KR101081660B1 - 박막 유지방법 및 이를 이용한 기판제조물 - Google Patents

Abstract

기판에 증착되어 공기에 노출시 쉽게 휘발되거나 박리되는 물질을 안정적으로 유지시킬 수 있는 박막 유지방법 및 이를 이용한 기판제조물이 개시된다. 본 발명에 따른 박막 유지방법은 기판상에 휘발성이 있는 주박막을 제공하는 단계, 그리고 상기 주박막이 휘발되지 않도록 상기 주박막을 밀봉하는 보호박막을 제공하는 단계를 포함한다. 이와 같은 구성에 의하면, 기판을 이용한 다양한 제품의 제작하는 경우 기판에 휘발성이 있거나 공기에 노출되었을 때 쉽게 박리되는 물질을 증착했을 때, 휘발 또는 박리를 차단함으로써, 상기 물질을 안정적으로 유지하고, 기판제조물의 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

박막 유지방법 및 이를 이용한 기판제조물{METHOD TO MAINTAIN THIN FILM AND MANUFACURE USING THE SAME}

본 발명은 박막의 유지방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 기판상에 휘발성이 강하거나 쉽게 박리되는 박막이 증착된 경우 이를 유지하는 박막 유지방법 및 이를 이용한 기판제조물에 관한 것이다.

최근 수십 년간 전자 산업의 발전은 인류의 생활을 발전시키는데 큰 역할을 하였다. 이러한 전자 산업의 발전 방향은 전자부품의 소형화, 고집적화 그리고 처리속도의 증진 등으로 변화하고 있으며, 회로의 고집적화를 위해서는 새로운 전자 재료의 개발과 박막 제작 기술의 개발이 필수적이다. 박막의 제작으로 인해 구조차이에 의한 막 고유의 특성을 보유하면서 새로운 전기적, 자기적, 광학적 효과를 나타낸다. 이러한 현상을 이용하면 전기소자, 직접회로, 광학소자 등 여러 분야에 응용이 가능해진다.

한편, 상기 효과를 나타내는 다양한 소재들이 반도체에 증착되는 박막의 재료로 사용될 수 있는데, 리튬(Li), 리튬프로라이드(LiF), 희토류 물질(B, Gd, Dy)과 같은 물질들은 공기에 노출이 된 경우에 쉽게 휘발 또는 박리될 수 있다. 따라서 이러한 휘발성이나 박리성이 강한 물질들이 반도체 표면 위에 증착된 경우에는 이를 안정적으로 유지시켜 주기 위한 방법이 요구된다.

상기 휘발성이나 박리성이 강한 물질들이 반도체의 표면에 박막으로 증착된 경우에는 반도체 기판을 식각방법 등으로 깎아내어 우물형태의 공간을 만들어서 채워 넣거나, 샌드위치 방식으로 상기 휘발성이나 박리성이 강한 박막위에 다른 박막을 증착하는 방법 등이 사용된다. 하지만, 우물형태로 공간을 만들어 채워 넣는 방법의 경우에는 식각에 대한 강한 내성을 보이는 반도체 기판의 경우에는 사용이 어렵고, 샌드위치 방식으로 증착하는 경우에는 측면이 노출되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 공기에 노출시 휘발되거나 쉽게 박리되는 박막을 안정적으로 유지시킬 수 있는 박막 유지방법 및 이를 이용한 기판제조물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 기판을 손상시키지 않고 박막을 적층하는 방법을 통하여 휘발성이 강하거나 쉽게 박리되는 박막을 유지시킬 수 있는 박막 유지방법 및 이를 이용한 기판제조물을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 박막 유지방법은 기판상에 휘발성이 있는 주박막을 제공하는 단계, 그리고, 상기 주박막이 휘발되지 않도록 상기 주박막을 밀봉하는 보호박막을 제공하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 보호박막을 제공하는 단계는 상기 주박막의 측면을 노출 차단하는 보조박막을 제공하는 단계, 그리고 상기 주박막 상단에 제공하여 상단을 보호하는 덮개박막을 제공하는 단계를 포함한다. 그리고, 상기 주박막 하단에 베이스박막을 위치시키는 단계를 포함한다. 본 명세서에서는 보조박막과 덮개박막을 포괄하는 용어로서 보호박막을 제시한다.

한편, 상기 주박막의 측면을 노출 차단하는 상기 보조박막의 형태는 고리형, 또는 다각형의 형태로 제공된다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 기판제조물은 기판, 상기 기판상에 제공되는 휘발성이 있는 주박막, 그리고 상기 주박막을 밀봉하는 보호박막을 포함하며, 상기 보호박막에 의하여 상기 주박막의 휘발 또는 박리를 방지한다.

이때 상기 보호박막은 상기 주박막의 측면을 노출 차단하는 보조박막, 그리고 상기 주박막의 상단에 제공되어 상단을 보호하는 덮개박막을 포함한다. 그리고, 상기 주박막의 하단에 베이스박막이 위치한다.

한편, 상기 주박막의 측면을 노출 차단하는 상기 보조박막의 형태는 고리형, 또는 다각형의 형태로 제공된다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 첫째, 공기에 노출되었을 때 쉽게 휘발되거나 박리되는 박막을 안정적으로 유지함으로 인하여, 이러한 방법을 통한 기판제조물의 품질을 향상시킬 수 있다.

둘째, 기판의 손상 없이 부가적인 별도의 박막을 증착하여 휘발성이 강하거나 쉽게 박리되는 박막을 안정하게 유지시키는바, 제품의 완성도를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 박막 유지방법을 도시한 흐름도,
도 2는 도 1에 도시된 박막 유지방법을 이용한 기판제조물을 대략적으로 그린 단면도, 그리고,
도 3a 내지 도 3c는 보조박막의 증착후, 그 형상을 대략적으로 도시한 단면도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 유지방법을 도시한 흐름도이고, 도 2는 상기 박막 유지방법을 이용하여 제조한 기판제조물(100)을 도시한 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 박막 유지방법은 베이스박막(110)을 제공하는 단계(S1), 보조박막(121)을 제공하는 단계(S2), 휘발성이 있는 주박막(20)을 제공하는 단계(S3), 그리고 덮개박막(112)을 제공하는 단계(S4)로 이루어 진다.

먼저, 기판(10)이 제공된다. 실시예에서는 방사선 센서를 제작하기 위하여 반도체 기판 또는 세라믹 기판이 제공되는 것으로 예시하나 꼭 이러한 용도에 한정하는 것은 아니며, 다양한 용도에 사용되는 여러 종류의 기판일 수 있다.

상기 기판(10)에 반도체 공정에서 필요로 하는 휘발성이 강하거나 박리가 쉬운 주박막(20)을 증착하기 위하여, 상기 기판(10)의 표면에 베이스 박막(110)을 증착한다(S1). 상기 베이스박막(110)은 전도성 물질일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 베이스박막(110)을 증착하여 상기 주박막(20)을 안정적으로 증착시킬 수 있는 베이스를 제공하고, 상기 주박막(20)의 구성 물질의 종류에 따라 기판(10)과의 사이에서 일어날 수 있는 화학적 반응을 막아준다.

참고로, 본 발명에 있어서 박막을 증착하는 방법은 주지된 방법인 PVD(Physical Vapor Deposition), CVD(Chemical Vapor Deposition), 및 ALD(Atomic Layer Deposition)를 포함하며, 상기 방법 이외에도 다양한 박막 증착방법이 사용될 수 있다.

다음으로, 베이스박막(110)이 증착된 기판(10)위에 보조박막(121)을 증착한다(S2). 상기 보조박막(121)은 주박막(20)이 위치할 수 있는 공간을 형성하는 울타리의 역할을 한다. 결국, 주박막(20)이 증착될 때 자리를 잡을 수 있는 공간을 확보하는 과정이라고 할 수 있으며, 상기 보조박막(121)의 두께는 주박막(20)의 두께와 같거나 조금 더 두껍게 증착함이 바람직하나, 이에 한정하지 않는다.

이러한 보조박막(121)을 만들기 위해서는 리소그래피 방법, 마스크 패턴 방법 등 사용자가 원하는 특정 모양의 틀을 이용하는 다양한 방법이 가능하다. 또한, 상기 보조박막(121)은 전도성 또는 비전도성의 모든 물질을 사용할 수 있다.

한편, 도 3a 내지 도 3c는 보조박막(121)을 증착하는 단계(S2)를 마친 후의 단면도이다. 상기 보조박막(121)은 도 3a의 도시와 같이, 위에서 내려다 보았을 때 고리형이거나, 도 3b 및 도 3c의 도시와 같이 사각형 혹은 육각형 등의 다각형의 형상으로 증착된다.

상기 과정 후에는, 상기 베이스박막(110)과 보조박막(121)의 증착으로 형성된 공간에 주박막(20)을 증착한다(S3). 상기 주박막(20)은 휘발성이 있거나, 공기에 노출된 경우에 쉽게 박리될 수 있는 중성자 전환막과 같은 물질로, 리튬(Li), 리튬프로라이드(LiF), 또는 희토류 물질(B, Gd, Dy)을 예시하나, 꼭 이에 한정하지 않으며, 여러 종류의 휘발성이 있는 다양한 물질들을 포함한다. 상기 주박막(20)은 상기 보조박막(121)에 비하여 그 두께가 같거나 더 얇은 것이 바람직하나 이에 한정하지 않는다.

다음으로, 보조박막(121)과 주박막(20)의 상단에 덮개박막(122)을 증착하여 상기 주박막(20)을 밀봉한다(S4). 이러한 덮개박막(122)의 형상은 보조박막(121)의 형상과 같게 형성됨이 바람직하나, 꼭 이에 한정하지는 않는다. 상기 덮개박막(122)의 크기는 베이스박막(110)의 크기와 같거나 조금 더 크게 증착하는 것이 바람직하다. 이러한 덮개박막(122)의 밀봉효과로 인하여 주박막(20)이 휘발되거나 박리되는 것을 방지하여 박막구조를 안정적으로 유지할 수 있다.

한편, 상기 보조박막(121)을 제공하는 단계(S2)는 주박막(20)의 성질, 또는 제작환경에 따라서 주박막(20)을 제공하는 단계(S3) 이후에 수행되어도 무방하고, 또한 주박막(20)의 휘발성을 고려하여 상기 보조박막(121)이 제공되지 않는 변형예 또한 가능하다.

그리고 상기 베이스박막(110)을 제공하는 단계(S1)는 공정에 따라 생략될 수 있다. 즉, 주박막(20)과 기판(10)이 접촉하면서 아무런 화학적 반응을 일으키지 않거나, 기판(10) 자체가 주박막(20)을 증착시킬 수 있는 베이스의 역할을 할 수 있을 때에는, 주박막(20)을 기판(10)상에 바로 증착시키고, 그 위에 보조박막(121)과 덮개박막(122)으로 구성된 보호박막(120)을 바로 증착시키는 변형예 또한 가능하다.

상기 박막 유지방법을 이용하여 제조한 기판제조물(100)에 대하여 설명한다. 보다 자세한 설명을 위해 도 2를 참고한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 기판제조물(100)은 기판(10), 주박막(20), 보호박막(120)을 포함한다.

상기 기판(10)의 경우 앞에서 설명한 바와 같이 다양한 용도를 위해 사용되는 모든 기판이 포함되며, 상기 주박막(20)의 경우에는 휘발성이 있거나 공기에 노출되었을 경우에 쉽게 박리되는 물질로 이루어진 박막을 말한다. 상기 보호박막(120)은 상기 주박막(20)의 박리를 방지하기 위하여 상기 주박막(20)과 공기가 만나지 않도록 밀폐공간을 형성하고, 그 밀폐공간 안에 상기 주박막(20)이 위치하게 된다.

이러한 보호박막(120)은 상기 주박막(20)의 측면을 노출 차단하면서 상기 주박막(20)의 측면으로의 박리 또는 휘발을 차단하는 보조박막(121)과 상기 주박막(20)의 상단에 제공되어 상단을 보호하여 상기 주박막(20)의 상단으로의 박리 또는 휘발을 차단하는 덮개박막(122)으로 구성된다. 이 경우 상기 보조박막(121)의 형상은 도 3a 내지 도 3c의 도시와 같이 고리형 또는 사각형, 육각형 등 다각형의 형상으로 형성된다.

한편, 상기 주박막(20)및 보조박막(121)과 기판(10) 사이에는 베이스박막(110)이 증착된다. 이러한 베이스박막(110)은 상기 주박막(20)과 상기 기판(10)사이에 있을지 모르는 화학반응을 차단한다. 한편, 상기 베이스박막(110), 보조박막(121), 그리고 덮개박막(122)은 상기 주박막(20)과 접하면서 특별한 화학반응이 일어나지 않는 재료들로 이루어 짐이 바람직하다.

상기와 같은 기판제조물(100)은 주박막(20)을 증착시키기 위하여 기판(10)을 식각하는 방법으로 깎아내지 않고 기판(10) 상판에 또는 베이스박막(110) 위에 주박막(20)을 증착시키는바 기판(10)의 표면을 손상시키지 않는다. 또한, 휘발성이 있는 주박막(20)을 완전히 밀봉하는 방법으로 인하여 주박막(20)을 안정적으로 유지시킬 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

S1: 베이스박막 증착단계 S2: 보조박막 증착단계
S3: 주박막 증착단계 S4: 덮개박막 증착단계
10: 기판 20: 주박막
100: 기판제조물 110: 베이스박막
120: 보호박막 121: 보조박막
122: 덮개박막

Claims (8)

1. 기판상에 보조박막을 고리형 또는 다각형의 형상으로 형성하는 단계;
   상기 보조박막의 내부에 휘발성이 있는 주박막을 보조박막과 동일한 두께로 주입하여 주박막을 형성하는 단계; 및
   상기 주박막이 공기와 접촉하여 휘발, 또는 박리 등과 같은 박막 손상이 발생되지 않도록 상기 주박막의 상단에 덮개박막을 형성하는 단계;
   를 포함하는 박막 유지방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 보조박막을 형성하는 단계, 상기 주박막을 형성하는 단계, 및 상기 덮개박막을 형성하는 단계는 진공 상태에서 실시되는 것을 특징으로 하는 박막 유지방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 주박막 하단에 위치한 베이스박막을 형성하는 단계를 더 포함하며,
   상기 베이스박막을 형성하는 단계는 상기 보조박막을 형성하는 단계보다 먼저 실시되는 것을 특징으로 하는 박막 유지방법.
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