KR101375878B1 - 미세패턴 형성 방법 - Google Patents
미세패턴 형성 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101375878B1 KR101375878B1 KR1020120107946A KR20120107946A KR101375878B1 KR 101375878 B1 KR101375878 B1 KR 101375878B1 KR 1020120107946 A KR1020120107946 A KR 1020120107946A KR 20120107946 A KR20120107946 A KR 20120107946A KR 101375878 B1 KR101375878 B1 KR 101375878B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- substrate
- fine pattern
- pattern
- forming
- present
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 65
- 239000013077 target material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 239000005871 repellent Substances 0.000 claims description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 claims description 3
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- -1 oxide Substances 0.000 claims description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 7
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 7
- 241000220259 Raphanus Species 0.000 description 5
- 235000006140 Raphanus sativus var sativus Nutrition 0.000 description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- 230000003075 superhydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H01L21/203—
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—Oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/12—Organic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
- C23C14/16—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon
- C23C14/165—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon by cathodic sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
- C23C14/18—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates
- C23C14/185—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates by cathodic sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3435—Applying energy to the substrate during sputtering
- C23C14/345—Applying energy to the substrate during sputtering using substrate bias
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
- Y10T428/24479—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness
- Y10T428/24612—Composite web or sheet
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
본 발명은 미세패턴 형성 방법에 관한 것이다. 본 발명은 일 실시형태로서 기판을 준비하는 단계; 및 상기 기판에 타겟물질을 스퍼터링하여 미세 패턴을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 스퍼터링시 파워는 3.46~14.81W/㎠이고, 하기 (a) 및 (b) 조건 중 하나 이상을 만족하는 미세 패턴 형성 방법을 제공한다.
(a) 바이어스 : 0.11~0.76W/㎠
(b) 온도 : 50~300℃
(단, 상기 온도는 기판으로부터 12cm 떨어진 곳에서의 가열 온도임.)
본 발명에 따르면, 간단하면서도 낮은 비용으로도 미세 패턴을 형성할 수 있어 우수한 생산성과 경제성을 갖는 미세 패턴 형성 방법을 제공할 수 있다.
(a) 바이어스 : 0.11~0.76W/㎠
(b) 온도 : 50~300℃
(단, 상기 온도는 기판으로부터 12cm 떨어진 곳에서의 가열 온도임.)
본 발명에 따르면, 간단하면서도 낮은 비용으로도 미세 패턴을 형성할 수 있어 우수한 생산성과 경제성을 갖는 미세 패턴 형성 방법을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 미세패턴 형성 방법에 관한 것이다.
LED 등과 같은 발광소자, 태양전지 등을 비롯한 산업의 각 분야에서는 기판재 위에 미세 패턴을 형성하여 부품에 요구되는 특성을 구현하는 것이 반드시 필요하다. 탄소나노튜브나 그래핀과 같은 분야에서도 미세 패턴을 응용하여 물질을 합성하는 연구가 진행되고 있으며, 결국 패턴형성은 필수적인 공정으로 대두되고 있으며, 최근 들어서는 바이오소자 또는 바이오기술에서도 나노패턴 형성과 이를 통한 제품화 기술은 핫 이슈에 속하며, 장차 새로운 기술 개발의 핵심으로 자리잡아 가고 있다.
일반적으로 패터닝을 위해서는 감광 성질이 있는 포토레지스트를 얇게 바른 후 마스크 패턴을 올려놓고 빛을 가한 뒤 에칭함으로써 필요없는 부분을 제거하는 방법에 의해 원하는 패턴을 형성하는 포토리소그래피(photolithography) 공정이 주로 이용되고 있다. 그러나, 이러한 포토리소그래피 방법은 포토마스크의 제작, 포토레지스터를 도포하는 공정, 상기 마스크에 의해 필요없는 부분을 설정하는 과정, 현상하여 필요없는 포토레지스터를 제거하는 작업과 에칭 공정 등 여러 가지 공정이 요구되고, 이에 수반되는 공정장비나 비용이 상당하다는 단점이 있다.
이러한 포토리소그래피 공정 외에는 코팅층을 형성한 뒤 기계적 가공을 이용하거나 X-ray 또는 전자빔 등을 조사하여 패턴을 형성하는 방법이 있다. 그러나, 이 공정 또한 고가의 장비가 필요하고, 이로 인해 비용이 아주 높다는 단점이 있다.
본 발명은 여러가지 공정이 수반되는 포토리소그래피 방법이나 고가의 장비가 요구되는 레이저를 사용하지 않고도 미세 패턴을 형성할 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 기판을 준비하는 단계; 및 상기 기판에 타겟물질을 스퍼터링하여 미세 패턴을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 스퍼터링시 파워는 3.46~14.81W/㎠이고, 하기 (a) 및 (b) 조건 중 하나 이상을 만족하는 미세 패턴 형성 방법을 제공한다.
(a) 바이어스 : 0.11~0.76W/㎠
(b) 온도 : 50~300℃
(단, 상기 온도는 기판으로부터 12cm 떨어진 곳에서의 가열 온도임.)
본 발명에 따르면, 간단하면서도 낮은 비용으로도 미세 패턴을 형성할 수 있어 우수한 생산성과 경제성을 갖는 미세 패턴 형성 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따라 미세 패턴이 형성되는 과정을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 혼합패턴이 형성된 기판의 표면 사진이다.
도 3은 조밀패턴이 형성된 기판의 표면 사진이다.
도 4는 조대패턴이 형성된 기판의 표면 사진이다.
도 5는 알갱이 구조의 코팅층을 갖는 기판의 표면 사진이다.
도 6은 망상구조의 코팅층을 갖는 기판의 표면 사진이다.
도 7은 패턴이 형성되지 않은 기판의 표면 사진이다.
도 2는 혼합패턴이 형성된 기판의 표면 사진이다.
도 3은 조밀패턴이 형성된 기판의 표면 사진이다.
도 4는 조대패턴이 형성된 기판의 표면 사진이다.
도 5는 알갱이 구조의 코팅층을 갖는 기판의 표면 사진이다.
도 6은 망상구조의 코팅층을 갖는 기판의 표면 사진이다.
도 7은 패턴이 형성되지 않은 기판의 표면 사진이다.
본 발명자들은 여러가지 공정이 수반되는 포토리소그래피 방법이나 고가의 장비가 요구되는 레이저를 사용하지 않고도 미세 패턴을 형성할 수 있는 방법을 제공하고자 연구를 행하던 중, 스퍼터링 공정시 조건을 제어함으로써, 간단하면서도 낮은 비용으로도 미세 패턴을 형성할 수 있다는 점을 인지하고 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 일 실시형태는 기판을 준비하는 단계; 및 상기 기판에 타겟물질을 스퍼터링하여 미세 패턴을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 스퍼터링시 파워는 3.46~14.81W/㎠이고, 하기 (a) 및 (b) 조건 중 하나 이상을 만족하는 미세 패턴 형성 방법을 제공한다.
(a) 바이어스 : 0.11~0.76W/㎠
(b) 온도 : 50~300℃
(단, 상기 온도는 기판으로부터 12cm 떨어진 곳에서의 가열 온도임.)
본 발명의 미세 패턴 형성 방법에 적용될 수 있는 기판으로는 당해 기술분야에서 통상적으로 사용되는 재료가 모두 적용될 수 있다. 예를 들면, 실리콘, 유리, 금속 및 세라믹으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으며, 적용분야 및 원하는 특성에 따라 선택하여 사용할 수 있다.
상기 기판에 코팅되어 미세 패턴을 형성하는 타겟 물질 또한 당해 기술분야에서 통상적으로 사용되는 모든 재료가 사용될 수 있으며, 예를 들면 테플론, 산화물, 금속 및 플리머로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
한편, 본 발명이 제공하는 미세 패턴 형성 방법은 스퍼터링시 파워, 바이어스, 온도 등의 공정조건을 제어함으로써 이루어질 수 있다. 특히, 본 발명은 스퍼터링 공정을 통해 기판에 균일한 코팅층을 형성하는 것과 달리, 파워와 바이어스 또는 온도의 조건을 제어하여 미세패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다. 특히, 본 발명이 제공하는 패턴 형성 방법은 상기 파워와 바이어스 또는 온도의 조건을 조합하여 미세패턴의 크기나 패턴간 거리 등을 변화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따라 미세 패턴이 형성되는 과정을 모식적으로 나타낸 것이다. 통상적인 스퍼터링 공정시, 챔버(10) 내에 기판(20)과 타겟(30)이 구비되고, 상기 기판(20)과 타겟(30) 각각에 파워 및 바이어스가 인가되는 경우, 상기 챔버(10) 내에 구비된 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스가 타겟과 충돌하여 타겟물질(T)이 타겟(30)으로부터 분리되고, 이 분리된 타겟물질(T)은 상기 기판(20)에 증착된다. 그러나, 도 1에 나타난 바와 같이, 인가되는 파워가 높은 경우에는 상기 타겟물질(T) 중 일부가 기판에 우선적으로 증착된 타겟물질(T)과 충돌하여 상기 증착된 타겟물질(T)을 기판으로부터 분리시키거나, 본래 가지고 있는 충돌 에너지가 높아 기판(20) 표면에 증착되지 않고 튕겨져나가게 된다. 또한, 인가되는 높은 바이어스에 의해 아르곤 가스는 기판(20)과도 충돌하게 되며, 이 때 상기 아르곤 가스는 증착된 타겟물질(T)을 기판으로부터 분리시킨다. 즉, 포토리소그래피 공정에서 에칭과 같은 효과를 발현하게 되는 것이다. 이와 같이, 본 발명은 높은 파워 또는 바이어스를 인가하여 간단하면서도 저비용으로 미세 패턴을 형성할 수 있다. 본 발명이 언급하는 미세 패턴이란 나노미터급 또는 마이크로급의 패턴을 의미한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 기판에 미세 패턴을 형성하기 위하여, 타겟측에 부여되는 파워가 3.46~14.81W/㎠의 범위를 만족하고, 기판측에 부여되는 바이어스가 0.11~0.76W/㎠의 범위를 만족하는 것이 바람직하다. 상기 파워가 3.46W/㎠미만이거나 바이어스가 0.11W/㎠미만인 경우에는 타겟 물질이 기판측으로 스퍼터링될 때 상기 타겟물질에 부여되는 에너지가 낮아 통상의 스퍼터링과 같이 기판에 타겟 물질이 균일하게 코팅되어 패턴을 가지기 어렵다. 반면, 파워가 14.81W/㎠를 초과하거나 바이어스가 0.76W/㎠를 초과하는 경우에는 타겟물질의 에너지가 과도하게 높아 기판 상에 증착 자체가 용이하게 이루어지지 않아 패턴이 형성되지 않을 수 있다. 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 과도한 반복실험을 행하지 않고도 상기 파워 및 바이어스의 조건 범위 내에서 적정 조건을 설정하여 원하는 형상의 패턴을 얻을 수 있다. 한편, 상기 파워 및 바이어스는 앞서 언급한 바와 같이 통상의 스퍼터링 조건에 비하여 높은 수준을 인가하는 것에 특징이 있으므로, 상기 파워는 3.46~14.81W/㎠의 범위를 만족하고, 상기 바이어스는 0.11~0.76W/㎠의 범위를 만족하는 것이 바람직하다. 상기 파워는 4.94~14.81W/㎠의 범위를 만족하는 것이 보다 바람직하고, 4.94~9.87W/㎠의 범위를 만족하는 것이 보다 더 바람직하다. 상기 바이어스는 0.15~0.76W/㎠의 범위를 만족하는 것이 보다 바람직하며, 0.15~0.38W/㎠의 범위를 만족하는 것이 보다 더 바람직하다. 한편, 파워나 바이어스 중 어느 하나가 낮은 수준으로 인가되는 경우에는 나머지 하나의 조건을 보다 높은 수준으로 인가시킴으로써 목표로 하는 미세 패턴을 형성시킬 수 있다.
본 발명은 상기 공정을 통해 기존의 패턴형성을 위한 포토리소그래피 공정이나 기계적 가공, X-ray 또는 전자빔 등의 조사없이 간단하면서도 저비용으로도 미세 패턴을 형성할 수 있어 우수한 생산성과 경제성을 갖는 미세 패턴 형성 방법을 제공할 수 있다. 한편, 여기서 언급하는 미세패턴이란 완전히 규칙적인 배열을 하고 모양도 일정한 패턴이 아니라, 비정형이나 랜덤(random)형의 패턴을 의미한다. 다만, 이러한 형태의 미세패턴은 규칙적인 패턴과 유사할 뿐만 아니라, 상기 규칙적인 패턴에서 확보할 수 없는 장점을 가질 수 있다. 이는 전술한 공정변수를 제어함으로써 상기 패턴을 목적과 용도에 맞게 디자인할 수 있기 때문이다. 즉, 공정의 제어를 통해 간격이 크면서도 불규칙적인 패턴(이하, '조대패턴'이라고도 함)을 얻거나, 이보다 간격이 조밀하면서도 보다 규칙적인 패턴(이하, '조밀패턴'이라고도 함)을 얻을 수도 있으며, 또는 상기 패턴이 혼합되어 있는 구조(이하, '혼합패턴'이라고도 함)를 얻을 수 있다. 상기 형상의 패턴들은 각각 다른 접촉각 특성을 가지게 되는데, 이를 이용하여 전자소자 또는 바이오소자 등에 적용되는 미세패턴을 손쉽게 가공할 수 있고, 특히 초발수성이나 초친수성 등의 극한 성질 제어에도 응용할 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 전술한 바이어스를 인가하지 않고, 온도의 제어를 통해서도 미세패턴을 형성할 수 있는 방법을 제공한다. 보다 상세하게는, 타겟측에 부여되는 파워가 3.46~14.81W/㎠0W의 범위를 만족하도록 하고, 동시에 온도가 50~300℃의 범위가 되도록 가열하는 것이다. 상기와 같이, 온도를 가해줌으로써 기판의 표면에 증착되는 코팅층을 연화시켜 타겟물질 입자가 동일한 에너지로 충돌하더라도 코팅층의 에칭효과가 상승하여 미세 패턴이 용이하게 형성될 수 있다. 한편, 상기 온도가 50℃미만일 경우에는 코팅층의 연화가 효과적으로 이루어지지 않아 미세 패턴의 형성이 용이하지 않을 수 있다. 반면, 상기 온도가 300℃를 초과하는 경우에는 코팅층의 과도한 연화로 인하여 타겟물질의 코팅 자체가 용이하게 이루어지지 않을 수 있다. 따라서, 상기 온도는 50~300℃의 범위를 갖는 것이 바람직하며, 에너지의 상승 효과를 위해서 100~300℃의 범위를 갖는 것이 보다 바람직하다. 한편, 타겟물질이 폴리머와 같이 고온에 약한 물질인 경우를 고려하여 더 바람직하게는 150~250℃의 범위를 갖는 것이 유리하다.
상기 가열은 본 발명 패턴 형성 방법에 적용되는 장치의 특성상 기판으로부터 일정 간격 떨어진 곳에서 이루어지게 되며, 그 거리는 필요에 따라 변경하거나 장치마다 다를 수 있다. 다만, 본 발명에서는 상기 가열이 약 12cm 떨어진 곳에서 이루어지는 것을 기준으로 한다. 물론, 상기 가열이 이루어지는 위치는 그 거리가 짧거나 혹은 길어질 수도 있고, 또는 기판 직하에서 이루어질 수도 있다. 이러한 경우에는 12cm를 기준으로 본 발명이 제시한 가열온도 범위와 다른 온도범위의 가열이 이루어질 수 있으며, 본 발명의 권리범위는 이러한 경우까지 포함한다. 한편, 기판을 향하여 상기 온도범위로 가열하더라도 거의 진공 상태인 챔버 내 분위기에 의해 기판 부근은 가열 온도에 비하여 상당히 낮은 수준의 온도 범위 내에 머무르게 된다. 또한, 이러한 기판 부근의 온도는 파워 또는 바이어스를 인가함에 따라 상승하는 온도 수준과 유사한 범위를 가질 수 있다.
한편, 본 발명이 제공하는 미세 패턴 형성을 위한 스퍼터링시 기판과 타겟간의 거리는 3~7cm의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 3cm미만일 경우에는 기판과 타겟간의 거리가 과도하게 짧아져 타겟물질에 과도한 에너지가 부여되어 미세패턴이 용이하게 형성되지 않을 수 있으며, 7cm를 초과할 경우에는 타겟물질에 에너지가 너무 적게 부여되어 패턴이 형성되지 않을 수 있다. 상기 기판과 타겟간의 거리는 4~6cm의 범위를 갖는 것이 보다 바람직하다.
또한, 스퍼터링이 이루어지는 챔버 내 압력은 1~7mtorr의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 챔버 내 압력은 타겟물질 입자의 충돌에너지와 관련이 있다. 압력이 고진공으로 갈수록 평균자유행로(mean free path) 관점에서 기판에 충돌되는 입자끼리 서로 방해하는 일이 적어지게 되므로, 타겟물질 입자의 충돌에너지가 커져 패턴의 형성이 용이하게 이루어질 수 있다. 이러한 효과를 위해서는 상기 챔버 내 압력이 7mtorr이하의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 다만, 상기 챔버 내 압력이 1mtorr미만일 경우에는 과도한 진공 분위기가 형성되어 스퍼터링 자체가 곤란해질 수 있다. 따라서, 상기 챔버 내 압력은 1~7mtorr의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 본 발명이 제공하는 방법에 따르면, 간단하면서도 낮은 비용으로도 미세 패턴을 형성할 수 있는 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명이 제공하는 미세 패턴은 발수성을 가질 수 있어, 발수성이 요구되는 제품에 효과적으로 적용될 수 있다. 나아가, 미세패턴의 형상 등을 제어하고, 코팅 물질의 종류를 변경함으로써 상기 발수성의 크기를 적절히 제어할 수 있다. 본 발명에서 언급하는 발수성이란 물과의 접촉각이 100°이상인 것을 의미한다.
한편, 본 발명에서는 미세패턴을 형성하기 전 또는 후, 혹은 형성 전과 후 모두 기판에 발수성 코팅층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있는데, 이를 통해 상기 발수성 특성을 보다 향상시킬 수 있다. 통상적으로 발수성 코팅층은 접촉각이 약 110°를 나타내는데, 본 발명의 미세패턴은 이러한 발수성 코팅층과 거의 유사하거나 혹은 이보다 우수한 발수성 성능을 갖는다. 따라서, 상기 미세 패턴의 형성 전 또는 후, 혹은 형성 전과 후 모두 발수성 코팅층을 형성함으로써 접촉각이 130~150°인 코팅층을 갖는 기판의 제조를 기대할 수 있고, 이를 통해 초발수성 특성이 요구되는 제품에 바람직하게 적용할 수 있다. 한편, 본 발명에서는 상기 발수성 코팅층을 형성하기 위한 방법에 대하여 특별히 한정하지 않으며, 당해 기술분야에서 널리 사용되고 있는 재료 또는 방법을 이용하여 발수성 코팅층을 형성할 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하지는 않는다.
(실시예)
실리콘 기판과 원형 디스크 형태의 2인치 테플론 타겟을 준비한 뒤, 스퍼터링 장치를 이용하여 하기 표 1과 같은 조건을 이용하여 상기 실리콘 기판에 타겟 물질을 60분동안 코팅하였다. 이 때, 챔버 내에는 아르곤 가스를 흘려주었다. 이후, 타겟물질이 코팅된 기판의 표면을 관찰한 뒤, 그 형상에 대하여 하기 표 1에 나타내었다. 추가적으로, 발명예들에 한하여 물과의 접촉각을 측정하였다.
| 구분 | 파워 (W/㎠) |
바이어스 (W/㎠) |
거리 (cm) |
챔버 내 압력 (mtorr) |
가스 유량 (SCCM) |
가열온도 (℃) |
측정온도 (℃) |
패턴형상 |
| 발명예1 | 7.40 | 0.19 | 5 | 2.5 | 10 | 300 | 70.3 | 혼합패턴 |
| 비교예1 | 2.47 | 0 | 5 | 2.5 | 5 | - | 28.6 | 알갱이 구조 |
| 발명예2 | 7.40 | 0 | 5 | 5 | 5 | 300 | 56.7 | 조밀패턴 |
| 비교예2 | 2.47 | 0.19 | 5 | 2.5 | 5 | 300 | 70.2 | 알갱이 구조 |
| 비교예3 | 2.47 | 0.19 | 7 | 5 | 5 | 300 | 66.2 | 무 |
| 비교예4 | 2.47 | 0 | 7 | 5 | 5 | - | 29.2 | 망상구조 |
| 발명예3 | 7.40 | 0.19 | 5 | 5 | 5 | - | 60.2 | 조대패턴 |
| 비교예5 | 2.47 | 0.19 | 5 | 5 | 10 | - | 46.3 | 알갱이 구조 |
| 비교예6 | 7.40 | 0 | 5 | 2.5 | 10 | - | 40.4 | 무 |
| 비교예7 | 2.47 | 0 | 7 | 2.5 | 10 | 300 | 50.5 | 무 |
| 비교예8 | 7.40 | 0 | 7 | 5 | 10 | - | 40.2 | 무 |
| 비교예9 | 2.47 | 0 | 5 | 5 | 10 | 300 | 45.3 | 망상구조 |
| 비교예10 | 2.47 | 0.19 | 7 | 2.5 | 10 | - | 46.8 | 무 |
| 단, 상기 거리는 기판과 타겟간의 거리이며, 상기 가열온도는 기판으로부터 12cm 떨어진 곳에서 기판을 향해 조사된 온도이고, 상기 측정온도는 기판으로부터 4~6cm 떨어진 곳에서 측정한 온도임. |
||||||||
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명이 제안하는 조건을 만족하도록 스퍼터링된 발명예 1 내지 3의 경우에는 미세패턴이 형성되었음을 알 수 있다.
도 2는 발명예 1의 기판 표면을 관찰한 사진이다. 도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명이 제안하는 조건 중 파워, 바이어스 및 가열이 모두 적정 수준으로 인가된 발명예 1의 경우에는 비정형이면서 크기가 큰 형태의 패턴과 작고 원형에 가까운 패턴이 혼재되어 있는 형태의 혼합패턴이 형성되었음을 알 수 있다. 또한, 발명예 1은 접촉각이 116°를 나타내었으며, 이처럼 큰 접촉각으로 인해 발수성 또한 우수한 것을 알 수 있다.
도 3은 발명예 2의 기판 표면을 관찰한 사진이다. 도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명이 제안하는 조건 중 파워 및 가열이 적정 수준으로 인가된 발명예 2의 경우에는 비교적 원형에 가깝고 서로간의 간격 또한 작은 조밀패턴이 형성되었음을 알 수 있다. 또한, 발명예 2는 접촉각이 109°를 나타내어 이 역시 우수한 발수성을 갖는 것을 알 수 있다.
도 4는 발명예 3의 기판 표면을 관찰한 사진이다. 도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명이 제안하는 조건 중 파워 및 바이어스가 적정 수준으로 인가된 발명예 3의 경우에는 발명예 2의 경우에 비하여 비교적 패턴이 특정 모양을 갖지 않는 비정형의 조대패턴이 형성되었음을 알 수 있으며, 패턴간 간격 또한 크다는 것을 확인할 수 있다. 발명예 3의 경우에는 접촉각이 106°를 나타내어 이 역시도 우수한 발수성을 확보하고 있다는 것을 알 수 있다.
반면에, 본 발명이 제안하는 조건을 만족하지 않도록 스퍼터링된 비교예 1 내지 10의 경우에는 본 발명예와 같은 미세 패턴이 아닌 알갱이 구조 혹은 망상구조를 갖는 코팅층이 형성되거나 기존의 일반적인 스퍼터링과 같이 균일한 코팅층이 형성되었음을 알 수 있다.
도 5는 비교예 1의 기판 표면을 관찰한 사진이다. 도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명이 제안하는 파워 범위보다 낮은 수준으로 인가되고, 바이어스 인가와 가열이 이루어지지 않은 비교예 1의 경우에는 미세한 알갱이가 분포하면서 일정 부분에서 큰 알갱이가 형성된 구조를 갖는 코팅층이 형성되었음을 알 수 있다.
도 6은 비교예 4의 기판 표면을 관찰한 사진이다. 도 6에 나타난 바와 같이, 본 발명이 제안하는 파워 범위보다 낮은 수준으로 인가되고, 바이어스 인가와 가열이 이루어지지 않으면서도, 기판과 타겟간의 거리가 비교예 1의 경우보다 먼 비교예 4의 경우에는 비교적 큰 알갱이가 형성되고 이 큰 알갱이를 망상구조의 매트릭스가 받쳐주는 형태의 코팅층이 형성되었음을 알 수 있다.
도 7은 비교예 6의 기판 표면을 관찰한 사진이다. 도 7에 나타난 바와 같이, 본 발명이 제안하는 파워 조건을 만족하지만 바이어스 인가나 가열이 이루어지지 않은 비교예 6의 경우에는 기존의 스퍼터링에 의해 형성된 것과 같이 균일한 코팅층이 형성되었음을 알 수 있다.
한편, 도면으로 도시하지는 않았으나, 바이어스 인가 또는 가열이 본 발명의 조건을 만족하도록 이루어졌으나, 낮은 수준의 파워가 인가된 비교예 3, 7, 10의 경우 또한 미세 패턴이 형성되지 않고 기존의 스퍼터링에 의해 형성된 것과 같이 균일한 코팅층이 형성되었다.
10 : 챔버
20 : 기판
30 : 타겟
20 : 기판
30 : 타겟
Claims (6)
- 기판을 준비하는 단계; 및
상기 기판에 타겟물질을 스퍼터링하여 패턴을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 스퍼터링시, 파워는 3.46~14.81W/㎠이고, 하기 (a) 및 (b) 조건 중 하나 이상을 만족하는 미세 패턴 형성 방법.
(a) 바이어스 : 0.11~0.76W/㎠
(b) 온도 : 100~300℃
(단, 상기 온도는 기판으로부터 12cm 떨어진 곳에서의 가열 온도임.)
- 청구항 1에 있어서,
상기 기판은 실리콘, 유리, 금속 및 세라믹으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 재료로 형성된 미세 패턴 형성 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 타겟물질은 테플론, 산화물, 금속 및 플리머로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 미세 패턴 형성 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 스퍼터링시 기판과 타겟간의 거리는 3~7cm의 범위를 갖는 미세 패턴 형성 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 스퍼터링시 챔버 내 압력은 1~7mtorr의 범위를 갖는 미세 패턴 형성 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 패턴을 형성하기 전 또는 후, 상기 기판에 발수성 코팅층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 미세 패턴 형성 방법.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120107946A KR101375878B1 (ko) | 2012-09-27 | 2012-09-27 | 미세패턴 형성 방법 |
| US14/431,645 US9637815B2 (en) | 2012-09-27 | 2013-09-26 | Method for forming fine pattern, and fine pattern formed using same |
| PCT/KR2013/008634 WO2014051355A1 (ko) | 2012-09-27 | 2013-09-26 | 미세패턴 형성 방법 및 상기 방법으로 형성된 미세패턴 |
| EP13841594.8A EP2903018B1 (en) | 2012-09-27 | 2013-09-26 | Method for forming fine pattern |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120107946A KR101375878B1 (ko) | 2012-09-27 | 2012-09-27 | 미세패턴 형성 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101375878B1 true KR101375878B1 (ko) | 2014-03-17 |
Family
ID=50388649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120107946A KR101375878B1 (ko) | 2012-09-27 | 2012-09-27 | 미세패턴 형성 방법 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9637815B2 (ko) |
| EP (1) | EP2903018B1 (ko) |
| KR (1) | KR101375878B1 (ko) |
| WO (1) | WO2014051355A1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180047182A (ko) * | 2016-10-31 | 2018-05-10 | 한국생산기술연구원 | 고경도 ptfe코팅막 및 상기 ptfe코팅막 제조방법 |
| KR20180118592A (ko) * | 2016-10-31 | 2018-10-31 | 한국생산기술연구원 | 고경도 ptfe코팅막 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0731490A3 (en) * | 1995-03-02 | 1998-03-11 | Ebara Corporation | Ultra-fine microfabrication method using an energy beam |
| US6679976B2 (en) * | 2001-03-16 | 2004-01-20 | 4Wave, Inc. | System and method for performing sputter deposition with multiple targets using independent ion and electron sources and independent target biasing with DC pulse signals |
| US7378356B2 (en) * | 2002-03-16 | 2008-05-27 | Springworks, Llc | Biased pulse DC reactive sputtering of oxide films |
| US7842605B1 (en) * | 2003-04-11 | 2010-11-30 | Novellus Systems, Inc. | Atomic layer profiling of diffusion barrier and metal seed layers |
| JP2005254637A (ja) * | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Casio Comput Co Ltd | 撥水性構造およびその製造方法 |
| EP2390380B1 (en) * | 2008-12-26 | 2016-03-09 | Canon Anelva Corporation | Sputtering equipment, sputtering method and method for manufacturing an electronic device |
-
2012
- 2012-09-27 KR KR1020120107946A patent/KR101375878B1/ko active IP Right Grant
-
2013
- 2013-09-26 EP EP13841594.8A patent/EP2903018B1/en active Active
- 2013-09-26 US US14/431,645 patent/US9637815B2/en active Active
- 2013-09-26 WO PCT/KR2013/008634 patent/WO2014051355A1/ko active Application Filing
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Applied Physics Letters, vol.87, 2005, pages 091909 1-3 * |
| IEDM 2009, pages 1-4 * |
| IEEE Electron Device Letters, vol.25, 2004, pages 138-140 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180047182A (ko) * | 2016-10-31 | 2018-05-10 | 한국생산기술연구원 | 고경도 ptfe코팅막 및 상기 ptfe코팅막 제조방법 |
| KR20180118592A (ko) * | 2016-10-31 | 2018-10-31 | 한국생산기술연구원 | 고경도 ptfe코팅막 |
| KR101914573B1 (ko) * | 2016-10-31 | 2018-11-02 | 한국생산기술연구원 | 고경도 ptfe코팅막 및 상기 ptfe코팅막 제조방법 |
| KR102311423B1 (ko) * | 2016-10-31 | 2021-10-12 | 한국생산기술연구원 | 고경도 ptfe코팅막 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2903018A1 (en) | 2015-08-05 |
| WO2014051355A1 (ko) | 2014-04-03 |
| EP2903018B1 (en) | 2021-11-24 |
| US20150259778A1 (en) | 2015-09-17 |
| EP2903018A4 (en) | 2016-05-18 |
| US9637815B2 (en) | 2017-05-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8273407B2 (en) | Systems and methods for forming magnetic nanocomposite materials | |
| TWI686864B (zh) | 具覆蓋層間邊界線之沉積層的半導體製造用部件 | |
| KR101301507B1 (ko) | 반도체 제조장치용 히터 제조방법 및 그에 따라 제조된 히터 | |
| JP2012142065A (ja) | インプリントで誘導されるブロック共重合体のパターン化のためのシステムおよび方法 | |
| KR102304519B1 (ko) | 투과도가 다른 복수 개의 층을 갖는 SiC 반도체 제조용 부품 및 그 제조방법 | |
| KR102262330B1 (ko) | 반도체 제조용 부품의 재생 방법 및 재생된 반도체 제조용 부품 | |
| KR101375878B1 (ko) | 미세패턴 형성 방법 | |
| KR101941232B1 (ko) | 반도체 제조용 부품, 복합체 코팅층을 포함하는 반도체 제조용 부품 및 그 제조방법 | |
| KR20100075743A (ko) | 에칭 레지스트 | |
| JP2020035822A (ja) | インプリント装置、インプリント方法、および半導体装置の製造方法 | |
| CN116469980A (zh) | 一种蓝宝石复合衬底及其制备方法和应用 | |
| JP2010272801A (ja) | 表面加工方法、及びこの方法により製造されるインプリント用モルド | |
| JP2007313814A (ja) | モールドおよびその製造方法 | |
| JP4161046B2 (ja) | 表面微細構造体とその製造方法 | |
| TW202116704A (zh) | 陶瓷材料的成型方法及其成型設備 | |
| JP2021181620A (ja) | 積層体とその製造方法 | |
| CN103503114A (zh) | 具有纳米图案的透明衬底及其制造方法 | |
| JP7210370B2 (ja) | 硝子成形用型の製造方法 | |
| JP2007301732A (ja) | モールドの製造方法 | |
| JP2012126113A (ja) | 金属デポジションを用いたナノインプリント金型の製造方法 | |
| WO2020045668A1 (ja) | 成形型及びレンズ | |
| JP4264515B2 (ja) | リソグラフィーマスク及び微細パターンを作製する方法 | |
| TWI570061B (zh) | Graphene manufacturing method | |
| WO2024190501A1 (ja) | 炭素膜形成方法及び炭素膜形成装置 | |
| TWI731436B (zh) | 雙雷射燒結陶瓷材料的方法及其燒結設備 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170120 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180102 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190102 Year of fee payment: 6 |