KR20060086513A - 단분산 입자를 마스크로 이용하는 자성금속 점 정렬형성방법 - Google Patents

단분산 입자를 마스크로 이용하는 자성금속 점 정렬형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단분산 입자를 마스크로 활용한 자성 금속 점 정렬 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 패턴화를 요하는 금속박막 위에 구형의 단분산 입자를 배열하는 단계; 코팅된 단일막 또는 이중막을 반응성 이온 식각 조건을 조절하여 고분자 입자의 크기를 조절하는 단계; 고분자 마스크를 이용하여 아르곤 이온 식각 또는 금속을 증착하는 단계; 및 금속 패턴으로부터 마스크를 제거하는 단계를 포함하는 금속 점 정렬의 형성방법에 관한 것이다.
본 발명은 종래 광식각 공정으로는 구현하기 어려운 100nm 이하의 미세패턴화가 가능하고, 간단한 공정에 의해 다양한 크기와 모양의 금속패턴을 형성할 수 있으며, 미리 원하는 성질의 자성금속을 증착하므로 자성금속의 선택이 자유롭고, 마스크의 크기 및 모양 조절함에 따라서 원하는 금속패턴의 제조가 가능하다.
또한 본 발명에 의한 나노 패턴은 새로운 나노패턴의 형성을 위한 마스크, 반도체 메모리의 기억소자를 위한 마스크, 촉매의 패턴화된 기저 물질, 바이오센서 등의 생물소자, 반사 방지막 및 광소자 등으로 응용이 가능하다.

Description

단분산 입자를 마스크로 이용하는 자성금속 점 정렬 형성방법{Fabrication method of metal dot arrays using colloid lithography}
도 1은 콜로이드 마스크 형성과 자성 금속 점 제조의 개략도이다.
도 2는 콜로이드 자기조립 입자 및 이방성 식각을 이용한 나노패턴 제조과정의 설명도이다.
도 3은 자성금속 박막 위에 형성된 콜로이드 마스크의 전자현미경 사진이다.
도 4는 자성금속 박막 위에 형성된 네트워크 모양의 콜로이드 마스크의 전자현미경 사진이다.
도 5는 RIE 처리 시간에 따른 마스크의 크기 변화이다
도 6은 마스크(a)에 의해 제조된 금속점(b,c,d), 삼각형(e) 모양의 금속점 전자 현미경 사진이다.
도 7은 패턴화된 Co/Pt 자성 금속 점의 자기이력 곡선이다.
도 8은 패턴화된 Co/Pd 자성 금속 점의 자기이력 곡선이다.
본 발명은 하드디스크 소자 및 바이오 칩 관련 소자에 유용하게 사용되는 자성 금속점 정렬의 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수십나노 이상에서 수백나노까지의 다양한 크기의 구형 패턴화가 가능하고, 간단한 공정에 의해 다양한 크기와 모양의 금속패턴을 형성할 수 있는 방법에 관한 것이다.
최근 백나노미터 이하의 패턴을 제조하기 위해서 지금까지의 광식각 공정을 대신하는 미세패턴의 제조에 관한 여러 가지 새로운 시도들이 행해지고 있다. 반도체 공정에서 기기의 소형화, 고집적화는 시간, 비용, 시료의 크기를 감소시키고, 새로운 기능을 향상시키기 위해서 매우 중요하다.
현재 널리 사용되고 있는 반도체 광식각 공정으로는 해상도의 한계로 인해 백나노미터 이하의 패턴을 제조하기는 어렵다고 알려져 있다. 또한 종래의 많은 메모리 제품이 자성물질의 자기이방성을 증가시킴으로써 자기 밀도를 증가시켜 왔다. 그러나 이러한 방법은 연속상의 자성박막에서는 100Gbit 이상일 경우 열안정성[thermal instability (superparamagnetic limit)]의 문제로 인해 그 적용이 불가능하다.
이에, 백나노미터 이하의 미세 패턴을 제조하기 위해서 전자빔(E-beam), 엑스선(x-ray) 식각방법 등이 연구되고 있으나, 고가의 장비와 공정시간의 긴 문제점 등을 안고 있다. 단분산 콜로이드 입자의 자기조립을 이용할 경우 가격이 저렴하고 공정이 용이할 뿐만 아니라 패턴크기와 구조를 콜로이드 입자의 크기와 RIE(reactive ion etching)를 이용하여 모양을 변화시킴으로써 금속막을 쉽게 패턴 화 할 수 있는 장점이 있다.
최근 콜로이드의 자기조립을 이용하여 수 나노에서 수십 나노미터 크기의 미세패턴을 제조하는 연구가 활발히 진행되어지고 있다.
한편 본 발명과 관련된 종래기술로는 헤인즈(Haynes, C. L.Van Duyne, R. P. J. Phys. Chem. B, 2001, 105, 5599.,Haynes, C. L. McFarland, A. D. Smith, M. T. Hulteen, J. C. Van Duyne, R. P. J. Phys. Chem. B, 2002, 106, 1898.)등은 유리표면 위에 은 나노입자를 스핀코팅한 후, 광학적인 특성을 조사하였다.
이(Yi, D. K. Kim, D.-Y. Chem. Commun., 2003, 982.,)등은 PS입자를 단일막으로 코팅 및 소결한 후, 입자의 간극에 다른 고분자로 채우고 아르곤 이온으로 식각한다. 쿠오( Kuo, C.-W. Shiu, J.-Y. Chen, P. Chem. Mater., 2003, 15, 2917.)등은 PS단일막과 이중막을 마스크로 사용하여 Cr 등을 증착하여 기둥 모양의 구조물을 제조하였다. 하기노야(Haginoya, C.; Ishibashi, M.; Koike, K. Appl. Phys. Lett. 1977, 71, 2934)등은 단일층으로 적층된 입자를 산소 반응성 이온 식각 처리하여 패턴을 제조하였다. 샤마(Sharma, A.; Reiter, G. J. Colloid Interface Sci. 1996, 178, 383)등은 PS 막의 유리 전이 온도 이상에서 표면에서 젖지 않는 현상에 의해 패턴을 제조하였다. 그러나 이들 금속 나노 패턴의 연구결과는 매우 미진한 상태이며 패턴의 모양을 변형시키거나 크기를 조절하는데 있어서는 방법상의 제한이 수반된다.
본 발명의 제 1측면에 따른 입자 자기조립 및 이방성 식각을 이용한 나노패턴의 형성방법은 기저물질 위에 입자를 단일층 또는 이중층으로 적층하는 단계; 적 층된 입자를 반응성 식각 장치로 식각하는 단계를 포함하는 나노패턴의 형성방법을 제공한다.
본 발명의 제 2측면에 따른 나노 패턴의 형성방법은, 기저물질 위에 상기 언급한 입자를 방향성 식각 장치로 식각하는 단계를 포함하는 나노패턴의 형성 방법을 제공한다.
본 발명의 제 3측면에 따른 금속 패턴의 형성 방법은 패턴화를 요하는 금속박막 위에 규칙적인 점 모양의 패턴을 형성하는 단계; 원하는 성질을 지닌 금속을 상기 형성된 홀에 선택적으로 증착하는 단계; 선택적으로 고분자 층을 제거하는 단계; 및 상기 패턴화를 요하는 금속박막을 식각하는 단계를 포함하는 금속점 정렬의 형성방법을 제공한다.
본 발명의 제 4측면은 금속 패턴의 자성 성질을 분석하기 위하여 자기이력곡선의 변화를 측정, 비교한 그래프를 제공한다.
본 발명은 상기 종래기술이 가지는 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 백나노미터 이하의 미세패턴화가 가능하고, 간단한 공정에 의해 다양한 크기와 모양의 금속패턴을 형성할 수 있는 방법을 제공함에 있다.
또한 자성금속의 선택이 자유롭고, 사용되는 마스크를 에칭 조건을 달리함에 따라서 자성금속패턴의 크기와 모양을 쉽게 변화시킬 수 있다.
본 발명은 기판 위에 콜로이드 입자를 배열하여 반응성 이온 식각 조건에 따라 모양 및 크기를 조절하는 방법, 이미 제조된 마스크를 이용하여 아르곤 이온 식각에 의해 점 모양의 패턴을 형성하는 방법, 다공성 패턴 및 삼각형 모양을 형성하는 방법을 제시한다.
상기에서 기판은 금속박막, 실리카, 실리콘웨이퍼, 타이타니아, ITO(indium tin oxide)의 산화물 박막을 포함하는 금속 또는 비금속 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 금속박막은 강자성 물질로서 특별한 한정을 요하는 것은 아니며 예를 들면 코발트(Co) 또는 코발트를 포함하는 합금을 사용할 수 있다. 이러한 코발트를 포함하는 합금의 일예로서 CoCrPt, CoCrTa, CoPt, CoPd), FePt, FeO3, FePd, SmCo5, MnAl, FeNdB의 군에서 선택되는 적어도 1종을 사용할 수 있다.
금속박막의 증착방법은 이미 공지된 방법, 예를 들어 마그네트론 증착(dc Magnetron sputtering), 열증착(thermal evaporation), 이온빔증착(ion beam sputtering), 전자빔증착 (electron beam sputtering) 방법 등에 의해 수행될 수 있다.
상기에서 다공성 고분자 패턴의 형성과정은 바람직하게는 콜로이드 입자의 패턴화를 요하는 금속 또는 실리콘웨이퍼와 같은 기판 위에 자기조립시키는 단계; 잘 배열된 콜로이드 단일막 또는 이중막을 반응성 이온 식각을 이용하여 원하는 모 양과 크기로 변형시키는 단계; 제조된 마스크 위에 선택적으로 자성 다층막을 증착시키거나, 이온 식각을 이용하여 패턴화 하는 단계를 포함한다.
상기 자기조립과정에 대한 구체적인 예는 종래 기술(Chen, X. Chen, Z. Fu, N. Lu, G. Yang, B. Adv. Mater., 2003, 15, 1413., Kuo, C.-W. Shiu, J.-Y. Cho, Y.-H. Chen, P. Adv. Mater., 2003, 15,1065., Wu, M.-H. Whitesides, G. M. Appl. Phys. Lett., 2001, 78, 2273.)에 상세하게 기록되어 있다.
마스크로써 패턴화에 사용된 이후 콜로이드는 유기 용매류(메틸렌 클로라이드, 톨루엔, 테트라하이드로퓨란) 이온 식각을 이용하여 선택적으로 제거할 수 있다.
상기 콜로이드 입자는 바람직하게는 SiO2, PS, PSAA, PMMA 같이 균일한 크기의 구형으로 제조가 가능한 것으로서, 특별한 한정을 요하는 것은 아니나, 에칭 가스 (CF4/O2/CHF3/SF6)에 의하여, 선택적인 에칭이 가능한 물질이어야 한다.
패턴화가 가능한 금속은 특별한 한정을 요하지 않으며, 예를 들면 자성박막으로 사용된 금속인 Co 또는 이를 포함한 합금 및 산화물(Co, CoCrPt, CoCrTa, CoPt, CoPd), FePt, FeO3, FePd, SmCo5, MnAl, FeNdB, CrTi, CrMn, CrMo, Ti, Pd, Au, Ni, Cr, SiO2, TiO2, ITO, Silicon wafer, GaAs 등의 군에서 적어도 1종이 선택될 수 있다.
상기 마스크용 금속의 증착과정은 이미 공지된 방법, 예를 들어 마그네트론 증착(dc Magnetron sputtering), 열증착(thermal evaporation), 이온빔증착(ion beam sputtering), 전자빔증착(electron beam sputtering) 방법 등에 의해 수행될 수 있다.
고분자 층의 식각과정은 이미 공지된 방법, 예를 들어 02, CF4, SF6, CHF 3, Ar, N2 플라즈마를 이용한 반응성이온식각(RIE) 방법 등에 의해 수행될 수 있다.
금속박막의 식각과정은 이미 공지된 방법, 예를 들어 Ar, He, Kr, Xe 원자를 이용한 이온빔식각공정의 방법 등에 의해 수행될 수 있다.
이하 본 발명의 내용을 구체적인 제조예를 들어 보다 상세히 설명한다.
<제조예>
도 1(단계 a)에서 상부 그림은 패턴화 하고자 하는 금속 박막 위에 단분산 콜로이드 입자가 단일막으로 코팅되어 있는 모습이다. 자성층의 경우 콜로이드 입자의 표면 성질에 따라서 금속박막의 표면개질이 요구되며, 입자가 수용액상일 경우, 금속막의 표면을 산소 플라즈마를 처리하여 얇은 산화막을 형성하게 한다. 콜로이드 입자가 폴리스타이렌(PS)입자일 경우, 적절한 크기로 조절하기 위하여 플라즈마를 이용한 반응성 이온 식각이 사용된다. 후속단계로서 플라즈마 에칭에 의해 드러난 금속 표면을 아르곤 아이온 밀링을 이용하여 금속층을 에칭한 뒤 마스크를 제거하면, 원하는 모양의 금속점을 형성하게 된다.
도 1(단계 b)는 a의 역패턴으로서 실리콘웨이퍼 위에 먼저 마스크를 형성한 뒤 자성 금속을 증착하고 마스크를 제거하는 과정으로 다공성(Hole) 모양의 메탈 패턴을 얻는 과정이다.
도 1(단계 c)는 콜로이드 이중층을 이용한 패턴으로서 패턴화를 요하는 금속박막 위에 균일하게 코팅한 뒤, CF4/O2 플라즈마를 이용하여 삼각형의 마스크를 형성하여 아르곤 이온 식각을 통해 삼각형 모양의 금속패턴을 최종적으로 제조하는 과정이다.
본 발명에 적용 가능한 콜로이드가 가져야 하는 성질로는 첫째, 균일한 구조의 자성점을 얻기 위해서는 균일한 크기로 콜로이드 입자가 먼저 제조되어야 한다. 콜로이드 입자는 용매에 균일하게 분산되어 있는 상태로 존재하여 코팅시 균일한 두께로 코팅이 가능하여야 하고 경우에 따라서 계면활성제의 첨가가 필요하다.
둘째, 바람직하게는 콜로이드 표면이 반응성 이온 식각에 의해 남아있는 잔여물이 없이 균일하게 에칭되며, 금속층의 마스크로 사용된 뒤 제거가 용이해야 한다. 예를 들어 PMMA 인 경우 UV에 조사 되었을 때 고분자 주쇄가 끊어지기 때문에 톨루엔과 같은 유기용매에 의해 쉽게 제거 된다.
상기 도 1에 도시된 바와 같은 본 발명의 방법은 기존의 패턴을 먼저 만든 후 선택적으로 금속을 성장시키는 방법들에 비해 첫째, 미리 원하는 금속의 성질을 조절한 후에 패턴화가 가능하다. 둘째, 한 가지 크기의 입자를 사용하여도 반응성 이온 식각의 조건에 따라서 여러 가지 크기로 마스크를 조절할 수 있으며 자성점과 점 사이의 중심거리를 조절하기 위해서는 서로 다른 크기의 입자를 배열하면 된다. 따라서 패턴의 크기를 조절하는 면에서 새로운 패턴을 제작해야하는 번거로움이 없 으며, 에칭 조건에 의해서만 좌우하게 되므로 조작 과정이 매우 간편하다.
도 2에는 콜로이드 자기조합 배열의 반응성 이온 시각을 이용한 양각패턴의 제조과정이 도시되어 있다. 도 2A는 딥코팅, 혹은 스핀 코팅 공정에 의해 두 층으로 적층된 입자를 방향성 식각하여 양각 패턴을 형성하는 공정을 나타내고 있다. 상기 이방성 식각은 CF4 혹은 O2 가스를 플라즈마화 하여 입자와 충돌시킴으로 물리, 화학적인 방법으로 이루어진다.
도 2B는 상기 입자 적층 공정에 의해 3층 이상으로 적층된 ABA 구조인 육방밀집구조의 (111) 평면이 들어나도록 적층 시킨 후, 상기 이방성 식각에 의해 나노 패턴을 형성하는 공정을 나타내고 있다.
도 2C는 상기 입자 적층 공정에 의해 적층된 ABC구조인 면심입방구조의 (111) 평면이 들어나도록 적층 시킨 후, 상기 이방성 식각에 의해 양각 패턴을 형성하는 공정을 나타내고 있다. B와 C 공정의 최종 양각 패턴의 경우 최 상위층에 있던 입자들이 이방성 식각에 의해 완전 제거 된 경우에 얻어진다.
도 2D에서 볼 수 있는 면심 입방 구조의 (100) 면은 상기 입자 적층 방법으로 하였을 경우에도 일부 나타나지만 단면상 삼각형의 산 모양의 기저물질에 입자를 적층함으로써 쉽게 대면적으로 얻을 수 있다. 보다 자세히 설명하면, 산모양을 가진 마스터의 표면에 연성 고분자 소재의 전구체, 예를 들어, 액체상태의 폴리디메틸실록산, 폴리우레탄, 에폭시, 폴리스타이렌, 폴리이미드 전구체 등으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 성분을 부은 다음, 온도를 높이거나 광중합 등에 의해 이들 전구체를 경화시켜 얻을 수 있다. 상기 방법에 의해 고분자 물질의 음각을 형성하고 그것을 패턴으로부터 분리한 후 그 위에 상기 방법으로 입자를 적층할 경우 면심 입방 구조의 (100)면이 들어난 형태를 얻을 수 있고 이것을 이방성 식각 한 경우 D와 같은 사각형 형태의 나노 패턴을 얻을 수 있다.
마지막으로 도 2E는 상기 언급한 공정에 의해 얻어진 3개 층의 면심 입방 구조의 (100) 면을 방향성 식각하여 최상위 층을 완전 제거하는 공정을 나타내고 있다.
상기 언급한 나노 패턴의 형태는 도 2에 나타난 형태에만 국한되는 것은 아니며 추가적인 이방성 식각 및 가스의 종류, 챔버의 온도, 플라즈마의 세기, 입자의 크기, 입자의 종류, 입자 적층시 사용될 수 있는 계면 활성제 등의 조건 변수에 따라 다른 형태로 나타날 수 있다. 예를 들면 수 마이크로 정도의 입자는 수백 나노미터의 입자보다 오랜 식각 시간과 플라즈마의 세기가 필요하며 폴리스티렌 입자의 경우와 폴리메틸메트아크릴레이트의 경우 서로 다른 식각 정도를 보일 것이다.
상기 도 2에 도시된 바와 같은 본 발명의 방법은 기존의 입자 배열만을 통한 패턴 방법 및 다른 리소그래피 방법에 비해 다음과 같은 장점들이 있다.
첫째, 마이크로 이하의 패턴 제조를 위해서 사용되는 고비용 저속의 X-선 혹은 E-Beam, FIB, Dip-Pen 리소그래피 등과 달리 공정 시간이 짧은 입자의 자기조립 및 플라즈마 공정을 이용하는 본 발명의 방법은 적은 비용과 짧은 시간으로 대량의 패턴을 제작할 수 있다.
둘째, 기존 공정은 특정한 작업틀에 고정되어 있는 특정 소재만을 이용할 수 있다. 그러나, 본 발명의 경우 입자의 선택 및 기저 물질 등 소재에 구애되지 않는 장점이 있다.
셋째, 기존 공정은 패턴 형태가 정해져 있거나 조절이 자유롭지 못한 반면 본 발명의 경우 이방성 식각의 조건을 바꾸는 것만으로 다양한 형태의 다른 패턴을 제조할 수 있다.
본 발명이 보다 효과적이기 위해서는 다음과 같은 특별한 처리가 가해지는 것이 바람직하다. 첫째, 고분자와 금속간의 접착력을 증가시키기 위해서 콜로이드 입자를 코팅하기 전에 목적하는 금속의 표면이 코발트와 같이 산화가 잘 되는 물질을 표면으로 하는 것이 좋으며 이를 산화시키기 위해서는 산소 플라즈마 처리 등을 수행한다. 둘째, 도 1의 마지막 단계에서 마스크를 쉽게 제거하기 위해서는 PMMA와 같이 UV에 의해 고분자 주쇄가 분해되는 입자를 사용하는 것이 좋다.
이하 본 발명의 내용을 바람직한 실시 예를 통해 예시하는 바, 본 발명의 권리범위가 실시예의 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예1>; 콜로이드 마스크의 제조-폴리스타이렌
본 실시예에서는 수십 내지 수백 나노미터 수준의 다공성 패턴을 제조하기 위해서 구형의 형태를 가지는 폴리스타이렌 입자가 사용되었다. 금속은 반도체 자기 기억소자로 사용되는 Co/Pt, Co/Pd는 다층 금속 박막으로서 20nm의 두께로 웨이 퍼 위에 증착하였다. 상기 금속층 위에 단분산 고분자 입자를 약 3,000rpm 이상의 속도로 60초 동안 스핀코팅하여 고분자 단일막 또는 이중막을 형성하고, 반응성 이온 에칭으로 고분자 입자의 크기를 조절하였다.
도 3은 상기 과정으로 제조된 점 모양의 고분자패턴을 보여준다. 본 실시예 에서는 구형의 고분자 수지인 200nm의 폴리스타이렌을 스핀코팅하여 사용하였다. 고분자 수지는 일반적인 에멀젼 합성법에 의하여 제조되었으며, 광산란 측정에 의하여 균일한 크기로 제어되었음을 확인하였다. 금속층 위에 약 3,000 rpm의 속도로 30초 동안 스핀코팅하여 고분자 박막을 형성하고, 상온에서 건조시켜 규칙적인 구조를 형성시켰다. CF4/O2를 3:2 비율로 혼합하여 반응성 이온식각을 이용하여 마스크를 제조하였으며 플라즈마를 이용한 반응성이온식각의 식각정도에 따라서 점 모양의 크기를 40nm 부터 200 nm 까지 조절이 가능하였다. 도 3는 각각의 시간 동안 CF4: O2의 비율을 3:2로 고정시키고(a=35초, b=55초 c=75초)에칭한 후의 콜로이드 마스크의 전자현미경 사진이다. 나타난 바와 같이 도 3a는 132nm, 도 3b는 85nm, 도 3c는 38nm 까지 조절이 가능하다.
<실시예2>; 콜로이드 마스크의 제조-폴리스타이렌 아크릴 아마이드
원래 입자 크기가 360nm인 PSAA 입자는 에칭 시간이 짧을 경우 네트워크 구조의 마스크가 형성되었으며(도 4d, e) 이는 새로운 모양의 금속패턴을 제조할 수 있는 가능성을 제시한다. 도 4는 각각의 시간 동안 CF4: O2의 비율을 3:2로 고정시키고( a=60초, b=80초)에칭한 후의 콜로이드 마스크의 전자현미경 사진이다. 나타난 바와 같이 도 4a는 340nm, 도 4b는 328nm 까지 조절이 가능하다. 이후의 에칭시간을 경과하여 처리하였을 경우에는 네트워크 구조가 사라지게 된다. 도 5는 에칭시간에 따라서 감소되는 마스크의 크기를 그래프로 나타낸 것이다.
<실시예 3>; 콜로이드 마스크를 이용한 자성 금속점 정렬 제조
도 6은 구형, 다공성 또는 삼각형의 마스크를 이용하여 아르곤 아이온 식각 또는 증착과정을 거쳐 만들어진 금속 박막 패턴을 주사전자 현미경으로 구조를 관찰한 도면이다. 증착에 사용된 금속은 Co/Pt로 증착 두께 10nm에서 30nm(도 6의 c) 까지 실리콘 웨이퍼 또는 고분자 패턴의 구조가 흐트러짐 없이 고분자 패턴위에 금속을 증착시켰다. 도 6(b, c, d)는 마스크 a를 이용하여 상기 과정(도 1 a, b)으로 제조된 패턴화된 금속점들의 이미지이며 도 6의 e는 콜로이드 이중층 마스크에 의하여 제조되었다. 스케일 바는 200nm 크기이다.
도 7,8은 상기 과정으로 제조된 패턴을 대상으로 얻어낸 자기이력곡선으로 도 7a는 연속적인 Co/Pt 금속 다층박막의 이력곡선이고 도 7b 는 도 6b에 보이는 자성 금속점 이력곡선이며, 도 8a는 연속적인 Co/Pd의 다층박막이며, 8b는 완전히 떨어진 패턴화된 Co/Pd 금속 점들의 이력곡선이다.
도 7,8에서 볼 수 있듯이 연속적인 자성 박막에 비해서 패턴화된 자성 금속 점들이 더 큰 보자력(coercivity)을 가지는 것을 알 수 있다.
본 발명에 의하면 광식각 공정으로는 구현하기 힘든 백나노미터 이하의 미세패턴화가 가능하고, 간단한 공정에 의해 다양한 크기와 모양의 금속패턴을 형성할 수 있다. 또한 미리 원하는 성질의 자성 금속을 증착하므로 자성금속의 선택이 자유롭고, 사용되는 마스크의 크기와 에칭 조건에 따라 원하는 크기의 금속패턴 형성이 가능하다.

Claims (12)

  1. 패턴화를 요하는 금속박막 위에 구형의 단분산 입자를 배열하는 단계; 코팅된 단일막 또는 이중막을 반응성 이온 식각 조건을 조절하여 고분자 입자의 크기를 조절하는 단계; 고분자 마스크를 이용하여 아르곤 이온 식각 또는 금속을 증착하는 단계; 및 금속 패턴으로부터 마스크를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단분산 입자를 마스크로 이용하는 자성금속 점 정렬의 형성방법
  2. 제 1항에 있어서,
    콜로이드 마스크의 형성은 단분산 콜로이드 입자를 패턴화를 요하는 금속 위에 자기조립시키고, 식각조건에 따라 크기 및 모양을 달리 제조하는 것을 특징으로 하는 단분산 입자를 마스크로 이용하는 자성금속 점 정렬의 형성방법
  3. 제 1항에 있어서,
    금속박막은 강자성 물질인 것을 특징으로 하는 단분산 입자를 마스크로 이용하는 금속점 정렬의 형성방법 자성금속 점 정렬의 형성방법
  4. 제 3항에 있어서,
    강자성 물질은 Co 또는 이를 포함한 합금 또는 FePt, FeO3, FePd, SmCo5, MnAl, FeNdB의 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 단분산 입자를 마스크로 이용하는 자성금속 점 정렬의 형성방법
  5. 제 2항에 있어서,
    에칭 가스는 SF6, CF4, CHF3, N2, Ar 또는 O2 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 단분산 입자를 마스크로 이용하는 자성금속 점 정렬의 형성방법
  6. 제 2항에 있어서,
    콜로이드 입자는 PS, PSAA, Silica 또는 PMMA 중에서 구형으로 제조된 입자로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 단분산 입자를 마스크로 이용하는 자성금속 점 정렬의 형성방법
  7. 제 6항에 있어서,
    구형의 콜로이드 입자가 자기조립에 의하여 면심입방구조 및 체심입방구조로배열된 후 얻어진 것을 특징으로 하는 단분산 입자를 마스크로 이용하는 자성금속 점 정렬의 형성방법
  8. 제 2항에 있어서,
    스핀 코팅, 딥 코팅, LB(Langmuir-Blodgett) 필름 또는 모세관 현상에 의해 콜로이드 배열이 형성되는 것을 특징으로 하는 단분산 입자를 마스크로 이용하는 자성금속 점 정렬의 형성방법
  9. 제 1항에 있어서,
    패턴화를 요하는 초기 증착금속은 Co 또는 이를 포함한 합금 또는 FePt, FeO3, FePd, SmCo5, MnAl, FeNdB, CrTi, CrMn, CrMo, Ti, Pd, Au, Ni, Cr 또는 Pd,에서 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 단분산 입자를 마스크로 이용하는 금속점 정렬의 형성방법
  10. 제 1항에 있어서, 고분자 층은 마스크용 금속이 증착된 패턴에서 이온밀링을 수행한 후, 플라즈마를 처리하여 식각을 수행하여 제거시키는 것을 특징으로 하는 단분산 입자를 마스크로 이용하는 금속점 정렬의 형성방법
  11. 제 1항에 있어서, 패턴화를 요하는 금속박막의 표면을 플라즈마 처리하는 단계가 더 구비되어지는 것을 특징으로 하는 단분산 입자를 마스크로 이용하는 금속점 정렬의 형성방법
  12. 제 9 에 있어서, 패턴화를 요하는 초기 기판이 실리카, 실리콘 웨이퍼, 타이타니아, ITO(indium tin oxide)의 산화물 박막을 포함하는 금속 또는 비금속인 것 을 특징으로 하는 단분산 입자를 마스크로 이용하는 금속점 정렬의 형성방법
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