KR101617952B1 - 소프트리소그래피를 이용한 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소프트리소그래피를 이용하여 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체의 제조방법은, 경사진 양각 구조를 구비한 스탬프를 준비하는 단계와, 금속층이 형성된 기판 상에 고분자 용액을 도포하는 단계와, 도포된 고분자 용액에 상기 스탬프를 가압 접촉시켜 상기 고분자 용액에 경사진 음각 구조를 형성하는 단계와, 상기 고분자 용액을 경화하여 경사진 음각 구조가 형성된 고분자 층을 형성하는 단계와, 상기 스탬프를 경화된 고분자 층으로부터 분리하는 단계와, 상기 고분자 층의 음각 구조를 식각하여 상기 금속층을 노출시키는 단계와, 노출된 상기 금속층과 고분자 층의 음각 구조에 금속 구조를 형성하는 단계와, 상기 금속층과 고분자 층으로부터 금속 구조를 분리하여 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체를 얻는 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체의 제조방법에 따르면, 종래의 방법에 비해서 용이하게 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체를 제조할 수 있다.

Description

소프트리소그래피를 이용한 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체의 제조방법{A method of forming structures with tapered opening using soft lithographic approach}

본 발명은 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소프트리소그래피를 이용하여 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

등록특허 제10-1222536호에는 유·무기물 재료를 선택적으로 기판에 증착시키기 위한 섀도우 마스크를 제작하는 방법으로서, 금속 플레이트 앞뒷면에 각각 포토레지스트를 도포하고, 포토마스크를 통해 노광 후 현상함으로써 금속 플레이트 앞뒷면에 포토레지스트 오픈/비오픈 영역을 형성한 후, 일정 두께만큼 금속 플레이트를 에칭하는 공정 과정과 잔여의 포토레지스트층을 제거하는 공정을 거침으로써 섀도우 마스크를 제작하는 방법이 개시되어 있다.

그러나 이 방법은 고가의 반도체 장비(UV Aligner, Plasma etching 장치 등)의 사용을 통해 금속플레이트 재료를 직접 가공하기 때문에 장비 의존적이고, 높은 공정비용을 필요로 한다. 따라서 상술한 종래의 방법은 대량생산에 적합하지 않다. 더군다나 구조물 치수의 미세화에 큰 한계가 있어서 파인피치 섀도우 마스크 제작이 불가능 하다.

또한, 등록특허 제10-1291795호에는 평판 상에 오버행(over-hang) 구조로 포토레지스트를 패터닝하는 단계, 및 포토레지스트가 오버행 구조로 패터닝 된 평판 상에 전주도금(electroforming) 방법을 사용하여 마스크패턴을 형성하는 단계를 이용하여 섀도우마스크를 제작하는 방법이 개시되어 있다. 경우에 따라서는 포토리소그래피 기술에서 기판 상에 기울기를 갖는 패턴(오버행 구조)을 형성하기위해서 기울기 노광법(tilt exposure)을 이용한다. 이 방법을 적용하기 위해서는 포토레지스트가 도포된 기판을 빛의 입사각에 대해 일정 각도로 기울여 노광시켜야 한다. 이때, 포토레지스트 층에서 받는 면적 당 에너지 조사량(UV intensit/)은 광원의 거리에 따라 달라지기 때문에 구조의 균일성이 확보되지 못하며 반복된 포토리소그래피로 인해 그 생산성이 현저히 떨어진다.

등록특허 제10-1222536호 등록특허 제10-1291795호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구조의 균일성 및 생산성이 향상된 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체를 제조하는 새로운 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체의 제조방법은, 경사진 구조를 구비한 스탬프를 준비하는 단계와, 금속층이 형성된 기판 상에 고분자 용액을 도포하는 단계와, 도포된 고분자 용액에 상기 스탬프를 접촉 또는 접촉 및 가압시켜 상기 고분자 용액에 역상의 경사진 구조를 형성하는 단계와, 상기 고분자 용액을 경화하여 역상의 경사진 구조가 형성된 고분자 층을 형성하는 단계와, 상기 스탬프를 경화된 고분자 층으로부터 분리하는 단계와, 상기 고분자 층의 역상의 경사진 구조를 식각하여 상기 금속층을 노출시키는 단계와, 노출된 상기 금속층과 고분자 층의 역상의 경사진 구조에 금속 구조를 형성하는 단계와, 상기 금속층과 고분자 층으로부터 금속 구조를 분리하여 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체를 얻는 단계를 포함한다.

상기 고분자 층의 역상의 경사진 구조를 식각하여 상기 금속층을 노출시키는 단계는, 냉각 건식 식각에 의해서 상기 금속층을 노출시키는 단계인 것이 바람직하다.

노출된 상기 금속층과 고분자 층의 역상의 경사진 구조에 금속 구조를 형성하는 단계는, 전주도금법을 이용하여 금속 구조를 형성하는 단계일 수 있다.

본 발명에 따른 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체의 제조방법에 따르면, 종래의 방법에 비해서 용이하게 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체를 제조할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체의 제조방법은 쉐도우마스크, 플렉서블 디스플레이, 플렉서블 터치스크린, 플레서블 일렉트로닉스, 플렉서블 태양전지, 나노바이오칩, 3D 패키지 등 경사진 관통구멍을 구비한 다양한 구조체의 제조에 적극적으로 활용될 수 있다.

도 1 내지 8은 본 발명의 일실시예에 따른 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9와 10은 본 발명의 일실시예에 따른 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체의 제조방법에 의해서 제조된 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체의 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1 내지 8은 본 발명의 일실시예에 따른 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체의 제조방법는 스탬프를 준비하는 단계로 시작된다.

스탬프(10)의 제작은 일반적인 포토 리소그라피 공정이나 전자빔 리소그라피 공정에 의해서 이루어질 수 있다. 스탬프(10)의 표면에는 경사진 구조가 형성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 경사진 구조는 양각 구조(11)이다. 양각 구조(11)의 벽면은 스탬프(10)의 표면에서 멀어지는 방향으로 진행할수록 양각 구조(11)의 단면적이 감소하도록 경사져 있다. 즉, 상부가 절단된 피라미드와 유사한 형태일 수 있다.

다음, 도 2에 도시된 바와 같이, 금속층이 형성된 기판 상에 고분자 용액(22)을 도포한다.

기판(20)으로는 실리콘, 유리, 석영, 금속, 세라믹, 고분자 등 다양한 재질의 기판(20)이 이용될 수 있다. 기판(20) 위에는 금속층(21)이 형성된다. 금속층(21)은, Cr, Ti, Pt, Mn, Au, Ni, Cu, Al, Zn, Fe, Co, W, Sn, P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

고분자 용액(22)은 스핀코팅, 드랍핑, 프린팅, 스프레이 등의 방법으로 도포할 수 있다. 고분자 용액(22)으로는 자연경화성, 증발경화성, 열경화성 또는 광경화성을 가진 고분자 용액(22)을 사용한다.

다음, 도 3에 도시된 바와 같이, 도포된 고분자 용액(22)에 스탬프(10)를 접촉 및 가업 또는 접촉시켜 고분자 용액(22)에 스탬프의 경사진 구조의 역상인 경사진 음각 구조를 전사한다. 이때 스탬프(10)의 음각 부분(12)에 모세관 힘에 의해 미리 계산된 양의 고분자 용액(22)이 채워지게 되며 기판(20) 상에 도포된 고분자 용액(22) 두께는 스탬프(10)의 음각 부분(12)에 채워진 부피만큼 낮아진다. 스탬프(10)를 가압 접촉시킨 후 기판(20)의 금속층(21)과 스탬프(10)의 양각 구조(11) 사이에 잔류하는 고분자 용액(22)의 양은 도포된 고분자 용액(22)의 두께에 의해서 정해지므로, 도 2에 도시된 단계에서, 고분자 용액(22)의 두께가 매우 중요하다.

다음, 도 4에 도시된 바와 같이, 고분자 용액(22)을 경화하여 경사진 음각 구조가 형성된 고분자 층(23)을 형성한다. 도 4에서는 자외선을 조사하여 고분자 용액(22)을 경화하는 것으로 설명하였으나, 고분자 용액(22)의 종류에 따라서, 용매를 증발시키거나, 가열하는 등의 적절한 방법을 선택하여 고분자 용액(22)을 경화할 수 있다.

다음, 도 5에 도시된 바와 같이, 스탬프(10)를 경화된 고분자 층(23)으로부터 분리한다.

스탬프(10)를 분리하면, 고분자 층(23)에 스탬프(10)의 역상이 형성된다. 스탬프(10)의 양각 구조(11)가 있던 위치에는 음각 구조(24)가 형성된다. 스탬프(10)를 가압 접촉 시키는 과정에서 스탬프(10)의 양각 구조(11)와 기판(20)의 금속층(21) 사이에 고분자 용액(22)이 잔류하기 때문에 기판(20)의 금속층(21)이 외부로 노출되지 않는다.

다음, 도 6에 도시된 바와 같이, 고분자 층(23)의 음각 구조(24)의 바닥면(25)을 식각하여 금속층(21)을 노출시킨다. 이때, 열에 의한 고분자 층(23)의 리플로우를 방지할 수 있도록, 냉각건식 식각(Cold dry etching)의해서 바닥면을 식각하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 원격 플라스마를 이용한 냉각건식 식각 방법 등을 사용하는 것이 바람직하다.

다음, 도 7에 도시된 바와 같이, 노출된 금속층(21)과 고분자 층(23)의 음각 구조(24)에 금속 구조(30)를 형성한다. 본 단계는 전주 도금법을 통해서 진행할 수 있다. 음각 구조(24)의 일정한 높이 만큼 금속을 도금한다.

마지막으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 금속층(21)과 고분자 층(23)으로부터 금속 구조(30)를 분리하여 도 9와 10에 도시된 바와 같은 벽면이 경사진 관통 구멍(41)을 구비한 구조체(40)를 얻는다.

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 스탬프 11: 양각 구조
20: 기판 21: 금속층
22: 고분자 용액 30: 금속 구조
40: 구조체 41: 경사진 관통 구멍

Claims (3)

1. 경사진 구조를 구비한 스탬프를 준비하는 단계와,
   금속층이 형성된 기판 상에 고분자 용액을 도포하는 단계와,
   도포된 고분자 용액에 상기 스탬프를 접촉 또는 접촉 및 가압시켜 상기 고분자 용액에 역상의 경사진 구조를 형성하는 단계와,
   상기 고분자 용액을 경화하여 역상의 경사진 구조가 형성된 고분자 층을 형성하는 단계와,
   상기 스탬프를 경화된 고분자 층으로부터 분리하는 단계와,
   상기 고분자 층의 역상의 경사진 구조를 냉각 건식 식각에 의하여 상기 금속층을 노출시키는 단계와,
   노출된 상기 금속층과 고분자 층의 역상의 경사진 구조에 금속 구조를 형성하는 단계와,
   상기 금속층과 고분자 층으로부터 금속 구조를 분리하여 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체를 얻는 단계를 포함하는 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체의 제조방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   노출된 상기 금속층과 고분자 층의 역상의 경사진 구조에 금속 구조를 형성하는 단계는,
   전주도금법을 이용하여 금속 구조를 형성하는 단계인 경사진 관통 구멍을 구비한 구조체의 제조방법.

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