KR102328242B1 - 기판에 전도성의 나노입자들을 적용하기 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼 또는 다른 기판 상에 금속의 나노입자들을 적용하기 위한 장치는, 액체 저장소 안에 배치된 금속 또는 반도체 부분; 액체 저장소 내의 액체 속의 금속 또는 반도체 부분으로부터 나노입자들을 제거하기 위한 레이저 또는 입자 방출기; 및 기판 상에 제거된 금속 입자 포함 액체를 적용하기 위한 수단을 특징으로 한다.

Description

기판에 전도성의 나노입자들을 적용하기 위한 장치{ARRANGEMENT FOR APPLYING CONDUCTIVE NANOPARTICLES ONTO A SUBSTRATE}
본 발명은 웨이퍼 또는 다른 기판 상에 반도체 물질 또는 금속의 나노입자들을 배치하기 위한 조립체에 관한 것이다.
포토리소그래피에 있어서, 금속의 나노입자들은 시드들을 형성하기 위해 기판 상에 배치된다. 금속의 전도체 경로들은 추가의 금속 물질이 더해진다면, 이러한 시드들에서 자랄 수 있다. 금속의 나노입자들을 배치하기 위한 다양한 방법들이 있다. 흔한 방법은 증기 증착이다.
통상, 특수한 특성들을 가지는 금속들이 사용된다. 이러한 금속들은 다른 것들 중에서 금, 팔라디움, 구리, 알루미늄, 니켈, 은 및 주석이다. 이 금속들은 고가이고 다소 독성이 있다. 이러한 금속들의 증기 증착시 물질의 손실의 위험이 있다. 또한, 금속들이 금속들에 접촉하는 사람들의 피부에 접촉되거나 또는 흡입되는 위험이 있다. 결과적으로, 인체의 건강에의 위험이 있다.
DE 10 2010 018 073 A1, DE 10 2010 055 404 A1 및 JP 2006 612 2845 로부터 액체에서의 레이저 어블레이션이 공지되어 있다.
본 발명의 목적은, 실제로 금속의 물질이 낭비되지 않고 건강 위험성이 감소된, 상기에서 언급된 종류의 웨이퍼 또는 다른 기판 상에 금속의 나노입자들을 배치하기 위한 조립체를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따르면, 이 목적은
(a) 액체 저장소 안에 존재하는 금속 또는 반도체 피스;
(b) 상기 액체 저장소 안의 액체 내부의 상기 금속 또는 반도체 피스로부터 나노입자들을 제거(ablation)하기 위한 레이저; 및
(c) 상기 웨이퍼 또는 다른 기판 상에 상기 금속 입자들을 포함하는 상기 액체를 도포하기 위한 수단에 의해 달성된다.
이러한 조립체를 가지고 액체 내부의 금속 또는 반도체 피스의 나노입자들은 레이저 또는 입자 방출기에 의해 제거된다. 그 결과, 이들은 공중에 자유롭게 돌아다니지 못하고 분실되지 않는다. 유독성이 있는 금속 증기들도 생성되지 않고, 재료의 소비량도 낮아진다. 나노입자들은 액체 속에 남아서 기판 상에 액체와 함께 도포된다.
본 발명의 바람직한 변형에 따르면 상기 액체는 경화성 고분자 또는 다른 경화성 플라스틱 물질이다. 적절한 고분자의 예는, 에폭시 화합물 또는 벤조씨클로부테인이다. 이러한 물질들은 포토리소그래피에서 사용되는 감광성 물질들이다. 이것들은 식각에 의해 쉽게 제거될 수 있다. 포지티브 조명(positive illumination)은 네가티브 노출(negative exposure)에도 가능하다. 고분자는 도포시 금속 입자들이 기판 표면에서 튀지 않도록 보장할 뿐만 아니라 후속적으로 추가된 성분들에 좋은 접착력을 보장한다.
바람직하게, 금속은 금, 은, 구리, 팔라디움, 알루미늄, 니켈, 주석, 이러한 금속들의 합금 또는 실리콘에 기초한 반도체이다. 이러한 금속들은 좋은 전도체들이고, 그러므로 특히 웨이퍼들 또는 다른 기판들과 같은, 반도체 제품들을 제조하는 데 사용되기에 적절하다. 하지만, 다른 금속들 또한 이들이 특정 어플리케이션에 의해 필요하다면 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
바람직하게, 조립체에는 상기 나노입자들이 상기 금속 또는 반도체 피스들로부터 제거되는 범위 안에서 액체 흐름을 생성하기 위한 흐름 생성 수단이 마련되어 있다. 이 흐름 생성 수단은 펌프일 수 있다. 하지만, 상기 흐름 생성 수단은 또한 감소된 지름을 가지는 통로를 통해 상기 액체를 압박하는 초음파 해머를 포함할 수 있다. 흐름 생성 수단은 액체 속의 나노입자 성분이 동일한 레이저 빔으로 고르게 분포되도록 보장한다.
본 발명의 다른 변형에 있어서 제트(jet)가 상기 기판 상의 상기 나노입자들을 포함하는 상기 액체를 도포하기 위해 마련된다. 이 제트는 기판 상에 액체를 고르고 얇게 또한 잘 조준해서 적용하는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에 있어서, 상기 금속 또는 반도체 피스들은 상기 제트 앞의 영역에 위치된다. 그러므로 이 나노입자들은 금속 또는 반도체 피스로부터 제거된 후 제트를 통해 직접 흐르고 기판 상에 도포된다. 이들은 조립체 내부에 정착하거나 또는 축적될 수 없다.
본 발명의 다른 변형에 있어서, 상기 제트는 폐쇄된 저장소의 통합된 부분이고, 상기 저장소에는 가압된 액체가 상기 저장소로 들어가는 액체 입구가 마련되어 있다. 저장소는 상기 레이저 측에서 유리판 또는 다른 투명 커버에 의해 폐쇄될 수 있다. 이 레이저 광은 커버를 통해 저장소로 들어간다. 액체는 거의 압축되지 않기 때문에 상기 액체에 가해지는 압력은 액체가 제트를 통해 배출되도록 만들 것이다.
본 발명의 다른 변형은 종속항들의 요지이다. 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 보다 상세하게 이하에서 설명된다.
도 1은 제1실시예의 대략도이다.
도 2는 제2실시예의 대략도이다.
도 1은 금속의 나노입자들의 생성을 위한 조립체의 대략도이다. 조립체에는 참조부호 1로 지시되는, 예를 들어 에폭시 화합물과 같은, 액체 고분자를 가지는 저장탱크(2)가 마련되어 있다. 고분자 밀도를 검출하기 위한 저장탱크(2)에 마련된 센서는 참조부호 20으로 지시되어 있다. 고분자 질량체(polymer mass)는 파이프라인(18)을 통해 화살표들 방향으로 펌프(17)에 의해 움직인다. 파이프라인(18)은 액체를 수용하는 액체 저장소인 챔버(14)까지 연장된다. 금속 또는 반도체 피스(8)는 상기 챔버(14)의 바닥에 배치된다. 어플리케이션에 따라서, 금속 또는 반도체 피스(8)는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 팔라디움(Pd), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 주석(Sn) 또는 이러한 금속들의 합금으로 구성된다. 나아가, 실리콘에 기초한 반도체 물질을 이용하는 것도 가능하다. 금속 또는 반도체 피스(8)의 표면은 고분자에 의해 둘러싸여 있다. 챔버(14)의 상부 측은 유리판에 의해 폐쇄되어 있다. 스캐닝 시스템(13)을 가지는 레이저가 챔버(14) 위에 배치된다. 레이저 빔(12)은 금속 또는 반도체 피스(8) 상으로 챔버(14)의 유리판을 통해 안내된다. 금속 입자들(나노입자들)은 금속 또는 반도체 피스(8)의 표면으로부터 제거된다. 이러한 제거 프로세스에 의해 제거된 나노입자들은 고분자 액체에 의해 수용된다.
챔버(14)는 레이저 빔(12)의 조사 범위에서 감소된 두께를 가진다. 이로써, 한편으로는, 레이저 빔(12)이 약간만 고분자에 의해 흡수되는 것이 달성된다. 다른 한편으로, 증가된 흐름 속도가 달성된다. 그러므로, 제거된 금속 입자들은 정착하거나 또는 축적될 수 없다.
제거된 입자들을 수용하는 고분자 액체는 펌프에 의해 출구 파이프(16)를 통해 제2 저장탱크(22)로 흐른다. 나노입자들(21)을 가지는 고분자는 제2 저장탱크에서 수집되고 추후 사용을 위해 이용가능하다. 제2 저장탱크(22) 안의 센서(19)는 저장탱크 안의 나노입자들의 밀도를 검출한다.
제2 저장탱크(22)로부터 나노입자들을 가지는 고분자 액체는 예를 들어, 웨이퍼 및 기판 표면들의 배선(rewiring)에 사용될 수 있다. 이 실시예에서 나노입자들을 가지는 고분자 액체는 예를 들어, 스핀 코팅에 의해 기판에 적용될 수 있다. 재료(material)는 이후에 마스크와 포토리소그래피적 합금으로 구조화될 수 있다. 이 구조 안의 갭들 사이의 경화성 고분자는 에징(edging) 또는 와싱(washing)에 의해 일반적인 방식으로 제거될 수 있다. 이러한 방식으로 매우 미세한 구조들이 달성된다.
도 2는 고분자 액체가 기판에 직접 적용되는, 조립체를 보여준다. 고분자 액체(10)는 저장탱크(200) 안에 존재한다. 출구는 저장탱크(200)의 하부단에 마련된다. 출구는 긴 챔버(40)으로 연장된다. 해머(50)는 챔버(40) 안에 안착된다. 해머(50)는 초음파 생성기(30)에 의해 화살표 방향(52)으로 앞뒤로 움직인다. 챔버(40)는 좁은 채널(60)에 의해 챔버(150)에 연결된다. 챔버(150)는 하부단을 향해 콘형태로 좁아진다. 모세관 또는 제트(100)는 거기에 통합된다. 기판(110)은 제트(100) 아래에 위치된다. 기판(110) 또는 제트(100) 또는 둘 다는 움직이도록 채택되고 이로써 제트를 빠져나가는 물질은 기판의 원하는 지점에 적용될 것이다.
금속 또는 반도체 피스들(80)은 액체 저장조로서 기능하는 챔버(150)의 콘형태의 하부 범위 안에 배치된다. 챔버(150)는 그 상단에서 유리판(140)에 의해 폐쇄된다. 레이저 광은 예를 들어 x- 및 y- 방향으로 화살표들(132)의 방향으로 음향-광학적 변조기(130)에 기초하는 퀵 스캐너로 움직일 수 있다. 레이저 광은 금속 또는 반도체 피스들(80)을 향해 유리판(140) 및 고분자(150)를 통과한다. 이에 따라 나노입자들(90)은 레이저 제거에 의해 제거된다. 제거된 나노입자들(90)은 고분자에 의해 수용된다. 해머(50)가 도면에서 왼쪽을 향해 움직이면 어떠한 나노입자들도 없는 새로운 고분자는 채널(60)을 통해 압박된다. 이로써, 압력이 챔버(150) 안에서 생성된다. 나노입자들(90)을 가지는 고분자 액체는 액적(22)의 형태로 제트(100)를 통해 외부를 향해 배출되고 기판(110)에 적용된다. 기판(110)에 적용되는 고분자는 마지막으로 경화된다. 이 실시예는 전도성 경로들이 마스크 및 포토리소그래피 방법들 없이 생성될 수 있다는 장점을 가진다. 고분자를 가지는 나노입자들은 기판 상에 직접 존재한다.
상기에서 설명된 조립체는 상세하게 설명되었다. 하지만, 이것이 청구항들에 의해서만 결정되는 특허의 범위를 제한해서는 안된다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명의 기본 사상으로부터 벗어나지 않으면서 사용될 수 있는 많은 대안들 및 균등 수단이 당업자에게 알려져 있다. 특히, 조립체의 기하학적 설정, 물질들, 지름들 및 양들은 본 발명의 기본 사상으로부터 벗어나지 않으면서 변경될 수 있다.

Claims (10)

  1. 웨이퍼 또는 다른 기판 상에 반도체 물질 또는 금속의 나노입자들을 배치하기 위한 조립체에 있어서,
    (a) 액체를 수용하는 액체 저장소;
    (b) 상기 액체 저장소 내의 액체 속에 배치되는 금속 또는 반도체 피스;
    (c) 상기 액체 저장소 내의 액체 속에 배치되는 상기 금속 또는 반도체 피스로부터 나노입자들을 제거(ablation)하기 위한 레이저; 및
    (d) 상기 웨이퍼 또는 다른 기판 상에 금속 입자를 함유하는 상기 액체를 도포하기 위한 수단을 포함하되,
    (e) 상기 웨이퍼 또는 다른 기판은 액체 저장소 외부에 위치하고,
    (f) 상기 액체는 경화성 고분자 또는 다른 경화성 플라스틱 물질이며,
    (g) 상기 액체 저장소는 하부단을 향해 콘형태로 좁아지며 상기 웨이퍼 또는 다른 기판에 나노 입자를 포함하는 액체를 도포하기 위한 모세관 또는 제트를 구비하는 챔버이고, 상기 금속 또는 반도체 피스는 상기 제트의 전방 영역인 상기 챔버의 원추형 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속은 금, 은, 구리, 팔라디움, 알루미늄, 니켈, 주석, 이러한 금속들의 합금, 또는 실리콘에 기초한 반도체인 것을 특징으로 하는, 조립체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나노입자들이 상기 금속 또는 반도체 피스들로부터 제거되는 범위 안에서 액체 흐름을 생성하기 위한 흐름 생성 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 조립체
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 흐름 생성 수단은 펌프인 것을 특징으로 하는, 조립체.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 흐름 생성 수단은 감소된 지름을 가지는 통로를 통해 상기 액체를 압박하는 초음파 해머를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제트는 폐쇄된 저장소 안에 통합되고, 상기 저장소에는 가압된 액체가 상기 저장소로 들어가는 액체 입구가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 저장소는 상기 레이저 측에서 유리판 또는 다른 투명 커버에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  8. 웨이퍼 또는 다른 기판 상에 반도체 물질 또는 금속의 나노입자들을 배치하기 위한 조립체에 있어서,
    (a) 액체를 수용하는 액체 저장소;
    (b) 상기 액체 저장소 내의 액체 속에 배치되는 금속 또는 반도체 피스;
    (c) 상기 액체 저장소 내의 액체 속에 배치되는 상기 금속 또는 반도체 피스로부터 나노입자들을 제거(ablation)하기 위한 레이저; 및
    (d) 상기 웨이퍼 또는 다른 기판 상에 금속 입자들을 함유하는 상기 액체를 도포하기 위한 수단을 포함하되,
    (e) 상기 웨이퍼 또는 다른 기판은 액체 저장소의 외부에 위치하고,
    (f) 상기 액체는 경화성 고분자 또는 다른 경화성 플라스틱 물질이며,
    (g) 상기 액체 저장소는 챔버로서, 저장탱크 내의 상기 고분자 또는 다른 경화성 플라스틱 물질을 펌핑하여 상기 저장탱크로부터 액체 저장소인 챔버로 보내기 위한 펌프를 구비하며,
    (h) 상기 액체 저장소인 챔버는 레이저 빔의 조사 범위에서 감소된 두께를 가지는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  9. 제8항에 있어서, 금속 또는 반도체 피스가 상기 챔버의 바닥에 위치하고, 상기 챔버의 상면은 유리판으로 덮여있고, 상기 레이저빔은 상기 챔버의 유리판을 관통하여 금속 또는 반도체 피스로 향하는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  10. 삭제
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