KR19980048944A - 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치 - Google Patents
레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR19980048944A KR19980048944A KR1019960067599A KR19960067599A KR19980048944A KR 19980048944 A KR19980048944 A KR 19980048944A KR 1019960067599 A KR1019960067599 A KR 1019960067599A KR 19960067599 A KR19960067599 A KR 19960067599A KR 19980048944 A KR19980048944 A KR 19980048944A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- laser
- dry etching
- optical fiber
- laser ablation
- etching apparatus
- Prior art date
Links
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 49
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 14
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- VIKNJXKGJWUCNN-XGXHKTLJSA-N norethisterone Chemical compound O=C1CC[C@@H]2[C@H]3CC[C@](C)([C@](CC4)(O)C#C)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 VIKNJXKGJWUCNN-XGXHKTLJSA-N 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 2
- 229910017855 NH 4 F Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000001393 microlithography Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000001527 near-field phase shift lithography Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/0665—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by beam condensation on the workpiece, e.g. for focusing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
- B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치
2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제
본 발명은 빛을 도파시킬 수 있는 광섬유를 사용하되, 이 광섬유 출구 한 끝을 원뿔형으로 가공하여 도파된 빛을 렌즈의 사용없이 레이저 어블레이션을 발생시키기 위해 필요한 에너지 밀도를 얻고, 이 집적된 에너지를 이용하여 미세 스트립 선로의 폭 및 면적을 직접 식각하므로써 박막집적소자의 표면 정전용량 및 인덕턴스의 미세조정 등을 가능하게 하는 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 자외선 빔을 발생하는 수단; 상기 레이저 발생수단에서 방사되는 레이저 빔의 전달경로를 제공하는 광섬유 도파관; 상기 레이저 발생수단과 광섬유 도파관 사이에 장착되어 광섬유내로 레이저 빔이 입사되도록 집중시키는 수단; 및 상기 광섬유도파관의 출구에서 출력된 빔에 의해 식각재료가 소정각도에서 식각되도록 위치조절하는 샘플 플랫포옴을 포함하는 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치를 제공한다.
4. 발명의 중요한 용도
박막위에 형성된 마이크로 스트립선로의 폭 및 면적의 미세조정을 레이저 어블레이션을 이용하여 직접적인 건식식각을 통하여 이루므로써 집적소자의 표면정전 용량 및 인덕턴스의 미세조정을 가능하게 하는 것임,
Description
본 발명은 레이저 어블레이션 현상과 근접 필드 광섬유 탐침(a near field optic-fiber probe)을 이용한 수백 나노미터 (nanometer) 선폭의 미세선을 만들 수 있는 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치에 관한 것이다.
일반적으로, 레이저 어블레이션 현상이란 재료 표면의 한 점에 레이저 빛을 집중하고, 이때 얻어진 높은 에너지를 이용하여 재료 결정구성원자를 떼어내는 현상을 말한다.
고체 재료에서 레이저 어블레이션을 발생하기 위해서는 자외선(UV;ultraviolet) 파장의 레이저 빛을 가장 보편적으로 사용한다. 한 레이저에서 발생하는 자외선 파장의 레이저 빛은 전통적인 광학 렌즈를 사용하여 한 초점에 집중시켜 결정 원자의 결합에너지를 분리시키기에 충분한 에너지를 얻게 된다. 상기 광학렌즈에 의하여 생성되는 초점의 면적은 수 ㎟ 이며, 이 타겟 재료 표면에서 구성원자를 분리해내기 위해 필요한 에너지 밀도는 대략 수백 밀리 주울 퍼 제곱센티미터(milli Joule/㎠) 에서 수 주울 퍼 제곱센티미터(Joule/㎠)이다.
따라서, 본 발명에서 제안하고 있는 수십 나노미터폭의 선분(line)을 제작하기 위해서는 종래의 광학렌즈를 이용하기가 불가능하다. 그 이유로는 종래의 광학렌즈의 사용할 때, 렌즈 초점의 집광 면적이 입사 레이저 빛의 파장보다 작아질 수 없는 물리적인 한계가 있기 때문이다. 즉, 상기 종래의 광학렌즈를 이용하여 가장 작게 빛을 모으더라도 사용되는 빛의 파장(400 nm-600 nm) 이하의 크기로 만들 수 가 없는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 빛을 도파시킬 수 있는 광섬유를 사용하되, 이 광섬유 출구 한 끝을 원뿔형으로 가공하여 도파된 빛을 렌즈의 사용없이 레이저 어블레이션을 발생시키기 위해 필요한 에너지 밀도를 얻고, 이 집적된 에너지를 이용하여 미세 스트립 선로의 폭 및 면적을 직접 식각하므로써 박막집적소자의 표면 정전용량 및 인덕턴스의 미세조정 등을 가능하게 하는 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도1은 본 발명에 의한 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치의 일실시예 구성을 나타낸 개략도;
도2는 본 발명의 요부구성인 필드 헤드의 상세도;
도3은 금속 클래딩 광섬유 팁의 제작예의 단면구성도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 세부 명칭 설명
1 : 레이저 발생장치 2 : 집광렌즈
3 : 렌즈조정기 4 : 광섬유 도파관
5 : 식각재료 6 : 샘플 플랫포옴
7 : 컴퓨터 8 : 광섬유 클래딩
9 : 금속 클래딩 10 : 탐침팁
Φ : 탈출구멍
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 자외선 빔을 발생하는 수단; 상기 레이저 발생수단에서 방사되는 레이저 빔의 전달경로를 제공하는 광섬유 도파관; 상기 레이저 발생수단과 광섬유 도파관 사이에 장착되어 광섬유내로 레이저 빔이 입사되도록 집중시키는 수단; 및 상기 광섬유도파관의 출구에서 출력된 빔에 의해 식각재료가 소정각도에서 식각되도록 위치조절하는 샘플 플랫포옴을 포함하는 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도1은 본 발명에 의한 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치의 일실시예 구성을 나타낸 개략도; 도2는 본 발명의 요부구성인 필드 헤드의 상세도; 도3은 금속 클래딩 광섬유 팁의 제작예의 단면구성도이다.
도면에서 1은 레이저 발생장치, 2는 집광렌즈, 3은 렌즈조정기, 4는 광섬유 도파관, 5는 식각재료, 6은 샘플 플랫포옴, 7은 컴퓨터, 8은 광섬유 클래딩, 9는 금속 클래딩, 10은 탐침팁, Φ는 탈출구멍을 각각 나타낸 것이다.
본 발명에 의한 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치는 고에너지를 식각재료에 투입시키므로써 집적소자의 표면정전용량 및 인덕턴스의 미세조정이 가능하도록 구현한 것으로, 본 실시예에서는 도1에 도시한 바와 같이 식각에 사용되는 자외선 빛을 발생하는 레이저 발생장치(1)와, 상기 레이저 발생장치(1)에서 방사되는 레이저 빔의 전달경로를 제공하는 광섬유 도파관(4)을 구비한다.
상기 광섬유도파관(4)의 출구에서 출력된 빔에 의해 식각재료(5)가 소정각도에서 식각되도록 위치조절하는 샘플 플랫포옴(6)을 포함하는 구조로 되어 있다.
식각에 사용되는 빛은 UV 파장 대역을 사용하고 있기 때문에 이 빛을 가능한 손실없이 전달시킬 수 있는 재료의 광섬유를 사용하는 것이 중요하다. UV 레이저 발생장치(1)에서 생성되어 방사하는 레이저 빔을 효과적으로 UV용 광섬유에 입사시키기 위하여 레이저 발생장치(1)와 광섬유도파관(4) 사이에는 집광렌즈(2)와, 상기 집광렌즈(2)의 X,Y,Z 3축의 미세 위치 조정이 가능한 렌즈조정기(3)가 구비된다.
상기 광섬유 도파관(4)의 한쪽 끝은 빛을 전달하는 매질인 광섬유의 코아 끝이 길이 방향에 대하여 수직으로 절단되어 공기중에 노출시키며, 상기 공기중에 노출된 도파관 입구에 UV 레이저 발생장치(1)의 출구에서 방사되어 나온 레이저 빛을 최대한 입사시킨다. 상기와 같이 입사한 레이저 에너지는 다른 끝으로 전달되는 에너지의 양을 결정하는 초기 기준값이 된다.
상기 입사된 레이저 에너지는 광섬유의 도파관(4) 현상에 의존하여 최소의 손실로 다른쪽 끝으로 전달되어 도파관에서 빠져 나가도록 하기 위하여 상기 레이저의 출구인 광섬유 도파관의 타단은 테이퍼진 원뿔형상의 탐침팁(10)으로 형성된다.
상기 탐침팁(10)에 의해 광섬유를 벗어난 레이저 빛이 식각이 필요한 재료의 표면에 전달되고, 레이저 어블레이션 현상을 통하여 재료 원자를 떼어내어 식각을 하게 된다.
상기 광섬유는 식각되는 재료의 평면에 일정한 각도(θ)를 두도록 한다. 이는, 레이저 어블레이션 동작시 방출되는 원자들이 재료 평면에 수직으로 방사하게 되는데, 이 방사되는 재료의 구성원자가 되튀기는 것에 의하여 광섬유도파관(4)의 레이저 출구가 오염되는 것을 방지하기 위함이다.
상기 식각재료(5)는 x 및 y 축과 z 축의 미세 수평 운동과 미세 수직 운동이 자유로운 샘플 플랫홈(6) 위에 설치된다. 즉, 상기 플랫홈(6)의 움직임은 마이크로 프로세서나 컴퓨터(7)와 접속하여 그 위치를 조정하도록 한다.
본 실시예에서 사용되는 레이저는 식각재료(6)의 레이저 어블레이션에서 사용하는 UV 파장이 약 200 nm-350 nm정도의 빛을 발생하는 레이저 시스템을 사용한 구조로 되어 있다.
광섬유 도파관(4)에 대해 좀더 상세히 설명하면, 도3에 도시한 바와 같이 상기 광섬유 도파관(4)의 일단이 레이저 빔을 최대로 입사시키기 위하여 길이방향에 대하여 수직으로 절단된 레이저 빔의 입구를 형성하며, 타단이 레이저빔의 손실이 최소가 되도록 테이퍼진 탐침팁(10)으로 형성되어 레이저빔의 출구를 형성한 구조로 되어 있다.
이때, 상기 광섬유 도파로(4)의 탐침팁(10)은 전달되는 빛을 효율적으로 유도하여 에너지를 집중할 수 있도록 원뿔형으로 형성되며, 원뿔각(α)은 빛의 투과효율을 향상시키기 위하여 36°∼ 40°로 형성된다.
상기 탐침팁(10)을 원뿔형상으로 가공하기 위하여 선택 식각 프로세스를 사용한다. 상기 탐침팁(10)의 원뿔각(α)는 여러 가지 특성을 좌우하는 매우 중요한 변수인데, 식각 용액의 조건과 식각 시간을 적절히 조절하여 조정할 수 있다. 이때, 사용되는 화학 용액 조성식은 NH4F: HF: H2O = X:1:1의 부피 비율로 사용한다. 식각 과정은 광섬유 코아의 조성과 식각 화학 용액의 상호작용에 의하여 조절되는데, 식각 시간에 따라 팁(tip)의 길이와 원뿔각(α)의 정도를 조정하여 팀침팁을 제작한다.
상기와 같이 제작된 탐침팁(10)은 테이퍼진 외각면에 의해 입사하여 전달되는 빛을 효율적으로 유도하여 에너지를 집중하는 기능을 한다. 또한, 상기 탐침팁(10)의 외각면을 외부의 공기 중의 오염물로부터 보호하고 빛을 효율적으로 유도할 수 있도록 하기 위해서 금속으로 외벽을 코팅한다. 이때, 상기 탐침팁(10)의 금속 클래딩(9)은 소정크기의 빛의 반사율을 가지는 알루미늄과 금중 어느하나의 재질로 이루어진다.
알루미늄이나 금을 이용하는 금속 클래딩(cladding)(9)의 작업은 고품위의 광섬유 탐침팁을 제작하는데 매우 중요하다. 레이저 빛을 투과하게 하지 않는 금속의 코팅은 광섬유 끝의 일부만을 제외한 원뿔의 경사진 면에만 선택적으로 입혀지도록 하며, 광섬유 끝에 50 nm- 200 nm정도의 아주 작은 레이저 빛의 탈출 구멍(Φ)을 형성한다. 상기 탐침팁 클래딩(9)을 이루는 금속 코팅작업 중 중요한 것은 금속 박막 성장시 발생하는 결정 알갱이(crystal grain)의 크기를 최소화하여 전면적을 미세 구멍(micro hole) 없이 완전히 덮을 수 있도록 하여야 하며, 코팅의 두께는 약 200 nm정도로 한다.
금속으로 코팅되어 테이퍼가 진 광섬유 탐침팁(10)에서는 광섬유의 내경이 줄어듬에 따라 가장 기본 모드(fundamental mode)만 투과할 수 있다. 즉, 코팅으로 형성된 금속 클래딩(9)층이 레이저 파동의 전달에 대한 경계 조건을 만들게 되는 것이다. 이와 같이 광섬유를 통과하여 진행한 레이저 빛은 그 광섬유의 한쪽 끝에 진행하는 레이저 빛의 파장보다도 작은 직경의 열린 구멍(Φ)을 통하여 가장 기본적인 모드의 레이저 빛이 광섬유를 빠져 나오게 된다. 직접 식각을 실행하기 위한 충분한 빛 에너지는 테이퍼진 원뿔형 도파관을 레이저 빔이 투과하면서 자연스럽게 모이게 되며, 약 수 나노주울(nano Joule)이상의 에너지가 직경이 약 200 nm인 구멍(Φ)을 통과하게 되면 탐침팁(10) 끝에서 방사되는 레이저 빛의 단위 면적 당 에너지는 레이저 어블레이션에 필요한 수 백 밀리 주울/제곱센티미터(milli Joule/㎠)에서 수 주울/제곱센티미터(Joule/㎠) 를 얻게 된다. 또한, 상기 광섬유 팁(10)을 통과한 레이저 빛은 발산하기 때문에 식각이 필요한 지역의 필드(field) 영역으로 근접시켜 식각을 실행하는 것이 바람직하다.
광섬유를 통과하는 높은 에너지의 레이저 빛이 테이퍼진 원뿔형 도파관(4)을 지나게 되면서 집광되며, 자체 집속되는 높은 에너지에 의하여 광섬유 코아가 손상되지 않기 위해서는 수정 광섬유를 사용하게 되었을 때, 약 1.1 GW/cm2 (혹은 10 J/cm2)이상의 에너지가 초과 하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 광섬유에 입사하는 초기 레이저 에너지의 조정과 아울러 테이퍼진 탐침팁 원뿔각(α)의 최적화가 필요하므로 36°∼ 40°의 각을 갖도록 한 것이다.
금속 클래딩(9)된 테이퍼진 원뿔형 광섬유 탐침 팁(10)을 통하여 레이저 빛이 전달되게 되면, 광섬유 끝단의 구멍(Φ)을 투과하는 빛의 양이 극히 제한적이다. 문헌에 의하면 105-106개 photons당 1개만이 통과한다고 보고되고 있다. 이 경우 광섬유 끝단의 구멍(Φ)을 통과하지 못한 빛이 광섬유 내부에서 갖히게 되며, 결과적으로 광섬유 팁을 가열하게 된다. 이 과정에서 광섬유 팁을 통과하는 빛의 양이 조절되지 않을 수 있으며, 따라서 감광되는 라인의 측면길이(lateral dimension)에 불규칙성을 주게 될 수 있다.
그리고, 상기 탐침팁(10)의 전체 길이를 적정하게 유지하는 것이 중요하며, 상기 탐침팁(10)의 원뿔각(α)과 팁길이는 광섬유를 선택 식각하는 과정에서 석영 광섬유 코아의 조성과 식각 화학 용액의 상호작용을 적절히 조절하여 최적화할 수 있다. 빛의 투과 효율 및 에너지 집적도는 광학 화이버 탐침팁(optical fiber probe tip)의 원뿔각(α)에 따라 급격히 변화하는 것으로 알려져 있으므로, 상기 탐침팁 원뿔각(α)의 최적화하는 과정은 효과적인 미세 건식 식각을 달성하는데 있어서 매우 중요하다.
테이퍼진 광섬유를 사용하는 스캐닝 근접 필드(scanning near field) 광학 리소그라피에서 광섬유 끝단은 상용 선형 포토레지스터를 사용하는 고해상도 포토리소그라피를 수행하는 입사하는 레이저 파장보다도 작은 광원 역할을 한다. 이렇게 마이크로 리소그라피를 실행하였을 경우 측면 길이는 최고 사용 파장보다 약 5배나 작게 제작할 수 있다. 이 마이크로 포토 리소그라피를 사용할 경우 생성된 라인(line)의 측면길이( lateral resolution)는 광섬유 팁의 측면진동(lateral vibration)에 크게 영향을 받는다.
미설명부호 8은 광섬유 클래딩을 나타낸다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 원하는 곳에 수백 나노미터(nanometer) 크기의 섬세한 선분 타이밍, 혹은 스크라이빙(scribing)을 가능하게 하며 그 사용이 간편할 분만 아니라, 미세 전자 공학에서 각광을 받는 고온초전도체를 이용한 마이크로 스트립형 마이크로파 집적 소자의 표면 정전 용량 및 인덕턴스를 마이크로 스트립 선로의 폭 및 면적을 직접적인 건식 식각을 통하여 미세 조정이 가능하게 되어 소자 제작의 최적화에 결정적인 기여를 할 수 있다. 또한, 고온초전도체를 이용하는 그레인 바운더리(grain boundary) 죠셉슨접합(Josephson Junction) 소자를 구현하게 될 때, 단결정 소자 기판 평면 위의 임의의 위치의 표면에 선분을 식각하여 그 지점에서 죠셉슨 접합을 제작할 수 있으므로, 2차원 죠셉슨 접합 어레이의 제작을 가능하게 하며, 이 실행 예는 죠셉슨 소자를 이용하는 밀리미터파 및 마이크로파 능동 소자의 제작에 매우 유리한 효과를 가진다..
Claims (11)
- 자외선 빔을 발생하는 수단;상기 레이저 발생수단에서 방사되는 레이저 빔의 전달경로를 제공하는 광섬유 도파관;상기 레이저 발생수단과 광섬유 도파관 사이에 장착되어 광섬유내로 레이저 빔이 입사되도록 집중시키는 수단; 및상기 광섬유도파관의 출구에서 출력된 빔에 의해 식각재료가 소정각도에서 식각되도록 위치조절하는 샘플 플랫포옴을 포함하는 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 레이저 빔 집중수단은레이저 빔을 한곳으로 모으는 집광렌즈와,상기 집광렌즈를 X,Y,Z축으로 미세조정하는 렌즈 조정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치.
- 제 1 항에 있어서,레이저 빔의 입구인 상기 광섬유 도파관의 일단은 레이저 빔을 최대로 입사시키기 위하여 길이방향에 대하여 수직으로 절단되며, 레이저빔의 출구인 타단은 레이저빔의 손실이 최소가 되도록 테이퍼진 탐침팁으로 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치.
- 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,상기 탐침팁은 전달되는 빛을 효율적으로 유도하여 에너지를 집중할 수 있도록 원뿔형으로 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 탐침팁의 원뿔각(α)은 빛의 투과효율을 향상시키기 위하여36°∼ 40°로 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치.
- 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,상기 탐침팁의 외주면은 외 공기중의 오염물질로부터 보호하고 빛을 효울적으로 유도하기 위하여 금속으로 도포된 것을 특징으로 하는 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치.
- 제 6 항에 있어서.상기 탐침팁의 금속 클래딩은 소정크기의 빛의 반사율을 가지는 알루미늄과 금중 어느하나의 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 탐침팁은 50nm∼200nm의 직경을 가지는 레이저 빛의 출구만을 남기고 외주면에 선택적으로 도포하여 클래딩을 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치.
- 제 6 항에 있어서.상기 탐침팁의 클래딩 두께는 200mm로 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 광섬유 도파관의 코아가 손상되지 않도록 집속되는 에너지 밀도가 1.1GW/㎠이하가 되도록 한 것을 특징으로 하는 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 샘플 플랫포옴에 연결되어 그의 위치를 조정하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960067599A KR100228398B1 (ko) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치 |
| US08/932,546 US6034348A (en) | 1996-12-18 | 1997-09-17 | Micro etching system using laser ablation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960067599A KR100228398B1 (ko) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19980048944A true KR19980048944A (ko) | 1998-09-15 |
| KR100228398B1 KR100228398B1 (ko) | 1999-11-01 |
Family
ID=19488959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019960067599A KR100228398B1 (ko) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6034348A (ko) |
| KR (1) | KR100228398B1 (ko) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100773667B1 (ko) * | 2006-05-03 | 2007-11-05 | 광주과학기술원 | 광섬유를 광전송 및 가공 도구로 사용하는 레이저 에칭방법및 그 장치 |
| KR100805674B1 (ko) * | 2006-04-18 | 2008-02-21 | 이인환 | 마이크로 광조형 장치 및 방법 |
| KR101718716B1 (ko) | 2016-01-20 | 2017-03-23 | 삼성디스플레이 주식회사 | 하향식 기판 에칭장치 |
| KR20200080676A (ko) | 2018-12-27 | 2020-07-07 | 주식회사 에스에프에이 | 레이저 가공장치 및 이를 구비하는 하향식 기판 에칭장치 |
| KR102243721B1 (ko) | 2019-12-26 | 2021-04-23 | 주식회사 에스에프에이 | 레이저 가공장치 및 이를 구비하는 하향식 기판 에칭장치 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6635311B1 (en) | 1999-01-07 | 2003-10-21 | Northwestern University | Methods utilizing scanning probe microscope tips and products therefor or products thereby |
| US6827979B2 (en) * | 1999-01-07 | 2004-12-07 | Northwestern University | Methods utilizing scanning probe microscope tips and products therefor or produced thereby |
| US6555781B2 (en) | 1999-05-10 | 2003-04-29 | Nanyang Technological University | Ultrashort pulsed laser micromachining/submicromachining using an acoustooptic scanning device with dispersion compensation |
| US6285002B1 (en) * | 1999-05-10 | 2001-09-04 | Bryan Kok Ann Ngoi | Three dimensional micro machining with a modulated ultra-short laser pulse |
| AT410032B (de) * | 2000-06-09 | 2003-01-27 | Lugstein Alois Dr | Verfahren zur herstellung einer vorrichtung für die gleichzeitige durchführung einer elektrochemischen und einer topographischen nahfeldmikroskopie |
| US8403367B2 (en) * | 2001-08-02 | 2013-03-26 | Eastman Kodak Company | Authentication using near-field optical imaging |
| US6703137B2 (en) * | 2001-08-02 | 2004-03-09 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Segmented thermal barrier coating and method of manufacturing the same |
| US8357454B2 (en) | 2001-08-02 | 2013-01-22 | Siemens Energy, Inc. | Segmented thermal barrier coating |
| US7108992B2 (en) * | 2002-11-27 | 2006-09-19 | St. Jude Children's Research Hospital | ATM kinase compositions and methods |
| DE10339745B4 (de) * | 2003-08-28 | 2016-01-14 | Polaris Innovations Ltd. | Verfahren zum Beseitigen einer Verunreinigung von einem Sondenendbereich eines Rastersondengeräts und Rastersondengerät |
| US7870834B1 (en) * | 2007-07-20 | 2011-01-18 | Dwight D Cundiff | Rotatable workpiece painter's stand |
| US20150310787A1 (en) * | 2013-10-21 | 2015-10-29 | Pixtronix, Inc. | Ems displays incorporating conductive edge seals and methods for manufacturing thereof |
| WO2016147273A1 (ja) * | 2015-03-13 | 2016-09-22 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工装置、校正データ生成方法およびプログラム |
| CN107160044A (zh) * | 2017-07-24 | 2017-09-15 | 东莞市盛雄激光设备有限公司 | 一种大幅面板材激光蚀刻机 |
| CN114515730A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-05-20 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于锥形光纤进行水下激光爆轰清洗的方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5360651A (en) * | 1976-11-12 | 1978-05-31 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser with optical fibers |
| US4193663A (en) * | 1977-07-18 | 1980-03-18 | Robert Bosch Gmbh | Coupling-equipped light guide |
| US4941734A (en) * | 1988-11-18 | 1990-07-17 | Amp Incorporated | Beam allocation and delivery system for excimer laser |
| JPH04100689A (ja) * | 1990-08-14 | 1992-04-02 | Tsubakimoto Chain Co | レーザ加工機用５軸テーブル |
| US5211805A (en) * | 1990-12-19 | 1993-05-18 | Rangaswamy Srinivasan | Cutting of organic solids by continuous wave ultraviolet irradiation |
| US5289553A (en) * | 1993-02-16 | 1994-02-22 | General Electric Company | Lens holding system for fiber optic output couplers |
| US5333218A (en) * | 1993-05-24 | 1994-07-26 | General Electric Company | Optical fiber tapered output end preparation for improved high power laser/fiber delivered beam quality |
| JP2743249B2 (ja) * | 1994-05-13 | 1998-04-22 | 三菱電線工業株式会社 | 光コリメータ |
| US5664036A (en) * | 1994-10-13 | 1997-09-02 | Accuphotonics, Inc. | High resolution fiber optic probe for near field optical microscopy and method of making same |
| JP3237441B2 (ja) * | 1995-02-28 | 2001-12-10 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工装置 |
| AU718841B2 (en) * | 1995-10-31 | 2000-04-20 | Indigo Medical, Incorporated | Light-diffusing device for an optical fiber, methods of producing and using same, and apparatus for diffusing light from an optical fiber |
-
1996
- 1996-12-18 KR KR1019960067599A patent/KR100228398B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1997
- 1997-09-17 US US08/932,546 patent/US6034348A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100805674B1 (ko) * | 2006-04-18 | 2008-02-21 | 이인환 | 마이크로 광조형 장치 및 방법 |
| KR100773667B1 (ko) * | 2006-05-03 | 2007-11-05 | 광주과학기술원 | 광섬유를 광전송 및 가공 도구로 사용하는 레이저 에칭방법및 그 장치 |
| KR101718716B1 (ko) | 2016-01-20 | 2017-03-23 | 삼성디스플레이 주식회사 | 하향식 기판 에칭장치 |
| KR20200080676A (ko) | 2018-12-27 | 2020-07-07 | 주식회사 에스에프에이 | 레이저 가공장치 및 이를 구비하는 하향식 기판 에칭장치 |
| KR102243721B1 (ko) | 2019-12-26 | 2021-04-23 | 주식회사 에스에프에이 | 레이저 가공장치 및 이를 구비하는 하향식 기판 에칭장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100228398B1 (ko) | 1999-11-01 |
| US6034348A (en) | 2000-03-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100228398B1 (ko) | 레이저 어블레이션을 이용한 미세 건식식각장치 | |
| US7007512B2 (en) | Method for machining glass substrate | |
| CA2426848C (en) | Laser cutting method and apparatus for optical fibres or waveguides | |
| US6951627B2 (en) | Method of drilling holes with precision laser micromachining | |
| US7217448B2 (en) | Glass structure and method for producing the same | |
| US6204969B1 (en) | Amplitude mask, and apparatus and method for manufacturing long period grating filter using the same | |
| JP7394289B2 (ja) | レーザ発振器、それを用いたレーザ加工装置及びレーザ発振方法 | |
| KR100669080B1 (ko) | 유기발광 디스플레이 제조용 레이저 패터닝 장치 및 방법 | |
| KR20080086989A (ko) | 레이저 어닐링 방법 및 레이저 어닐링 장치 | |
| KR20010072161A (ko) | 개선된 레이저 광선을 생산하는 장치 및 방법 | |
| CN106744662A (zh) | 一种利用电子动态调控制备硅纳米线结构的方法 | |
| CN111474616A (zh) | 一种宽束飞秒激光双脉冲制备亚波长金属光栅的方法 | |
| JP3194248B2 (ja) | レーザドリル装置及びレーザ穴あけ加工方法 | |
| JPH07106229A (ja) | 光リソグラフィ方法及び装置 | |
| EP1041427A2 (en) | Crystal support device | |
| KR100322121B1 (ko) | 장주기격자필터제조장치 | |
| JP2004146823A5 (ko) | ||
| Koechlin et al. | High-resolution laser lithography system based on two-dimensional acousto-optic deflection | |
| JPH04142030A (ja) | 半導体膜の製造方法 | |
| CN106994562A (zh) | 硬脆材料的激光切割方法及激光切割机 | |
| Leong et al. | Femtosecond micromachining applications for electro-optic components | |
| JP2828030B2 (ja) | 光アシストパターン形成方法および装置 | |
| KR100333901B1 (ko) | 두 밴드의 장주기 격자 제작 장치 | |
| US20240066629A1 (en) | System for processing a material by means of ultrashort laser pulses | |
| JPH0348485B2 (ko) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120807 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130717 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150723 Year of fee payment: 17 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160712 Year of fee payment: 18 |
|
| EXPY | Expiration of term |