KR100922505B1 - 니켈 도금액을 이용한 유연성을 가진 스탬프의 제조방법 - Google Patents

니켈 도금액을 이용한 유연성을 가진 스탬프의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 유연성을 가진 스탬프의 제조방법은 (a) 기판의 상부에 산화막을 형성하는 단계, (b) 상기 산화막 상에 제1시드메탈층(1st seed metal layer)을 형성하는 단계, (c) 상기 제1시드메탈층 상에 감광제를 형성하고, 상기 감광제를 패터닝하여 포토레지스트 몰드(PhotoResist Mold)를 형성하는 단계, (d) 상기 제1시드메탈층 및 상기 포토레지스트 몰드 상에 제2시드메탈층(2nd seed metal layer)을 형성하는 단계, (e) 썰파민산 니켈(Ni(NH2SO3)2) 600~650g/L, 염화니켈(NiCl2) 5~6g/L 및 붕산(H3BO3) 25~35g/L 으로 조성된 니켈 도금액을 이용한 전기 도금을 수행하여 상기 제2시드메탈층 상에 니켈 스탬프를 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 니켈 도금액의 자체 응력이 감소되어 유연성을 가진 니켈 스탬프를 제작할 수 있다.

Description

니켈 도금액을 이용한 유연성을 가진 스탬프의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING STAMP HAVING FLEXIBILITY THEREOF USING Ni ELECTROPLATING SOLUTION}
본 발명은 니켈 도금을 이용한 유연성을 가진 스탬프 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 스탬프의 응력을 감소시킬 수 있는 니켈 도금액과 마이크로/나노 단위의 두께와 유연성을 가지며, 자체 응력이 감소된 니켈 또는 니켈합금 스탬프의 제조방법에 관한 것이다.
현재 생명공학 및 의료공학의 활발한 연구와 더불어 초소형 시스템을 제작할 수 있는 멤스(Micro Electro Mechanical Systems, 이하 'MEMS')에 대한 관심이 증대하고 있다. 예를 들면, 의료공학 분야에서는 초소형 내시경, 약물전달 시스템 및 체내 삽입형 바이오센서에 대한 연구가 MEMS 공정을 기반으로 진행되고 있다. 그리고 생명공학 분야에서는 DNA Chip과 랩-온-어-칩(Lab-On-a-Chip, LOC)에 대한 연구가 MSMS 공정을 기반으로 활발히 진행되고 있다.
이러한 연구에 발맞춰 최근 비 실리콘 물질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 폴리머(polymer)를 기반으로 한 연구가 많은 관심을 불러오고 있다. 폴리머는 우수한 광학적 특성을 가지고 있기 때문에, 형광 물질의 검출에 적합하다. 그리고 DNA Chip이나 광학 렌즈와 같은 광학 부품 제작에 응용될 수 있다. 또한, 생체 친화적인 특성과 표면처리를 통하여 친수성 또는 소수성의 표면으로 개질할 수가 있어 미세분석시스템(Micro Total Analysis System, M-TAS)과 LOC에 폭넓게 응용 될 수 있다. 또한, 생산 단가가 저렴하고 대량생산이 가능하다는 장점이 있다. 폴리머를 이용한 바이오칩의 제작은 주로 캐스팅(casting), 핫 엠보싱(hot embossing) 또는 인젝션 몰드(injection mold)방법이 이용된다. 재료로서는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, 이하 'PDMS'), 실리콘(Silicon), 폴리카본네이트(polycarbonate) 또는 COC(Cyclic Olefin Copolymer) 등의 폴리머가 사용 되고 있다. PDMS는 주로 연구실 수준에서 많이 사용되고 있으나 표면처리를 하여도 그 성질을 오래 유지하기가 힘들고 결정적으로 대량생산을 하기 어렵다는 단점이 있다. 그러나 COC는 우수한 광학 특성, 내화학성, 그리고 생체친화성을 가지고 있으며, 표면 처리에 의해 친수성과 소수성으로 변화시킬 수 있으며 사출 성형으로 대량 생산이 가능하다는 큰 장점을 가지고 있다.
LOC의 핵심 기술은 마이크로 유체 제어 기술이며 이를 실현하기 위한 폴리머 기반의 마이크로 유체 시스템(microfluidic system) 제작이 중요 기술로 여기고 있다. 이와 같은 마이크로 크기의 채널을 제작하기 위해서는 사출성형을 위한 금속 몰드(금형)의 제작이 필요하다.
도1은 종래의 금속 몰드 제조공정을 설명하기 위한 도면이다. 일반적으로 원래의 금속을 장비에서 요구되는 몰드의 크기로 가공을 하고, 패턴이 들어갈 면의 거칠기를 좋게 하기 위해 경면 폴리싱을 한 후 레이저 또는 기계가공을 통해 원하는 패턴을 가공한다.
먼저, 도1의 (a)는 경면가공이 된 금속 몰드(110)를 나타내는 것으로, 도1의 (b)처럼 금속 몰드(110)에 직접 가공법을 통해 패턴(120)을 형상하게 된다. 이와 같은 직접 가공법은 공법 특성상 미세(마이크로 또는 나노 사이즈) 패턴을 제작하기 어렵고, 마이크로 단위의 두께를 가진 금속 몰드의 제작이 어려운 문제점이 있다.
한편, 상술한 직접 가공법 이외에 종래의 전기 도금액을 이용한 도금법은 약 300um 이상의 두께를 갖는 금속 몰드(이하, '스탬프')의 제작에 있어서는 유용한 방법이다. 하지만, 300um 이하의 두께를 갖는 금속 몰드(스탬프, stamp)를 종래의 전기 도금액을 이용한 도금방법으로 제작하게 되면, 스탬프는 자체 응력을 제어하지 못하여 스트레스에 의한 휘어짐 또는 뒤틀림 현상이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 마이크로/나노 단위의 두께와 유연성을 가지며, 자체 응력이 감소된 니켈 또는 니켈합금 스탬프를 제작할 수 있는 니켈 도금액을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 니켈 도금액을 이용하여 마이크로/ 나노 단위의 두께와 유연성을 가지며, 자체 응력이 감소된 니켈 또는 니켈합금 스탬프의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 니켈 도금액은 썰파민산 니켈(Ni(NH2SO3)2) 600~650g/L, 염화니켈(NiCl2) 5~6g/L 및 붕산(H3BO3) 25~35g/L 으로 조성된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유연성을 가진 스탬프의 제조방법은 (a) 기판의 상부에 산화막을 형성하는 단계, (b) 상기 산화막 상에 제1시드메탈층(1st seed metal layer)을 형성하는 단계, (c) 상기 제1시드메탈층 상에 감광제를 형성하고, 상기 감광제를 패터닝하여 포토레지스트 몰드(PhotoResist Mold)를 형성하는 단계, (d) 상기 제1시드메탈층 및 상기 포토레지스트 몰드 상에 제2시드메탈층(2nd seed metal layer)을 형성하는 단계, (e) 썰파민산 니켈(Ni(NH2SO3)2) 600~650g/L, 염화니켈(NiCl2) 5~6g/L 및 붕산(H3BO3) 25~35g/L 으로 조성된 니켈 도금액을 이용한 전기 도금을 수행하여 상기 제2시드메탈층 상에 니켈 스탬프를 형성하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 (a) 단계에서, 상기 기판의 하부에도 상기 산화막을 형성하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 (c)단계는, 상기 감광제 상에 마스크층을 형성하고, 상기 마스크층의 패턴을 상기 감광층에 전사하여 상기 포토레지스트 몰드를 형성하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 (d)단계와 (e)단계 사이에, 상기 기판, 산화막, 제1시드메탈층, 포토레지스트 몰드 및 제2시드메탈층이 형성된 웨이퍼를 디아이 워터(Deionized Water)가 담긴 용기(vessel)에 디핑(dipping)하는 단계 및 상기 웨이퍼가 디핑된 상기 용기를 진공챔버에 넣고 진공펌프로 상기 제2시드메탈층의 패턴 사이에 트랩된 공기를 제거하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 (d)단계와 (e)단계 사이에, 상기 제2시드메탈층 표면을 중크롬산칼륨으로 도포하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 수중에서 상기 제2시드메탈층 표면을 상기 중크롬산칼륨으로 도포하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유연성을 가진 스탬프의 제조방법은 (a) 기판의 상부에 산화막을 형성하는 단계, (b) 상기 산화막 상에 제1시드메탈층(1st seed metal layer)을 형성하는 단계, (c) 상기 제1시드메탈층 상에 감광제를 형성하고, 상기 감광제를 패터닝하여 포토레지스트 몰드(PhotoResist Mold)를 형성하는 단계, (d) 상기 제1시드메탈층 및 상기 포토레지스트 몰드 상에 제2시드메탈층(2nd seed metal layer)을 형성하는 단계, (e) 니켈합금 도금액을 이용한 전기 도금을 수행하여 상기 제2시드메탈층 상에 니켈 합금층을 형성하는 단계 및 (f) 썰파민산 니켈(Ni(NH2SO3)2) 600~650g/L, 염화니켈(NiCl2) 5~6g/L 및 붕산(H3BO3) 25~35g/L 로 조성된 니켈 도금액을 이용한 전기 도금을 수행하여, 상기 니켈 합금 층 상에 니켈층을 형성하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 니켈합금 도금액은, 썰파민산 니켈 110g/L, 썰파민산 금속 10g/L 및 붕산 30g/L 으로 조성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 썰파민산 금속에서의 금속은, 크롬(Cr), 철(Fe), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 인듐(In), 주석(Sn), 납(Pb), 비소(As) 또는 망간(Mn)인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 (a) 단계에서, 상기 기판의 하부에도 상기 산화막을 형성하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 (c)단계는, 상기 감광제 상에 마스크층을 형성하고, 상기 마스크층의 패턴을 상기 감광층에 전사하여 상기 포토레지스트 몰드를 형성하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 (d)단계와 (e)단계 사이에, 상기 기판, 산화막, 제1시드메탈층, 포토레지스트 몰드 및 제2시드메탈층이 형성된 웨이퍼를 디아이 워터(Deionized Water)가 담긴 용기(vessel)에 디핑(dipping)하는 단계 및 상기 웨이퍼가 디핑된 상기 용기를 진공챔버에 넣고 진공펌프로 상기 제2시드메탈층의 패턴 사이에 트랩된 공기를 제거하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 (d)단계와 (e)단계 사이에, 상기 제2시드메탈층 표면을 중크롬산칼륨으로 도포하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 수중에서 상기 제2시드메탈층 표면을 상기 중크롬산칼륨으로 도포하는 것이 바람직하다.
본 발명은 마이크로/나노 단위의 두께와 유연성을 가지며, 자체 응력이 감소된 니켈 또는 니켈합금 스탬프를 생성할 수 있는 니켈 도금액을 제공한다.
또한, 본 발명은 니켈 도금액을 이용하여 마이크로/나노 단위의 두께와 유연성을 가지며, 자체 응력이 감소된 니켈 또는 니켈합금 스탬프의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 니켈 도금액은, 아래의 화학식 1과 같이, 600~650g의 썰파민산 니켈(Ni(NH2SO3)2), 5~6g의 염화니켈(NiCl2) 및 25~35g의 붕산(H3BO3)으로 조성된다.
Ni(NH2SO3)2*4H2O + NiCl2*6H2O + H3BO3
화학식 1의 니켈 도금액을 이용한 전기도금을 수행하여 마이크로/나노 단위의 두께를 가진 니켈 스탬프(Stamp)의 제작 시, 썰파민산 니켈의 농도가 600g/L 미만이면, 생성되는 니켈 스탬프 자체의 응력이 제어되지 못하여 휘어짐 또는 뒤틀림 현상이 발생하고, 농도가 650g/L 초과하는 경우에도 니켈 스탬프 자체의 휘어짐 또 는 뒤틀림 현상이 발생한다.
마찬가지로, 염화니켈 및 붕산의 농도가 앞서 제시된 범위에 해당되지 아니하면, 니켈 스탬프의 응력이 제어되지 못하여 휘어짐 또는 뒤틀림 현상이 발생한다.
따라서 마이크로/나노 단위의 두께를 가진 니켈 스탬프의 제조 시, 더욱 바람직하게는 100um 이하의 두께를 가진 니켈 스탬프의 제작 시 사용되는 니켈 도금액은, 농도가 600~650g/L인 썰파민산 니켈, 농도가 5~6g/L인 염화니켈 및 농도가 25~35g/L인 붕산으로 조성되는 것이 바람직하다. 이러한 니켈 도금액을 사용하면, 100um 이하의 두께를 가진 니켈 스탬프는 자체 응력이 감소하게 되고, 100um 이하의 두께로 인한 니켈 스탬프 자체의 휘어짐 또는 뒤틀림 현상을 방지할 수 있다.
도2의 (a) 내지 (f)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유연성을 가진 스탬프의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도2의 (a) 내지 (f)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유연성을 가진 스탬프의 제조방법은 기판 상에 산화막을 형성하는 단계, 제1시드메탈층(1st seed metal layer)을 형성하는 단계, 포토레지스트 몰드(PhotoResist Mold, PR Mold)를 형성하는 단계, 제2시드메탈층(2nd seed metal layer)을 형성하는 단계 및 니켈 스탬프를 형성하는 단계를 포함한다.
먼저, 도2의 (a)에 도시된 바와 같이, 기판(210)의 상부에 제1산화막(220a)을 형성한다. 본 발명의 일 실시 예에서의 기판(210)은 실리콘 물질로 이루어진 실 리콘 기판(210)을 사용하였다. 여기서, 실리콘 기판(210)의 하부에도 제2산화막(220b)을 형성할 수 있다. 실리콘 기판(210)의 하부에 제2산화막(220b)을 형성함으로써, 도2의 (f)에 도시된 니켈 스탬프(260)의 두께를 마이크로/나노의 단위, 바람직하게는 100um 이하로 조절할 수 있다.
계속하여, 도2의 (a)를 참조하면, 제1산화막(220a) 상에 제1시드메탈층(230)을 형성한다. 제1시드메탈층(230)은 일반적인 증착(evaporation) 또는 스퍼터링(sputtering)의 공정으로 제1산화막(220a) 상에 형성될 수 있다.
다음으로, 도2의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1시드메탈층(230) 상에 포토레지스트 몰드(240)를 형성한다. 포토레지스트 몰드(240)는 제1시드메탈층(230) 상에 포토레지스트 몰드(240)의 재료인 감광층(240)을 감광액 도포장치(PR coater)를 이용하여 형성하고, 감광층(240) 상에 패턴이 그려진 마스크층(미도시)을 형성한다. 그리고 패턴이 감광층(240)에 전사되도록 노광(Exposure) 및 현상(Development) 공정이 수행되면, 마이크로/나노 단위의 미세 패턴이 새겨진 포토레지스트 몰드(240)를 형성할 수 있다.
다음으로, 도2의 (c)에 도시된 바와 같이, 패턴이 전사된 포트레지스트 몰드(240)와 포트레지스트 몰드(240)가 제거되어 외부로 노출된 제1시드메탈층(230) 상에 증착 또는 스터퍼링의 공정으로 제2시드메탈층(250)을 형성한다.
다음으로, 도면에 도시하지는 않았지만, 도2의 (c)에 도시된, 기판(210), 제1산화막(220a), 제2산화막(220b), 제1시드메탈층(230), 포토레지스트 몰드(240) 및 제2시드메탈층(250)이 형성된 웨이퍼를 디아이 워터(Deionized Water)가 담긴 용기(vessel)에 디핑(dipping)한다. 그리고 웨이퍼가 담긴 용기를 진공챔버에 넣고 진공펌프로 제2시드메탈층(250)의 패턴 사이사이에 존재하는 여분의 공기를 제거한다. 여기서, 디아이 워터는 물이 자체 이온화하여 생긴 이온을 제외하고, 물속에 녹아있는 다른 이온들을 모두 제거한 불순물이 전혀 없는 순수한 물이다. 이러한 방법에 의해 제2시드메탈층(250)의 마이크로/나노 단위의 미세 패턴 사이사이에 트랩된 여분의 기포를 제거함으로써, 도2의 (f)에 도시된 바와 같이, 니켈 스탬프(260)에 사용자가 원하는 마이크로/나노 단위의 미세 패턴을 전사시킬 수 있다.
또한, 제2시드메탈층(250)의 표면을 10%의 중크롬산칼륨(K2Cr2O7)으로 도포시킬 수 있다. 여기서, 제2시드메탈층(250)의 표면을 10%의 중크롬산칼륨으로 도포시키되, 웨이퍼가 외부 공기와 접촉되지 않도록 수중 작업으로 10%의 중크롬산칼륨을 도포시키는 것이 더욱 바람직하다. 이렇게 10% 중크롬산칼륨을 도포시킴으로써, 제2시드메탈층(250)을 니켈 스탬프(260)에서 쉽게 떼어낼 수 있다.
다음으로, 도2의 (d)에 도시된 바와 같이, 니켈 도금액을 이용한 전기 도금을 수행하여 제2시드메탈층(250) 상에 마이크로/나노 단위의 두께를 가진 니켈 스탬프(260)를 형성한다. 여기서의 니켈 도금액은 600~650g 썰파민산 니켈(Ni(NH2SO3)2), 5~6g/L 염화니켈(NiCl2) 및 25~35g/L 붕산(H3BO3)으로 조성된다. 이러한 니켈 도금액은 니켈 스탬프(260)가 100um 이하의 두께로 형성되더라도, 자체 스트레스에 의한 휘어짐 또는 뒤틀림이 없으며, 동시에 유연성을 가진 니켈 스탬프(260)의 제작을 가능하게 한다.
이러한 유연성을 가진 니켈 스탬프(260)를 제작하기 위한 다른 조건에 있어서, 니켈 도금액의 ph는 4 내지 4.5, 온도는 50 내지 60도를 유지하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 6500μm의 니켈 스탬프를 제작하기 위한 인가되는 전류의 크기와 인가되는 전류의 인가시간을 살펴보면, 먼저, 100mA 내지 500mA의 전류로 90분, 1000mA의 전류로 60분, 2000mA의 전류로 60분, 4000mA의 전류로 60분, 7000mA의 전류로 60분 동안 차례대로 도금을 수행한다. 다음으로, 11000mA 정도의 전류를 4.5 시간 정도의 전류인가 시간을 주어 도금을 수행한다.
한편, 도금이 이루어지는 내부용기와 내부용기를 포함하는 외부용기를 이용하여, 니켈 도금액이 외부용기에서 내부용기로 유입되도록 한 후 다시 전기 도금액을 외부용기로 유입되도록 오버플로우(overflow) 시키는 순환(Circulation) 공정을 수행하는 것이 바람직하다. 이러한 오버플로우 및 순환 공정을 수행함으로써, 니켈 스탬프(260)의 균일도를 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도2의 (e) 내지 (f)에 도시된 바와 같이, 니켈 스탬프(260)를 제외한 기판, 제1 내지 제2산화막, 제1 내지 제2시드메탈층을 니켈 스탬프(260)로부터 제거한다.
도3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 니켈 도금액을 이용한 니켈 스탬프의 제조방법에 의하여 제조된 니켈 스탬프를 나타내는 도면대용 사진이다. 도3의 (a)는 본 발명에 따른 니켈 도금액을 이용하지 아니하여 제조된 니켈 스탬프를 나타내는 도면대용 사진이고, 도3의 (b)는 본 발명에 따른 니켈 도금액을 이용한 니켈 스탬프를 나타내는 도면대용 사진이다. 도3의 (a), (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 니켈 도금액을 이용하지 않은 니켈 스탬프(도3의 (a))는 자체 응력에 의해 휘어져 있으나, 본 발명에 따른 니켈 도금액을 이용한 니켈 스탬프(도3의 (b))는 자체 응력이 없어, 유연성을 가지고 있음을 확인 할 수 있다.
도4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유연성을 가진 스탬프의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다. 도4의 (a) 내지 (g)에 도시된 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유연성을 가진 스탬프의 제조방법 중 도4의 (a) 내지 (c)는, 도2에 도시된 유연성을 가진 스탬프의 제조방법 중 도2의 (a) 내지 (c)와 동일하므로, 도4의 (a) 내지 (c)에 대한 설명은, 상술한 도2의 (a) 내지 (c)에 대한 설명으로 대체한다.
계속하여, 나머지 도4의 (d) 내지 (g)를 이하에서 설명한다.
도4의 (d)에 도시된 바와 같이, 제2시드메탈층(250) 상에 전기도금을 수행하여 니켈 합금층(360)을 형성한다. 바람직하게는 니켈 합금층(360)은 니켈 코발트(NiCo)층인 것이 바람직하다. 하지만, 니켈과 결합되는 코발트 이외에, 크롬(Cr), 철(Fe), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 인듐(In), 주석(Sn), 납(Pb), 비소(As) 또는 망간(Mn) 등을 이용하여 니켈 합금층(360)을 형성하여도 무방하다. 제2시드메탈층(250) 상에 니켈 코발트층(360)을 형성하기 위한 니켈 코발트 도금액은 썰파민산 니켈 110g/L, 썰파민산 코발트 10g/L 및 붕산 30g/L으로 조성되는 것이 바람직하다. 구체적인 예를 들어, 6500μm의 두께를 가진 니켈 코발트층(360)을 형성하기 위한 도금의 조건 중 인가되는 전류의 크기와 인가되는 전류의 인가시간은, 100mA 내지 500mA의 전류로 90분을 도금한 후, 1000mA의 전류로 60분 정도 도금을 수행하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도4의 (e)에 도시된 바와 같이, 니켈 코발트층(360) 상에 전기도금을 수행하여 니켈층(370)을 형성한다. 이러한, 니켈층(370)을 형성하기 위한 도금액은, 600~650g의 썰파민산 니켈(Ni(NH2SO3)2), 5~6g의 염화니켈(NiCl2) 및 25~35g의 붕산(H3BO3)으로 조성된다.
다음으로, 도4의 (f), (g)에 도시된 바와 같이, 니켈 코발트층(360)과 니켈층(370)을 제외한 나머지를 제거한다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유연성을 가진 스탬프의 제조방법은 니켈 코발트층(360)과 니켈층(370)이 이종 접합된 니켈합금 스탬프를 제작할 수 있다.
도5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유연성을 가진 스탬프의 경도와 영률에 대한 실험 결과 값을 보여주는 도면이고, 도6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유연성을 가진 스탬프의 경도와 영률에 대한 실험 결과 값을 보여주는 그래프이다. 도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유연성을 가진 니켈 스탬프는, 대략 2000nm 이하에서 경도(hardness)가 대략 3.57GPa이고, 영률(modulus)이 대략 195.5GPa인 것으로 확인되었다. 반면, 도6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 니켈 코발트층과 니켈층이 이종 접합된 니켈합금 스탬프는, 대 략 2000nm 이하에서 경도가 대략 6.9GPa이고, 영률이 대략 303.4.GPa인 것으로 확인되었다. 결국, 니켈 코발트층과 니켈층이 이종접합된 니켈합금 스탬프가, 도2에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 제조방법에 의한 결과물인 니켈 스탬프보다 경도(hardness)와 영률(Young's modulus)이 대략 2배정도 높음을 알 수 있었다. 따라서 바람직하게는 니켈합금 스탬프를 제작하는 것이 니켈 스탬프를 제작하는 것보다 더 유리하다는 것을 알 수 있었다.
도7은 본 발명의 실시 예에 따른 유연성을 가진 스탬프를 이용한 핫 엠보싱 장치를 보여주는 도면이다.
도7에 도시된 바와 같이, 핫 엠보싱 장치(400)에서, 본 발명의 실시 예에 따른 제조방법에 의해 제작된 니켈 스탬프(430) 또는 니켈합금 스탬프(430)는 A-A' 축을 기준으로 회전할 수 있는 롤 플레이트(420)에 둘러 감겨 있다. 그리고 마이크로/나노 패턴(435)이 전사될 폴리머(440)가 통과할 수 있도록 롤 플레이트(420)와 평판 플레이트(410)는 서로 이격되어 구성된다. 여기서, 평판 플레이트(410) 내부에는 히터(415)가 형성될 수 있고, 롤 플레이트(420)의 내부에도 히터(미도시)가 형성될 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 유연성을 가진 스탬프는 자체 응력이 없어, 롤 플레이트(420)에 쉽게 둘러 감길 수 있기 때문에, 폴리머(440)에 마이크로/나노 패턴(435)과 동일한 마이크로/나노 전사패턴(445)을 전사시킬 수 있다.
이상에서 보는 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도1은 종래의 금속 몰드 제조공정을 설명하기 위한 도면이다.
도2의 (a) 내지 (f)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유연성을 가진 스탬프의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 니켈 도금액을 이용한 니켈 스탬프의 제조방법에 의하여 제조된 니켈 스탬프를 나타내는 도면대용 사진이다.
도4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 유연성을 가진 스탬프의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도5 내지 도6은 본 발명의 실시 예에 따른 유연성을 가진 스탬프의 경도와 영률에 대한 실험 결과 값을 보여주는 도면이다.
도7은 본 발명의 실시 예에 따른 유연성을 가진 스탬프를 이용한 핫 엠보싱 장치를 보여주는 도면이다.

Claims (15)

  1. 삭제
  2. (a) 기판의 상부에 산화막을 형성하는 단계;
    (b) 상기 산화막 상에 제1시드메탈층(1st seed metal layer)을 형성하는 단계;
    (c) 상기 제1시드메탈층 상에 감광제를 형성하고, 상기 감광제를 패터닝하여 포토레지스트 몰드(PhotoResist Mold)를 형성하는 단계;
    (d) 상기 제1시드메탈층 및 상기 포토레지스트 몰드 상에 제2시드메탈층(2nd seed metal layer)을 형성하는 단계;
    (e) 썰파민산 니켈(Ni(NH2SO3)2) 600~650g/L, 염화니켈(NiCl2) 5~6g/L 및 붕산(H3BO3) 25~35g/L 으로 조성된 니켈 도금액을 이용한 전기 도금을 수행하여 상기 제2시드메탈층 상에 니켈 스탬프를 형성하는 단계
    를 포함하는, 유연성을 가진 스탬프의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 기판의 하부에도 상기 산화막을 형성하는, 유연성을 가진 스탬프의 제조방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    상기 감광제 상에 마스크층을 형성하고, 상기 마스크층의 패턴을 상기 감광제 층에 전사하여 상기 포토레지스트 몰드를 형성하는, 유연성을 가진 스탬프의 제조방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 (d)단계와 (e)단계 사이에,
    상기 기판, 산화막, 제1시드메탈층, 포토레지스트 몰드 및 제2시드메탈층이 형성된 웨이퍼를 디아이 워터(Deionized Water)가 담긴 용기(vessel)에 디핑(dipping)하는 단계; 및
    상기 웨이퍼가 디핑된 상기 용기를 진공챔버에 넣고 진공펌프로 상기 제2시드메탈층의 패턴 사이에 트랩된 공기를 제거하는 단계
    를 더 포함하는, 유연성을 가진 스탬프의 제조방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 (d)단계와 (e)단계 사이에,
    상기 제2시드메탈층 표면을 중크롬산칼륨으로 도포하는 단계
    를 더 포함하는, 유연성을 가진 스탬프의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    수중에서 상기 제2시드메탈층 표면을 상기 중크롬산칼륨으로 도포하는, 유연성을 가진 스탬프의 제조방법.
  8. (a) 기판의 상부에 산화막을 형성하는 단계;
    (b) 상기 산화막 상에 제1시드메탈층(1st seed metal layer)을 형성하는 단계;
    (c) 상기 제1시드메탈층 상에 감광제를 형성하고, 상기 감광제를 패터닝하여 포토레지스트 몰드(PhotoResist Mold)를 형성하는 단계;
    (d) 상기 제1시드메탈층 및 상기 포토레지스트 몰드 상에 제2시드메탈층(2nd seed metal layer)을 형성하는 단계;
    (e) 니켈합금 도금액을 이용한 전기 도금을 수행하여 상기 제2시드메탈층 상에 니켈 합금층을 형성하는 단계; 및
    (f) 썰파민산 니켈(Ni(NH2SO3)2) 600~650g/L, 염화니켈(NiCl2) 5~6g/L 및 붕산(H3BO3) 25~35g/L 로 조성된 니켈 도금액을 이용한 전기 도금을 수행하여, 상기 니켈 합금층 상에 니켈층을 형성하는 단계
    를 포함하는, 유연성을 가진 스탬프의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 니켈합금 도금액은,
    썰파민산 니켈 110g/L, 썰파민산 금속 10g/L 및 붕산 30g/L 으로 조성된, 유연성을 가진 스탬프의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 썰파민산 금속에서의 금속은,
    크롬(Cr), 철(Fe), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 인듐(In), 주석(Sn), 납(Pb), 비소(As) 또는 망간(Mn)인, 유연성을 가진 스탬프의 제조방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 기판의 하부에도 상기 산화막을 형성하는, 유연성을 가진 스탬프의 제조방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    상기 감광제 상에 마스크층을 형성하고, 상기 마스크층의 패턴을 상기 감광제 층에 전사하여 상기 포토레지스트 몰드를 형성하는, 유연성을 가진 스탬프의 제조방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 (d)단계와 (e)단계 사이에,
    상기 기판, 산화막, 제1시드메탈층, 포토레지스트 몰드 및 제2시드메탈층이 형성된 웨이퍼를 디아이 워터가 담긴 용기에 디핑하는 단계; 및
    상기 웨이퍼가 디핑된 상기 용기를 진공챔버에 넣고 진공펌프로 상기 제2시드메탈층의 패턴 사이에 트랩된 공기를 제거하는 단계
    를 더 포함하는, 유연성을 가진 스탬프의 제조방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 (d)단계와 (e)단계 사이에,
    상기 제2시드메탈층 표면을 중크롬산칼륨으로 도포하는 단계
    를 더 포함하는, 유연성을 가진 스탬프의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    수중에서 상기 제2시드메탈층 표면을 상기 중크롬산칼륨으로 도포하는, 유연 성을 가진 스탬프의 제조방법.
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