KR101806563B1 - 나노와이어 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 나노와이어 제조방법에 관한 것으로, 기판상에 다수의 격자패턴을 형성하고, 상기 격자패턴상에 희생층을 형성하고, 상기 희생층 상에 나노와이어 물질을 경사증착하여 나노와이어를 형성하고, 상기 희생층을 에칭하여 상기 격자패턴과 상기 나노와이어를 분리하는 것을 포함하여 이루어진다. 이에 따르면 나노와이어 물질을 습식에칭하지 않고도 나노와이어를 제조할 수 있는 공정상의 이점, 경사증착에 따라 보다 길이가 긴 나노와이어를 얻을 수 있는 이점, 상온에서 저가의 제조비용으로 나노와이어를 제조할 수 있는 이점, 나노와이어를 대량생산 할 수 있는 이점 및 대량생산에도 불구하고 균일성이 높은 나노와이어를 제조할 수 있는 이점을 갖게 된다
Description
본 발명은 나노와이어 제조기술 분야에 관한 것이다.
나노와이어(nanowire)는 나노미터 단위의 크기를 가지는 와이어 구조체로서, 대체로 10 nm 미만의 지름을 가지는 것에서부터 수백 nm 지름을 갖는 것까지 다양한 크기를 갖는다. 이러한 나노와이어는 특정 방향에 따른 전자의 이동 특성이나 편광 현상을 나타내는 광학 특성을 이용할 수 있는 장점이 있으며, 이에 따라 현재 레이저와 같은 광소자, 트랜지스터 및 메모리 소자 등 다양한 분야에 널리 응용되고 있는 차세대 기술이다.
하지만 현재 나노 입자(nano particle)에 대한 제조방법과 물성에 대한 연구는 상당히 활성화되어 있는 것에 비해, 나노와이어의 제조방법에 대한 연구는 미비한 실정이다. 기존의 대표적인 나노와이어의 제조방법으로는 촉매를 이용하여 나노 와이어 금속을 성장시키는 방법, 템플릿(template)을 이용하여 나노 와이어를 형성하는 방법이 있다. 먼저, 템플릿(template)을 이용하여 나노 와이어 물질을 형성하는 방법은, 수십 나노의 직경과 수 마이크로 깊이를 가지는 구멍들로 이루어진 알루미나 맴브레인을 아노다이징에 의해 제조한 후, 상기 형성된 구멍들에 나노 와이어 물질을 채우는 방법과, 나노 와이어 물질을 기체 상태로 만들어 상기 구멍에 증착시키는 방법이 있다. 구체적으로, 템플릿을 이용한 나노 와이어의 제조방법에 관한 기술로서 미국특허 제6,525,461호에는 기재상에 촉매 필름을 형성하고 상부에 다공성층을 형성하여 열 조작에 의해 그 기공 내로 티타늄 나노 와이어를 형성시키는 기술이 기재되어 있다. 또한, 템플릿을 이용한 양자점 고체(quantum dot solid)의 제조방법에 관한 것으로서, 미국특허 제6,139,626호에는 템플릿 내에 형성된 기공에 콜로이드형 나노결정을 주입하여 열처리 등을 통해 양자점 고체로 형성시키는 기술이 기재되어 있다. 그러나 상기와 같은 기술에 의한 나노와이어 제조방법은 공정이 너무 복잡하고, 시간이 오래 걸려서 대량생산에 적합하지 않을 뿐만 아니라, 균일도 제어가 어려워서 우수한 직진성 및 배열성을 갖는 나노와이어를 형성할 수 없는 문제점이 있다.
그 다음, 촉매를 이용하여 나노 와이어 금속을 성장시키는 방법은, 레이저 촉매 성장(Laser assisted Catalytic Growth, LCG)이나 한국공개특허공보 제10-2006-0098959호에 기재되어 있는 기상 액상 고체(Vapor Liquid Solid, VLS) 성장법이 있다. 즉, 나노 와이어 물질과 금속의 혼합물을 원료로 하고 금속 촉매를 핵으로 하여 나노 와이어를 성장시키는 방법이다. 그러나 상술한 방법은, 나노와이어의 최대 형성길이에 한계가 있는 문제점, 고온 열처리 과정이 필수적임에 따라 대량생산에 적합하지 않은 문제점을 가지고 있었다. 또한 VLS 성장법의 경우, 금속 촉매의 직경 및 그 분포에 제한되어 나노와이어가 성장되는 바, 정확한 폭(두께) 및 그 분포를 조절하기 어려운 문제점 및 나노와이어 내에 금속촉매에 의한 불순물 오염(contamination)이 생기는 문제점도 내포하고 있다. 이외에도 VLS 성장법은 장비가 고가임에 따라 공정비용도 높으며, 성장 시간도 느리기 때문에 양산성도 떨어지는 바, 나노와이어의 대량생산에 부적합한 한계점 또한 존재한다.
즉, 기존에 알려진 대부분의 나노와이어 제조방법들은 물성이 우수한 나노와이어를 저렴한 비용으로 대량생산 하는데 적합하지 않으므로, 새로운 나노와이어 제조방법의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 기판상에 다수의 격자패턴을 형성하고, 상기 격자패턴 상에 희생층을 형성하고, 상기 희생층상에 나노와이어 물질을 경사증착하여 나노와이어를 형성하고, 상기 희생층을 에칭하여 상기 격자패턴과 상기 나노와이어를 분리함으로써, 균일도가 높은 나노와이어를 상온에서 저가의 제조비용으로 대량생산할 수 있도록 하는, 나노와이어 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 나노와이어 제조방법은, 기판상에 다수의 격자패턴을 형성하고, 상기 격자패턴 상에 희생층을 형성하고, 상기 희생층 상에 나노와이어 물질을 경사증착하여 나노와이어를 형성하고, 상기 희생층을 에칭하여 상기 격자패턴과 상기 나노와이어를 분리하는 것을 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 나노와이어 제조방법에 있어서, 상기 나노와이어를 형성하는 것은, 상기 기판을 경사지게 하여 상기 희생층상에 상기 나노와이어 물질을 증착하는 것을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 본 발명의 나노와이어 제조방법에 있어서, 상기 나노와이어를 형성하는 것은, 증착 타겟 및 소스를 경사지게 하여 상기 희생층상에 상기 나노와이어 물질을 증착하는 것을 포함하여 이루어질 수도 있다.
본 발명의 나노와이어 제조방법에 있어서, 상기 나노와이어 물질은, 스퍼터링 방법, 진공증착법 중 적어도 어느 하나의 방법에 의해 상기 희생층상에 증착될 수 있다.
본 발명의 나노와이어 제조방법에 있어서, 상기 나노와이어 물질은, 금속, 금속산화물, 질화물, 세라믹 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 나노와이어 제조방법에 있어서, 상기 희생층을 형성하는 것은, 상기 격자패턴 상에 희생층 물질을 증착하는 것을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한 상기 희생층 물질을 증착하는 것 이후에, 상기 희생층을 습식에칭함으로써 상기 희생층을 격자패턴형태로 형성할 수 있다.
본 발명의 나노와이어 제조방법에 있어서, 상기 희생층을 형성하는 것은, 스퍼터링 방법, 화학기상증착법, 진공증착법 중 적어도 어느 하나의 방법에 의해 상기 격자패턴 상에 희생층 물질을 증착함으로써 이루어질 수 있다.
본 발명의 나노와이어 제조방법에 있어서, 상기 희생층 물질은, 산화물(Oxide), 폴리실리콘(Poly-Si), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 중 어느 하나의 물질일 수 있으나, 이에 한정 되는 것은 아니다.
본 발명의 나노와이어 제조방법에 있어서, 상기 격자패턴을 형성하는 것은, 상기 기판상에 자외선 경화성 폴리머로 격자베이스층을 형성하고, 상기 격자베이스층을 임프린트 몰드로 가압하고, 상기 격자베이스층에 자외선을 조사하여 상기 격자베이스층을 경화하는 것을 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 나노와이어 제조방법에 있어서, 상기 격자패턴을 형성하는 것은, 상기 기판상에 열경화성 폴리머로 격자베이스층을 형성하고, 상기 격자베이스층을 가열된 임프린트 몰드로 가압하여 상기 격자베이스층을 경화하는 것을 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 나노와이어 제조방법에 있어서, 상기 격자패턴의 폭은 20nm 내지 200nm로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 본 발명의 나노와이어 제조방법에 있어서, 상기 나노와이어 물질의 증착 경사각은, 상기 희생층의 높이에 따라 적절히 조절될 수 있다.
본 발명에 따르면, 고온의 열처리과정이 없이 상온에서도 나노와이어를 용이하게 제조할 수 있게 되어, 공정의 효율성이 향상되는 효과가 발생한다.
또한 본 발명에 따르면, 경사증착방식을 이용하여 나노와이어 물질을 증착함으로써, 간단한 공정으로 길이가 긴 나노와이어를 제조할 수 있는 효과가 있다.
그리고 본 발명에 따르면, 희생층을 격자패턴형태로 형성하더라도, 한번의 습식에칭공정을 통해 나노와이어를 제조함으로써, 상온에서 저가의 제조비용으로 나노와이어를 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 희생층을 에칭하는 용이한 공정으로 격자패턴과 나노와이어를 분리함으로써, 분리과정에서 발생 가능한 나노와이어의 손상을 방지하는 이점 및 공정단순화에 따른 공정의 효율성이 향상되는 이점이 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 나노와이어를 대량생산 할 수 있는 이점 및 대량생산에도 불구하고 균일성이 높은 나노와이어를 제조할 수 있는 이점 또한 갖게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 나노와이어 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 실시예에 따른 나노와이어 제조방법을 나타낸 제조공정도이다.
도 3은 도 1에 도시된 S5단계의 일 실시예를 도시한 제조공정도이다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 나노와이어의 실제 이미지를 도시한 것이다.
도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 실시예에 따른 나노와이어 제조방법을 나타낸 제조공정도이다.
도 3은 도 1에 도시된 S5단계의 일 실시예를 도시한 제조공정도이다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 나노와이어의 실제 이미지를 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다. 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
도 1은 본 발명에 따른 나노와이어 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 나노와이어 제조방법은, 기판상에 다수의 격자패턴을 형성하고(S1), 격자패턴상에 희생층을 형성하고(S3), 희생층상에 나노와이어 물질을 경사증착하여 나노와이어를 형성하고(S5), 희생층을 에칭하여 격자패턴과 나노와이어를 분리하는 것(S7)을 포함하여 이루어 질 수 있다.
S1단계에서 사용되는 기판 재질로서 유리, Quartz, 아크릴, PC 및 PET 등 다양한 고분자로 구성된 플라스틱, 사파이어 등이 이용될 수 있으며 이외에도 다양한 물질이 이용될 수 있다. 아울러, 격자패턴이 자외선 경화성 폴리머로 형성되는 경우에는 본 발명의 기판은 자외선이 투과할 수 있도록 투명재질로 형성됨이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이하에는 다수의 격자패턴을 형성하는 과정에 대하여 설명한다.
격자패턴을 형성하는 과정은 나노 임프린팅 공정에 의해 이루어질 수 있다. 즉 기판 상에 폴리머 재질의 물질, 예컨대 자외선 경화성 폴리머인 UV 레진(resin)을 도포하여 격자베이스층을 형성한다. 이어서, 격자베이스층 상부에 홈과 돌출부를 가지는 임프린트 몰드를 정렬한다. 여기서, 임프린트 몰드의 복수개의 홈 및 돌출부는 서로 일정 간격 이격된 형태로 반복하여 형성된 형태를 갖는다. 또한, 임프린트 몰드의 홈은 격자패턴이 형성될 위치와 대응된다.
이후 임프린트 몰드의 홈 부분과 격자베이스층이 접촉되도록 가압한 뒤, 자외선을 조사하여 광경화를 수행한다. 이에 따라, 기판의 상부에는 임프린트 몰드의 홈과 대응되는 부분에 다수의 격자패턴이 형성된다. 이때 임프린트 몰드는 자외선이 투과할 수 있도록 석영 등과 같은 투명한 소재로 이루어짐이 바람직하다. 한편, 홈의 폭(W)는 20nm 내지 200nm의 범위에서 구현됨이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다. 홈과 대응되는 부분에 형성되는 격자패턴의 폭이 20nm 내지 200nm의 범위를 갖도록 하기 위함이다. 다만 이는 하나의 예시일 뿐이며, 임프린트 몰드 홈의 폭 및 격자패턴의 폭은 차후 형성할 나노와이어의 폭을 고려하여 선택될 수 있음은 당연하다.
한편, 상술한 실시예에서는 격자베이스층을 형성하는 폴리머 재질이 자외선 경화성 폴리머인 경우로 설명하였으나, 열경화성 폴리머도 사용될 수 있으며, 이에 따라 격자베이스층을 임프린트 몰드로 가압한 후 열경화 과정을 수행함으로써 본 발명의 격자패턴을 형성할 수도 있다. 예컨대, 열경화성 폴리머로 격자베이스층을 형성한 후, 가열된 임프린트 몰드로 가압하여 격자베이스층을 경화함으로써 본 발명의 격자패턴을 형성할 수도 있다. 한편, 격자베이스층을 형성하는 물질이 열경화성 폴리머인 경우, 임프린트 몰드는 가열 및 고압공정에 견딜 수 있는 소재로 이루어짐이 바람직하다.
이후 격자패턴상에 희생층을 형성하게 되며(S3), 이는 다음과 같이 이루어질 수 있다.
S1단계에서 형성한 격자패턴상에 희생층 물질을 증착한다. 이때, 희생층 물질은 각 격자패턴 사이의 공간을 모두 채우는 구조가 아닌, 일부 빈 공간이 구비되도록 증착됨이 바람직하다. 이때 희생층 물질의 증착은 스퍼터링방법, 화학기상증착법, 진공증착법 등 현재 개발되어 상용화되었거나 향후 기술발전에 따라 구현 가능한 모든 증착법을 이용하여 수행될 수 있다. 희생층 물질은, 차후 나노와이어 형성을 위해 증착될 나노와이어 물질에 따라 다양하게 선택될 수 있다. 즉, 원하는 나노와이어 물질을 선택하게 되면, 희생층은 희생층 제거시 사용되는 에천트(Etchant)에 나노와이어 물질이 어텍(Attack)을 받지 않거나 희생층과 나노와이어 물질층의 에칭 선택비가 최소 1000:1 이상인 물질을 선택해야 한다. 예컨대, 나노와이어 물질이 SiC, SiN, Oxide 이면, 희생층 물질로는 Poly-Si을 사용하면 되고, 나노와이어 물질이 SiC, SiN, Poly-Si, TiN, Ti, Al 이면, 희생층으로는 Oxide를 사용하면 된다. 또한, 나노와이어 물질이 Ni이면 희생층은 Cu, Al를 사용하면 되고, 또는 나노와이어 물질이 Cu이면 희생층으로는 Ni,Al을 사용하면 된다. 그리고, Ag인 경우, 희생층 물질로서 Al이 이용될 수 있다. 아울러 나노와이어 물질이 Au인 경우 희생층 물질로서 Cu, Ni, Al중 어느 하나가 이용될 수 있다.
다만 상술한 내용은 하나의 예시일 뿐이며, 이외에도 희생층 물질은, 나노와이어 물질의 종류에 따라 다양하게 선택되어 이용될 수 있다. 즉, 나노와이어 물질과 희생층 물질이 습식 에칭시 서로에게 영향을 주지 않거나 에칭 선택비가 큰 나노와이어, 희생층 조합과 그에 상응하는 에천트(Etchant)만 구비되면 다양한 물질의 나노와이어를 제작 할 수 있다.
한편, 희생층 물질을 증착한 후, 습식에칭공정을 더 수행하여 격자패턴간의 이격된 공간에 대응하는 부분을 에칭함으로써, 희생층을 격자패턴형태로 형성할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 추후 제조되는 나노와이어를 보다 균일하게 형성하기 위함이다.
이후, 희생층 상에 나노와이어 물질을 경사증착하여 나노와이어를 형성하게 되며(S5), 나노와이어 물질의 증착은 스퍼터링(Sputtering)법, 진공증착법 등 현재 개발되어 상용화되었거나 향후 기술발전에 따라 구현 가능한 모든 증착방법을 통해 이루어질 수 있다.
한편, 경사증착은 기판을 경사지게 하여 나노와이어 물질을 증착하거나, 또는 증착타겟(진공증착장비인 스퍼터의 타겟을 의미) 및 소스(진공증착장비인 이베포레이터의 증착될 물질을 의미)를 경사지게 하여 나노와이어 물질을 증착함으로써 이루어질 수 있다.
이때, 경사각은 60도 내지 85도의 범위에서 형성될 수 있다. 여기서 경사각이란, 수평면을 기준으로 기판이 기울어진 각도를 의미한다. 경사각이 60도 미만인 경우, 그림자 효과(Shadowing Effect)가 작아지게 되어, 격자패턴간의 이격된 공간에 나노와이어 물질이 채워지게 되고, 결과적으로 균일도가 높은 나노와이어를 제조하기 어려워지기 때문이다. 다만, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 상술한 경사각은 희생층의 높이에 따라 변경될 수 있다.
나노와이어 물질은 금속, 금속산화물, 질화물, 세라믹 중 적어도 어느 하나의 물질일 수 있다. 예컨대 Ag, Cu, Al, Cr, Ni, Au, Mg, Ti 등의 금속, AgO, Al2O3, ZnO, ITO, TiO2 등의 금속산화물, Si 또는 SiO2, SiN, SiC 등의 세라믹 물질이 나노와이어 물질로서 사용될 수 있다. 다만 이는 하나의 예시일 뿐, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 이외에도 다양한 물질이 사용 목적에 따라 나노와이어 물질로서 희생층상에 증착될 수 있다고 할 것이다.
이후 S7단계에서는 S5단계에서 형성한 나노와이어와 격자패턴을 분리하게 된다. 이때 나노와이어와 격자패턴의 분리는 S3단계에서 격자패턴상에 형성한 희생층을 에칭함으로써 이루어질 수 있다. 이때 사용되는 에칭액은 희생층 물질의 종류에 따라 다양하게 선택 및 조합될 수 있다.
상술한 과정을 포함하여 이루어지는 본 발명의 나노와이어 제조 방법은, 종래의 방법과는 달리 상온에서 저가의 제조비용으로 나노와이어를 제조할 수 있는 이점, 한번의 습식에칭공정만을 수행하게 됨에 따른 제조공정 단축의 이점, 나노와이어를 대량생산 할 수 있는 이점 및 대량생산에도 불구하고 균일성이 높은 나노와이어를 제조할 수 있는 이점, 경사증착을 통해 나노와이어를 형성함으로써 길이가 긴 나노와이어를 얻을 수 있는 이점을 갖는다. 아울러 제조과정에서 형성한, 기판상에 형성한 격자패턴을 나노와이어 제조과정에서 재활용 할 수 있게 되어 제조비용을 더욱 절감할 수 있는 경제적인 이점도 추가적으로 구현된다.
이하에서는 희생층이 격자패턴형태로 형성되는 경우를 예시로 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 실시예에 따른 나노와이어 제조방법을 나타낸 제조공정도이다.
도 1 내지 도 2h를 참조하면, 도 2a에 도시된 바와 같이 기판(110)상에 폴리머 재질의 물질을 도포하여 격자베이스층(130)을 형성한다.
이후 도 2b에 도시된 바와 같이 격자베이스층(130) 상부에 임프린트 몰드(210)를 정렬한다. 여기서 임프린트 몰드(210)는 도 2의 설명에서 상술한 바와 같이, 일정 간격으로 정렬된 다수의 돌출부(211)와 각 돌출부간에 형성된 다수의 홈을 갖는다. 여기서 홈의 폭(W)는 20nm 내지 200nm의 범위에서 구현됨이 바람직하나 이에 한정되지는 않음은 도 1의 설명에서 상술한 바와 같다.
그리고 도 2c에 도시된 바와 같이 격자베이스층(130) 상부를 임프린트 몰드(210)로 가압한 후 도 2d에 도시된 바와 같이 임프린트 몰드(210)를 분리하여 격자패턴(131)을 형성한다. 이때 임프린트 몰드(310)로 격자베이스층(130)을 가압한 후 분리하기 전에 격자베이스층(130)을 이루는 물질 종류에 따라 열경화과정 또는 자외선(UV)조사를 통한 광경화과정이 수행될 수 있음은 도 1의 설명에서 상술한 바와 같다.
격자패턴을 형성한 후, 도 2e에 도시된 바와 같이 격자패턴(131)상에 희생층 물질을 증착하여 희생층(150)을 형성한다. 이때 희생층(150)은 도 2e에 도시된 바와 같이 각 격자패턴(131) 사이에 공간(140)이 구비되도록 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 격자패턴(131)간에 공간(140)이 구비되도록 함으로써, 차후 진행될 습식에칭공정에서 희생층(150)의 에칭이 원활하게 진행되도록 하기 위함이다. 여기서 희생층 물질의 증착은 스퍼터링방법, 화학기상증착법, 진공증착법 등에 의해 이루어질 수 있다. 여기서 희생층 물질로서, 나노와이어 물질과 에천트(etchant)가 다른 물질이 이용되는 것이 바람직하며, 보다 자세한 내용은 도 1의 설명에서 상술한 바와 동일한 바, 생략한다.
희생층(150)을 형성한 후, 각 격자패턴(131) 사이의 공간을 습식에칭하여 도 2f에 도시된 바와 같이 격자패턴 형태의 희생층(151, 이하 '희생격자패턴) 을 형성한다. 이때 습식에칭을 수행하는 시간을 조절하여 희생격자패턴(151)의 폭 및 두께를 조절할 수 있다.
이후, 도 2g에 도시된 바와 같이, 희생격자패턴(151)상에 나노와이어 물질을 경사증착하여 나노와이어(170)를 형성한다. 여기서 나노와이어 물질은 금속, 금속산화물, 질화물, 세라믹 중 적어도 어느 하나의 물질이 될 수 있으며, 증착방법은 스퍼터링법이나 진공증착법 등 현재 개발되어 상용화되었거나 향후 기술발전에 따라 구현 가능한 모든 증착방법이 이용될 수 있음은 도 1의 설명에서 상술한 바와 같다. 이에 따르면, 경사증착방식을 이용함에 따라, 희생격자패턴(151)상에 수직으로 나노와이어 물질을 증착하는 경우에 비하여 길이가 긴 나노와이어를 형성할 수 있는 이점을 갖게 된다.
경사증착을 통해 나노와이어(170)를 형성한 후, 에칭액을 이용하여 희생격자패턴(151)을 에칭함으로써, 도 2h에 도시된 바와 같이 격자패턴(131)으로부터 나노와이어(170)를 분리할 수 있게 된다. 이때 사용되는 에칭액은 희생층 물질의 종류에 따라 다양하게 선택 및 조합될 수 있다. 이에 따르면 희생격자패턴을 에칭하는 용이한 공정으로 격자패턴과 나노와이어를 분리함으로써, 분리과정에서 발생 가능한 나노와이어의 손상을 방지하는 이점 및 공정단순화에 따른 공정의 효율성이 향상되는 이점이 있다.
도 3은 도 1에 도시된 S5단계의 일 실시예를 도시한 제조공정도로서, 보다 구체적으로는 희생격자패턴상에 나노와이어 물질을 경사증착함으로써 나노와이어를 형성하는 과정을 도시한 것이다.
나노와이어 물질의 경사증착은, 도 1의 설명에서 상술한 바와 같이, 기판을 경사지게 하여 나노와이어 물질을 증착하거나, 증착 타겟 및 소스를 경사지게 하여 나노와이어 물질을 증착함으로써 이루어질 수 있으며, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 기판 자체를 경사지게 하여 증착을 수행하는 것이 보다 효과적이다. 이때 경사각(θ)은 격자패턴간의 이격된 공간에 나노와이어 물질이 채워지지 않도록 60도 내지 85도를 유지함이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 희생격자패턴(151)의 높이에 따라 적절히 변경될 수 있음은 도 1의 설명에서 상술한 바와 같다.
기판(110)을 경사지게 배치한 후, 진공증착법 중, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같은 전자빔증착법(E-Beam Evaporation, EBE)을 이용하여 나노와이어 물질을 희생격자패턴(151)상에 증착함으로써 나노와이어(170)를 형성할 수 있다. 다만, 도 3의 (b)에 도시된 진공증착법은 하나의 예시일 뿐이며, 이외에도 스퍼터링법 등 현재 개발되어 상용화되었거나 향후 기술발전에 따라 구현 가능한 모든 증착방법이 이용될 수 있음은 도 1의 설명에서 상술한 바와 같다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 나노와이어의 실제 이미지를 도시한 것이다. 도 4를 참조하면, 도 4의 (a)는 희생격자패턴(151)을 Al로 형성하고 희생격자패턴(151)상에 나노와이어 물질로서 SiO2를 경사증착하여 나노와이어(170)를 제조하였다. 한편, 도 4의 (b)는 희생격자패턴(151)을 Al로 형성하고 희생격자패턴(151)상에 나노와이어 물질로서 MgF2를 경사증착하여 나노와이어(170)를 제조하였다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것은 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함 없이 본 발명에 대해 다수의 적절한 변형 및 수정이 가능함을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변형 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
110: 기판
130: 격자베이스층
131: 격자패턴
150: 희생층
151: 희생격자패턴
170: 나노와이어
210: 임프린트 몰드
211: 임프린트 몰드 돌출부
130: 격자베이스층
131: 격자패턴
150: 희생층
151: 희생격자패턴
170: 나노와이어
210: 임프린트 몰드
211: 임프린트 몰드 돌출부
Claims (13)
- 기판상에 다수의 격자패턴을 형성하고,
상기 격자패턴 상에 희생층을 형성하며,
상기 희생층을 에칭하여 희생격자패턴을 형성하고,
상기 희생격자패턴 상에 나노와이어 물질을 경사증착하여 나노와이어를 형성하며,
상기 희생격자패턴을 에칭하여 상기 격자패턴과 상기 나노와이어를 분리하는 것을 포함하는, 나노와이어 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 나노와이어를 형성하는 것은,
상기 기판을 경사지게 하여 상기 희생격자패턴상에 상기 나노와이어 물질을 증착하는 것을 포함하여 이루어지는 나노와이어 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 나노와이어를 형성하는 것은,
증착 타겟 및 소스를 경사지게 하여 상기 희생격자패턴상에 상기 나노와이어 물질을 증착하는 것을 포함하여 이루어지는 나노와이어 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 나노와이어 물질은,
스퍼터링 방법, 진공증착법 중 적어도 어느 하나의 방법에 의해 상기 희생격자패턴 상에 증착되는 나노와이어 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 나노와이어 물질은,
금속, 금속산화물, 질화물, 세라믹 중 적어도 어느 하나인 나노와이어 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 희생층을 형성하는 것은,
상기 격자패턴 상에 희생층 물질을 증착하는 것을 포함하여 이루어지는 나노와이어 제조방법.
- 삭제
- 청구항 6에 있어서,
상기 희생층 물질을 증착하는 것은,
스퍼터링 방법, 화학기상증착법, 진공증착법 중 적어도 어느 하나의 방법에 의해 이루어지는 나노와이어 제조방법.
- 청구항 6에 있어서,
상기 희생층 물질은,
산화물(Oxide), 폴리실리콘(Poly-Si), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 중 어느 하나인 나노와이어 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 격자패턴을 형성하는 것은,
상기 기판상에 자외선 경화성 폴리머로 격자베이스층을 형성하고,
상기 격자베이스층을 임프린트 몰드로 가압하고,
상기 격자베이스층에 자외선을 조사하여 상기 격자베이스층을 경화하는 것을 포함하여 이루어지는 나노와이어 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 격자패턴을 형성하는 것은,
상기 기판상에 열경화성 폴리머로 격자베이스층을 형성하고,
상기 격자베이스층을 가열된 임프린트 몰드로 가압하여 상기 격자베이스층을 경화하는 것을 포함하여 이루어지는 나노와이어 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 격자패턴의 폭은 20nm 내지 200nm 로 형성되는 나노와이어 제조방법.
- 청구항 1 내지 6 및 청구항 8 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노와이어 물질의 증착 경사각은,
상기 희생격자패턴의 높이에 따라 조절되는 나노와이어 제조방법.
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- 2011-10-28 KR KR1020110111208A patent/KR101806563B1/ko active IP Right Grant
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