed on the wafer 50 is thermoelectric probe protective film 80. Preparatory process (see FIG. 7K); The primary bulk etching process (see FIG. 7L) of undercutting the wafer 50 on which the thermoelectric probe 10 is formed with potassium hydroxide (KHO) solution to release the thermoelectric probe 10 (see FIG. 7L), and the remaining wafers And a second bulk etching process (see FIG. 71) for removing the bulk etching mask 62 and the thermoelectric probe protective film 80 with a tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH) solution.

이후, 팁(24)에 반사판(40)을 연결하면 본 발명에 따른 열전탐침(10)이 형성될 수 있다.Thereafter, when the reflector 40 is connected to the tip 24, the thermoelectric probe 10 according to the present invention may be formed.

이와 같이 벌크식각단계가 실시되면, 본 발명에 따른 열전탐침(10)의 수율이 매우 높다.When the bulk etching step is performed as described above, the yield of the thermoelectric probe 10 according to the present invention is very high.

이때, 벌크식각용 마스크(62)는 팁 마스크(60)와 동일한 방법으로 팁 마스크(60)와 함께 형성되는 것이 바람직하다. 이때 벌크식각용 마스크(62)는 웨이퍼(50)의 가장자리 부분이 식각 용액에 쉽게 침범당하기 때문에 웨이퍼(50)의 가장자리에서 일정 거리(예를 들어, 14mm)이상 떨어진 웨이퍼(50)의 안쪽 영역만 형성되는 것이 바람직하다.In this case, the bulk etching mask 62 is preferably formed together with the tip mask 60 in the same manner as the tip mask 60. In this case, the bulk etching mask 62 may be easily invaded by an etching solution by the edge portion of the wafer 50, so that only the inner region of the wafer 50 spaced apart from the edge of the wafer 50 by a predetermined distance (for example, 14 mm) or more. It is preferably formed.

열전탐침 보호막(80)은 실리콘 질화막으로 형성되는 것이 바람직하다.The thermoelectric probe protective film 80 is preferably formed of a silicon nitride film.

한편, 벌크식각단계는 본 실시 예와 같이 웨이퍼(50)의 배면에 실리콘 산화막(54')이 형성된 경우, 준비과정과 1차벌크식각과정 사이에 완충식각액(BOE) 등에 의해 웨이퍼(50)의 배면에 형성된 실리콘 산화막(54')을 제거하는 과정이 더 포함될 수 있다.On the other hand, in the bulk etching step, when the silicon oxide film 54 'is formed on the back surface of the wafer 50 as in the present embodiment, the buffer 50 may be formed by a buffer etchant (BOE) between the preparation process and the primary bulk etching process. A process of removing the silicon oxide film 54 'formed on the rear surface may be further included.

이와 같이 형성된 열전탐침(10)의 성능 및 특성을 실험한 과정 및 결과를 설명하면, 다음과 같다.Referring to the process and results of the experiment and the performance of the thermoelectric probe 10 formed as described above are as follows.

첫째, 본 발명의 열전탐침(10)은, 팁 마스크(60)를 비등방성 식각 방법에 의해 형성한 후 실리콘 산화막으로 열전탐침 모체(20)를 형성함으로써, 필요한 만큼 높은 팁(24)을 제작할 수 있고 웨이퍼(50)가 휘어질 염려가 없다. First, in the thermoelectric probe 10 of the present invention, the tip mask 60 may be formed by an anisotropic etching method, and then the tip 24 may be formed as high as necessary by forming the thermoelectric probe matrix 20 using a silicon oxide film. And there is no fear that the wafer 50 will bend.

반면, 실리콘 질화막으로 형성된 비교 열전탐침(10)은, 저압화학기상증착(LPCVD:Low pressure Chemical Vapor Deposition)로 적층된 저온산화막(LTO:Low Temperature Oxide)를 습식 식각하는 공정으로 형성됨으로써, 팁 높이(24T)를 8μm 이상 제작하기 어렵다. On the other hand, the comparative thermoelectric probe 10 formed of a silicon nitride film is formed by a process of wet etching a low temperature oxide film (LTO) stacked by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD), thereby providing a tip height. It is difficult to produce (24T) 8 μm or more.

첫째, 본 발명의 열전탐침(10)의 우수성을 검증하기 위해서 비교 열전탐침과 비교하였다. 시편(2)은 파이렉스 글라스(pyrex glass) 위에 두께 200nm, 폭 7㎛의 금선(여기서, 금선은 금으로 형성된 제1열전기층(32)이다.)을 사용하였고 줄열에 의해 가열된 금속선의 온도는 열저항계수(TCR:Temperature coefficient resistance)를 측정하여 정확하게 계산되어졌다. 도 9는 전기적으로 가열된 금선 주변의 온도분포를 보여주고 있다. 샘플(2A)에 의해 가열되어 상승하는 시편(2)의 온도 분포는 측정된 범위 가장자리에서 무차원 온도가 0.7까지 감소된다. 그러나 비교 열전탐침(도 9의 B)의 경우, 측정된 범위 가장자리에서 무차원 온도가 약 0.98까지 상승된 값이 계측된다. 이는 가열된 금선 주변에서 공기를 통한 열전달과 피드백 레이저(R)에 의한 영향을 크게 받는다는 것을 알 수 있다. 반면 본 발명의 열전탐침(도 9의 A)의 경우, 무차원 온도가 약 0.94로 계측되며 이는 공기를 통한 열전달과 피드백 레이저(R)에 의한 영향이 줄어들어 계측 감도가 향상되었음을 보여준다.First, to verify the superiority of the thermoelectric probe 10 of the present invention was compared with a comparative thermoelectric probe. Specimen 2 used a 200 nm thick gold wire (where the gold wire is the first thermoelectric layer 32 formed of gold) on pyrex glass and the temperature of the metal wire heated by Joule heat is The heat resistance coefficient (TCR: Temperature coefficient resistance) was measured and calculated correctly. 9 shows the temperature distribution around the electrically heated gold wire. The temperature distribution of the test piece 2 heated and heated by the sample 2A decreases the dimensionless temperature to 0.7 at the edge of the measured range. However, in the case of the comparative thermoelectric probe (B of FIG. 9), the value where the dimensionless temperature is increased to about 0.98 at the edge of the measured range is measured. It can be seen that this is greatly affected by the heat transfer through the air and the feedback laser (R) around the heated gold wire. On the other hand, in the thermoelectric probe of the present invention (A of FIG. 9), the dimensionless temperature is measured as about 0.94, which shows that the measurement sensitivity is improved by reducing the influence of heat transfer through the air and the feedback laser (R).

둘째, 도 10은 실리콘으로 제작된 깊이 200 nm, 피치(pitch) 10㎛의 시편(2)을 본 발명의 열전탐침(도 10의 A)과 비교 열전탐침(도 10의 B)으로 스캔하여 온도를 측정한 결과이다. 만약 열전탐침(10)이 이미 다른 외부요인에 의해 가열되어 있다면, 열전탐침(10)의 팁(24)이 샘플(2A)과 접촉하고 있거나 샘플(2A)에 접근할 때 가열된 열전탐침(10)과 샘플(2A) 사이에서 열전달이 발생하여 열전탐침(10)의 온도를 떨어뜨리는 효과를 일으키고 측정되는 온도 프로파일(thermoelectric voltage profile)이 샘플(2A)의 형상(topography)과 유사하게 나타날 것이다. Second, FIG. 10 is a temperature of 200 nm and a pitch 10 ㎛ made of silicon by scanning the thermoelectric probe (A of FIG. 10) and the comparative thermoelectric probe (B of FIG. 10) of the present invention Is the result of measurement. If the thermoelectric probe 10 is already heated by another external factor, the thermoelectric probe 10 heated when the tip 24 of the thermoelectric probe 10 is in contact with or approaches the sample 2A. Heat transfer occurs between the sample and 2A, causing the effect of lowering the temperature of the thermoelectric probe 10 and the measured thermoelectric voltage profile will appear similar to the topography of the sample 2A.

비교 열전탐침(도 10의 B)의 경우 샘플(2A)을 통한 열전달이 발생하여 샘플(2A)의 형상 유사한 온도 프로파일이 계측되었고 도 9과 도 10에서 보이는 것처럼 접촉면적이 작은 영역에서 온도 신호가 갑자기 상승하는 볼 수 있다. 이는 비교 열전탐침(도 10의 B)의 경우 피드백 레이저(R)에 이미 가열되어진 상태라는 것을 알 수 있다. 반면 본 발명의 열전탐침(도 10의 A)의 경우 노이즈라고 판단되는 신호를 제외하고는 온도 진폭이 없고, 도 9에서 보이는 것처럼 접촉 면적이 작은 영역에서는 금선에서 열전탐침(10)으로의 접촉 열전달량이 줄어들어 비교 열전탐침(도 10의 B)과는 반대로 온도 신호가 떨어지는 것을 볼 수 있다. In the case of the comparative thermoelectric probe (B of FIG. 10), heat transfer through the sample 2A occurred, so that the shape-like temperature profile of the sample 2A was measured, and the temperature signal was reduced in the region where the contact area was small as shown in FIGS. 9 and 10. You can see a sudden rise. It can be seen that the comparative thermoelectric probe (B of FIG. 10) is already heated by the feedback laser R. FIG. On the other hand, in the thermoelectric probe (A of FIG. 10) of the present invention, there is no temperature amplitude except for a signal judged to be noise, and in the area where the contact area is small as shown in FIG. 9, the contact heat transfer from the gold wire to the thermoelectric probe 10 is performed. As the amount is reduced, it can be seen that the temperature signal drops in contrast to the comparative thermoelectric probe (B of FIG. 10).

즉, 본 발명의 열전탐침(도 10의 A)의 경우, 열전탐침(10)과 샘플(2A)을 동시에 가열하여 열전탐침(10)의 계측 감도를 떨어뜨리는 피드백 레이저(R)의 영향이 완전히 제거될 수 있음을 알 수 있다.That is, in the case of the thermoelectric probe (A of FIG. 10) of the present invention, the influence of the feedback laser R, which simultaneously heats the thermoelectric probe 10 and the sample 2A, reduces the measurement sensitivity of the thermoelectric probe 10. It can be seen that it can be removed.

따라서, 본 발명의 열전탐침(10)은 열전탐침 모체(20)가 실리콘 산화막에 의해 형성됨으로써 높은 계측감도를 가질 수 있고, 실리콘 산화막이 압축응력(compressive stress)을 가지고 있지만 용이하게 제조될 수 있을 뿐만 아니라, 열전탐침(10)의 평균 수율이 95%이상이고 10~100nm 의 높이 범위에서 열전쌍(30)의 수율은 50% 정도로 수율이 매우 높다.Accordingly, the thermoelectric probe 10 of the present invention may have a high measurement sensitivity by forming the thermoelectric probe matrix 20 by the silicon oxide film, and the silicon oxide film may have a compressive stress but may be easily manufactured. In addition, the average yield of the thermoelectric probe 10 is 95% or more and the yield of the thermocouple 30 in the height range of 10 ~ 100nm is about 50% yield is very high.

또한 공기와 캔틸레버(22)를 통한 열전달이 감소하였으며 피드백 레이저(R)에 의한 열전탐침(10)과 샘플(2A) 가열을 거의 제거할 수 있다. In addition, heat transfer through the air and the cantilever 22 is reduced, and the heating of the thermoelectric probe 10 and the sample 2A by the feedback laser R can be almost eliminated.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다. Since the above has been described only with respect to some of the preferred embodiments that can be implemented by the present invention, the scope of the present invention, as is well known, should not be construed as limited to the above embodiments, the present invention described above It will be said that both the technical idea and the technical idea which together with the base are included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 열전탐침의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a thermoelectric probe according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 열전탐침의 계측 모식도이다.2 is a schematic diagram of measurement of a thermoelectric probe according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 열전탐침의 열전달 매체를 보여주는 모식도이다.Figure 3 is a schematic diagram showing the heat transfer medium of the thermoelectric probe according to the present invention.

도 4는 팁 높이에 따른 열전탐침의 첨단에서의 무차원 온도를 보여주는 그래프이다.4 is a graph showing the dimensionless temperature at the tip of the thermoelectric probe according to the tip height.

도 5는 팁 높이와 재질에 따른 열전탐침 내부의 온도 프로파일을 보여주는 그래프이다.5 is a graph showing the temperature profile inside the thermoelectric probe according to the tip height and material.

도 6은 반사판과 팁 사이의 거리에 따른 열전탐침의 온도 프로파일을 보여주는 그래프이다.6 is a graph showing a temperature profile of a thermoelectric probe according to the distance between a reflector and a tip.

도 7a 내지 도 7l은 본 발명에 따른 열전탐침의 제조공정을 보여주는 도면이다.7A to 7L are views illustrating a manufacturing process of the thermoelectric probe according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 열전탐침의 제조공정 중, 팁 첨단화과정을 보여주는 도면이다.8 is a view showing a tip tipping process of the thermoelectric probe manufacturing process according to the present invention.

도 9는 전기적으로 가열된 금선 주변의 온도 분포를 보여주는 그래프이다.9 is a graph showing a temperature distribution around an electrically heated gold wire.

도 10은 시편의 온도분포를 보여주는 그래프이다.10 is a graph showing the temperature distribution of the specimen.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>

2; 시편 2A; 샘플2; Psalm 2A; Sample

10; 열전탐침 20; 열전탐침 모체10; Thermoelectric probe 20; Thermoelectric probe matrix

22; 캔틸레버 24; 팁 22; Cantilever 24; tip

30; 열전쌍 32; 제1열전기층30; Thermocouple 32; First thermoelectric layer

34; 절연층 36; 제2열전기층34; Insulating layer 36; Second thermoelectric layer

50; 웨이퍼 60; 팁 마스크50; Wafer 60; Tip mask

62; 벌크식각용 마스크 62; Bulk etching mask

Claims (16)

캔틸레버 및 상기 캔틸레버로부터 돌출된 팁을 갖고, 실리콘 산화막으로 형성되는 열전탐침 모체와;A thermoelectric probe matrix having a cantilever and a tip protruding from the cantilever and formed of a silicon oxide film; 상기 열전탐침 모체 상에 형성되어 시편의 열물성을 계측하는 열전쌍을 포함하는 것을 특징으로 하는 주사탐침열현미경의 열전탐침.The thermoelectric probe of the scanning probe thermal microscope, characterized in that it comprises a thermocouple formed on the thermoelectric probe matrix to measure the thermal properties of the specimen. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 팁 높이는 10㎛이상인 것을 특징으로 하는 주사탐침열현미경의 열전탐침. The tip height of the thermoelectric probe of the scanning probe thermal microscope, characterized in that more than 10㎛. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 팁과 연결되고, 상기 팁으로부터 이격되어 상기 열전탐침에 조사되는 피드백 레이저를 반사하는 반사부를 갖는 반사판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주사탐침열현미경의 열전탐침. And a reflecting plate connected to the tip and having a reflecting portion spaced apart from the tip to reflect the feedback laser irradiated to the thermoelectric probe. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항의 열전탐침을 제조하기 위한 방법으로서,A method for producing the thermoelectric probe of any one of claims 1 to 3, 웨이퍼의 전면에 상기 열전탐침 모체의 팁의 모체를 형성하는 팁 모체 형성단계와;A tip matrix forming step of forming a matrix of a tip of the thermoelectric probe matrix on a front surface of a wafer; 상기 팁 모체가 형성된 웨이퍼의 전면에 실리콘 산화막을 성장시켜서 상기 열전탐침 모체를 형성하는 열전탐침 모체 형성단계와;Forming a thermoelectric probe matrix by growing a silicon oxide film on the entire surface of the wafer on which the tip matrix is formed; 상기 열전탐침 모체를 형성하는 실리콘 산화막 상에 열전쌍을 형성하는 열전쌍 형성단계와;A thermocouple forming step of forming a thermocouple on the silicon oxide film forming the thermoelectric probe matrix; 상기 웨이퍼를 벌크 식각하는 웨이퍼 벌크식각단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주사탐침열현미경의 열전탐침 제조방법.Method for manufacturing a thermoelectric probe of a scanning probe thermal microscope, characterized in that it comprises a wafer bulk etching step of bulk etching the wafer. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 팁 모체 형성단계는, 상기 웨이퍼의 전면에 팁 마스크를 형성하는 팁 마스크 형성과정과;The tip matrix forming step may include: forming a tip mask on the entire surface of the wafer; 상기 웨이퍼의 전면을 등방성 습식 식각하여 1차적으로 상기 팁 모체를 형성하는 팁 모체 1차형성과정과;Tip matrix primary forming process of isotropic wet etching the entire surface of the wafer to form the tip matrix primarily; 산화 공정에 의해 산화 공정에 의해 1차적으로 형성된 상기 팁 모체를 예리하게 형성함과 아울러, 이에 의해 상기 팁 마스크가 제거되게 하는 팁 모체 2차형성과정과;A tip matrix secondary forming process for sharply forming the tip matrix formed primarily by the oxidation process by an oxidation process and thereby removing the tip mask; 상기 팁 모체 2차형성과정에서 형성된 산화막을 제거하여 최종적으로 팁 모체를 완성하는 팁 모체 최종형성과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 주사탐침열현미경의 열전탐침 제조방법.And a tip matrix final forming process of finally removing the oxide film formed in the tip matrix secondary forming process to finally complete the tip matrix. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 팁 마스크 형성과정은, 상기 웨이퍼의 표면에 실리콘 질화막을 성장시키는 실리콘 질화막 형성과정과;The tip mask forming process may include forming a silicon nitride film to grow a silicon nitride film on a surface of the wafer; 상기 웨이퍼의 전면을 감광제에 의해 포토리소그래피 공정으로 패터닝하는 팁 마스크 패터닝과정과;A tip mask patterning process of patterning the entire surface of the wafer with a photosensitive agent in a photolithography process; 상기 실리콘 질화막을 비등방성 건식 식각하여 상기 팁 마스크를 완성하는 팁 마스크 완성과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 주사탐침열현미경의 열전탐침 제조방법.And a tip mask completion process of completing the tip mask by anisotropic dry etching the silicon nitride film. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 팁 모체 2차형성과정은 1회 또는 2회 이상의 850℃ 내지 1050℃에서 건식 산화법에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 주사탐침열현미경의 열전탐침 제조방법.The tip matrix secondary forming process is a method of manufacturing a thermoelectric probe of a scanning probe thermal microscope, characterized in that the dry oxidation method at one or two or more times 850 ℃ to 1050 ℃. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 팁 모체 최종형성과정은 완충식각액(BOE:buffered oxide etchant)에 의한 습식 식각에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 주사탐침열현미경의 열전탐침 제조방법.The tip matrix final forming process is a thermoelectric probe manufacturing method of a scanning probe thermal microscope, characterized in that the wet etching by a buffered buffer (BOE: buffered oxide etchant). 청구항 4에 있어서, The method according to claim 4, 상기 팁 모체의 높이는 10㎛이상인 것을 특징으로 하는 주사탐침열현미경의 열전탐침 제조방법. The height of the tip parent is a thermoelectric probe manufacturing method of the scanning probe thermal microscope, characterized in that 10㎛ or more. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 열전탐침 모체 형성단계는 1000℃ 내지 1200℃에서 습식 산화법에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 주사탐침열현미경의 열전탐침 제조방법.The thermoelectric probe matrix forming step is a method of manufacturing a thermoelectric probe of a scanning probe thermal microscope, characterized in that the wet oxidation method at 1000 ℃ to 1200 ℃. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 열전탐침 모체의 두께는 1.0㎛이상인 것을 특징으로 하는 주사탐침열현미경의 열전탐침 제조방법.The thermoelectric probe matrix has a thickness of more than 1.0㎛ thermoelectric probe manufacturing method of the scanning probe thermal microscope. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 열전탐침 모체형성단계에서, 상기 웨이퍼의 배면에도 상기 실리콘 산화막을 성장시키는 것을 특징으로 하는 주사탐침열현미경의 열전탐침 제조방법.In the thermoelectric probe matrix forming step, the silicon oxide film is also grown on the rear surface of the wafer. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 열전쌍 형성단계는 제1열전기층을 형성하는 제1열전기층 형성과정과;The thermocouple forming step may include forming a first thermoelectric layer to form a first thermoelectric layer; 상기 제1열전기층 상에 절연층을 형성하는 절연층 형성과정과;An insulating layer forming process of forming an insulating layer on the first thermoelectric layer; 상기 절연층 상에 감광제를 도포하는 감광제 도포과정과;A photosensitive agent coating step of applying a photosensitive agent on the insulating layer; 상기 감광제와 상기 절연층을 CF4 플라즈마로 동시에 건식 식각하여 상기 팁 의 첨단 측 제1열전기층을 노출시키는 제1열전기층 노출과정과;The photosensitive agent and the insulating layer is CF 4 Exposing the first thermoelectric layer to simultaneously dry-etch with plasma to expose the first thermoelectric layer on the tip side; 상기 제1열전기층과 연결되도록 상기 절연층 상에 제2열전기층을 형성하는 제2열전기층 형성과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 주사탐침열현미경의 열전탐침 제조방법.And a second thermoelectric layer forming step of forming a second thermoelectric layer on the insulating layer so as to be connected with the first thermoelectric layer. 청구항 13에 있어서,The method according to claim 13, 상기 절연층 형성과정은 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 방법에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 주사탐침열현미경의 열전탐침 제조방법.The insulating layer forming process is plasma electrochemical vapor deposition (PECVD) method characterized in that the manufacturing method of the thermoelectric probe of the scanning probe thermal microscope. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 벌크식각단계는 상기 웨이퍼의 배면에 벌크식각용 마스크를 형성하고, 상기 웨이퍼 상에 형성된 열전탐침 전체를 열전탐침 보호막으로 보호하는 준비과정과; The bulk etching step may include forming a bulk etching mask on a rear surface of the wafer, and preparing the entire thermoelectric probe formed on the wafer with a thermoelectric probe protective film; 상기 열전탐침이 형성된 웨이퍼를 수산화칼륨(KHO)용액에 의해 언더컷하여, 상기 열전탐침을 릴리즈시키는 1차벌크식각과정과; A first bulk etching process of undercutting the wafer on which the thermoelectric probe is formed with potassium hydroxide (KHO) solution to release the thermoelectric probe; 상기 잔여 웨이퍼 및 벌크식각용 마스크, 상기 열전탐침 보호막을 테트라메틸 암모늄 수산화물(TMAH)용액으로 제거하여 상기 열전탐침을 형성하는 2차벌크식각과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 주사탐침열현미경의 열전탐침 제조방법.And a secondary bulk etching process of removing the residual wafer, the mask for bulk etching, and the thermoelectric probe protective film with a tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH) solution to form the thermoelectric probe. Manufacturing method. 청구항 15에 있어서,The method according to claim 15, 상기 벌크식각용 마스크는 상기 팁 모체 형성단계의 팁 마스크와 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 주사탐침열현미경의 열전탐침 제조방법.The bulk etching mask is a thermoelectric probe manufacturing method of a scanning probe thermal microscope, characterized in that formed at the same time as the tip mask of the forming the tip matrix.
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