KR101331493B1 - Preparing method for double-layer target with a narrow vacuum gap for the laser induced particle acceleration and double-layer target prepared by the same method - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method of manufacturing a multi-layer target including a vacuum layer with a narrow vacuum gap for the laser induced, specifically, by this the step five (5 step) forming the vacuum layer in the metal layer intervening space the side in which the step four (4 step), patterning the photoresist layer of the first substrate and the metal layer of the second substrate are formed in which the photoresist layer is formed on the upper part of the metal layer of the step three (3 step). The first substrate manufacturing the second substrate with the step one and step two is patterning the opposite surface of the side in which the metal layer is formed from the previous step one and manufactures the first substrate, and step two and the same method generate the metal layer in one side of the substrate or the second substrate. According to the invention, the double-layer target can be easily manufactured from the micro-electromechanical system (MEMS) technology, and it is used for manufacturing the conventional semiconductor processes. The each thickness of the double-layer target as well as the energy spectrum of the ion beam particle to generate can be controlled by the invention. [Reference numerals] (1) Silicon substrate;(10) Double layer target including a vacuum layer;(2) Spread a metal film material;(3) Aluminum (masking material) deposition;(4) Photoresist deposition;(5) Photolithography;(6) Photoresist development;(7) Etch an aluminum layer;(8) Etch the silicon substrate-DRIE;(9) Photoresist + Photolithography;(AA) Make two sheets

Description

레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 이중층 타겟{Preparing method for double-layer target with a narrow vacuum gap for the laser induced particle acceleration and double-layer target prepared by the same method}Preparing method for double-layer target with a narrow vacuum gap for the laser induced particle acceleration and double-layer target prepared by the same method}

본 발명은 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 이중층 타겟에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing a double layer target comprising a vacuum layer for laser induced particle generation and to a double layer target produced thereby.

최근 극첨두 출력 레이저의 발전으로 레이저에 의한 핵융합 반응과 이에 따른 중성자의 발생이 새로운 고속 중성자 공급원으로 연구되고 있다. 레이저에 의해 유도되는 중성자는 종래의 중성자원에 비해 순간 선속이 크고 직경이 약 1 ㎜ 인 점광원의 특성을 가지고 있어, 펄스고속중성자 방사화법 또는 즉발중성자 재료손상회복 연구 등 다양한 분야에 응용될 수 있는 특징이 있다.
Recently, with the development of ultra-peak output lasers, the fusion reaction by laser and the generation of neutrons have been studied as a new fast neutron source. The neutron induced by the laser has the characteristics of a point light source with a large instantaneous flux and a diameter of about 1 mm compared to the conventional neutral resource, and can be applied to various fields such as pulse high-speed neutron radiation method or immediate neutron material damage recovery research. There is a characteristic.

레이저유도 고속 중성자는 핵융합반응에 의해 발생되는 약 2.5 MeV의 에너지를 가진 나노 초 단위의 순간에 발생하는 펄스 중성자를 말한다.
Laser-induced fast neutrons are pulsed neutrons that occur at nanosecond moments with an energy of about 2.5 MeV generated by the fusion reaction.

상기 레이저유도 고속 중성자는 이동성, 첨단성, 장수명이 뛰어나 반도체 및 전자 소자의 중성자 피폭 영향 분석, 중성자 방사화 극미량 분석, 고분해능 중성자 라디오 그래피 등 다양한 분야에 활용되고 있다.
The laser-induced high-speed neutrons have high mobility, high performance, and long life, and are used in various fields such as neutron exposure effect analysis, neutron emission trace amount analysis, and high resolution neutron radiography for semiconductor and electronic devices.

종래 레이저 유도 중성자를 가속하는 방법으로는 다음과 같은 기술들이 공지되어있다.
Conventional techniques for accelerating laser induced neutrons are known as follows.

일본 공개특허 특개 2010-165494호(공개일:2010.07.29)는 레이저 조사에 의해 단색화되는 이온빔을 효율적으로 발생시킬 수 있는 타겟으로 활용할 수 있는 나노클러스터에 관한 것이다(특허문헌 1). 상기 발명에서 이온빔을 효율적으로 발생시키기 위해서는 나노클러스터에 선행펄스가 극히 작은 고품질의 레이저를 조사해야 하는 문제가 있다.
Japanese Patent Laid-Open No. 2010-165494 (published date: July 29, 2010) relates to a nanocluster that can be used as a target capable of efficiently generating an ion beam monochromated by laser irradiation (Patent Document 1). In order to efficiently generate an ion beam in the present invention, there is a problem in that the nanocluster needs to be irradiated with a high quality laser having a very small amount of leading pulse.

또한, 미국특허 US 2009/0230318호(출원일:2009.09.17)는 극초단 레이저 펄스와의 상호작용으로 가속화된 이온을 위한 타겟 및 그 제조방법에 관한 것이다(특허문헌 2). 상기 발명에는 중이온층, 전기장, 최대 이온 에너지를 포함하는 시스템을 모델링하고, 상기 중이온층, 전기장 및 최대 이온 에너지의 파리미터를 상기 모델과 연관시켜 에너지 분포를 최적화하는 방법이 개시되어 있다.
In addition, US 2009/0230318 (filed date: 2009.09.17) relates to a target for ions accelerated by interaction with ultra-short laser pulses and a method of manufacturing the same (Patent Document 2). The invention discloses a method of modeling a system comprising a heavy ion layer, an electric field, and maximum ion energy, and optimizing the energy distribution by associating parameters of the heavy ion layer, electric field and maximum ion energy with the model.

나아가, 대한민국 공개특허 10-1998-0041062호(출원일:1998.09.30)는 레이저 음극선관용 타겟에 관한 것이다(특허문헌 3). 상기 발명의 음극선광용 타겟은 크리스탈 스트라이프 층과 상기 크리스탈 스프라이트층 상부에 거울 및 상기 거울 상부에 메탈이 형성된 구조를 가지고 있다.
Furthermore, Republic of Korea Patent Publication No. 10-1998-0041062 (application date: September 30, 1998) relates to a laser cathode ray tube target (Patent Document 3). The cathode ray targeting target of the present invention has a structure in which a mirror is formed on the crystal stripe layer and the crystal sprite layer, and a metal is formed on the mirror.

상기에서 나열한 극초단 출력 레이저를 이용한 레이저 유도 입자 가속에 있어서, 종래 타겟으로는 4 ~ 9 ㎛두께의 얇은 필름이 사용되었으며, 에너지가 높은 이온빔을 발생시키기 위해서는 수십 나노미터 두께의 얇은 필름이 사용해야 했다.
In laser-induced particle acceleration using the ultra-short lasers listed above, a thin film having a thickness of 4 to 9 µm was used as a target, and a thin film of several tens of nanometers had to be used to generate an ion beam with high energy. .

또한, 상기 타겟은 레이저의 주 펄스와 타겟(상기, 얇은 필름)이 상호작용하기 전에 레이저의 선행펄스에 의해 타겟이 파괴되는 것을 방지하기 위해 플라즈마 거울이 추가로 구성되며, 이에 따른 타겟의 제조비용의 증가 및 차지하는 공간이 늘어나는 문제가 있으며, 또한 상기 플라즈마 거울의 사용횟수에 제한이 있어 수시로 교체해야 하는 문제점이 있었다.
In addition, the target further comprises a plasma mirror to prevent the target from being destroyed by the preceding pulse of the laser before the main pulse of the laser and the target (the thin film) interaction, thereby manufacturing cost of the target There is a problem that the increase and occupy the space of the increase, and also the number of times of use of the plasma mirror has a problem that must be replaced from time to time.

이에, 본 발명자들은 극초단 고출력 레이저를 이용한 레이저 유도 입자 가속을 연구하던 중, 진공층을 포함하는 이중층 타켓은 종래 타겟에서 요구되는 선행펄스가 작은 고품질의 레이저가 요구되지 않아도 에너지가 높으면서 동시에 에너지 폭이 좁은 이온빔을 발생시킬 수 있다는 것을 알아내었고, 상기 이중층 타겟은 상용 반도체 공정을 사용하여 용이하게 제조될 수 있다는 것을 알아내고 본 발명을 완성하였다.
Therefore, the inventors of the present invention while studying laser-induced particle acceleration using an ultra-short high-power laser, the double-layer target including the vacuum layer is high energy and at the same time the energy width at the same time even if a high-quality laser with a small amount of the preceding pulse required by the conventional target is not required It has been found that this narrow ion beam can be generated and the bilayer target can be easily produced using a commercially available semiconductor process and has completed the present invention.

JP 2010-165494호 (공개일:2010.07.29)JP 2010-165494 (Published: 2010.07.29) US 2009/0230318호 (출원일:2009.09.17)US 2009/0230318 (filed: 2009.09.17) KR 10-1998-0041062호 (출원일:1998.09.30)KR 10-1998-0041062 (filed date: September 30, 1998)

본 발명의 목적은 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법을 제공하는 데 있다.
It is an object of the present invention to provide a method for producing a double layer target including a vacuum layer for generating laser induced particles.

본 발명의 또 다른 목적은 상기의 제조방법으로 제조되는 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟을 제공하는 데 있다.
Still another object of the present invention is to provide a double layer target including a vacuum layer for generating laser-induced particles produced by the above method.

상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명은;In order to solve the above problems,

기판의 일면에 금속층을 형성시키는 단계(단계 1);Forming a metal layer on one surface of the substrate (step 1);

상기 단계 1에서 금속층이 형성된 면의 반대면을 패터닝하여 제 1기판을 제조하는 단계(단계 2);Manufacturing a first substrate by patterning an opposite surface of the surface on which the metal layer is formed in step 1 (step 2);

상기 단계 1 및 단계 2와 동일한 방법으로 제 2기판을 제조하는 단계(단계 3);Manufacturing a second substrate in the same manner as in steps 1 and 2 (step 3);

상기 제 1기판 또는 제 2기판의 금속층 상부에 포토레지스트 층을 형성시킨 후, 상기 포토레지스트 층을 패터닝하는 단계(단계 4);및Forming a photoresist layer on the metal layer of the first substrate or the second substrate, and then patterning the photoresist layer (step 4); and

상기 제 1기판 및 제 2기판의 금속층이 형성된 면을 서로 접합하여 상기 금속층들 사이 공간에 진공층을 형성하는 단계(단계 5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법을 제공한다.
And a step (step 5) of forming a vacuum layer in the space between the metal layers by bonding the surfaces on which the metal layers of the first substrate and the second substrate are formed to each other. It provides a method for producing a double layer target.

또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조되며, 레이저의 선행펄스와 반응하는 제 1타겟층을 포함하는 기판; 레이저의 주 펄스가 들어오기 직전까지 상기 제 1타겟층에 의해 발생한 선행 플라즈마에 의한 충격파의 전달을 방지하는 진공층; 및 레이저 주 펄스에 의해 이온빔이 발생하는 제 2타겟층을 포함하는 기판을 포함하는 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟을 제공한다.
In addition, the present invention is a substrate prepared by the above method, including a first target layer for reacting with the preceding pulse of the laser; A vacuum layer for preventing the transmission of the shock wave by the preceding plasma generated by the first target layer until immediately before the main pulse of the laser enters; And a vacuum layer for generating laser induced particles, the substrate including a substrate including a second target layer on which an ion beam is generated by a laser main pulse.

본 발명에 따른 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법은 종래 반도체 공정 중 미세전자기계시스템(Micro electro mechanical system, MEMS)기술을 사용하여 이중층 타겟을 용이하게 제조할 수 있으며, 이중층 타겟의 구성요소 각각의 두께를 조절할 수 있어, 발생시키고자 하는 이온빔 입자의 에너지 스펙트럼을 조절할 수 있다. 또한, 이에 의해 제조된 이중층 타겟은 진공층을 포함함으로써, 극초단 고출력 레이저를 이용한 레이저 유도 입자 가속에서 선행펄스에 의해 타겟이 반응하여 타겟에 손상이 생기는 것을 방지하는 동시에 보다 높은 에너지의 이온빔을 발생시킬 수 있는 장점이 있다.
The method for manufacturing a double layer target including a vacuum layer for generating laser induced particles according to the present invention can easily manufacture a double layer target by using a micro electro mechanical system (MEMS) technology in a conventional semiconductor process. In addition, the thickness of each component of the bilayer target may be adjusted, and thus the energy spectrum of the ion beam particles to be generated may be adjusted. In addition, the double layer target produced by this includes a vacuum layer, which prevents the target from reacting by the preceding pulse in the laser-induced particle acceleration using the ultra-high-power laser, while generating a higher energy ion beam. There is an advantage to this.

도 1은 본 발명에 따른 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법을 간략하게 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예 1에 의해 제조되는 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 구성을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예 4에 의해 제조되는 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 구성을 나타낸 것이다.1 is a flow chart briefly illustrating a method of manufacturing a double layer target including a vacuum layer for generating laser induced particles according to the present invention.
Figure 2 shows the configuration of a double-layer target including a vacuum layer for generating laser induced particles produced by Example 1 according to the present invention.
Figure 3 shows the configuration of a double layer target including a vacuum layer for generating laser induced particles produced by Example 4 according to the present invention.

본 발명은;SUMMARY OF THE INVENTION

기판의 일면에 금속층을 형성시키는 단계(단계 1);Forming a metal layer on one surface of the substrate (step 1);

상기 단계 1에서 금속층이 형성된 면의 반대면을 패터닝하여 제 1기판을 제조하는 단계(단계 2);Manufacturing a first substrate by patterning an opposite surface of the surface on which the metal layer is formed in step 1 (step 2);

상기 단계 1 및 단계 2와 동일한 방법으로 제 2기판을 제조하는 단계(단계 3);Manufacturing a second substrate in the same manner as in steps 1 and 2 (step 3);

상기 제 1기판 또는 제 2기판의 금속층 상부에 포토레지스트 층을 형성시킨 후, 상기 포토레지스트 층을 패터닝하는 단계(단계 4);및Forming a photoresist layer on the metal layer of the first substrate or the second substrate, and then patterning the photoresist layer (step 4); and

상기 제 1기판 및 제 2기판의 금속층이 형성된 면을 서로 접합하여 상기 금속층들 사이 공간에 진공층을 형성하는 단계(단계 5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법을 제공한다.
And a step (step 5) of forming a vacuum layer in the space between the metal layers by bonding the surfaces on which the metal layers of the first substrate and the second substrate are formed to each other. It provides a method for producing a double layer target.

또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조되며, 레이저의 선행펄스와 반응하는 제 1타겟층을 포함하는 기판; 레이저의 주 펄스가 들어오기 직전까지 상기 제 1타겟층에 의해 발생한 선행 플라즈마에 의한 충격파의 전달을 방지하는 진공층; 및 레이저 주 펄스에 의해 이온빔이 발생하는 제 2타겟층을 포함하는 기판을 포함하는 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟을 제공한다.
In addition, the present invention is a substrate prepared by the above method, including a first target layer for reacting with the preceding pulse of the laser; A vacuum layer for preventing the transmission of the shock wave by the preceding plasma generated by the first target layer until immediately before the main pulse of the laser enters; And a vacuum layer for generating laser induced particles, the substrate including a substrate including a second target layer on which an ion beam is generated by a laser main pulse.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은;SUMMARY OF THE INVENTION

기판의 일면에 금속층을 형성시키는 단계(단계 1);Forming a metal layer on one surface of the substrate (step 1);

상기 단계 1에서 금속층이 형성된 면의 반대면을 패터닝하여 제 1기판을 제조하는 단계(단계 2);Manufacturing a first substrate by patterning an opposite surface of the surface on which the metal layer is formed in step 1 (step 2);

상기 단계 1 및 단계 2와 동일한 방법으로 제 2기판을 제조하는 단계(단계 3);Manufacturing a second substrate in the same manner as in steps 1 and 2 (step 3);

상기 제 1기판 또는 제 2기판의 금속층 상부에 포토레지스트 층을 형성시킨 후, 상기 포토레지스트 층을 패터닝하는 단계(단계 4);및Forming a photoresist layer on the metal layer of the first substrate or the second substrate, and then patterning the photoresist layer (step 4); and

상기 제 1기판 및 제 2기판의 금속층이 형성된 면을 서로 접합하여 상기 금속층들 사이 공간에 진공층을 형성하는 단계(단계 5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법을 제공한다.
And a step (step 5) of forming a vacuum layer in the space between the metal layers by bonding the surfaces on which the metal layers of the first substrate and the second substrate are formed to each other. It provides a method for producing a double layer target.

이하, 본 발명의 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing a double layer target including a vacuum layer for generating laser induced particles of the present invention will be described in detail for each step.

본 발명에 따른 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법(이하, 이중층 타겟의 제조방법)에 있어서, 상기 단계 1은 기판의 일면에 금속층을 형성시키는 단계이다.
In the method of manufacturing a double layer target (hereinafter, referred to as a method of manufacturing a double layer target) including a vacuum layer for generating laser induced particles according to the present invention, step 1 is a step of forming a metal layer on one surface of the substrate.

본 발명에 따른 이중층 타겟의 제조방법에 있어서, 상기 기판은 300 ~ 500 ㎛ 의 두께를 갖는 실리콘 기판을 사용할 수 있으나, 종래 반도체 공정에서 상용으로 사용되는 기판이라면 이에 제한 없이 사용할 수 있다.
In the method of manufacturing a double layer target according to the present invention, the substrate may be a silicon substrate having a thickness of 300 ~ 500 ㎛, if the substrate is commonly used in the conventional semiconductor process can be used without limitation.

본 발명에 따른 이중층 타겟의 제조방법에 있어서, 상기 기판의 일면에 형성되는 금속층은 알루미늄, 티타늄, 탄탈륨 등 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 금속층은 이중층 타겟내에서 레이저의 선행펄스와 반응하여 플라즈마를 생성하는 역할 또는 주 레이저펄스와 상호작용하여 이온빔을 발생시키는 역할을 한다. 상기 금속층은 1 ~ 10 ㎛ 두께로 형성되는 것이 바람직하나, 상기 금속층의 두께는 레이저의 세기 또는 발생시키고자 하는 이온빔의 에너지에 따라 조절될 수 있다.
In the method of manufacturing a double layer target according to the present invention, the metal layer formed on one surface of the substrate may include at least one of aluminum, titanium, tantalum and the like. The metal layer serves to generate a plasma by reacting with a preceding pulse of a laser in a double layer target or to generate an ion beam by interacting with a main laser pulse. The metal layer is preferably formed to a thickness of 1 ~ 10 ㎛, the thickness of the metal layer may be adjusted according to the intensity of the laser or the energy of the ion beam to generate.

본 발명에 따른 이중층 타겟의 제조방법에 있어서, 상기 단계 2는 상기 단계 1에서 금속층이 형성된 면의 반대면을 패터닝하여 제 1기판을 제조하는 단계이다.
In the method of manufacturing a double layer target according to the present invention, step 2 is a step of manufacturing a first substrate by patterning the opposite surface of the surface on which the metal layer is formed in step 1.

상기 패터닝은 포토리소그래피를 이용하여 수행될 수 있으나, 일반적으로 반도체 공정에서 기판상에 형성된 층에 패턴을 형성시키는데 사용되는 방법이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 포토리소그래피 외에도 X선 리소그래피, 나노 리소그래피 및 전자빔 리소그래피 등을 사용할 수 있다.
The patterning may be performed using photolithography, but generally may be used without limitation as long as it is a method used to form a pattern on a layer formed on a substrate in a semiconductor process. For example, in addition to photolithography, X-ray lithography, nanolithography and electron beam lithography can be used.

상기 포토리소그래피는 기판 표면에 사진 인쇄 기술을 사용하여 패턴을 형성시키는 방법이다. 일반적으로 포토리소그래피는 기판 상부에 패턴을 형성시키고자 하는 물질(산출물)을 형성시키는 단계(증착단계); 상기 산출물 상부에 포토레지스트층을 형성시키는 단계; 만들고자 하는 패턴이 그려진 마스크 상부에 빛 또는 자외선을 선택적으로 조사하는 단계(노광단계); 포토레지스트에 패턴이 형성되는(현상단계); 포토레지스트의 패턴에 따라 산출물에 패턴을 형성시키는 단계(식각공정); 및 산출물 상부에 남아있는 포토레지스트를 제거하는 단계(박리단계)로 구성된다.
Photolithography is a method of forming a pattern on the surface of the substrate using a photo printing technique. In general, photolithography includes forming a material (output) to form a pattern on the substrate (deposition step); Forming a photoresist layer on the output; Selectively irradiating light or ultraviolet rays onto the mask on which the pattern to be made is drawn (exposure step); A pattern is formed on the photoresist (developing step); Forming a pattern on the output according to the pattern of the photoresist (etching process); And removing the photoresist remaining on the output (peeling step).

예를 들면, 상기 단계 2에서 패터닝은 기판의 금속층이 형성된 면의 반대면 상부에 마스킹 물질을 형성시키는 단계(단계 A); 상기 마스킹 물질 상부에 포토레지스트 층을 형성시키는 단계(단계 B); 이를 포토리소그래피를 이용하여 마스킹 물질에 패턴을 형성시키는 단계(단계 C); 상기 마스킹 물질의 패턴에 따라 기판에 패턴을 형성시키는 단계(단계 D); 기판상에 남아있는 마스킹 물질을 제거하는 단계(단계 E) 순서로 수행하여 패턴을 형성시킬 수 있다.
For example, patterning in step 2 may include forming a masking material on top of the opposite side of the surface on which the metal layer of the substrate is formed (step A); Forming a photoresist layer over the masking material (step B); Forming a pattern on the masking material using photolithography (step C); Forming a pattern on the substrate according to the pattern of the masking material (step D); The pattern may be formed by performing the step of removing the masking material remaining on the substrate (step E).

상기 단계 A에서 마스킹 물질은 패턴을 형성시키고자 하는 면에 제공되는 것으로서, 상기 마스킹 물질로는 알루미늄을 사용할 수 있으나, 상용 반도체 공정에서 사용되는 마스킹 물질이라면 이에 제한되지 않는다.
In step A, the masking material is provided on a surface to form a pattern, and aluminum may be used as the masking material, but the masking material is not limited thereto.

상기 마스킹 물질은 0.15 ~ 0.4 ㎛ 두께로 형성되는 것이 바람직하나, 포토리소그래피를 수행한 이후 마스킹층의 식각 및 실리콘 기판의 식각(패턴)공정에 지장을 주지 않는 두께라면 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 500 ㎛ 두께의 실리콘 기판을 식각하는 경우 마스킹층의 두께는 0.2 ㎛ 면 충분하다.
The masking material may be formed to a thickness of 0.15 to 0.4 μm, but the masking material is not limited thereto as long as it does not interfere with the etching of the masking layer and the etching (pattern) process of the silicon substrate after photolithography. For example, when etching a silicon substrate having a thickness of 500 μm, the thickness of the masking layer is sufficient to be 0.2 μm.

상기 단계 C의 포토리소그래피 공정에서 사용되는 마스크는 향후 제 1기판과 제 2기판을 접합할 때 정렬을 위한 패턴을 포함하는 것이 바람직하다.
The mask used in the photolithography process of step C preferably includes a pattern for alignment when bonding the first substrate and the second substrate in the future.

본 발명에 따른 이중층 타겟의 제조방법에 있어서, 기판으로 300 ~ 500 ㎛의 두꺼운 실리콘 기판을 사용하기 때문에, 상기 마스킹 물질의 패터닝과 같이 포토리소그래피 공정으로는 기판을 패터닝 시키는 데 한계가 있다. 따라서, 상기 단계 D에서 기판에 패턴을 형성시키는 방법으로는 심도 반응성 이온 식각(Deep Reactive Ion Etching, DRIE)을 이용하여 수행될 수 있다.
In the method for manufacturing a double layer target according to the present invention, since a thick silicon substrate having a thickness of 300 to 500 µm is used as a substrate, there is a limit in patterning the substrate in a photolithography process such as patterning of the masking material. Therefore, the method of forming a pattern on the substrate in step D may be performed using deep reactive ion etching (DRIE).

상기 심도 반응성 이온 식각은 별도의 마스크를 사용하지 않고 실리콘 기판에 직접 패턴을 형성시키는 방법으로, 본 발명에서는 포토리소그래피 공정 수행 후 기판 상부에 형성된 마스킹 물질의 패턴에 따라, 기판에 패턴이 형성될 수 있다.
The depth-reactive ion etching is a method of directly forming a pattern on a silicon substrate without using a separate mask. According to the present invention, a pattern may be formed on a substrate according to a pattern of a masking material formed on the substrate after performing a photolithography process. have.

상기 기판에 패턴을 형성하기 위해 이루어지는 식각은 기판의 반대면에 형성된 금속필름이 노출될 때까지 수행하는 것이 바람직하다.
Etching to form a pattern on the substrate is preferably performed until the metal film formed on the opposite side of the substrate is exposed.

본 발명에 따른 이중층 타겟의 제조방법에 있어서, 상기 단계 3은 상기 단계 1 및 단계 2와 동일한 방법으로 제 2기판을 제조하는 단계이다. 상기 단계 3은 상기 단계 1 및 단계 2와 동일한 공정을 이용하여 수행되므로, 설명을 생략한다.
In the method of manufacturing a double layer target according to the present invention, step 3 is a step of manufacturing a second substrate in the same manner as in step 1 and step 2. Since step 3 is performed using the same process as steps 1 and 2, description thereof is omitted.

또한, 상기 단계 3은 제 1기판 또는 제 2기판의 금속층 상부에 가속이온층을 형성시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 가속이온층은 포토레지스트 층이 형성되지 않은 금속층 상부에 형성시키는 것이 바람직하다.
In addition, the step 3 may further include forming an acceleration ion layer on the metal layer of the first substrate or the second substrate. The acceleration ion layer is preferably formed on the metal layer on which the photoresist layer is not formed.

상기 가속이온층은 원하는 이온빔을 발생시키기 위하여 도입되는 층으로서, 특정이온이 포함된 코팅물질을 말한다. 상기 가속이온층은 수소, 산소, 탄소 등 중에서 1종을 포함할 수 있으며, 상기 가속이온층은 원하는 이온빔보다 원자수가 높은 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
The accelerated ion layer is a layer introduced to generate a desired ion beam, and refers to a coating material containing a specific ion. The accelerator ion layer may include one of hydrogen, oxygen, carbon, and the like, and the accelerator ion layer is preferably made of a material having a higher atomic number than a desired ion beam.

본 발명에 따른 이중층 타겟의 제조방법에 있어서, 상기 단계 4는 상기 제 1기판 또는 제 2기판 금속층 상부에 포토레지스트 층을 형성시킨 후, 상기 포토레지스트 층을 패터닝 하는 단계이다.
In the method of manufacturing a double layer target according to the present invention, step 4 is a step of patterning the photoresist layer after forming a photoresist layer on the first substrate or the second substrate metal layer.

상기 포토레지스트층은 이중층 타겟 내에 진공층의 공간을 확보하기 위한 지지대로 제공되는 것으로 포토레지스트층의 패터닝시 식각이 이루어진 빈공간은 이후, 제 1기판 및 제 2기판의 접합시 진공층 영역으로 정의될 수 있다.
The photoresist layer is provided as a support for securing a space of the vacuum layer in the double layer target. The empty space where the etching is performed when the photoresist layer is patterned is defined as a vacuum layer region when the first substrate and the second substrate are bonded. Can be.

상기 포토레지스트층은 진공층의 공간 확보를 위한 지지대이므로 되도록 얇게 형성시키는 것이 바람직하며, 예를 들면, 상기 포토레지스트층은 제 1기판 또는 제 2기판 금속층 상부에 0.8 ~ 3 ㎛ 두께로 형성시킬 수 있고, 0.8 ~ 2 ㎛ 범위의 두께인 상용 제품을 사용할 수도 있다. 상기 포토레지스트층은 기판의 금속층 상부에 직접 형성되거나 기판의 금속층 상부에 형성된 가속이온층 상부에 직접 형성될 수 있다.
The photoresist layer is preferably formed as thin as it is a support for securing a space of the vacuum layer. For example, the photoresist layer may be formed to a thickness of 0.8 to 3 μm on the first substrate or the second substrate metal layer. And commercial products having a thickness in the range of 0.8 to 2 μm may be used. The photoresist layer may be formed directly on the metal layer of the substrate or directly on the accelerating ion layer formed on the metal layer of the substrate.

상기 포토레지스트층의 패터닝은 포토리소그래피를 사용할 수 있으며, 상세히 말하면, 상기 제 1기판 또는 제 2기판 금속층 상부에 포토레지스트를 도포한 후, 건조시켜 마스크를 이용하여 빛 또는 자외선을 선택적으로 조사하여 패턴을 형성시킬 수 있다. 상기 포토레지스트층에 형성된 패턴의 폭은 상기 단계 2에서 형성된 폭 보다 넓게 형성되는 것이 바람직하다. 상기 포토레지스트층에 형성된 패턴의 폭이 상기 단계 2에서 형성된 폭 보다 넓게 형성되는 경우 이 후에 수행되는 과정에서 제 1기판과 제 2기판 사이에 진공층을 용이하게 형성시킬 수 있다.
The patterning of the photoresist layer may use photolithography. In detail, the photoresist may be applied on the first substrate or the second substrate metal layer, and then dried and selectively irradiated with light or ultraviolet rays using a mask. Can be formed. The width of the pattern formed on the photoresist layer is preferably formed wider than the width formed in step 2. When the width of the pattern formed on the photoresist layer is formed to be wider than the width formed in step 2, a vacuum layer may be easily formed between the first substrate and the second substrate in a subsequent process.

본 발명에 따른 이중층 타겟의 제조방법에 있어서, 상기 단계 5는 상기 제 1기판 및 제 2기판의 금속층이 형성된 면을 서로 접합하여 상기 금속층들 사이 공간에 진공층을 형성하는 단계이다.
In the method of manufacturing a double layer target according to the present invention, step 5 is a step of forming a vacuum layer in a space between the metal layers by bonding the surfaces of the first and second substrates on which the metal layers are formed.

상기 제 1기판 및 제 2기판의 금속층이 형성된 면을 서로 접합하는 방법으로는 진공이 형성된 환경에서 상기 두 기판이 움직이지 않도록 하는 방법이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 진공 챔버 내에서 기계적 또는 포토레지스트를 접착제로 사용하여 제 1기판 및 제 2기판을 접합시킬 수 있다. 이 때, 제 1기판 및 제 2기판의 금속층들 사이 공간은 상기 제 1기판 및 제 2기판을 0.8 ~ 1.5 ㎛ 간격으로 접합시켜 형성시킬 수 있다.
As a method of bonding the surfaces on which the metal layers of the first substrate and the second substrate are formed to each other, any method may be used as long as the two substrates do not move in an environment in which a vacuum is formed. For example, the first substrate and the second substrate may be bonded by using a mechanical or photoresist as an adhesive in a vacuum chamber. In this case, a space between the metal layers of the first substrate and the second substrate may be formed by bonding the first substrate and the second substrate at intervals of 0.8 μm to 1.5 μm.

또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조되며, 레이저의 선행펄스와 반응하는 제 1타겟층을 포함하는 기판; 레이저의 주 펄스가 들어오기 직전까지 상기 제 1타겟층에 의해 발생한 선행 플라즈마에 의한 충격파의 전달을 방지하는 진공층; 및 레이저 주 펄스에 의해 이온빔이 발생하는 제 2타겟층을 포함하는 기판을 포함하는 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟을 제공한다.
In addition, the present invention is a substrate prepared by the above method, including a first target layer reacts with the preceding pulse of the laser; A vacuum layer for preventing the transmission of the shock wave by the preceding plasma generated by the first target layer until immediately before the main pulse of the laser enters; And a vacuum layer for generating laser induced particles, the substrate including a substrate including a second target layer on which an ion beam is generated by a laser main pulse.

본 발명에 따라 제조되는 진공층을 포함하는 이중층 타겟은 진공층을 포함하는 구조를 가짐으로써, 제 2타겟층에서 발생한 이온빔의 일부가 제 1타겟층의 선행 플라즈마에 의해 반사되어 다시 제 2타겟층으로 입사됨으로써, 추가적인 이온 입자의 가속이 이루어져 기존의 타겟 구조보다 높은 에너지를 가지며, 에너지 폭이 좁은 이온빔을 발생시킬 수 있는 특징이 있다. 구체적으로, 상기 이중층 타겟은 이온빔을 발생시키는 제 2타겟층(주 타겟) 앞에 진공층과 제 1타겟층(선행 플라즈마 생성 타겟)이 위치됨으로써, 선행 플라즈마 생성으로 인한 입자 가속을 향상시킬 수 있고, 주 타겟의 손상을 방지할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따라 제조되는 이중층 타겟은 단일층으로 구성된 종래의 타겟과 달리 타겟 조건을 조절하여 발생되는 입자의 에너지 스펙트럼을 용도, 목적에 따라 자유롭게 조절할 수 있는 특징이 있다.
The double layer target including the vacuum layer manufactured according to the present invention has a structure including the vacuum layer, so that a part of the ion beam generated in the second target layer is reflected by the preceding plasma of the first target layer and is incident to the second target layer again. Further, acceleration of additional ion particles has a higher energy than the existing target structure, and has the feature of generating an ion beam having a narrow energy width. Specifically, in the double layer target, a vacuum layer and a first target layer (predecessor plasma generation target) are positioned in front of the second target layer (main target) that generates an ion beam, thereby improving particle acceleration due to the preceding plasma generation. Can prevent damage. Furthermore, the bilayer target manufactured according to the present invention has a feature that can freely adjust the energy spectrum of particles generated by adjusting target conditions, unlike a conventional target composed of a single layer.

이하, 본 발명의 실시예를 통해 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 발명을 예시하는 것을 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail. However, the following examples are merely to illustrate the invention is not limited to the contents of the present invention by the following examples.

<실시예 1> 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법 1Example 1 Method 1 for manufacturing a double layer target including a vacuum layer

단계 1. Step 1. 금속층을Metal layer 형성시키는 단계 Forming step

500 ㎛ 두께의 실리콘 기판의 어느 일면에 티타늄을 2 ㎛ 두께로 증착시켰다.
Titanium was deposited to 2 μm thick on either side of a 500 μm thick silicon substrate.

단계 2. 제 Step 2. Article 1기판을1 board 제조하는 단계 Steps to manufacture

상기 단계 1의 티타늄층이 형성된 실리콘 기판의 반대면에 마스킹 물질로서 알루미늄을 0.2 ㎛ 두께로 증착하였다. 상기 알루미늄층에 패턴을 형성시키기 위해 포토레지스트를 도포한 후, 포토리소그래피 공정(장치명:PR-AZ1512, 마스크:크롬 마스크)을 진행하여 알루미늄 층에 패턴을 형성시켰다.Aluminum as a masking material was deposited to a thickness of 0.2 μm on the opposite side of the silicon substrate on which the titanium layer of step 1 was formed. After the photoresist was applied to form a pattern on the aluminum layer, a photolithography process (device name: PR-AZ1512, mask: chrome mask) was performed to form a pattern on the aluminum layer.

상기의 알루미늄층의 패턴을 따라 심도 반응성 이온 식각(DRIE, Bosch process)를 이용하여 실리콘 기판을 상기 단계 1의 티타늄 층이 노출될 때까지 식각하여 제 1기판을 제조하였다. 이때, 기판 상부에 잔존하는 알루미늄층은 제거하지 않아도 무방하다.
Following the pattern of the aluminum layer, a silicon substrate was etched using a depth reactive ion etching (DRIE, Bosch process) until the titanium layer of step 1 was exposed to manufacture a first substrate. At this time, the aluminum layer remaining on the substrate may not be removed.

단계 3. 제 Step 3. Article 2기판을2 boards 제조하는 단계 Steps to manufacture

상기 단계 1 및 단계 2와 동일한 방법으로 제 2기판을 제조하였다.
A second substrate was manufactured in the same manner as in Step 1 and Step 2.

단계 4. Step 4. 포토레지스트층을Photoresist layer 패터닝Patterning 하는 단계  Steps to

상기 제 1기판 또는 제 2기판에 형성된 티타늄 층 상부에 1 ㎛ 두께로 포토레지스트를 도포한 후, 포토리소그래피 공정(장치명:PR-AZ1512, 마스크:크롬 마스크)을 진행하여 포토레지스트층에 패턴을 형성시켰다. 이때, 상기 포토레지스트층에 형성된 패턴은 상기 단계 2의 기판에 형성된 패턴보다 크게 디자인한다.
After applying a photoresist with a thickness of 1 ㎛ on the titanium layer formed on the first substrate or the second substrate, a photolithography process (device name: PR-AZ1512, mask: chrome mask) is performed to form a pattern on the photoresist layer I was. At this time, the pattern formed on the photoresist layer is designed to be larger than the pattern formed on the substrate of step 2.

단계 5. 기판을 접합하는 단계Step 5. Bonding the Substrate

제 1기판 및 제 2기판을 티타늄 층이 형성된 면을 서로 마주보게 하고, 상기 기판들을 접합하기 위해 상기 제 1기판 또는 제 2기판의 티타늄 층 상부에 포토레지스트를 패턴이 형성되지 않은 가장자리 몇 군데에 미량을 떨어뜨린 후, 진공이 형성된 환경에서 정렬 패턴을 현미경으로 확인하면서 접착시키고, 40 ~ 60 ℃ 에서 건조시켜 진공층을 포함하는 이중층 타겟을 제조하였다(도 2).
The first substrate and the second substrate face each other on which the titanium layer is formed, and a photoresist is formed on the titanium layer of the first substrate or the second substrate on several edges of the unpatterned edge to bond the substrates together. After dropping the trace amount, the alignment pattern was adhered under a microscope to check the alignment pattern, and dried at 40 to 60 ° C. to prepare a double layer target including a vacuum layer (FIG. 2).

<실시예 2> 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법 2Example 2 Method 2 for preparing a double layer target comprising a vacuum layer

실시예 1 중 상기 단계 1에서 금속층의 물질로 알루미늄을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 진공층을 포함하는 이중층 타겟을 제조하였다.
A double layer target including a vacuum layer was manufactured in the same manner as in Example 1 except that aluminum was used as the material of the metal layer in Step 1 of Example 1.

<실시예 3> 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법 3Example 3 Method 3 for preparing a double layer target including a vacuum layer

실시예 1 중 상기 단계 1에서 금속층의 물질로 탄탈륨을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 진공층을 포함하는 이중층 타겟을 제조하였다.
A double layer target including a vacuum layer was manufactured in the same manner as in Example 1, except that tantalum was used as the material of the metal layer in Example 1 of Example 1.

<실시예 4> 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법 4Example 4 A method for manufacturing a double layer target including a vacuum layer 4

실시예 1 중 상기 단계 3 이후에, 상기 제 1기판 또는 제 2기판의 금속층 상부에 탄화수소 또는 탄소를 10 ~ 100 ㎚ 두께로 코팅하여 가속이온층을 형성시키는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 진공층을 포함하는 이중층 타겟을 제조하였다(도 3).
After the step 3 of Example 1, except that the coating on the metal layer of the first substrate or the second substrate with a hydrocarbon or carbon 10 ~ 100 ㎚ thick to form an acceleration ion layer in the same manner as in Example 1 A bilayer target was prepared comprising a vacuum layer (FIG. 3).

<실시예 5> 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법 5Example 5 Method 5 for preparing a double layer target including a vacuum layer

실시예 1 중 상기 단계 5에서 제 1기판 및 제 2기판을 티타늄층이 형성된 면을 서로 마주보게 하고, 각각의 기판의 간격을 1 ㎛ 로 유지하여 접합하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 진공층을 포함하는 이중층 타겟을 제조하였다.
Except that in Example 1, in step 5, the first substrate and the second substrate face each other on which the titanium layer is formed, and the substrates are bonded to each other at a distance of 1 μm. By the method, a bilayer target including a vacuum layer was prepared.

Claims (11)

기판의 일면에 금속층을 형성시키는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 금속층이 형성된 면의 반대면을 패터닝하여 제 1기판을 제조하는 단계(단계 2);
상기 단계 1 및 단계 2와 동일한 방법으로 제 2기판을 제조하는 단계(단계 3);
상기 제 1기판 또는 제 2기판의 금속층 상부에 포토레지스트 층을 형성시킨 후, 상기 포토레지스트 층을 패터닝하는 단계(단계 4);및
상기 제 1기판 및 제 2기판의 금속층이 형성된 면을 서로 접합하여 상기 금속층들 사이 공간에 진공층을 형성하는 단계(단계 5)를 포함하는 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법.
Forming a metal layer on one surface of the substrate (step 1);
Manufacturing a first substrate by patterning an opposite surface of the surface on which the metal layer is formed in step 1 (step 2);
Manufacturing a second substrate in the same manner as in steps 1 and 2 (step 3);
Forming a photoresist layer on the metal layer of the first substrate or the second substrate, and then patterning the photoresist layer (step 4); and
Forming a vacuum layer in the space between the metal layers by bonding the surfaces on which the metal layers of the first substrate and the second substrate are formed to each other (step 5) of the double layer target including a vacuum layer for generating laser induced particles. Manufacturing method.
제 1항에 있어서, 상기 단계 1의 기판은 300 ~ 500 ㎛ 의 두께를 갖는 실리콘 기판인 것을 특징으로 하는 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the substrate of step 1 is a silicon substrate having a thickness of about 300 μm to about 500 μm.
제 1항에 있어서, 상기 단계 1의 금속층은 알루미늄, 티타늄 및 탄탈륨을 포함하는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the metal layer of step 1 comprises at least one selected from the group consisting of aluminum, titanium, and tantalum. .
제 1항에 있어서, 상기 단계 2에서 패터닝은 포토리소그래피를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법.
2. The method of claim 1, wherein the patterning in step 2 is performed using photolithography.
제 1항에 있어서, 상기 단계 3을 수행한 이후에 제 1기판 또는 제 2기판의 금속층 상부에 가속이온층을 더 형성시키는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법.
The method of claim 1, wherein after the step 3 is performed, an acceleration ion layer is further formed on the metal layer of the first substrate or the second substrate. Way.
제 5항에 있어서, 상기 가속이온층은 수소, 산소 및 탄소를 포함하는 군으로부터 선택되는 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법.
6. The method of claim 5, wherein the acceleration ion layer comprises one selected from the group consisting of hydrogen, oxygen, and carbon. 7.
제 1항에 있어서, 상기 단계 4의 포토레지스트 층은 0.8 ~ 3 ㎛ 두께로 금속층 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the photoresist layer of step 4 is formed on top of the metal layer to a thickness of 0.8 to 3 μm.
제 1항에 있어서, 상기 단계 4의 포토레지스트 층의 패터닝은 포토리소그래피를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the patterning of the photoresist layer of step 4 is performed using photolithography.
제 1항에 있어서, 상기 단계 4의 패터닝에 의하여 형성된 패턴의 폭은 상기 단계 2에서 형성된 패턴의 폭 보다 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법.

The method of claim 1, wherein the width of the pattern formed by the patterning of the step 4 is wider than the width of the pattern formed in the step 2. .

제 1항에 있어서, 상기 단계 5의 제 1기판 및 제 2기판의 금속층들 사이 공간을 0.8 ~ 1.5 ㎛ 간격으로 접합되는 것을 특징으로 하는 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the space between the metal layers of the first and second substrates of step 5 is bonded at intervals of 0.8 to 1.5 μm to manufacture a double layer target including a vacuum layer for generating laser induced particles. Way.
제 1항의 방법으로 제조되고, 레이저의 선행펄스에 의해 플라즈마가 발생하는 제 1타겟층을 포함하는 기판; 레이저의 주 펄스가 들어오기 직전까지 상기 제 1타겟층에 의해 발생한 플라즈마에 의한 충격파의 전달을 방지하는 진공층; 및 레이저 주 펄스에 의해 이온빔이 발생하는 제 2타겟층을 포함하는 기판을 포함하는 레이저 유도 입자 발생을 위한 진공층을 포함하는 이중층 타겟.
A substrate made by the method of claim 1 and comprising a first target layer for generating plasma by a preceding pulse of a laser; A vacuum layer which prevents transmission of a shock wave by plasma generated by the first target layer until immediately before a main pulse of a laser enters; And a vacuum layer for generating laser induced particles comprising a substrate including a second target layer for generating an ion beam by a laser main pulse.
KR1020120057342A 2012-05-30 2012-05-30 Preparing method for double-layer target with a narrow vacuum gap for the laser induced particle acceleration and double-layer target prepared by the same method KR101331493B1 (en)

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