KR20050107475A - Ｆｉｂ-ｃｖｄ에 의한 3차원 마이크로 구조물 제조 방법 및3차원 마이크로 구조물의 묘화 시스템 - Google Patents

Ｆｉｂ-ｃｖｄ에 의한 3차원 마이크로 구조물 제조 방법 및3차원 마이크로 구조물의 묘화 시스템 Download PDF

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Abstract

FIB-CVD에 의해 3차원 마이크로구조물, 특히, 테라스 또는 중공 구조와 같은 지지부를 갖지 않은 3차원 마이크로구조물을 제조하는 시스템 및 그 묘화 시스템이 개시되어 있다. 전자 컴퓨터상에 설계된 3차원 마이크로구조물의 3차원 모델이 이루어진다. 높이 방향에서 절단된 3차원 모델의 단면 형상이 계산된다. 따라서, 다층 구조상의 이산 묘화 데이터가 생성된다. 이온 빔의 적용되는 위치 및 이온 빔의 적용되는 시간은 이산 묘화 데이터에 따라 결정된다. 집속 이온 빔을 제어하면서, 3차원 마이크로구조물이 제조된다.

Description

ＦＩＢ-ＣＶＤ에 의한 3차원 마이크로 구조물 제조 방법 및 3차원 마이크로 구조물의 묘화 시스템{METHOD FOR FABRICATING THREE-DIMENSIONAL MICROSTRUCTURE BY FIB-CVD AND DRAWING SYSTEM FOR THREE-DIMENSIONAL MICROSTRUCTURE}
기술 분야
본 발명은 FIB-CVD에 의한 3차원 (3D) 나노구조물을 제조하는 방법 및 그 묘화 시스템에 관한 것이고, 여기서, ㎛ 내지 nm 오더의 외경을 갖는 나노구조물은 집속 이온 빔 (focused-ion-beam; FIB) 을 사용하는 CVD 방법에 의해 임의의 사이즈, 형상 또는 표면 조도로 형성된다.
배경 기술
CVD에 의해 3D 나노구조물을 제조하는 방법은 광 (레이저), 집속 전자빔 (FEB), 또는 FIB를 사용하는 방법을 포함하고, 3D 구조물은 회절 격자 또는 마이크로렌즈와 같은 것을 제조하는데 있어서 수직 방향으로 테이퍼 (tapered) 되거나 기판에 대해 수직인 퇴적물로부터 제조된다 (특허 문헌 1 참조).
[특허 문헌 1]
일본 공개 특허 공보 제 2001-107252 호 (페이지 3-4, 도 1).
[비특허 문헌 1]
Shinji Matsui, Takashi Kaito, Jun-ichi Fujita, Masanori Komuro, Kazuhiro Kanda, Yuichi Haruyama: Three-dimensional nanostructure fabrication by focused-ion-beam chemical vapor deopsition, J. Vac. Sci, Tech. B, Vol. 18, No 6, 2000.
[비특허 문헌 2]
J. Fujita, M. Ishida, T. Sakamoto, Y. Ochiai, T. Kaito, S. Matsui: Observation and characteristics of mechanical vibration in three-dimensional nanostructures and pillars grown by focused ion beam chemical vapor deposition, J. Vac. Sci. Tech. B, Vol. 19, No. 6, 2001.
[비특허 문헌 3]
FU Y, Brian NKA; Investigation of integrated diffractive/refractive microlens microfabricated by focused ion beam, Rev. Sci. Ins., Vol. 71, No. 6, pp.2263-2266, 2000.
[비특허 문헌 4]
FU Y, Brian NKA; A Novel One Step Integration of Edge-Emitting Laser Diode With Micro-Elliptical Lens Using Focused Ion Beam, IEEE Trans. Semi. Manu., Vol. 15, No. 1, pp.2-8, 2002.
[비특허 문헌 5]
FU Y, Brian NKA, Ong Nan Shing; Integrated Micro-Cylindrical Lens with Laser Diode for Single-Mode Fiber Coupling, IEEE Trans. Pho. Tech. Lett., Vol. 12, No. 9, pp.1213-1215, 2000.
발명의 개시
종래에는, 래스터 스캔 방법을 사용하여 기판의 표면상에 빔을 조사하고 그 스캔 주파수를 제어하여 구조물의 높이를 제어함으로써 2.5 차원 나노구조물이 제조될 수 있었지만, 3D 나노구조물, 특히 테라스 (terrace) 구조 또는 중공 (hollow) 구조와 같은 지지부가 없는 3D 나노구조물을 제조할 수 없었다.
전술한 상황을 고려하여, 본 발명은 3D 나노구조물, 특히 테라스 구조 또는 중공 구조와 같은 지지부가 없는 3D 구조물을 제조할 수 있게 하는 FIB-CVD에 의한 나노구조물의 제조 방법, 및 그 묘화 시스템을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은,
[1] FIB-CVD에 의한 3차원 나조구조물을 제조하는 방법으로서, 집속 이온 빔이 전자 컴퓨터를 사용하여 설계된 3차원 나노구조물 모델의 수직 방향으로 분할된 단면 형상을 계산함으로써 생성되는 다층의 이산 묘화 데이터에 기초하여 빔 조사 위치 또는 시간을 결정하도록 제어되는, FIB-CVD에 의한 3차원 나조구조물을 제조하는 방법.
[2] [1] 에 따라 FIB-CVD에 의한 3차원 나조구조물을 제조하는 방법으로서, 다층 구조물의 층의 높이, 표면 조도 또는 제조 시간이 빔 강도, 조사 시간, 또는 조사 시간 간격에 의해 제어되는, FIB-CVD에 의한 3차원 나조구조물을 제조하는 방법.
[3] [1] 에 따라 FIB-CVD에 의한 3차원 나조구조물을 제조하는 방법으로서, 아래에 지지부가 없는 중공 구조가 지지층이 아래에 존재하는지 여부의 조건에 의해 이산 묘화 데이터의 묘화 순서를 분류함으로써 제조되는, FIB-CVD에 의한 3차원 나조구조물을 제조하는 방법.
[4] [1] 에 따라 FIB-CVD에 의한 3차원 나조구조물을 제조하는 방법으로서, 증가된 해상도로 인해 나노구조물의 표면 평활도 (smoothness) 가 묘화 데이터로서 디지털 데이터 포인트들 사이의 데이터에 대해 연속적으로 아날로그 보간함으로써 실현되는, FIB-CVD에 의한 3차원 나조구조물을 제조하는 방법.
[5] [1] 에 따라 FIB-CVD에 의한 3차원 나조구조물을 제조하는 방법으로서, 3차원 나노구조물은 ㎛ 내지 nm 오더의 테라스 또는 중공 구조를 갖는 3차원 나노구조물인, FIB-CVD에 의한 3차원 나조구조물을 제조하는 방법.
[6] [1] 내지 [5] 에 따라 FIB-CVD에 의한 3차원 나조구조물을 제조하는 방법으로서, 3차원 나노구조물은 3차원 나노구조 몰드인, FIB-CVD에 의한 3차원 나조구조물을 제조하는 방법.
[7] FIB-CVD에 의한 3차원 나노구조물의 묘화 시스템으로서, [1] 에 따라 FIB-CVD에 의해 3차원 나노구조물을 제조하는 방법을 사용하여 FIB-CVD 에 의해 자유-설계된 3차원 묘화를 실현하기 위해, 공간 묘화 위치에 따라 성장 모드를 통합한 3차원 분할된 모델의 묘화가 수행되는, 묘화 시스템을 제공한다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명에 따른 주위-복셀 탐색 방법에 의한 3D 나노구조물의 묘화를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 주위-복셀 탐색 방법의 묘화 순서를 도시하는 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 지지 가능-복셀 탐색 방법에 의한 3D 나노구조물의 묘화를 도시하는 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 지지 가능-복셀 탐색 방법의 묘화 순서를 도시하는 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 주위-복셀 탐색 방법에 의한 묘화된 결과를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 지지 가능-복셀 탐색 방법에 의한 묘화된 결과를 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시형태를 도시하는 3D 나노구조물의 제조 장치의 블록도이다.
도 8은 본 발명에 따른 묘화 장치에 의해 제조된 복안 마이크로렌즈 몰드의 SIM 이미지이다.
도 9는 본 발명에 따른 묘화 장치에 의해 제조된 대략 4.2 ㎛ 의 직경을 갖는 마이크로링의 SIM 이미지이다.
도 10은 본 발명에 따른 묘화 장치에 의해 제조된 (우주선 형상의) 3D 나노구조물의 SIM 이미지이다.
도 11은 래스터-스캔 방법의 포인트 스캐닝 모드를 설명하는 개략도이다.
도 12는 벡터-스캔 방법의 포인트 스캐닝 모드를 설명하는 개략도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 실시형태들을 상세히 설명한다.
본 발명에서, 임의의 3D 나노구조물은 전자 컴퓨터를 사용하여 설계된 3D 나노구조물의 3D 모델에 기초하여 집속 이온 빔의 조사 위치 및 시간을 결정하기 위해 집속 이온 빔을 제어함으로써 제조된다.
구체적으로, 먼저, 다층 구조의 이산 묘화 데이터를 생성하기 위해 수직 방향으로 분할된 3D 나노구조물의 단면 형상을 계산하였다. 집속 이온 빔의 조사시에, 빔 강도, 조사 시간, 또는 조사 시간 간격을 제어하는 것은 층의 높이, 구조물의 표면 조도, 제조 시간 등에 관하여 다층 구조물을 제어할 수 있게 한다. 이러한 프로세스에서, "지지층이 아래에 존재하는지의 조건에 의해 이산 묘화 데이터의 묘화 순서를 분류함으로써, 아래에 지지부가 없는 중공 구조가 제조될 수도 있다.
이하, 중공 형상을 갖는 3D 나노구조물을 퇴적하는 묘화 탐색 방법을 설명한다.
먼저, 일반적인 탐색 방법을 설명한다.
3D 구조물을 묘화하기 위해, 묘화 대상의 단면 형상을 계산하고, 다층 구조의 이산 묘화 데이터를 생성하고, 데이터에 기초하여 묘화 복셀 좌표에 빔을 연속적으로 조사한다. 여기서, 중요한 요인은 묘화 복셀 좌표 (위치, 오버래핑), 빔의 드웰 시간, 빔 강도, 및 묘화 순서이다.
3D 구조물 중에서, 중공 또는 오버행 구조를 갖는 3D 구조물은 복셀의 묘화 순서가 특히 중요하다. 중공 부분에 먼저 빔을 조사하는 것은 아무런 의미가 없다. 따라서, 중공 부분이 나중에 묘화되는 묘화 순서를 결정하는데 있어서 묘화 복셀을 탐색하는 것이 요구된다.
본 발명에서, 2개의 방법, 즉, 묘화 복셀과 주위 복셀 사이의 접속 관계를 단순히 탐색하는 "주위-복셀 탐색 방법" 및 지지 구조로서 작용할 수도 있는 부분을 우선적으로 탐색하는 "지지 가능-복셀 탐색 방법"이 제안되고 실험되었다.
(A) 주위-복셀 탐색 방법 (제 1 탐색 방법)
주위-복셀 탐색 방법은 주위 복셀과 대상 복셀의 접속 관계를 단순히 탐색하는 것을 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 주위-복셀 탐색 방법에 의한 3D 나노구조물의 묘화를 도시하는 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 주위-복셀 탐색 방법의 묘화 순서를 도시하는 개략도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 묘화 복셀 (그레이 복셀) A 주위의 복셀, 즉, 전, 후, 좌, 우, 및 아래 (복셀 1, 2, 3, 4, 및 5) 에 위치한 5개의 복셀이 탐색된다. 묘화된 복셀이 상기 위치의 어느 하나에 존재하면, 상기 위치의 묘화할 복셀이 가능해진다.
주위-복셀 탐색 방법을 적용함으로써 오버행 구조를 탐색하는 것은 도 2에 도시한 순서가 된다. 즉, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 탐색은 베이스 부분을 묘화하기 위해 탐색의 업스트림으로부터 순차적으로 진행한다. 이러한 프로세스에서, 중공 부분은 묘화된 복셀이 그것의 주위의 5개 위치에 존재하지 않기 때문에 묘화되지 않고 남겨진다. 다음으로, 도 2 (i) 에 도시한 바와 같이, 아래에 묘화된 복셀을 갖는 영역이 탐색될 때, 묘화된 복셀상의 복셀 (복셀 11, 12, 및 13) 이 가능해진다. 도 2 (i) 에 도시한 탐색의 다운스트림에서의 오버행 부분이 바로 이전의 묘화된 복셀 (13) 을 갖기 때문에, 그 부분에서의 복셀 (복셀 14, 15, 및 16) 이 연속적으로 가능해진다. 다음으로, 도 2 (ii) 에 도시한 바와 같이, 업스트림상의 복셀 (복셀 19) 은 탐색의 제 2 라운드에서 가능해진다. 이것은 테라스 구조의 복셀을 묘화하는 순서 및 방향이 탐색의 업스트림 및 다운스트림상에서 비대칭이다는 것을 나타낸다. 즉, 테라스 구조는 다운스트림상의 베이스의 묘화 방향에 수직인 방향으로 연장되면서, 탐색의 업스트림상의 베이스의 묘화 방향에 평행한 방향으로 연장된다.
(B) 지지 가능-복셀 탐색 방법 (제 2 탐색 방법)
지지 가능-복셀 탐색 방법은 묘화할 복셀의 지지 가능한 복셀이 그 주변에 존재하는지 여부를 탐색하는 것을 포함한다.
도 3은 본 발명에 따른 3D 나노구조물의 묘화를 도시하는 개략도이고, 도 4는 본 발명에 따른 지지 가능-복셀 탐색 방법의 묘화 순서를 도시하는 개략도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 지지 가능 복셀 (그레이) 이 묘화할 복셀 (B) 주위의 5개 위치에 존재하는지 여부가 탐색된다. 지지 가능 복셀이 5개 위치 중 어느 하나에 존재하는 경우에, 묘화할 복셀이 가능해진다. 묘화된 복셀은 지지 가능 복셀로 간단히 바뀌지 않는다. 이것은 지지 가능 복셀이 특정 조건을 충족시켜야 하기 때문이다.
충족될 필요가 있는 조건은,
(1) 묘화된 복셀 아래의 복셀은 지지 가능 복셀이고,
(2) 특정 단면이 탐색되고, 가능해질 복셀이 남아있지 않는다는 것이다.
지지 가능 복셀 탐색 방법을 적용하는 주위-복셀 탐색 방법에서 사용된 것과 유사한 구조를 탐색한 결과를 도 4에 도시하였다. 즉, 탐색은 베이스 부분을 묘화하기 위해 도 4에 도시한 바와 같이 탐색 방향을 나타내는 화살표의 업스트림으로부터 시작한다. 이 프로세스에서, 업스트림상의 오버행 부분은 그 부분이 그 주위에 지지 베이스를 갖지 않기 때문에 묘화되지 않고 남겨진다. 베이스 (복셀 31, 32, 및 33) 를 갖는 영역이 가능해진다. 다운스트림상에서, 지지 가능 복셀에 인접한 복셀 (34) 만이 가능해진다. 다음의 영역은 복셀 (34) 이 지지 가능 복셀로 될 때 까지 가능해지지 않는다. 다음으로, 도 4 (ii) 에 도시한 바와 같이, 업스트림상의 복셀 (복셀 42) 은 탐색의 제 2 라운드에서 가능해진다. 그 결과, 오버행 부분은 베이스에 평행하고 외부로 확장하는 방향으로 묘화된다. 묘화의 유사한 순서 및 방향이 탐색의 업스트림 및 다운스트림에 적용된다.
이하, 전술한 방법에 따른 퇴적 결과를 설명한다.
[주위-복셀 탐색 방법 (제 1 탐색 방법) 의 퇴적 결과]
도 5는 본 발명에 다른 주위-복셀 탐색 방법에 의한 묘화된 결과를 도시한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 묘화는 3D 묘화 장치에 주위-복셀 탐색 방법을 적용함으로써 수행된다. 묘화 밀도는 유효 퇴적 직경 (즉, 필라 (pillar) 직경) 에 기초하여 직경의 오버래핑 (%) 으로 나타낸다. 예를 들어, 빔이 98 % 만큼 오버래핑될 때, 조사 피치는 3 nm 이다. 탐색 방향은 지면상에서 오른쪽으로부터 왼쪽으로 이다. 조사 피치가 95% 로부터 98% 까지 좁게 이루어질 때, 탐색의 업스트림 (우측) 상의 기판에 대한 퇴적은 작게 되어, 그 결과 양호한 상태가 된다. 그러나, 기판 또는 필라의 측 표면상의 퇴적이 탐색의 다운스트림 (좌측) 상에 여전히 발견된다. 이것은 명백하게, 전술한 바와 같이, 업스트림 및 다운스트림상의 묘화의 방향 및 순서의 비대칭 특성 때문이다.
이들 결과로부터, 업스트림상의 묘화 방법인 "베이스로부터 점진적으로 테라스를 확대하는" 방법이 다운스트림상에서 "공중에서 선형적으로 확대하는" 방법 보다 수행하기가 용이하다는 것을 알 수 있다.
[지지 가능-복셀 탐색 방법 (제 2 탐색 방법) 의 퇴적 결과]
도 6은 본 발명에 따른 지지 가능-복셀 탐색 방법에 의한 묘화 결과를 도시한다.
도 6은 95%로부터 98%까지 묘화 피치를 변화시킴으로써 도 5에 적용된 것과 유사한 방법을 사용한 결과를 도시한다. 조사 피치가 95%로부터 98%까지 좁아질 때, 탐색의 업스트림은 기판상에 적은 퇴적을 갖는 양호한 결과를 나타내지만, 양측 (both side) 은 기판 또는 98%의 조사 피치에서 필라의 측면상에 실질적으로 퇴적이 없는 유사한 퇴적 결과를 나타낸다. 지지 가능-복셀 탐색 방법의 묘화 방향 또는 순서의 대칭 특성이 명백하게 나타난다. 그러나, 업스트림은 더 양호한 퇴적 결과를 나타낸다는 것을 알 수 있다. 이것은 가스 흐름량의 차이에 의존하지 않고 X 축 및 Y 축을 교환함으로써 확인된다.
또한, 묘화 결함, 예를 들어, 97%의 묘화 피치에서 필라의 측면상의 스케일 형상 또는 중공 부분의 하부상의 리지 (ridge) 형상이 나타나지만, 묘화 결과는 98% 피치에서 매우 양호하다. 묘화 결과는 피치가 95%로부터 좁아질 때 점진적으로 더 양호하게 된다. 수 나노미터 내의 중공 부분에서의 퇴적의 이러한 차이는 나노미터 오더의 묘화 제어의 가능성을 지지한다. 97%로부터 98%까지 오버래핑을 변화시키는 것은 1.5 nm 만큼 묘화 피치를 좁힌다는 것을 의미한다. 성장점이 1.5 nm 만큼 피치를 변화시킴으로써 접촉한다는 것을 고려하며, 100 ㎛의 드웰 시간을 갖는 성장점의 직경은 수 나노미터이다. 여기서 사용되는 FIB의 빔 직경이 7 nm 이다는 것을 고려하면, 퇴적은 빔 직경 보다 더욱 정밀하게 제어된다.
이하, 본 발명의 실시형태를 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시형태를 도시하는 3D 나노구조물의 제조 장치의 블록도이고, 도 8은 본 발명의 실시형태를 도시하는 묘화 장치에 의해 제조된 복안 마이크로렌즈 몰드의 SIM 이미지이고, 도 9는 대략 4.2 ㎛ 의 직경을 갖는 마이크로링의 SIM 이미지이다.
도 7에서, 참조 번호 101은 Si 기판을 나타내고, 102는 퇴적 구조물로서의 DLC (Diamond Like Carbon) 필라를 나타내고, 103은 DLC 필라 (102) 상에 형성된 3D 나노구조물을 나타내고, 104는 반응 가스로서 페난트렌 가스 (융점 : 99 ℃, 비점 : 340 ℃) 를 주입하기 위한 가스 노즐을 나타내고, 105는 페난트렌 가스를 나타내고, 106은 FIB 장치를 나타내고, 108은 FIB (107) 의 스캐닝 방향을 나타내고, 109는 CPU (중앙 처리 장치) (109A), 인터페이스 (109B 및 109D), 3D 위치 데이터, 빔 조사 위치, 조사 방향 및 조사 시간을 미리 저장하는 메모리 (109C), 입/출력 장치 (109E), 및 디스플레이 장치 (109F) 가 제공되는 컴퓨터 제어 묘화 장치를 나타낸다.
본 발명에서, 임의의 3D 구조가 집속 이온 빔 (FIB) 를 사용하여 제조될 수 있다. 임의의 3D 구조는 3D-CAD로 생성된 표면 모델을 스캔 데이터로 변환하고, FIB-CVD를 사용하여 이산적으로 구조를 묘화함으로써 제조하였다. 이러한 프로세스에서, 퇴적량은 기판 (101) 상에 조사된 이온 빔 (107) 의 드웰 시간, 빔 전류량, 또는 묘화 간격을 변화시킴으로써 제어하였다. 자유롭게 설계된 형상을 묘화하기 위해, 오버행 또는 역-테이퍼된 구조를 제조할 필요가 있다. 따라서, 본 발명의 묘화 장치는 최종 목표로서 오버행 형상을 갖는 3D 구조물을 제조하는 것이고, 이것은 벡터-스캔 방법을 사용하여 달성될 수 있다. 실험에서, 3D-DLC 구조를 페난트렌 가스 (105) 분위기에서 Si 기판 (101) 상에 Ga+ 이온 빔 (107) 을 조사함으로써 제조하였다.
도 8은 본 발명의 묘화 장치를 사용하여 제조한 복안 마이크로렌즈 몰드의 SIM 이미지이다. 렌즈는 약 2.5 ㎛ 직경 및 약 0.8 ㎛ 높이를 갖는 반구 형상이다. 도 9는 약 4.2 ㎛ 직경을 갖는 마이크로링의 SIM 이미지이고, 여기서, 오버행 구조물이 제조될 수 있다. 3D 구조물의 표면 조도는 묘화 간격을 변화시킴으로써 nm 레벨에서 제어될 수 있다.
도 10은 본 발명의 묘화 장치를 사용하여 제조된 3D 나노구조물 (우주선 형상) 을 도시하는 SIM 이미지이다.
이 도면에 도시한 바와 같이, 우주선 형상의 3D 나노구조물은 Si 기판상에 조사된 페난트렌 가스를 사용하여 약 0.8 ㎛의 직경을 갖는 필라 구조를 제조하고, 수평판 구조를 제조함으로써 형성된다. 그 후, 약 8 ㎛의 직경을 갖는 디스크 형상을 갖는 오버행 구조를 제조하였다. 제조 조건은 30 kV Ga+ 이온 빔, 약 10 pA의 빔 전류, 및 약 1 시간의 제조 시간이다.
또한, 전술한 바와 같이, 나노구조물의 3D 모델로부터 얻어진 이산 묘화 데이터에 기초하여 3D 구조물을 제조하지만, 구조물의 묘화 데이터는 디지털 포인트에 의해 표시되고, 따라서, FIB-CVD에 의해 형성된 3D 구조물의 표면 조도는 디지털-아날로그 변환기 (D/A 변환기) 의 해상도에 의존한다. 따라서, 해상도를 증가시킴으로써 3D 구조물의 표면 평활화를 실현하기 위해, 아날로그 보간이 디지털 데이터 포인트 사이의 데이터에 대해 연속적으로 수행된다. 즉, 본 발명에 따른 3D 구조물의 묘화 방법에서, 3D 디지털 묘화 방법에 의해 묘화된 포인트 사이에서 아날로그 보간을 수행하기 위해 아날로그 보간 방법을 사용하여 3D 구조물의 표면 평활화를 실현하는 것이 바람직하다.
더욱 구체적으로는, 예를 들어, 도 11에 도시한 래스터-스캔 방법이 있다. 이것은 모든 포인트를 스캔하는 공통 스캐닝 방법이지만, 모든 포인트를 스캐닝하기를 요구하는 방법으로 인해 구조물을 제조하는데 시간이 걸린다. FIB를 제조할 때 단시간에 구조물을 제조하는 것이 중요하기 때문에, 래스터-스캔 방법은 바람직하지 않다.
도 12에 도시한 바와 같은 벡터-스캔 방법은 이 방법이 묘화 포인트만을 스캐닝하는 것을 요구하기 때문에 구조물을 제조하는 시간을 감소시킬 수 있다. 본 발명은 묘화 시스템에 대한 기본 방법으로서 벡터-스캔 방법을 채용한다.
종래의 방법에서, 구조물의 해상도 및 표면 조도는 전술한 어느 방법이 사용되는지에 관계없이 D/A 변환 해상도에 기초하여 결정되었다. 따라서, 본 발명은 이산 묘화 포인트 사이에서 데이터를 연속적으로 보간하는 방법을 채용한다. 보간 방법에 의해, D/A 변환기 보다 높은 해상도가 실현될 수 있어서 표면 평활화를 개선시킬 수 있다. D/A 변환기만을 사용하는 방법을 디지털 묘화 방법이라 칭할 수 있지만, 데이터의 아날로그 보간을 수행할 수 있는 방법, 즉, 아날로그 보간 방법을 본 발명에 채용한다.
또한, 본 발명의 방법에 의해 얻어진 3D 구조물은 ㎛ 내지 nm 오더의 테라스 또는 중공 구조를 갖는 3D 구조물인 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 3D 나노구조 몰드가 중공 구조를 갖는 3D 나노구조물의 일례일 수 있다. 또한, 중공 구조를 갖지 않은 3D 마이크로큐브 몰드가 제조될 수 있다.
본 발명은 전술한 실시형태에 제한되지 않고, 다양한 변형이 본 발명의 목적에 따라 이루어질 수 있고 본 발명의 범위로부터 배제되지 않는다.
상세히 전술한 바와 같이, 본 발명에서, ㎛ 내지 nm 오더의 테라스 또는 중공 구조를 포함하는 3D 나노구조물이 임의의 사이즈, 형상, 및 표면 조도를 가지고 제조될 수 있다. 따라서, 마이크로렌즈와 같은 광학 부품, 나노핀셋과 같은 마이크로 기계 부품, 또는 마이크로시스템이 제조될 수 있다.
산업상 이용가능성
본 발명에 따른 FIB-CVD에 의한 3D 나노구조물의 제조 방법 및 3D 나노구조물의 묘화 시스템은 임의의 사이즈, 형상 또는 표면 조도를 갖는 ㎛ 또는 nm 오더의 테라스 또는 중공 구조를 갖는 3D 나노구조물의 제조를 가능하게 하는 3D 나노구조물 또는 3D 나노구조 몰드의 제조 툴에 적합하다.

Claims (7)

  1. FIB-CVD에 의해 3차원 나노구조물을 제조하는 방법으로서,
    집속 이온 빔이 전자 컴퓨터를 사용하여 설계된 3차원 나노구조물 모델의 수직 방향으로 분할된 단면 형상을 계산함으로써 생성되는 다층 구조의 이산 묘화 데이터에 기초하여 빔 조사 위치 또는 시간을 결정하도록 제어되는, FIB-CVD에 의한 3차원 나노구조물 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    층의 높이, 표면 조도 또는 상기 다층 구조의 제조 시간은 빔 강도, 조사 시간, 또는 조사 시간 간격을 제어함으로써 제어되는, FIB-CVD에 의한 3차원 나노구조물 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    아래에 지지부가 없는 중공 구조가 지지층이 아래에 존재하는지 여부의 조건에 의해 이산 묘화 데이터의 묘화 순서를 분류함으로써 제조되는, FIB-CVD에 의한 3차원 나노구조물 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    증가된 해상도로 인한 나노구조물의 표면 평활화가 묘화 데이터로서 디지털 데이터 포인트 사이의 데이터에 대해 연속적으로 아날로그 보간을 수행함으로써 실현되는, FIB-CVD에 의한 3차원 나노구조물 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 3차원 나노구조물은 ㎛ 내지 nm 오더의 테라스 또는 중공 구조를 갖는 3차원 나노구조물인, FIB-CVD에 의한 3차원 나노구조물 제조 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 3차원 나노구조물은 3차원 나노구조 몰드인, FIB-CVD에 의한 3차원 나노구조물 제조 방법.
  7. FIB-CVD에 의한 3차원 나노구조물의 묘화 시스템으로서,
    공간 묘화 위치에 의존하는 성장 모드를 포함하는 3차원 분할된 모델의 묘화는, 제 1 항에 기재된 FIB-CVD에 의해 3차원 나노구조물을 제조하는 방법을 사용하여 FIB-CVD에 의해 자유-설계된 3차원 묘화를 실현하기 위해 수행되는, 묘화 시스템.
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