KR20180118835A - A freestanding-like membrane structure and a method of manufacturing the same - Google Patents

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KR20180118835A
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김성인
안진호
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신정철
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재단법인 철원플라즈마 산업기술연구원
주식회사 나노프레임
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Abstract

The present invention relates to a free standing membrane structure, in which a carbon thin film is directly coupled and grown on a substrate surface, and to a manufacturing method thereof, and more particularly, to a free standing membrane structure, in which the carbon thin film is directly coupled and grown on the substrate without a separate coupling layer or a linker by using a plasma polymerization method using a monomer containing a benzene compound as a basic structure, and to a manufacturing method thereof. Therefore, the free standing membrane structure of the present invention is excellent in durability and permeability.

Description

프리스탠딩(free standing) 멤브레인 구조체 및 이의 제조방법{A FREESTANDING-LIKE MEMBRANE STRUCTURE AND A METHOD OF MANUFACTURING THE SAME} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a free standing membrane structure and a method of manufacturing the same,

본 발명은 기판 표면에 탄소체 박막이 직접적으로 결합 및 성장되어 있는 프리스탠딩(free standing) 멤브레인 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 벤젠을 기본 구조로 포함하는 모노머의 플라즈마 중합체인 벤젠-기반 폴리머로 구성된 고분자박막을 탄화시켜, 기판 상에 별도의 결합층이나 링커 없이 직접적으로 탄소체 박막이 결합 및 성장된 프리스탠딩(free standing) 멤브레인 구조체 및 이를 제조하는 방법, 그리고 이들의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a free standing membrane structure in which a carbon thin film is directly bonded to and grown on a substrate surface and a method for manufacturing the free standing membrane structure. More particularly, the present invention relates to a free standing membrane structure comprising benzene Free-standing membrane structure in which a carbon thin film is directly bonded and grown on a substrate without a separate bonding layer or a linker, and a method for manufacturing the same .

반도체 공정에 있어서 웨이퍼에 패턴을 전사할 때 사용하는 패턴의 원판을 마스크(mask)라고 하는데 이 마스크를 오염물질로부터 보호하는 보호막을 펠리클(pellicle)이라고 한다. 펠리클은 마스크와 일정한 거리를 두고 보호막을 형성하며, 보호막에 오염물질이 생기거나 오염입자가 앉더라도 이러한 종류의 결함물질들이 웨이퍼로 패턴형성을 방해하지 않게 한다. 웨이퍼로 전사되는 빛은 마스크로 초점을 맞추어 노광을 진행하기 때문에 일정한 거리로 떨어져 있는 펠리클에 오염물질이 앉더라도 이것은 초점이 잡히지 않아 사용자가 만들고자 하는 패턴의 크기에 영향을 미치지 않게 하여 불량 패턴의 형성을 줄일 수 있는 고가의 제품이다. In the semiconductor process, the original plate of a pattern used for transferring a pattern to a wafer is called a mask. The protective film for protecting the mask from contaminants is called a pellicle. The pellicle forms a protective film with a certain distance from the mask, so that even if contaminants are formed in the protective film or the contaminating particles sit, these types of defective materials do not interfere with pattern formation by the wafer. Since the light transferred to the wafer is focused by the mask and exposes, the contaminant is allowed to sit on the pellicle spaced at a certain distance. However, this is not focused and does not affect the size of the pattern to be created by the user, Which is an expensive product.

이러한 펠리클은 현재까지의 ArF immersion 리소그라피 기술까지는 제작에서의 문제가 발생하지 않았다. 그러나 EUVL 노광 공정에 기존의 펠리클 적용 시 유기물질로 되어 있어 EUV 광원이 펠리클에 흡수되어 버리는 문제점이 발생하며, 높은 에너지로 인해 막 자체가 손상된다. 이러한 문제가 발생함으로 인하여 펠리클 없이 공정을 진행하기 위한 여러 대안책이 연구되었으나 오염물질을 완벽히 차단하기 어렵다고 판단되어 EUV용 펠리클 개발이 필요하다는 입장이 설득력을 얻고 있다.These pellicles did not cause problems in fabrication until the present ArF immersion lithography technique. However, when the conventional pellicle is applied to the EUVL exposure process, the EUV light source is absorbed by the pellicle due to the organic material, and the film itself is damaged due to high energy. As a result of these problems, several alternatives to proceed the process without pellicle have been researched but it is believed that it is difficult to completely block the pollutant and it is convinced that the development of pellicle for EUV is necessary.

EUV 마스크에 펠리클을 사용할 경우 오염물질로 인한 웨이퍼 패턴상의 결함 생성은 막을 수 있다는 장점을 가지고 있지만, EUV 파장은 모든 물질에 쉽게 흡수가 되기 때문에 EUV 펠리클은 초박막(<50㎚) 구조로 제작되어야 한다. The use of pellicles in EUV masks has the advantage that they can prevent the formation of defects in the wafer pattern due to contaminants, but EUV pellicles should be made in ultra-thin (<50 nm) structures because the EUV wavelength is easily absorbed by all materials .

그러나 이런 초박막 구조의 멤브레인을 6인치 크기로 제작하는 것은 매우 어려워 다양한 지지체 구조를 보강제로 활용하는 방안도 제안되고 있다. 초박막 구조의 펠리클의 약한 강도를 보완하기 위해 벌집구조 형태의 지지대를 보강제로 활용을 하려고 하고 있는데 이러한 구조 또한 펠리클 막의 처짐이나 찢어짐 등의 문제는 일부 개선이 가능하지만 지지구조가 가지는 모양과 두꺼운 두께 때문에 펠리클을 투과한 이후에 EUV 광의 세기 분포가 불균일해지는 등의 문제가 발생하게 된다. However, it is very difficult to fabricate such an ultra-thin membrane with a size of 6 inches. Thus, various support structures are proposed as a reinforcing agent. In order to compensate for the weak strength of the ultra-thin structure pellicle, we are trying to use a honeycomb-type support as a reinforcing agent. This structure can also improve some problems such as deflection and tear of the pellicle membrane. However, There arises a problem that the intensity distribution of the EUV light becomes uneven after passing through the pellicle.

따라서, 이 문제점을 해결할 수 있는 EUV 리소그래피용 펠리클에 대한 연구가 필요하다. Therefore, there is a need for research on pellicles for EUV lithography that can solve this problem.

이러한 문제점을 해결할 수 있는 방법 중 그래파이트(흑연), 그래핀, 산화그래핀을 사용하는 방법이 주목받고 있다. 그래핀(graphene)이란 탄소 원자들이 sp2결합으로 이루어진 단일 평판 시트로 6각형 결정 격자가 집적된 형태에서 볼 수 있고, 탄소나노튜브의 기계적, 전기적 특성 등 장점을 두루 갖추면서도 2차원 물질에서만 보이는 특이한 물성을 가지기 때문에 최근 가장 주목받는 소재로 떠오르고 있다. As a method for solving such a problem, a method of using graphite (graphite), graphene, and graphene oxide has attracted attention. Graphene is a single flat sheet composed of sp 2 bonds of carbon atoms. It can be seen in the form of a hexagonal crystal lattice integrated. It has advantages such as mechanical and electrical properties of carbon nanotube, Because it has unusual physical properties, it is emerging as the most popular material in recent years.

산화그래핀은 그래파이트를 산화시켜 생성하는 물질로, 그래핀의 최근 관심과 더불어 산화그래핀을 얻기 위한 다양한 공정들이 제안되고 있다. 그래파이트의 산화 처리를 통해 산화그래핀을 형성하는 공정에 있어서, 지금까지 제안된 방법에서는 산화그래핀의 합성에 많은 시간이 소요되고, 그로 인해 산화그래핀이 합성된 후 산화그래핀 생성물 내부로의 산의 침투량이 많아져서, 산화그래핀 생성물로부터 산을 분리하는 것이 어렵다. Oxidized graphene is a material that is produced by oxidizing graphite. Various processes have been proposed to obtain graphene oxide with the recent interest of graphene. In the process of forming the graphene oxide through the oxidation treatment of graphite, it takes a long time to synthesize the graphene oxide in the method proposed so far, so that after the oxidation graphene is synthesized, It is difficult to separate the acid from the graphene oxide grains because the amount of acid penetration increases.

또한, 산화그래핀의 합성에 사용된 산이 다량으로 폐기되어 환경에 악영향을 미치게 된다.Further, the acid used in the synthesis of the graphene oxide is discarded in a large amount, which adversely affects the environment.

이에, 본 발명자들은 벤젠을 기본구조로 포함하는 모노머를 사용하여 플라즈마 중합법을 통해 기판 표면에 벤젠-기반 고분자를 코팅하는 과정 및 탄화과정을 통해 탄소체 박막이 직접적으로 결합 및 성장되어 있는 프리스탠딩 멤브레인 구조체를 통해 그 효과를 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have found that a process for coating a benzene-based polymer on a surface of a substrate through a plasma polymerization process using a monomer having benzene as a basic structure, and a process for carbonizing the carbon thin film directly, And confirming the effect thereof through the membrane structure.

또한, 본 발명에 의한 프리스탠딩 멤브레인 구조체는 나노 두께의 기판을 가짐으로서 별도의 지지체가 없는 프리스탠딩 멤브레인 타입의 성질을 가지고 있어, 투과율이 뛰어난 특징을 가지고 있음을 확인 하였다. In addition, the free standing membrane structure according to the present invention has a nano-thick substrate, so that it has a characteristic of a free standing membrane type without a separate support, and it has been confirmed that the membrane has an excellent transmittance.

1. 한국공개특허 10-2016-00572171. Korean Patent Publication No. 10-2016-0057217 2. 한국공개특허 10-2014-01357252. Korean Patent Publication No. 10-2014-0135725 3. 미국등록특허 9,360,749 B3. US Patent No. 9,360,749 B 4. 일본공개특허 2016-80967 A4. Japanese Laid-Open Patent Application No. 2016-80967 A

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기판 표면에 탄소체 박막이 직접 결합 및 성장되어있는 프리스탠딩 멤브레인 구조체 및 그의 제조방법을 제공함으로서 촉매 없이 기판상에 균일하게 탄소체 박막을 직접 성장시킬 수 있는 개선된 프리스탠딩 멤브레인 구조체를 제공 및 나노 두께의 투과율이 뛰어난 프리스탠딩 멤브레인 구조체을 제공함에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a free standing membrane structure in which a carbon thin film is directly bonded and grown on a surface of a substrate and a method for producing the free standing membrane structure, To provide a free standing membrane structure, and to provide a free standing membrane structure having a high nano-thickness transmittance.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 In order to achieve the above object,

기판 및 상기 기판 표면에 직접 결합 및 성장되어 있는 프리스탠딩 멤브레인 구조체; 및 이의 제조방법을 제공한다.A free standing membrane structure directly bonded to and grown on the substrate and the surface of the substrate; And a method for producing the same.

본 발명은 기판; 및 상기 기판 표면에 직접 결합 및 성장되어 있는 1 ~ 20nm 두께의 탄소체 박막을 포함하는 총 두께가 2 ~ 100nm인, 프리스탠딩(free standing) 멤브레인 구조체를 제공한다. The present invention relates to a substrate; And a free-standing membrane structure having a total thickness of 2 to 100 nm including a carbon thin film having a thickness of 1 to 20 nm directly bonded to and growing on the substrate surface.

이때, 상기 기판은 흑연, Cr, Zr, Mo, Y, Si, Rb, Sr, Nb 또는 Ru로 구성된 군에서 선택되는 1이상을 포함하며, 두께가 1 ~ 80nm인 것을 특징으로 할 수 있다. At this time, the substrate may include at least one selected from the group consisting of graphite, Cr, Zr, Mo, Y, Si, Rb, Sr, Nb and Ru and has a thickness of 1 to 80 nm.

이때, 상기 기판은 1이상의 기판을 추가로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In this case, the substrate may further include at least one substrate.

또한, 이때, 상기 기판은 제 1기판; 및 In this case, the substrate may include a first substrate; And

상기 제 1기판 상부, 하부 또는 상·하부 양측에 위치하는 제2기판으로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다. And a second substrate positioned on the upper portion of the first substrate, the lower portion, or both the upper and lower portions of the first substrate.

본 발명의 일 구체예로, 상기 제 1기판은 Si 이고, 상기 제 2 기판은 흑연, Cr, Zr, Mo, Y, Rb, Sr, Nb 또는 Ru로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the first substrate is Si, and the second substrate is selected from the group consisting of graphite, Cr, Zr, Mo, Y, Rb, Sr, Nb or Ru .

상기 탄소체 박막은 흑연, 그래파이트, 그래핀, 산화그래핀, 탄소나노튜브로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1이상을 포함할 수 있고, 일 구체예로는 산화그래핀일 수 있다. The carbon thin film may include at least one selected from the group consisting of graphite, graphite, graphene, oxide graphene, and carbon nanotube, and in one embodiment may be graphene oxide.

이때, 상기 탄소체 박막은 벤젠을 기본 구조로 포함하는 모노머의 플라즈마 중합체인 폴리머로 구성된 고분자 박막을 탄화시킴으로써 수득한 것임을 특징으로 할 수 있다. At this time, the carbon thin film may be obtained by carbonizing a polymer thin film composed of a polymer which is a plasma polymer of a monomer containing benzene as a basic structure.

상기 프리스탠딩 멤브레인 구조체를 포함하여 EUV 펠리클로 사용될 수 있다. The free standing membrane structure may be used as an EUV pellicle.

본 발명은 또한, 다음과 같은 단계를 포함하는 프리스탠딩 멤브레인 구조체 제조방법을 제공한다. The present invention also provides a method of manufacturing a free standing membrane structure, comprising the steps of:

(a) 벤젠을 기본 구조로 포함하는 모노머를 사용하여 플라즈마 중합법을 실행함으로써 벤젠-기반 폴리머로 구성된 고분자박막을 기판상에 코팅하는 단계; 및 (a) coating a polymer thin film composed of a benzene-based polymer on a substrate by performing a plasma polymerization process using a monomer containing benzene as a basic structure; And

(b) 상기 코팅된 기판을 탄화시키는 단계. (b) carbonizing the coated substrate.

이때, 상기 벤젠을 기본 구조로 포함하는 모노머는  At this time, the monomer containing benzene as a basic structure

벤젠(benzen), 아닐린(aniline), 페놀(phenol), 도파민(dopamine), 벤질아민(benzylamine), 펜에틸아민(phenethylamine), 피로카테콜(pyrocatechol), 2-하이드록시피리딘(hydroxypyridine), 3-하이드록시피리딘(hydroxypyridine), 4-하이드록시피리딘(hydroxypyridine), 안트라센(anthracene), 나프탈렌(naphthalene), 2-나프톨(naphthol), 9-안트라세놀(anthracenol), 2-안트라세놀(anthracenol), 및 1-안트라세놀(anthracenol)로 구성된 군에서 선택되는 1이상의 화합물일 수 있다. Benzene, aniline, phenol, dopamine, benzylamine, phenethylamine, pyrocatechol, 2-hydroxypyridine, 3 Hydroxypyridine, hydroxypyridine, anthracene, naphthalene, 2-naphthol, 9-anthracenol, 2-anthracenol, And 1-anthracenol. &Lt; / RTI &gt;

이때, 상기 플라즈마 중합법은 건식 플라즈마 중합법을 이용할 수 있다. 상기 건식 플라즈마 중합법은 운반가스로서 아르곤가스 및; 활성가스로서 수소, 질소, 산소, 수증기, 암모니아 및 이들의 혼합공기로 구성된 군에서 선택된 1이상의 기체를 이용한다. 바람직하게는 산소가스를 이용할 수 있다.At this time, the plasma polymerization method may be a dry plasma polymerization method. In the dry plasma polymerization method, argon gas is used as a carrier gas; As the active gas, at least one gas selected from the group consisting of hydrogen, nitrogen, oxygen, water vapor, ammonia, and mixed air thereof is used. Preferably, an oxygen gas can be used.

본 발명의 일 실시예에서는 벤젠을 기본구조로 포함하는 모노머로 도파민(dopamine)을 사용하여 플라즈마 중합법을 통해 폴리도파민 유사화합물 형태로 폴리머를 합성하였고 이를 기판상에 코팅된 형태로 수득하였다. In one embodiment of the present invention, a polymer was synthesized in the form of a polydodamine-like compound through plasma polymerization using dopamine as a monomer containing benzene as a basic structure, and the polymer was obtained in the form of a coating on a substrate.

즉, 합성된 폴리도파민 유사 화합물은 막 형태로 수득될 수 있는데, 이는 막으로 합성되면서 동시에 대상 고체를 코팅시키게 되는 것이다. That is, the synthesized polydopamine-like compound can be obtained in the form of a film, which is synthesized into a film and simultaneously coats the object solids.

또한, 상기 탄화과정은 수소 분위기에서 700~2000℃에서 전자빔 가열(e-beam heating) 또는 레이저 가열(laser haeting)을 통해 이루어질 수 있고, 바람직하게는 1000℃에서 이루어질 수 있다. The carbonization may be performed at 700 to 2000 ° C in a hydrogen atmosphere through e-beam heating or laser hauling, preferably at 1000 ° C.

본 발명은 기판 표면에 탄소체 박막이 직접 결합 및 성장되어있는 프리스탠딩 멤브레인 구조체의 다양한 용도를 제공할 수 있다. The present invention can provide various uses of a free standing membrane structure in which a carbon thin film is directly bonded and grown on a substrate surface.

구체적인 일 예로서, 산화그래핀이 직접 결합 및 성장되어 있는 프리스탠딩 멤브레인 구조체를 포함하는 EUV 펠리클 및 이를 포함하는 EUV 마스크 등으로 활용될 수 있을 것이다.As a specific example, an EUV pellicle including a free standing membrane structure in which graphene grains are directly bonded and grown, and an EUV mask including the EUV pellicle may be utilized.

본 발명의 프리스탠딩 멤브레인 구조체는 기판상에 1 ~ 20nm 두께의 탄소체 박막이 직접 결합되어 있는 형태를 가지고 있어, 기존의 기판과 탄소체 박막 사이에 바인더 등이 결합 된 형태보다 탄소체 박막의 전기 화학적 특성이 감소 되지 않는 특징을 가지고 있다. The free-standing membrane structure of the present invention has a form in which a carbon thin film having a thickness of 1 to 20 nm is directly bonded on a substrate. Therefore, compared to a form in which a binder is bonded between a conventional substrate and a carbon thin film, And the chemical characteristics are not reduced.

본 발명의 프리스탠딩 멤브레인 구조체 제조방법은 벤젠을 기본구조로 포함하는 모노머를 사용하여 플라즈마 중합법을 통해 기판상에 폴리머를 코팅하고, 이를 탄화시키는 과정을 통해 기판상에 산화그래핀이 직접 결합된 EUV 펠리클을 제조함으로써, 탄소체 박막을 촉매없이 균일하게 기판상에 직접 성장시킬 수 있다. The method of manufacturing a free standing membrane structure according to the present invention is a method of manufacturing a free standing membrane structure in which a polymer is coated on a substrate through a plasma polymerization method using a monomer having benzene as a basic structure, By manufacturing the EUV pellicle, the carbon thin film can be grown directly on the substrate uniformly without a catalyst.

이뿐만 아니라, 플라즈마 중합법을 통해 기판 위에 나노 두께의 벤젠-기반 폴리머를 코팅함으로써 별도의 지지체가 필요 없는 프리스탠딩 멤브레인 타입의 박막의 투과율이 좋은 멤브레인 구조체을 제공할 수 있다. In addition, by coating a nano-thick benzene-based polymer on a substrate through a plasma polymerization method, a membrane structure of a free standing membrane type thin film that does not require a separate support can be provided.

도 1은 본 발명의 일 예로서, 프리스탠딩 멤브레인 구조체의 구조를 모식화 한 것이다.
도 2는 실시예 3-1의 산화그래핀을 확인하기 위한 라만 분광법에 의한 측정결과이다.
도 3은 실시예 3-2의 산화그래핀의 결정도를 확인하기 위한 XRD 의한 결정성 존재 여부 측정 결과이다.
도 4는 실시예 3-3의 산화그래핀의 화학구조를 확인하기 위한 FTIR에 의한 작용기 측정결과이다.
도 5는 실시예 3-4(1)의 산화그래핀의 AFM에 의한 표면 거칠기 측정한 이미지이다.
도 6은 실시예 3-4(1)의 산화그래핀의 AFM에 의한 표면 거칠기 측정한 지형이미지 및 실리콘 기판 위에 증착된 산화그래핀의 배율을 나타낸다.
도 7은 실시예 3-4(2)의 산화그래핀을 확인하기 위한 i-AFM에 의한 Current image이다.
도 8은 실시예 3-4(2)의 산화그래핀을 확인하기 위한 i-AFM에 의한 각 전압에서 전류값을 그래프화 한 것이다.
도 9는 실시예 3-5의 산화그래핀의 결정구조를 확인하기 위한 TEM 측정에 의한 이미지 및 FFT pattern 회절패턴 이미지이다.
도 10은 산화그래핀의 전자 구조를 분석할 수 있는 EELS 측정 결과이다.
1 is a schematic view of a structure of a free standing membrane structure as an example of the present invention.
Fig. 2 shows the results of measurement by Raman spectroscopy for identifying the graphene oxide of Example 3-1. Fig.
Fig. 3 shows the results of the determination of the presence or absence of crystallinity by XRD in order to confirm the crystallinity of the graphene oxide of Example 3-2.
Fig. 4 shows the result of functional group measurement by FTIR to confirm the chemical structure of the graphene oxide of Example 3-3. Fig.
5 is an image of the surface roughness of the graphene oxide of Example 3-4 (1) measured by AFM.
6 shows the topographical image of the surface roughness of the graphene oxide of Example 3-4 (1) measured by AFM and the magnification of the graphene oxide deposited on the silicon substrate.
7 is a current image by i-AFM for identifying the graphene oxide of Example 3-4 (2).
8 is a graph showing current values at respective voltages by i-AFM for identifying the graphene oxide of Example 3-4 (2).
9 is an image and FFT pattern diffraction pattern image by TEM measurement for confirming the crystal structure of the graphene oxide of Example 3-5.
Fig. 10 shows the results of EELS measurement for analyzing the electronic structure of the graphene oxide.

본 발명에서 대표적으로 사용되는 용어에 대한 정의는 다음과 같다. The definitions of the terms used in the present invention are as follows.

본 발명의 "프리스탠딩(free standing) 멤브레인 구조체"란 지지구조가 따로 존재하지 않는 프리스탠딩(free standing) 타입의 층상구조를 가지고있는 멤브레인(membrane)을 의미하며, 나노 두께로 존재하여 뛰어난 투과율을 가진 것을 일 특징으로 한다. The term " free standing membrane structure "of the present invention means a membrane having a free standing type layer structure in which there is no supporting structure, and has a nano thickness, It has one thing to have.

본 발명의 "EUV 펠리클"이란 광원으로 EUV(extreme Ultra Violet)를 사용할 경우 particle 또는 외부적인 defect로부터 감광원판(MASK)을 보호할 목적으로 감광원판의 가장자리 부분의 형상이 없는 곳에 부착하는 물질이다. The term " EUV pellicle " of the present invention refers to a substance adhering to the edge of the photosensitive drum in the absence of particles or extraneous defects when EUV (Extreme Ultra Violet) is used as a light source to protect the MASK.

본 발명에서 "펠리클"이라는 용어는 펠리클 막 또는 펠리클 막과 펠리클 프레임(펠리클막 지지구조)를 포함하는 개념으로 사용될 수 있다. In the present invention, the term "pellicle" can be used as a concept including a pellicle membrane or a pellicle membrane and a pellicle frame (pellicle membrane support structure).

본 발명의 "마스크(Mask)"란 반도체ㆍ디스플레이 공정에서 반도체 집적회로의 제조공정 중 포토공정에서 사용하는 미세한 전자회로가 그려진 유리판으로 마스크는 전자빔 설비를 이용해 설계된 회로 패턴을 유리판 위에 그려 넣어 만들어진 것을 의미한다. The "mask" of the present invention is a glass plate on which a fine electronic circuit used in a photolithography process is formed during a process of manufacturing a semiconductor integrated circuit in a semiconductor / display process, and a mask is formed by drawing a circuit pattern designed using an electron beam apparatus on a glass plate it means.

본 발명의 "그래핀(graphene)"이란 탄소 원자들이 평면에서 벌집 구조를 이루는 물질로, 연필심으로 쓰이는 흑연인 '그래파이트(graphite)'와 탄소이중결합을 가진 분자를 뜻하는 접미사 '-ene'를 결합하여 만든 용어다. 그래핀은 0.34nm의 두께로 매우 얇고 투명하며, 화학적 안전성과 전기 전도성이 뛰어나다. 특히 신축성이 좋아서 늘이거나 접어도 전기 전도성을 잃지 않기 때문에 그래핀을 이용하면 휘어지는 액정화면을 구현할 수 있어 손목시계 모양의 휴대전화, 구부릴 수 있는 디스플레이 화면과 태양전지 등 광범위하게 활용할 수 있다.The term "graphene" in the present invention means a material in which carbon atoms form a honeycomb structure in a planar shape, and includes graphite, which is used as a pencil lead, and a suffix, -ene, which means a molecule having a carbon double bond It is a term made by combining. Graphene is very thin and transparent with a thickness of 0.34 nm and is excellent in chemical safety and electrical conductivity. In particular, because it does not lose its electrical conductivity even when stretched or folded due to its excellent stretchability, graphene can be used for wristwatch-like mobile phones, bendable display screens and solar cells.

본 발명의 "모노머(monomer)"란, 고분자화합물 등을 구성하는 단위가 되는 저분자량의 물질로, 플라즈마 중합체인 폴리머를 형성하는 단위체 화합물을 의미한다. 본 발명에서는 벤젠-기판 폴리머의 단위가 되는 저분자량 물질로, 벤젠 화합물을 기본 구조로 포함하는 화합물을 의미한다. "Monomer" of the present invention means a monomolecular compound that forms a polymer as a plasma polymer, which is a low molecular weight material that is a unit constituting a polymer compound or the like. In the present invention, the term &quot; benzene-based polymer &quot; means a compound having a low molecular weight substance and a benzene compound as a basic structure.

본 발명의 "폴리머(polymer)"란 다수의 반복 단위를 함유하는 고분자량 화합물로, 벤젠 화합물을 기본구조로 포함하는 모노머 화합물의 플라즈마 중합체로서, 모노머를 반복 단위로 포함한다. 본 발명에서 벤젠-기반 폴리머 또한 같은 의미로 사용될 수 있다. "Polymer" of the present invention is a high molecular weight compound containing a large number of repeating units, and is a plasma polymer of a monomer compound containing a benzene compound as a basic structure, and contains monomers as repeating units. In the present invention, benzene-based polymers may also be used interchangeably.

본 발명의 “플라즈마(plasma)”란 자유로이 운동하는 음양의 하전 입자가 중성 기체와 섞여 전체적으로 전기적 중성인 상태를 의미하는 것으로, 플라즈마 중합에 사용되는 플라즈마는 이온화 정도가 높고 구성 요소들이 열역학적으로 평형 상태에 있으며 평균온도가 수 만도에 달하는 "저온 플라즈마(low temperature plasma 또는 cold plasma)"이다.The term " plasma " of the present invention means a state in which charged particles of yin and yang which are freely moving are mixed with a neutral gas to be electrically neutral as a whole. Plasma used in the plasma polymerization has a high ionization degree and thermodynamically equilibrium "Low temperature plasma" or "cold plasma" with an average temperature of several tens of thousands.

본 발명의 “플라즈마 중합법(plasma polymerization)”이란 기체 및 유기 증기들의 분자들이 플라즈마 상태에서 반복적으로 활성화-비활성화(consecutive activation-deactivation) 단계를 거치면서 벤젠을 기본구조로 포함하는 모노머 화합물에서 벤젠-기반 폴리머로 구성된 고분자 박막으로 변환되는 과정을 일컫는다. The term &quot; plasma polymerization &quot; of the present invention means a process in which molecules of gases and organic vapors repeatedly undergo a consecutive activation-deactivation step in a plasma state, and a benzene- Based polymer is converted into a polymer thin film.

본 발명의 "유사화합물"이란 그의 용도와의 연관에 있어서 화학적 구성이 유사한 화합물을 말하며, 예를 들면 화합물에 대하여 유도체(예, 동일상위개념에 포함되는 근사한 화학구조를 갖는 화합물), 동족체, 구조이성체 등의 관계가 있는 화합물을 포함한다. "Analogous compounds" of the present invention refer to compounds having similar chemical structures in relation to their use, for example, derivatives (e.g., compounds having approximate chemical structures included in the same superordinate concept), homologs, Isomers and the like.

본 발명의“탄화(Carbonizaition)”이란 고온으로 가열하여 탄소만 남게 되는 과정을 모두 말하는 것으로, 유기 화합물이 열분해나 화학적 변화에 의하여 탄소로 변하거나 어떤 물질이 탄소와 화합하는 것을 의미한다.The term &quot; carbonization &quot; in the present invention refers to all processes in which only carbon remains by heating at a high temperature, which means that an organic compound changes into carbon by thermal decomposition or chemical change, or a substance combines with carbon.

본 발명의 “성장”이란 형태의 변화가 따르지 않는 증량(增量)을 의미하는 것으로, 본 발명에서는 기판 상에 코팅된 고분자 박막이 탄소체 박막으로 탄화하는 과정에서 탄소체가 양적 증가 됨을 의미한다.The term &quot; growth &quot; of the present invention means an increase in amount not accompanied by a change in form, which means that the carbon material is increased in the course of carbonization of the polymer thin film coated on the substrate to the carbon thin film.

본 발명의 “재결정화”란 결정성의 고체가 열에 의해 다시 결정화되는 것을 의미하는 것으로, 탄소 골격의 재조직화가 일어나 탄소와 탄소 사이의 결합이 두 sp2 혼성 탄소 사이의 결합으로 재조직화되는 것을 의미한다. &Quot; Recrystallization &quot; of the present invention means that a crystalline solid is crystallized again by heat, which means that reorganization of the carbon skeleton occurs and the bond between carbon and carbon is reorganized by the bond between two sp 2 hybrid carbons .

본 발명의 "코팅"이란 물체의 겉면을 수지 따위의 엷은 막으로 입히는 일을 의미하는 것으로 본 발명에서 벤젠-기반 폴리머는 기판 상에 코팅되어 얇은 막의 형태를 띌 수 있다. The term "coating" of the present invention means that the surface of an object is coated with a thin film such as a resin. In the present invention, the benzene-based polymer can be coated on a substrate to form a thin film.

'약'이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.By "about" is meant a reference quantity, level, value, number, frequency, percentage, dimension, size, quantity, weight or length of 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4 , Level, value, number, frequency, percent, dimension, size, quantity, weight, or length that varies from one to three, two, or one percent.

본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, 함유하다”및“포함하다”란 말은 제시된 단계 또는 원소, 또는 단계 또는 원소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 원소, 또는 단계 또는 원소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다. Throughout this specification, the words &quot; comprise &quot; and &quot; comprise &quot;, unless the context otherwise requires, includes the stated step or element, or group of steps or elements, but not to any other step or element, It is to be understood that the group is not excluded.

이하 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

프리스탠딩Free standing 멤브레인Membrane 구조체 Structure

본 발명은 여러 분야에 이용될 수 있는, 예를 들어, 디스플레이용 투명 전극, 초고속 반도체 소자, 방열소재, 초경량 소재 등 다양한 분야에 이용될 수 있는 신규한 나노복합소재의 기반이 될 수 있는 프리스탠딩 멤브레인 구조체 및 이의 제조방법, 그리고 이의 용도에 관한 것이다. The present invention relates to a novel free-standing material which can be used in various fields such as a transparent electrode for a display, a high-speed semiconductor device, a heat-radiating material, an ultra lightweight material, A membrane structure, a method for producing the membrane structure, and a use thereof.

본 발명의 프리스탠딩 멤브레인 구조체란 지지구조가 따로 존재하지 않는 멤브레인(membrane) 타입과 유사한 특징을 가진 구조로, 나노 두께의 매우 얇은 두께를 일 특징으로 한다. The free standing membrane structure of the present invention is a structure having characteristics similar to those of a membrane type in which there is no supporting structure, and is characterized by a very thin thickness of nano thickness.

상기 프리스탠딩 멤브레인 구조체는 얇은 기판 및 상기 기판 표면에 직접 결합 및 성장되어 있는 탄소체 박막으로 이루어져 있다. 일 구체예로, 상기 프리스탠딩 멤브레인 구조체는, 예를 들어, 펠리클로 사용될 수 있으며, 일 예로 EUV 펠리클로 사용될 수 있다. The free standing membrane structure comprises a thin substrate and a carbon thin film directly bonded to and grown on the substrate surface. In one embodiment, the free standing membrane structure can be used, for example, as a pellicle, and can be used, for example, as an EUV pellicle.

상기 프리스탠딩 멤브레인은 수 내지 수 십 나노 미터의 두께를 가질 수 있다. 상기 멤브레인이 얇을수록 물리적 내구성이 떨어지고, 반대로 상기 멤브레인이 두꺼울수록 빛의 투과율이 낮아지므로 생산성이 낮아질 수 있다. The free standing membrane may have a thickness of several to several tens of nanometers. The thinner the membrane, the lower the physical durability. On the contrary, the thicker the membrane, the lower the transmittance of light and the lower the productivity.

본 발명의 프리스탠딩 멤브레인 구조체는 기존의 멤브레인과 달리 매우 얇은 나노 두께를 가짐과 동시에 내구성이 좋아 투과율이 뛰어나다. Unlike conventional membranes, the free standing membrane structure of the present invention has very thin nano-thickness and is excellent in durability and excellent in transmittance.

프리스탠딩 멤브레인 구조체는 기판 표면에 직접 결합 및 성장되어 있는 1 ~ 20nm 두께의 탄소체를 포함하는 총 두께가 2 ~ 100nm인 것을 특징으로 한다. The free standing membrane structure is characterized by having a total thickness of 2 to 100 nm including a carbon body having a thickness of 1 to 20 nm bonded and grown directly on the substrate surface.

프리스탠딩 멤브레인 구조체는 총 두께가 2 ~ 100nm인 것으로서, 매우 얇은 특징을 가진다. The free standing membrane structure has a total thickness of 2 to 100 nm and is very thin.

다른 구현 예에 있어서, 상기 프리스탠딩 멤브레인 구조체는 약 50nm 이하, 약 70nm이하, 약 90nm이하 또는 약 100nm이하 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. In other embodiments, the free standing membrane structure may be about 50 nm or less, about 70 nm or less, about 90 nm or less, or about 100 nm or less, but is not limited thereto.

상기 프리스탠딩 멤브레인 구조체는, 기판; 및 상기 기판 표면에 직접 결합 및 성장되어 있는 1 ~ 20nm 두께의 탄소체 박막으로 구성되어 있다.The free standing membrane structure comprising: a substrate; And a 1 to 20 nm thick carbon thin film directly bonded to and growing on the substrate surface.

이하, 상기 프리스탠딩 멤브레인 구조체를 구성하는 구성요소에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the constituent elements of the free standing membrane structure will be described in detail.

본 발명에서 사용할 수 있는 상기 기판은, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 적절히 선택하여 사용할 수 있는 물질로 구성된 기판이면 제한없이 사용할 수 있다. The substrate that can be used in the present invention can be used without limitation as long as it is a substrate made of a material suitably selected and used by a person skilled in the art.

비제한적으로, 흑연, 실리콘, 전이금속, 또는 복합재료일 수 있는데, 예를 들어, Cr, Zr, Mo, Y, Si, Rb, Sr, Nb 및 Ru 등으로 구성된 군에서 선택되는 1이상 일 수 있다. May be one or more selected from the group consisting of Cr, Zr, Mo, Y, Si, Rb, Sr, Nb and Ru, have.

상기 기판은 절연 물질 또는 도전 물질을 포함할 수 있다. 또한, 베이스 기판만으로는 펠리클의 높이가 부족한 경우에는, 실리콘 단결정 등으로 추가로 펠리클 프레임을 베이스 기판의 외부에 접합시켜도 된다. 상기 기판은 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. The substrate may comprise an insulating material or a conductive material. When the height of the pellicle is insufficient with the base substrate alone, the pellicle frame may be further bonded to the outside of the base substrate with a silicon single crystal or the like. The substrate may be a flexible substrate.

기판의 두께가 두꺼우면 프리스탠딩(free standing) 멤브레인 구조체가 지지체가 없는 프리스탠딩(free standing)타입의 성질을 가질 수 없으므로, 본 발명의 일 예로 상기 기판은 두께가 1 ~ 80nm인 것을 특징으로 할 수 있다. If the thickness of the substrate is large, the free standing membrane structure can not have the property of a free standing type having no support, and therefore, the substrate has a thickness of 1 to 80 nm .

상기 기판은 1이상의 기판을 추가로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The substrate may further include at least one substrate.

또한, 본 발명의 일 구체예로, 상기 기판은 제 1기판; 및 상기 제 1기판 상부, 하부 또는 상·하부 양측에 위치하는 제2기판인 것을 특징으로 할 수 있다. Also, in one embodiment of the present invention, the substrate includes a first substrate; And a second substrate disposed on an upper portion of the first substrate, a lower portion of the first substrate, or both upper and lower portions of the first substrate.

본 발명의 일 구체예로, 제 1기판은 실리콘(Si)이고, 제 2 기판은 실리콘 외 흑연, Cr, Zr, Mo, Y, Rb, Sr, Nb 또는 Ru로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the first substrate is silicon (Si), and the second substrate is selected from the group consisting of graphite, Cr, Zr, Mo, Y, Rb, Sr, can do.

또한, 상기 제 1기판과 제 2기판의 합은 두께가 80nm 이하로, 제1기판과 제2기판은 각각 약 20nm 이하, 약 15nm 이하, 약 10nm 이하, 약 5nm의 두께를 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. The first substrate and the second substrate may have a thickness of about 80 nm or less, and the first substrate and the second substrate may each have a thickness of about 20 nm or less, about 15 nm or less, about 10 nm or less, and about 5 nm or less But may not be limited.

상기 프리스탠딩 멤브레인 구조체은 기판 표면에 탄소체 박막이 별도의 결합층이나 링커 없이 직접적으로 결합하여 성장된 구조로 멤브레인을 형성하는 것을 또한 일 특징으로 한다. The free standing membrane structure is also characterized in that the membrane is formed by directly bonding the carbon thin film to the substrate surface without a bonding layer or a linker.

한편, 상기 기판 위에 직접 성장되는 탄소체 박막은 그래파이트, 흑연 박막, 그래핀, 산화그래핀 또는 탄소나노튜브일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. On the other hand, the carbon thin film to be directly grown on the substrate may be graphite, graphite thin film, graphene, oxidized graphene, or carbon nanotube, but may not be limited thereto.

상기 탄소체 박막은 1 ~ 20nm 두께를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다. The carbon thin film may have a thickness of 1 to 20 nm.

또한, 상기 탄소체 박막의 두께는 약 20nm이하, 약 15nm이하, 약 10nm 이하, 약 5nm이하의 두께를 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. The carbon thin film may have a thickness of about 20 nm or less, about 15 nm or less, about 10 nm or less, or about 5 nm or less, but may not be limited thereto.

이와 같이 탄소체 박막이 별도의 결합층이나 링커 없이 직접적으로 결합된 구조로, 나노 두께의 기판 위에 성장시킬 수 있으므로 별도의 지지구조가 존재하지 않는 프리스탠딩 타입의 특징을 가져 투과도 및 내구성이 뛰어난 성질을 갖는다. Since the carbon thin film can be grown directly on the nano-thick substrate with no bonding layer or linker, the carbon thin film can be grown on a nano-thick substrate. Therefore, the carbon thin film has a characteristic of free standing type Respectively.

본 발명의 프리스탠딩 멤브레인 구조체는 기판 표면에 탄소체 박막을 직접 결합 및 성장시키는 방법을 이용하여 제조된 것으로, 벤젠을 기본 구조로 포함하는 모노머를 플라즈마 중합법을 통해 벤젠-기반 폴리머를 기판상에 코팅하는 것을 또 다른 특징으로 한다. The free standing membrane structure of the present invention is produced by a method of directly bonding and growing a carbon thin film on a substrate surface. A monomer containing benzene as a basic structure is coated on a substrate by a plasma polymerization method Coating is another feature.

일 구체예를 들어, 본 발명의 프리스탠딩 멤브레인 구조체 제조방법은, In one embodiment, the method of manufacturing a free standing membrane structure of the present invention comprises:

(a) 벤젠을 기본 구조로 포함하는 모노머를 사용하여 플라즈마 중합법을 실행함으로써 벤젠-기반 폴리머로 구썽된 고분자박막을 기판상에 코팅하는 단계; 및 (a) coating a thin film of a polymer supported on a benzene-based polymer on a substrate by performing a plasma polymerization process using a monomer containing benzene as a basic structure; And

(b) 상기 코팅된 기판을 탄화시키는 단계를 포함할 수 있다. (b) carbonizing the coated substrate.

이하, 본 발명의 프리스탠딩 멤브레인 구조체의 제조에 사용되는 주요한 구성에 대하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, the main structure used for manufacturing the free standing membrane structure of the present invention will be described in detail.

기판 및 벤젠 화합물 기본구조로 포함하는 모노머 물질Substrates and monomeric materials that contain benzene compound base structure

본 발명에서는 벤젠을 기본 구조로 포함하는 모노머의 플라즈마 중합체인 폴리머를 기판 상에 코팅하는 단계를 통해 벤젠-기반 폴리머가 코팅된 기판을 제조한다. In the present invention, a substrate coated with a benzene-based polymer is prepared by coating a polymer, which is a plasma polymer of a monomer containing benzene as a basic structure, on a substrate.

이 때, 플라즈마 중합체인 폴리머를 코팅하기 위한 출발 물질로서, 벤젠 화합물을 기본 구조로 포함하는 모노머를 사용한다. At this time, as a starting material for coating a polymer as a plasma polymer, a monomer containing a benzene compound as a basic structure is used.

벤젠 화합물을 기본 구조로 포함하는 물질로서, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자들이 용이하게 합성하거나 수득할 수 있는 하기의 물질들을 비제한적으로 사용할 수 있다. Benzene compound as a basic structure, the following materials which can be easily synthesized or obtained by those skilled in the art can be used without limitation.

예를 들어, 가장 기본이 되는 구조인 벤젠(benzene), 아닐린(aniline), 페놀(phenol), 도파민(dopamine), 벤질아민(benzylamine), 펜에틸아민(phenethylamine), 피로카테콜(pyrocatechol), 2-하이드록시피리딘(hydroxypyridine), 3-하이드록시피리딘(hydroxypyridine), 4-하이드록시피리딘(hydroxypyridine), 안트라센(anthracene), 나프탈렌(naphthalene), 2-나프톨(naphthol), 9-안트라세놀(anthracenol), 2-안트라세놀(anthracenol), 1-안트라세놀(anthracenol) 등으로부터 구성된 군에서 선택되는 1이상의 화합물을 사용할 수 있다. 가장 바람직하게는 벤젠(benzene), 아닐린(aniline) 또는 도파민을 사용할 수 있다.For example, the most basic structure is benzene, aniline, phenol, dopamine, benzylamine, phenethylamine, pyrocatechol, Hydroxypyridine, hydroxypyridine, anthracene, naphthalene, 2-naphthol, 9-anthracenol, and the like. ), 2-anthracenol, 1-anthracenol, and the like can be used. Most preferably, benzene, aniline or dopamine can be used.

Figure pat00001
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이 외에도 상기 설명한 다른 모노머 물질들의 유사체 또는 유도체들을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. In addition, analogues or derivatives of the above-mentioned other monomer materials can be appropriately selected and used.

예를 들어, 벤젠, 또는 벤젠링에 하이드록실 작용기(-OH)가 붙어있는 피로카테콜(pyrocatechol), 벤젠링에 각각 1개와 2개의 메틸렌 브릿지(methylene bridge)와 1개의 아민기가 붙어있는 벤질아민(benzylamine), 펜에틸아민(phenethylamine), 2개의 하이드록실 작용기가 승화성이 있는 나프탈렌에 붙어있는 구조인 2,3-디하이드록시나프탈렌(dihydroxynaphthalene), 나프탈렌에 아민작용기가 붙어있는 1-나프틸메틸아민(naphthylmethylamine)와 같은 유도체 화합물을 상기 모노머로서 사용할 수도 있다. For example, benzene, or pyrocatechol with a hydroxyl function (-OH) attached to the benzene ring, benzylamine with one and two methylene bridges and one amine group attached to the benzene ring, respectively, benzylamine, phenethylamine, 2,3-dihydroxynaphthalene, which is a structure attached to naphthalene in which two hydroxyl functional groups are sublimable, 1-naphthyl which has an amine functional group in naphthalene A derivative compound such as naphthylmethylamine may be used as the monomer.

그리고, 상기 벤젠화합물을 기본 구조로 포함하는 모노머를 사용하여 플라즈마 중합법을 이용하여 벤젠-기반 폴리머로 구성된 고분자 박막을 기판 표면에 코팅한다. Then, a polymer thin film composed of a benzene-based polymer is coated on the surface of the substrate by plasma polymerization using a monomer containing the benzene compound as a basic structure.

플라즈마plasma 중합법에 따른 코팅 Polymerization Coatings

상기 출발 물질에 대하여 일 구체적인 방법으로 "플라즈마 중합법(plasma polymerization)"을 이용한다. 특히, 건식 플라즈마 중합법을 이용할 수 있다. As a starting material, "plasma polymerization" is used in one specific method. In particular, a dry plasma polymerization method can be used.

플라즈마는 이온화되어 있으면서 전체적으로는 전기적 중성을 띄고 있는 기체로서, 플라즈마 중합에 사용되는 플라즈마는 이온화 정도가 높고 구성 요소들이 열역학적으로 평형 상태에 있으며 평균온도가 수 만도에 달하는 "저온 플라즈마(low temperature plasma 또는 cold plasma)"이다. 이는 저압 상태에 있는 기체나 유기 증기들을 전기적으로 방전시키면 손쉽게 얻을 수 있다. Plasma is a gas that is ionized and electrically neutral as a whole. Plasma used in the plasma polymerization is a "low temperature plasma" plasma having a high degree of ionization, a thermodynamically equilibrium component and an average temperature of several tens of thousands cold plasma ". This can be easily achieved by electrically discharging gas or organic vapor at low pressure.

본 발명에서 사용하는 가스는 그 기능에 따라, 활성/비활성 가스, 운반(carrier) 가스 등으로 분류될 수 있는데, 이러한 가스에는, 아르곤과 같은 불활성 기체류와; 수소, 질소, 산소, 수증기, 암모니아 또는 이들을 혼합한 기체가 사용될 수 있다. 바람직하게는 운반가스로서 아르곤가스 및; 활성가스로서 대기, 수소, 산소, 수증기 및 암모니아로 구성된 군에서 선택된 1이상의 기체를 이용한다. 더욱 바람직하게 산소 또는 암모니아를 이용하고, 가장 바람직하게는 산소를 이용한다.The gas used in the present invention can be classified into an active / inactive gas, a carrier gas, and the like depending on its function, which includes an inert gas such as argon; Hydrogen, nitrogen, oxygen, water vapor, ammonia, or a gas mixture thereof may be used. Preferably argon gas as a carrier gas; As the active gas, at least one gas selected from the group consisting of air, hydrogen, oxygen, water vapor and ammonia is used. More preferably, oxygen or ammonia is used, and oxygen is most preferably used.

본 발명에서의 플라즈마 중합 공정은 진공에 가까운 1 torr 이하의 저압 상태, 바람직하게는 1-3 ~ 5-1 Torr의 압력 조건 하에서 수행될 수 있으며, 기체 및 증기들이 저압 상태에서 플라즈마로 전환될 때 고분자 물질이 생성되면서 주위의 고체 표면에 박막의 형태로 입혀지게 되므로, 본 발명의 모노머의 플라즈마 중합체는 직접 고체 표면에 결합하여 박막으로 성장한다. The plasma polymerization process in the present invention can be carried out under a pressure condition of a low pressure of 1 torr or less close to a vacuum, preferably 1 -3 to 5 -1 Torr, and when gases and vapors are converted into plasma at low pressure As the polymer material is produced, it is coated in the form of a thin film on the surface of the surrounding solid. Thus, the plasma polymer of the present invention is directly bonded to the solid surface to grow as a thin film.

상기 고분자 물질은 일 예로 도파민 일 수 있다. The polymer material may be, for example, dopamine.

또한, 상기 모노머의 플라즈마 중합체는 벤젠 기반 폴리머이며, 일 예로서 폴리도파민 유사화합물 일 수 있다. In addition, the plasma polymer of the monomer is a benzene-based polymer, and may be, for example, a polydopamine-like compound.

상기 폴리도파민(polydopamine, pDA)이란 도파민(dopamine , C8H11NO2)이 염기성, 산화 조건 하에서 자발적으로 고분자화 반응을 거쳐 생성되는 물질로서 홍합 접착 단백질을 모사한 물질이다.Polydopamine (pDA) is a substance produced by spontaneous polymerisation of dopamine (C8H11NO2) under basic and oxidative conditions, and is a substance that mimics mussel adhesive proteins.

또한, '폴리도파민 유사화합물'이란 유사화합물이란 그의 용도와의 연관에 있어서 화학적 구성이 폴리도파민과 유사한 화합물을 말하며, 예를 들면 화합물에 대하여 유도체(예, 동일상위개념에 포함되는 근사한 화학구조를 갖는 화합물), 동족체, 구조이성체 등의 관계가 있는 화합물을 포함한다. Also, the term "polypodamine-like compound" refers to a compound similar in chemical composition to polydodamine in relation to its use as a similar compound. For example, a compound having a chemical structure similar to that contained in the same superordinate concept Compounds having the same or different substituents), homologs, structural isomers and the like.

본 발명의 일 예로서, 상기 “폴리도파민 유사화합물”이란 벤젠화합물을 기본 구조로 하는 화합물을 모노머로하여 중합법으로, 바람직하게는 플라즈마 중합법으로 수득한 고분자(polymer) 물질을 의미한다. As an example of the present invention, the term &quot; polypodamine-like compound &quot; means a polymer material obtained by polymerization using a compound having a benzene compound as a basic structure, preferably by plasma polymerization.

플라즈마 중합법에 의해 기존에 액상방법 위주로 제조되던 폴리도파민을 건식 플라즈마 중합법으로 합성함으로써 수용액을 사용할 수 없는 다양한 분야에 적용 및 양산화가 가능하며, 수용액 상태에서 합성된 폴리도파민과는 다른 독특한 특성을 가지게 된다. Plasma Polymerization has been used to synthesize polypodamine, which has been produced mainly by liquid phase method, by dry plasma polymerization, making it possible to apply and mass-produce in various fields where aqueous solution can not be used. I have.

이와 같은 플라즈마 중합법에 의해 벤젠-기반 폴리머가 생성되며, 이에 의해, 기판 표면에 벤젠-기반 고분자 코팅층 또는 고분자 박막을 형성한다. A benzene-based polymer is produced by such a plasma polymerization method, whereby a benzene-based polymer coating layer or a polymer thin film is formed on the substrate surface.

상기 고분자 박막은 상기 고분자 박막은 10 ~ 60nm, 10 ~ 50nm, 10 ~ 40nm, 10 ~ 30nm, 10 ~ 20nm, 20 ~ 50nm, 30 ~ 50nm, 40 ~ 50nm 일 수 있다. 바람직하게 본 발명의 일 예로는 고분자 박막은 40~ 50nm일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 실시예로는 고분자 박막은 약 50nm의 두께를 사용하였다. The polymer thin film may have a thickness of 10 to 60 nm, 10 to 50 nm, 10 to 40 nm, 10 to 30 nm, 10 to 20 nm, 20 to 50 nm, 30 to 50 nm, and 40 to 50 nm. Preferably, the polymer thin film may be 40 to 50 nm, but the present invention is not limited thereto. In one embodiment of the present invention, the polymer thin film has a thickness of about 50 nm.

상기 플라즈마 중합법에 의해 초박막의 벤젠-기반 폴리머를 기판 표면에 코팅할 수 있으며, 이후 탄화공정을 거쳐 매우 얇은 탄소체 박막을 수득할 수 있다. A thin film of benzene-based polymer can be coated on the surface of the substrate by the plasma polymerization method, and then a very thin carbon thin film can be obtained through a carbonization process.

탄화공정Carbonization process

다음으로, 상기 기판 표면에 코팅된 벤젠 기반 폴리머를 탄화공정을 통해 기판 상에 직접 성장된 탄소체 박막으로 제조한다. Next, a benzene-based polymer coated on the surface of the substrate is produced as a carbon thin film directly grown on a substrate through a carbonization process.

본 발명의 일 예로서, 기판 표면에 코팅된 폴리도파민 유사 화합물을 탄화공정을 통해 산화그래핀으로 제조할 수 있다. As an example of the present invention, a polydopamine-like compound coated on the surface of a substrate can be produced as a graphene oxide through a carbonization process.

탄화(carbonization)란 여러 가지 유기물을 열분해(pyrolysis)시켜 다른 물질로 만드는 화학적 변화를 말하며, 유기물을 가스 배출구가 있는 용기 내에서 공기의 공급을 차단하고 가열하면 연소되지 않고, 각종 구성원소가 서로 결합하여 여러 가지 화합물을 만들며, 이들은 다시 결합 또는 분해에 의하여 가연성 가스로 변화되므로 포집하여 탄화공정의 열원으로 활용되고 최후에는 탄화물만 남게 되는 것을 의미한다. 이러한 탄화 공정을 통해 벤젠 기반 폴리머가 흑연, 그래핀, 산화그래핀, 탄소나노튜브와 같은 탄소체를 형성할 수 있다. Carbonization refers to a chemical change that pyrolysis of various organic materials into other materials. When organic materials are shut off from the supply of air in a container with a gas outlet and heated, they are not burnt. And they are converted into combustible gas by bonding or decomposition. Therefore, they are used as a heat source of the carbonization process, and finally, only the carbide is left. Through this carbonization process, benzene-based polymers can form carbon bodies such as graphite, graphene, graphene grains, and carbon nanotubes.

본 발명의 바람직한 일 예로서, 상기 탄화단계는 전자빔 가열법(electron beam heating) 또는 레이저 가열법(laser heating)으로 이루어질 수 있다. As a preferred example of the present invention, the carbonization step may be performed by electron beam heating or laser heating.

UV광 또는 레이저로부터의 광자들과 같은 광자에 의한 가열, 또는 전자빔과 같은 전자들에 의한 가열에 의해 실시되는, 상기 탄화 단계는 700 내지 1500℃ 범위의 온도에서 실시될 수 있다. The carbonization step, which is carried out by heating with photons such as UV light or photons from a laser, or by heating with electrons such as electron beams, may be carried out at a temperature in the range of 700 to 1500 ° C.

본 발명에서는 상기 탄화 단계의 온도를 700~1500℃로 함으로써 탄소체의 수득율, 특히 산화그래핀의 수득율과 탄소 골격의 sp2혼성화도(재결정화)를 모두 바람직한 범위로 관리할 수 있다. In the present invention, by controlling the temperature of the carbonization step to 700 to 1500 ° C, the yield of the carbon body, in particular, the yield of the graphene oxide and the sp 2 hybridization degree (recrystallization) of the carbon skeleton can be controlled within a preferable range.

탄화 단계의 온도가 700℃ 미만일 경우 재결정화가 일어나지 않을 수 있으며 1500℃를 넘을 경우 잔존 산소와의 결합으로 탄소가 기화될 수 있어 탄소체의 손실이 발생하기 때문이다. If the temperature of the carbonization step is less than 700 ° C., recrystallization may not occur. If the temperature is higher than 1500 ° C., carbon may be vaporized due to bonding with residual oxygen, resulting in loss of the carbon body.

본 발명의 탄화 단계의 구체적인 일 실시 형태에서는 탄화를 1000℃에서 진행할 수 있다. In one specific embodiment of the carbonization step of the present invention, carbonization can proceed at 1000 占 폚.

탄화는 고압(전형적으로, 1 내지 1000토르) 하에서, 또는 초-진공(전형적으로, 10-6 내지 1토르의 압력) 하에서 실시될 수 있다.The carbonization can be carried out under high pressure (typically 1 to 1000 Torr) or under ultra-vacuum (typically 10 -6 to 1 Torr).

상기 탄화 단계의 한 구체적인 실시 형태에서는, 10mTorr 이하의 압력에서 진행할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In one specific embodiment of the carbonization step, the reaction can proceed at a pressure of 10 mTorr or less, but the present invention is not limited thereto.

상기 탄화 단계는 N2와 같은 불활성 가스, He, Ar, Ne, Cr, Xe과 같은 희가스(rare gasese) 분위기 내, 또는 환원 가스 분위기(예로서, 수소 존재 하) 내에서 실시될 수 있다.The carbonization step may be carried out in an inert gas such as N 2, a rare gas atmosphere such as He, Ar, Ne, Cr, Xe, or in a reducing gas atmosphere (for example, in the presence of hydrogen).

본 발명의 구체적인 일 실시 형태에서는, 상기 탄화 단계가 수소 환경에서 실시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In a specific embodiment of the present invention, the carbonization step may be carried out in a hydrogen environment, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구체예로, 벤젠-기반 폴리머는 레이저 가열법(laser heating)에 의해 탄화과정을 거쳐 프리스탠딩 멤브레인 구조체를 제조할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the benzene-based polymer can be carbonized by laser heating to produce a free standing membrane structure.

상기 레이저 가열법(laser heating)은 일 예로 적외선을 이용하는 것으로 표면처리에 많이 사용된다. The laser heating method uses infrared rays, for example, and is often used for surface treatment.

상기 레이저 가열법은 200nm 내지 600nm 범위의 파장에 대해 1Hz 내지 10kHz 범위 주파수의 레이저 펄스 형태, 및 1분 내지 12시간의 시간 동안 0.1J/㎠ 내지 100J/㎠ 범위의 에너지 형태를 취할 수 있다.The laser heating method may take the form of a laser pulse with a frequency in the range of 1 Hz to 10 kHz for a wavelength in the range of 200 nm to 600 nm and an energy form in the range of 0.1 J / cm 2 to 100 J / cm 2 for a time of 1 minute to 12 hours.

그러나, 본 발명의 범위는 레이저 빔의 종류와 조건에 제한되지 않으며, 고체 레이저 등도 사용될 수 있다. 레이저 빔의 조사에 따라 레이저 빔이 조사된 벤젠-기반 폴리머가 코팅된 기판의 온도가 상승하며, 이에 따라 벤젠-기반 폴리머는 탄화과정을 거친다.  However, the scope of the present invention is not limited to the kind and condition of the laser beam, and a solid laser or the like can also be used. As the laser beam is irradiated, the temperature of the substrate coated with the benzene-based polymer to which the laser beam is irradiated rises, whereby the benzene-based polymer undergoes a carbonization process.

본 발명의 일 구체예로, 벤젠-기반 폴리머는 전자빔 가열법(electron beam heating)에 의해 탄화과정을 거쳐 프리스탠딩 멤브레인 구조체를 제조할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the benzene-based polymer may be carbonized by electron beam heating to produce a free standing membrane structure.

전자빔 가열법(electron beam heating)은 전자와 가열물의 충돌로 전자의 에너지를 가열물로 방출하는 것으로 대단히 작은 부분의 가공이 용이하고 가열범위가 좁아서 열에 의해 변질되는 부분이 적어 국소적인 가열효과를 기대할 수 있다. Electron beam heating (electron beam heating) is a process in which electrons are radiated into heated materials by collision of electrons and heated materials. It is easy to process very small parts, and the heating range is narrow. .

전자빔 조사장치는 음극물질을 필라멘트로 가열하여 고온의 적정 온도까지 상승시켜 전자빔을 획득하는 열전자 구동방식 또는 캐소드 전극 주위에 강한 전기장을 형성하여 전자 또는 플라즈마를 방출시키는 특성을 이용한 전자원을 사용하는 방식을 이용할 수도 있다. The electron beam irradiating device uses a thermoelectrical driving method in which a cathode material is heated to a suitable temperature of a high temperature by heating a filament to obtain an electron beam, or a method using an electron source using a property of generating a strong electric field around the cathode electrode to emit electrons or plasma May be used.

본 발명의 일 구체예로, 상기 전자빔 가열법은 10kV 이하의 가속전압으로 1 내지 50mA 전류로 수행될 수 있다. 또한, 가열시간은 1분 내지 2시간 동안 수행할 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다. In one embodiment of the present invention, the electron beam heating method may be performed with an acceleration voltage of 10 kV or less and a current of 1 to 50 mA. In addition, the heating time can be performed for 1 minute to 2 hours, but is not limited thereto.

본 발명의 일 예로서, 상기 탄화단계는 플라즈마를 이용한 열가열법에 의할 수 있다. As an example of the present invention, the carbonization step may be performed by a thermal heating method using a plasma.

플라즈마는 적어도 부분적으로(1 내지 100%) 이온화되는 고온 발광 기체로서 기체 원자, 기체 이온 및 전자로 구성된다. 열 플라즈마는 기체가 전기 아크를 통해 통과됨으로써 생성될 수 있다. 전기 아크는 마이크로초 이내에 아크를 통해 통과하는 기체를 저항 및 방사 가열에 의해 매우 높은 온도로 빠르게 가열할 것이다. 종종, 플라즈마는 9,000 K 이상의 온도에서 발광한다.The plasma is composed of gaseous atoms, gaseous ions and electrons as a high temperature luminous gas which is ionized at least partially (1 to 100%). The thermal plasma can be generated by passing the gas through an electric arc. The electric arc will rapidly heat the gas passing through the arc within a microsecond to a very high temperature by resistive and radiant heating. Often, the plasma emits at temperatures above 9,000 K.

따라서, 본 발명의 일 구체예로서 벤젠-기반 폴리머는 플라즈마를 이용한 열 가열법에 의해 탄화과정을 거쳐 기판 상에 탄소체 박막이 직접 성장한 프리스탠딩 멤브레인 구조체를 제조할 수 있다. Therefore, as a specific example of the present invention, a benzene-based polymer can be carbonized by a thermal heating method using a plasma to produce a free standing membrane structure in which a carbon thin film is directly grown on a substrate.

상기 탄소체 박막은 1 ~ 20nm, 5 ~ 20nm, 10 ~ 20nm, 15 ~ 20nm, 1 ~ 15nm, 1 ~ 10nm, 1 ~ 5nm 일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. The carbon thin film may be 1 to 20 nm, 5 to 20 nm, 10 to 20 nm, 15 to 20 nm, 1 to 15 nm, 1 to 10 nm, 1 to 5 nm, but is not limited thereto.

본 발명은 벤젠-기반 폴리머를 상기 탄화 공정을 이용하여 기판 위에 직접 탄소체 박막을 성장시킨 프리스탠딩 멤브레인 구조체을 제조할 수 있다. The present invention can produce a free standing membrane structure in which a carbon thin film is directly grown on a substrate using the carbonization process of a benzene-based polymer.

상기 방법에 의해 제조된 프리스탠딩 멤브레인 구조체는 디스플레이용 투명 전극, 초고속 반도체 소자, 방열소재, 초경량 소재 등 다양한 분야에 이용될 수 있는 신규한 나노복합소재로 여러분야에 이용 가능하다. The free standing membrane structure manufactured by the above method can be used in various fields as a novel nanocomposite material that can be used in various fields such as a transparent electrode for display, a super high-speed semiconductor device, a heat dissipation material, and an ultra lightweight material.

한편, 본 발명의 다른 일 태양으로 벤젠-기반 폴리머를 탄화시킨 탄소체 박막을 멤브레인 구조체와 분리하여 사용할 수 있다. According to another aspect of the present invention, a carbon thin film carbonized with a benzene-based polymer may be separated from a membrane structure.

상기 탄소체 박막은 플라즈마와 직접 접촉하는 부위와 가까울수록 흑연, 그래파이트, 그래핀, 산화그래핀, 탄소나노튜브와 같은 탄소체 성분이 더 많이 존재할 수 있다. 상기 특성을 통해 부분적으로 탄화되지 않은 벤젠-기반 폴리머를 기판 과 인접한 부분에 일부 포함할 수 있고 상기 벤젠-기반 폴리머의 성질에 따라 용매를 사용하여 기판으로부터 탄소체 박막을 분리할 수 있다. As the carbon thin film is closer to a region directly contacting the plasma, more carbon material components such as graphite, graphite, graphene, oxide graphene, and carbon nanotube may be present. With this property, a partially carbonized benzene-based polymer can be partially included in the portion adjacent to the substrate, and a solvent can be used to separate the carbon thin film from the substrate depending on the nature of the benzene-based polymer.

상기 탄소체 박막을 분리하기 위해서는 벤젠-기반 폴리머 고분자 박막이 일정 두께 이상, 바람직하게는 50nm 이상이 되어야 가능하나 이에 한정되는 것은 아니다. 이는 탄화과정을 통해 벤젠-기반 폴리머 고분자 박막 또는 탄소체 박막이 손실되기 때문이다. In order to separate the carbon thin film, the thickness of the benzene-based polymer thin film may be at least a predetermined thickness, preferably at least 50 nm, but is not limited thereto. This is because the benzene-based polymer thin film or carbon thin film is lost through the carbonization process.

상기 탄화과정 중 부분적으로 탄화되지 않은 벤젠-기반 폴리머는 수용액 또는 4가 이하의 알코올에 용해되는 성질을 가질 수 있다. 용매인 수용액 또는 4가 이하의 알코올에 상기 탄화과정을 거친 멤브레인 구조체를 넣어 벤젠-기반 폴리머의 용해를 통해 탄소체 박막 만을 멤브레인 구조체로부터 분리가능하다. The partially carbonized benzene-based polymer during the carbonization process may have properties such that it is dissolved in an aqueous solution or in an alcohol having not more than 4 equivalents. The carbonized thin film can be separated from the membrane structure by dissolving the benzene-based polymer by putting the carbonized membrane structure into an aqueous solution of a solvent or an alcohol having a valence of four or less.

상기 방법에 의해 멤브레인 구조체로부터 분리한 탄소체 박막은 신규한 나노복합 소재로서 다양한 분야에 응용 가능할 것이다. The carbon thin film separated from the membrane structure by the above method can be applied to various fields as a novel nanocomposite material.

EUVEUV 펠리클Pellicle

본 발명의 일 예로서, 상기 방법에 의해 제조된 프리스탠딩 멤브레인 구조체는 EUV 펠리클로 사용될 수 있다. As an example of the present invention, the free standing membrane structure manufactured by the above method can be used as an EUV pellicle.

펠리클(pellicle)이란 입자(particle) 또는 외부적인 결함(defect)으로부터 감광원판(MASK)을 보호할 목적으로 감광원판의 가장자리 부분의 형상이 없는 곳에 부착하는 물질이다. A pellicle is a substance that adheres to the edge of a photosensitive disk in the absence of a shape for the purpose of protecting the photosensitive disk (MASK) from particles or external defects.

반도체 디바이스 또는 액정 표시판 등의 제조에 있어서 반도체 웨이퍼 또는 액정용 기판에 패터닝을 하는 경우에 포토리소그래피라는 방법이 사용된다. 포토리소그래피에서는 패터닝의 원판으로서 마스크가 사용되고, 마스크상의 패턴이 웨이퍼 또는 액정용 기판에 전사된다. 이 마스크에 먼지가 부착되어 있으면 이 먼지로 인하여 빛이 흡수되거나, 반사되기 때문에 전사한 패턴이 손상되어 반도체 장치나 액정 표시판 등의 성능이나 수율의 저하를 초래한다는 문제가 발생한다. 따라서, 이들의 작업은 보통 클린룸에서 행해지지만 이 클린룸 내에도 먼지가 존재하므로, 마스크 표면에 먼지가 부착하는 것을 방지하기 위하여 펠리클을 부착하는 방법이 행해지고 있다. 이 경우, 먼지는 마스크의 표면에는 직접 부착되지 않고, 펠리클 막 위에 부착되고, 리소그래피시에는 초점이 마스크의 패턴 상에 일치되어 있으므로 펠리클 상의 먼지는 초점이 맞지 않아 패턴에 전사되지 않는 이점이 있다.In the production of a semiconductor device or a liquid crystal display panel, a method called photolithography is used for patterning a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate. In photolithography, a mask is used as an original plate for patterning, and a pattern on the mask is transferred to a wafer or liquid crystal substrate. If the dust adheres to the mask, light is absorbed or reflected by the dust, so that the transferred pattern is damaged, resulting in a problem that the performance and the yield of the semiconductor device, the liquid crystal display panel, and the like are lowered. Therefore, although these operations are usually performed in a clean room, there is dust in the clean room, so that a method of attaching a pellicle to prevent dust from adhering to the surface of the mask is performed. In this case, the dust does not directly adhere to the surface of the mask but sticks to the pellicle film. At the time of lithography, the focal point matches the pattern of the mask, so that the dust on the pellicle is not focused and transferred to the pattern.

점차 반도체 제조용 노광 장치의 요구 해상도는 높아져 가고 있고, 그 해상도를 실현하기 위해서 광원의 파장이 점점 더 짧아지고 있다. 구체적으로, UV광원은 자외광 g선(436), I선(365), KrF 엑시머 레이저(248), ArF 엑시머 레이저(193)에서 초극자외선(EUV, extreme UltraViolet, 13.5㎚)로 점점 파장이 짧아지고 있다.Gradually, the required resolution of an exposure apparatus for semiconductor manufacturing is getting higher, and the wavelength of the light source is getting shorter to realize the resolution. Specifically, the UV light source is gradually shortened in ultraviolet light (EUV, extreme ultra violet, 13.5 nm) in the ultraviolet light g line 436, the I line 365, the KrF excimer laser 248 and the ArF excimer laser 193 ought.

EUV는 자연계의 모든 물질에 흡수되는 성질을 가졌다. 광원이 대형 렌즈를 직선으로 투과해 마스크에 닿는 기존 ArF 액침 장비의 내부 구조로는 출력을 높이는 데 한계가 있다. 렌즈가 대부분의 광원을 흡수하기 때문이다. 이 때문에 EUV 장비는 다층 박막 특수 거울을 내부에 배치, 광원을 여러 차례 반사시켜 웨이퍼에 닿게 하는 구조로 설계됐다. EUV용 펠리클 개발이 더딘 이유는 이 같은 반사 구조 때문이다. 기존 렌즈 방식에선 빛이 한 번만 펠리클을 투과하면 됐지만, 반사 구조인 EUV 장비에선 빛이 한 번 들어왔다가 다시 반사돼 빠져나가야 한다. 광원 손실이 크다. 따라서 이러한 초극자외선을 이용한 노광 기술을 실현하기 위해서는 새로운 광원, 레지스트, 마스크, 펠리클의 개발이 불가결하다.EUV was absorbed by all substances in the natural world. The internal structure of the conventional ArF immersion apparatus, in which the light source passes through the large lens through a straight line and touches the mask, has a limitation in increasing the output. This is because the lens absorbs most of the light. For this reason, EUV equipment is designed with a structure in which a multilayer thin film special mirror is placed inside and the light source is reflected several times to touch the wafer. The development of EUV pellicles is slow because of this reflective structure. In the conventional lens system, the light is transmitted only once through the pellicle. However, in the EUV system, which is a reflection structure, the light must enter once and then be reflected again. Loss of light source is large. Therefore, development of a new light source, a resist, a mask, and a pellicle is indispensable for realizing an exposure technique using such an ultraviolet ray.

본 발명의 일 예로서, 프리스탠딩(free standing) 멤브레인 구조체를 이용한 EUV 펠리클은 탄소체 박막이 기판상에 직접 결합되어 있는 형태를 가지고 있어, 기존의 기판과 탄소체 박막 사이에 바인더 등이 결합 된 형태보다 전기 화학적 특성이 감소 되지 않는 특징을 가지고 있다. As an example of the present invention, an EUV pellicle using a free standing membrane structure has a form in which a carbon thin film is directly bonded to a substrate, and a binder or the like is bonded between a conventional substrate and a carbon thin film And the electrochemical characteristics are not reduced more than the shape.

또한, 나노두께를 가짐으로 인하여 투과성이 좋은 특징을 가지고 있다. Also, it has a characteristic of good permeability due to its nano-thickness.

펠리클Pellicle 프레임 frame

본 발명의 일 예로서, 프리스탠딩(free standing) 멤브레인 구조체를 이용한 EUV 펠리클은 프레임을 부착할 수 있다. As an example of the present invention, an EUV pellicle using a free standing membrane structure can attach a frame.

완성된 펠리클은 변형이나 왜곡 및 손상을 방지하기 위해서, 펠리클 프레임에 고정되어 있는 상태로 사용되는 것이 일반적이다. The finished pellicle is generally used in a state of being fixed to the pellicle frame in order to prevent deformation, distortion and damage.

펠리클 프레임은 극자외선 노광기의 마스크는 패턴 층이 아래를 향하고 있기 때문에 가벼운 재질을 사용하는 것이 유리하다. In the pellicle frame, it is advantageous to use a light material because the pattern of the mask of the extreme ultraviolet exposure machine is directed downward.

따라서, 본 발명에서 사용되는 펠리클 프레임의 물질은 플라스틱, 세라믹, 알루미늄 등 금속을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 알루미늄을 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 펠리클 프레임은 A7075, A6061, A5052 등의 알루미늄 합금을 사용할 수 있다. Therefore, the material of the pellicle frame used in the present invention may be a metal such as plastic, ceramic, or aluminum. Preferably, aluminum can be used. More preferably, an aluminum alloy such as A7075, A6061, A5052 or the like can be used as the pellicle frame.

또한, 펠리클 프레임은 펠리클과 마스크로 둘러싸인 공간과 외부의 압력 차이가 크면 펠리클에 손상이 예상되므로 미세 필터를 가진 열린 구조를 사용할 수 있다. In addition, since the pellicle frame is expected to suffer damage to the pellicle and the space surrounded by the mask and the pressure difference between the outside and the outside, an open structure with a fine filter can be used.

또한, 펠리클 프레임의 형태는 octagon, rectangular, circle, truncate, LCD pellicle frame이 될 수 있다. Also, the shape of the pellicle frame can be octagon, rectangular, circle, truncate, LCD pellicle frame.

펠리클과 펠리클 프레임의 부착은 열처리 혹은 플라즈마 처리를 통하여 가능하며, 가용성 코팅층 물질을 용해시키는 용매와의 반응성이 없는 접착제의 사용이 가능하다. Attachment of the pellicle and the pellicle frame can be done by heat treatment or plasma treatment, and it is possible to use an adhesive which is not reactive with the solvent dissolving the soluble coating material.

이는, 펠리클 프레임과 접착제가 유기물일 경우, 노광 공정 중에 유기물로부터 발생하는 탄소 등에 의한 오염이 우려되기 때문에 수소 분위기에서 탄소 오염 방지 기술이 안정적으로 적용된 경우 사용해야 하기 때문이다. This is because, when the pellicle frame and the adhesive are organic materials, there is a risk of contamination caused by carbon generated from the organic material during the exposure process, so it is necessary to use it when the carbon contamination prevention technology is stably applied in a hydrogen atmosphere.

펠리클은 펠리클 프레임에 분리된 펠리클을 잡아당겨서 팽팽하게 한 후 아크릴수지, 에폭시 수지나 불소 수지 등의 접착제를 도포한 펠리클 프레임에 부착하고, 프레임 외측의 불필요한 막을 절단제거하는 단계를 거쳐 펠리클 프레임에 고정한다. The pellicle is attached to the pellicle frame which is coated with an adhesive such as acrylic resin, epoxy resin, or fluorine resin by pulling the separated pellicle to the pellicle frame, and after cutting unnecessary film outside the frame, it is fixed to the pellicle frame do.

펠리클 프레임의 하부에는 노광원판이 장착되기 때문에, 폴리브텐 수지, 폴리초산비닐수지, 아크릴수지 또는 실리콘수지 등으로 이루어지는 점착층, 및 점착층의 보호를 목적으로 한 점착제 보호용 이형 라이너를 설치할 수 있다. The release liner for protecting the pressure-sensitive adhesive for protecting the pressure-sensitive adhesive layer and the pressure-sensitive adhesive layer made of polybutene resin, polyvinyl acetate resin, acrylic resin or silicone resin can be provided.

또한, 펠리클 프레임은 리소그래피 과정에서 알루미늄에 의한 오염을 방지하기 위해서 산화 피막을 형성할 수 있다. In addition, the pellicle frame can form an oxide film to prevent contamination by aluminum during the lithography process.

펠리클 프레임의 산화 피막은 흑색으로 형성한다. 노광이 펠리클 프레임에 입사되어 반사되면 전사한 패턴이 손상되기 때문에 펠리클 프레임에 입사된 노광광의 반사를 최소화하여야 하기 때문이다. 펠리클 프레임의 표면이 흑색이어야, 표면에 부착된 불순물이나 먼지 등의 확인이 용이하기 때문이다.The oxidation film of the pellicle frame is formed in black. When the exposure is incident on the pellicle frame and reflected, the transferred pattern is damaged, so that the reflection of the exposure light incident on the pellicle frame must be minimized. This is because the surface of the pellicle frame must be black so that it is easy to identify impurities and dust adhering to the surface.

본 발명의 일 예로, 대형 펠리클 프레임 또한 제공할 수 있다. As an example of the present invention, a large pellicle frame can also be provided.

대형 펠리클 프레임은 TFT-LCD의 컬러필터 (화소 하나마다 3원색의 컬러필터를 갖는다) ARRAY와 반도체, 금속, 투명도 전체, 절연체 등의 박막을 순차적으로 중첩하고 적절한 패턴으로 에칭 가공을 반복할 때 쓰이는 패턴용 FRAME에 해당된다. The large pellicle frame is used for repeatedly etching the thin film of ARRAY, semiconductor, metal, transparency, insulator and so on in order and repeating the etching process in the proper pattern. It corresponds to FRAME for pattern.

본 발명의 일 예로, 대형 펠리클용 프레임의 사이즈는 약 850 ㎜ × 1200 ㎜ ~∼ 1500 ㎜ × 1500 ㎜이 될 수 있고, 펠리클 프레임의 크기는 일정한 것이 아니라 마스크에 형성된 패턴의 크기에 따라 일정한 노광량을 확보하기 위한 것이므로 패턴의 형상에 따라 크기에 따라 변할 수 있음은 자명하다.In one example of the present invention, the size of the frame for a large pellicle may be about 850 mm x 1200 mm to 1500 mm x 1500 mm, and the size of the pellicle frame is not constant, but may be a constant amount of exposure depending on the size of the pattern formed on the mask It is obvious that it can be changed depending on the size of the pattern.

또한, 본 발명은 펠리클의 운반 중에 펠리클을 보호하기 위한 펠리클 케이스도 제공할 수 있다.The present invention can also provide a pellicle case for protecting the pellicle during transportation of the pellicle.

펠리클은 마스크에 부착한 후에는 이들이 형성하는 폐쇄 공간의 외부로부터 내부로의 이물 침입 방지효과는 있지만, 펠리클 자체에 이물이 부착되고, 또한 그것이 폐쇄 공간의 내부에 있는 경우에는, 포토마스크에의 이물 부착을 방지하는 것은 곤란하다. After the pellicle is attached to the mask, there is an effect of preventing the intrusion of foreign matter into the inside of the closed space formed by the pellicle from the outside, but when foreign matter is attached to the pellicle itself and the inside thereof is inside the closed space, It is difficult to prevent adhesion.

펠리클의 제조 혹은 운반 중에 펠리클 프레임의 공동에 혹은 금속 프레임의 내벽에 면하는 펠리클 박막의 내면에 이물질이 고착된다면, 사용시에 이물질이 마스크 상으로 떨어질 수 있고, 이로 인해 결과적으로 형성된 반도체 칩에 결함이 발생할 수 있다. 따라서 펠리클 자체에 높은 청정성이 요구되는 것은 물론, 보관, 수송에 사용하는 펠리클 수납 용기에도 그 청정성을 유지할 수 있는 성능이 강하게 요구된다. If foreign matter is adhered to the pellicle frame cavity or to the inner surface of the pellicle foil facing the inner wall of the metal frame during manufacture or transportation of the pellicle, foreign matter may fall onto the mask during use and, as a result, Lt; / RTI &gt; Therefore, not only pellicle itself is required to have high cleanliness, but also a pellicle storage container used for storage and transportation is strongly required to maintain its cleanliness.

본 발명은 펠리클을 보관 및 수송하기 위한 펠리클 케이스 또한 제공할 수 있다. 펠리클 수납 용기는 ABS, 아크릴 등의 수, 합성수지를 이용할 수 있다. 상기 펠리클 수납 용기는 재료를 사출 성형 또는 진공 성형함으로써 제조될 수 있다. The present invention can also provide a pellicle case for storing and transporting the pellicle. The pellicle storage container may be made of ABS, acrylic, or synthetic resin. The pellicle storage container may be manufactured by injection molding or vacuum molding a material.

본 발명의 한 예로서, 펠리클의 수납 용기는 외형의 변 길이가 200 내지 300㎜ 일 수 있다. 본 발명의 다른 예로서, 펠리클의 수납용기는 외형의 변 길이가 300 내지 500㎜ 일 수 있다. 또한, 대형의 펠리클 수납 용기로서 외형의 변 길이가 500㎜를 초과할 수 있다. As an example of the present invention, the side length of the outer shape of the storage container of the pellicle may be 200 to 300 mm. As another example of the present invention, the storage container of the pellicle may have a side length of 300 to 500 mm. Further, as the large pellicle storage container, the side length of the outer shape may exceed 500 mm.

상기 제조된 펠리클 케이스를 통해 펠리클을 수납 또는 운송 중 청정성을 유지할 수 있을 것이다. The cleanliness of the pellicle can be maintained during storage or transportation through the pellicle case.

따라서 본 발명은 상기 제작된 펠리클; 또는 변형이나 왜곡이 되지 않는 펠리클 프레임에 부착된 펠리클; 그리고 이들의 모든 용도를 제공할 수 있다. Accordingly, the present invention relates to a pellicle manufactured as described above; Or a pellicle attached to a pellicle frame that is not deformed or distorted; And can provide all of these uses.

EUVEUV 마스크 Mask

본 발명의 일 예로서, 프리스탠딩(free standing) 멤브레인 구조체를 포함하는 EUV 펠리클을 이용한 마스크(Mask)를 제공할 수 있다. As an example of the present invention, it is possible to provide a mask using an EUV pellicle including a free standing membrane structure.

본 발명의 마스크(Mask)는 반도체ㆍ디스플레이 공정에서 반도체 집적회로의 제조공정 중 포토공정에서 사용하는 미세한 전자회로가 그려진 유리판으로 마스크는 전자빔 설비를 이용해 설계된 회로 패턴을 유리판 위에 그려 넣어 만들어진 것을 의미한다. The mask of the present invention means a glass plate on which a minute electronic circuit used in a photolithography process is drawn during a process of manufacturing a semiconductor integrated circuit in a semiconductor and display process, and a mask is formed by drawing a circuit pattern designed using an electron beam facility on a glass plate .

포토공정은 웨이퍼 위에 전자회로를 그리는 단계로, 반도체 칩에 전자부품 수십억 개와 이를 연결하는 회로선을 그리는 작업이다. 설비에 마스크를 넣고 빛을 투과해 감광액이 칠해진 웨이퍼 위에 미세한 전자회로 그림이 만들어 지도록 하는 것이다.The photolithography is a process of drawing electronic circuits on a wafer, and drawing billions of electronic components on a semiconductor chip and circuit lines connecting them. A mask is placed in the equipment, and light is transmitted so that a fine electronic circuit picture is formed on the wafer coated with the sensitizing solution.

본 발명의 일 예로, 상기 제작된 펠리클을, 마스크 패턴을 포위하도록 충분한 크기를 갖는 펠리클 프레임 및 마스크 표면으로부터 소정의 간격으로 펠리클 프레임의 일단면에 부착된 형태의 마스크를 제공할 수 있다. As an example of the present invention, the manufactured pellicle may be provided with a pellicle frame having a sufficient size to surround the mask pattern and a mask in the form of being attached to one end face of the pellicle frame at predetermined intervals from the mask surface.

좀 더 구체적인 일 예로는, As a more specific example,

마스크 패턴이 형성된 기판; A substrate on which a mask pattern is formed;

상기 기판 상면에 일정 간격 이격되게 배치되며, 상기 마스크 패턴을 보호하는 펠리클; A pellicle disposed on the upper surface of the substrate at a predetermined distance, the pellicle protecting the mask pattern;

상기 포토마스크와 상면에 부착되어, 상기 펠리클을 지지하는 프레임; A frame attached to the upper surface of the photomask and supporting the pellicle;

상기 펠리클막 및 상기 기판과 각각 일정 간격 이격되며, 양 방향으로 개폐가 가능한 마스크를 제공할 수 있다. A mask which is spaced apart from the pellicle film and the substrate by a predetermined distance and which can be opened and closed in both directions can be provided.

상기 마스크에서, 펠리클은 펠리클 프레임과 그것의 일단면에 부착된 투명 펠리클으로 구성될 수 있다. In the mask, the pellicle may consist of a pellicle frame and a transparent pellicle attached to one end face thereof.

상기 마스크의 펠리클은 펠리클 프레임에 의하여 펠리클과 마스크기판의 표면이 적당한 간격을 유지하도록 구성될 수 있다.The pellicle of the mask may be configured such that the pellicle and the surface of the mask substrate are properly spaced apart by the pellicle frame.

이 때, 상기 펠리클은 펠리클 프레임의 타단면에 접착제를 도포함으로서 또는 타 단면에 접착제 테이프를 사용하여 마스크에 점착될 수 있다. 즉, 펠리클 즉 마스크 보호체를 예를 들어 접착체를 사용하여 마스크에 점착할 때, 마스크 등과 보호체사이에 틈이 없도록 제조될 수 있다. 예를 들어, 펠리클 프레임의 전 주변과 전 저면을 틈이 없이 기판에 접착시켜서 밀봉하여 먼지 등의 통로가 되는 틈이 형성되는 것을 방지한다. At this time, the pellicle may be adhered to the mask by applying an adhesive to the other end surface of the pellicle frame or by using an adhesive tape on the other end surface. That is, when the pellicle, that is, the mask protecting member is adhered to the mask using, for example, an adhesive, it can be manufactured so that there is no gap between the mask and the protecting member. For example, the entire periphery of the pellicle frame and the entire bottom surface are adhered to the substrate with no gaps and sealed to prevent formation of a gap, which is a passage for dust or the like.

마스크에 마스크 보호체의 압착점착 동안 변형을 방지하고, 마스크를 노광하여 마스크패턴을 반도체웨이퍼에 전사 시에 패턴의 이중촬영 또는 부분확대가 발생하여 불량품이 나오는 문제점이 나타나지 않도록, 본 발명은 마스크기판에 점착할 때에, 특정 접착제를 사용하고 또한 펠리클을 기판에 특정압력으로 압착할 수 있다. In order to prevent deformation of the mask protecting member during the pressing and adhering of the mask protecting member and to avoid the problem that a double photographing or a partial enlargement of the pattern occurs during transferring the mask pattern to the semiconductor wafer by exposing the mask, A specific adhesive can be used and the pellicle can be pressed onto the substrate at a specific pressure.

이처럼, 본 발명은 기판 표면에 직접 결합 및 성장되어 있는 탄소체 박막을 포함하는, 프리스탠딩(free standing) 멤브레인 구조체 및 이의 다양한 용도를 제공함으로써 신규한 나노분야 소재로서 유용할 것이다. As such, the present invention will be useful as a novel standing material structure by providing a free standing membrane structure including a carbon thin film directly bonded to a substrate surface and its various uses.

실시예Example

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these examples are for illustrative purposes only and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these examples.

실시예Example 1.  One. 플라즈마plasma 중합법 이용한  Polymerization method 폴리도파민Polydopamine 유사화합물 코팅 Similar compound coating

(1) 벤젠화합물을 기본구조로 포함하는 모노머의 선정(1) Selection of monomers containing benzene compounds as basic structure

폴리도파민 유사체를 플라즈마 중합을 통하여 합성하기 위해서는 도파민의 기본구조인 벤젠고리에 2개의 카테콜(OH) 작용기와 아민(NH2) 작용기를 중합시켜야 하는데, 본 발명의 플라즈마 중합은 플라즈마 화학조건을 조절하여 벤젠구조에 각각의 해당 작용기를 형성시킬 수 있다는 것이다.In order to synthesize a polydodamine analog through plasma polymerization, two catechol (OH) functional groups and an amine (NH2) functional group should be polymerized in the benzene ring, which is the basic structure of dopamine. In the plasma polymerization of the present invention, Benzene structure can be formed.

순환조로 조절이 가능한 100℃ 이내의 온도에서 기상화 될 수 있으면서도 도파민의 기본구조를 가지고 있는 여러 종류의 모노머들 중에서 벤젠구조에 아민기가 붙어있는 아닐린(aniline) 액상 모노머를 사용하였다.Of the various monomers that can be vaporized at a temperature within 100 ° C, which can be controlled by circulation, and have a basic structure of dopamine, aniline liquid monomers having an amine group attached to the benzene structure are used.

(2) 플라즈마 중합 공정조건(2) Plasma Polymerization Process Conditions

아닐린의 버블링 사용조건은 플라즈마 반응기의 진공을 충분히 낮게 펌핑을 한 다음, 40℃의 순환조 온도에서 밸브 3을 열어 액상모노머가 40℃의 증기압만큼 챔버에 주입되도록 하였다.The bubbling conditions of the aniline were such that the vacuum of the plasma reactor was pumped sufficiently low and then the valve 3 was opened at a circulating bath temperature of 40 캜 so that the liquid monomer was injected into the chamber at a vapor pressure of 40 캜.

그 다음 valve 1을 열고 아르곤가스 5 sccm을 플라즈마 반응기 내부로 주입을 하여 약 3.2-2 Torr의 압력조건을 만들고, 밸브 2를 열어 챔버와 버블러 내부에 아르곤 가스가 동시에 주입되게 한 상태에서 밸브 1을 닫아 아르곤 운반가스가 오직 버블러 내부를 통해서 액상모노머가 플라즈마 반응기로 공급이 되도록 세팅하였다Next, the valve 1 is opened and 5 sccm of argon gas is injected into the plasma reactor to make a pressure condition of about 3.2 -2 Torr. When the valve 2 is opened and argon gas is simultaneously injected into the chamber and the bubbler, Was closed so that the argon carrier gas was only allowed to flow into the plasma reactor through the interior of the bubbler

이러한 공정순서는 챔버 내의 압력이 순간적으로 상승하는 현상을 피하기 위함이다.This process sequence is to avoid the instantaneous rise of the pressure in the chamber.

다음으로, 챔버 내로 공급되는 가스관을 통하여 Air, O2, NH3 등의 활성가스를 혼합하여 작업압력을 1.5-1 Torr로 고정시킨 다음, RF 파워는 0~ 200W로 원하는 증착 두께가 되도록 합성하면서 코팅하였다. 상기 방법을 통해 폴리도파민 유사화합물 고분자 박막을 약 50nm 두께로 얻었다. Next, the active gas such as air, O 2, and NH 3 was mixed through a gas pipe supplied into the chamber, the working pressure was fixed at 1.5 -1 Torr, and the RF power was coated while synthesizing to a desired deposition thickness at 0 to 200 W . A polymer thin film of polypodamine-like compound was obtained with a thickness of about 50 nm by the above method.

실시예Example 2.  2. 폴리도파민Polydopamine 유사화합물의 탄화  Carbonization of similar compounds

실리콘 기판 위에 코팅된 폴리도파민 유사화합물 막을 수소 분위기에서, 전자빔 가열(e-beam heating)을 이용하여 1000℃까지 승온하고 탄화 공정을 진행한 결과 상기 기판 표면에 산화그래핀이 직접 성장된 프리스탠딩(free standing) 멤브레인 구조체를 생성할 수 있었다. The polypodamine-like compound film coated on the silicon substrate was heated to 1000 ° C using e-beam heating in a hydrogen atmosphere, and the carbonization process was performed. As a result, the surface of the substrate was exposed to free standing free standing membrane structure.

실시예Example 3.  3. 산화그래핀Oxidized graphene 생성의 확인 Verification of creation

3-1. 라만 분광법에 의한 확인3-1. Identification by Raman spectroscopy

라만 스펙트럼에 나타난 세 개의 메인 밴드는 1350cm-1에서의 D 밴드, 1580cm-1 에서의 G band, 2700cm-1 에서의 2D 밴드가 생성되어, 산화 그래핀의 생성됨을 볼 수 있다.(도2) 상기 D 피크는 하나의 피크로 나타났고, 이는 두 개의 피크로 구성된 그라파이트 D 밴드와는 구별된다.Three main bands shown in the Raman spectrum is a 2D band in the G band, 2700cm -1 in the D band at 1350cm -1, 1580cm -1 is generated, oxidation yes we can see the edited of the pin (2) The D-peak appears as one peak, which is distinct from the graphite D-band consisting of two peaks.

3-2. 3-2. XRDXRD (X-ray diffraction) 측정에 의한 확인 (X-ray diffraction)

결정도를 측정하기 위해서 XRD를 측정하였고 결과 도3 와 같음을 알 수 있었다. 도 3을 볼 때, 결정성 확인을 통해 산화그래핀을 확인할 수 있었다. The XRD was measured to measure the crystallinity, and the result was as shown in Fig. Referring to FIG. 3, it was confirmed that graphene oxide was confirmed through crystallization.

3-3. 3-3. FTIRFTIR (Fourier Transform-infrared Spectrometer)측정에 의한 확인 (Fourier Transform-infrared Spectrometer)

시료의 화학구조를 분석하기 위해 FTIR 을 측정한 결과 1044㎝-1, 1730㎝-1, 3340㎝-1에서 피크가 나와 각각 C-O, C=O, O-H 결합이 존재하는 것을 알 수 있었다. (도4) 따라서, 산화그래핀(graphene oxide(GO))에 부합됨을 알 수 있었다. As a result of measuring a FTIR to analyze the chemical structure of the sample is out of the peak 1044㎝ -1, 1730㎝ -1, 3340㎝ -1 respectively, CO, C = O, it was found that the OH bond is present. (Fig. 4). Therefore, it was found that the film satisfied the graphene oxide (GO).

3-4. 3-4. AFMAFM 측정 결과 Measurement result

(1)AFM 측정 (1) AFM measurement

생성된 산화그래핀의 표면거칠기를 측정하기 위하여 AFM (atomic force microscopy)이미지를 측정하였다. AFM 측정 결과 플라즈마 탄화 전의 roughness는 0.185 ~ 0.2㎚, 탄화후에는 0.165 ~ 0.375㎚ 의 roughness을 볼 수 있었다. (도 5 및 6)Atomic force microscopy (AFM) images were measured to measure the surface roughness of the generated graphene grains. As a result of the AFM measurement, the roughness before plasma carbonization was found to be 0.185 to 0.2 nm, and the roughness after carbonization was found to be 0.165 to 0.375 nm. (Figures 5 and 6)

(2) i-AFM ( Atomic Force Microscopy) 측정 (2) Atomic Force Microscopy (i-AFM) measurement

본 발명의 시료(sample)에 전도성을 측정하기 위해, bias를 인가하였을 때 표면에 흐르는 current의 확인을 위하여 I-AFM mode에서 측정하였다.In order to measure the conductivity of the sample of the present invention, the bias current was measured in the I-AFM mode to confirm the current flowing on the surface when the bias was applied.

각 시료의 중앙 부분에서 10μm × 10μm 영역을 측정하였으며, 시료(Sample) bias를 인가하지 않았을 때(0 V)와 +1 V를 인가하였을 때의 Current image를 얻었다. (도 7)A 10 μm × 10 μm area was measured at the center of each sample, and a current image was obtained when sample bias was not applied (0 V) and +1 V was applied. (Fig. 7)

AFM는 Park Systems사의 XE-100을 이용하였고 I-AFM 모드로 측정하였고, Cantilever는 CONTSCPt, 시료사이즈는 10 μm × 10 μm, Sample bias은 +1 V 으로 측정하였다. AFM was measured by I-AFM mode using Parkes XE-100, Cantilever was measured with CONTSCPt, sample size was 10 μm × 10 μm, and sample bias was +1 V.

본 발명의 시료(sample)로는 Si 기판에 도파민(dopamine)50㎚를 코팅한 후 플라즈마 처리한 경우이며 비교시료는 Si 기판 위에 CVD(Chemical Vapor Deposition) 방법으로 1 layer의 그래핀이 증착된 경우이다(CVD graphene).A sample of the present invention is a case where dopamine 50 nm is coated on a Si substrate and plasma treatment is performed. A comparative sample is a case where a single layer of graphene is deposited on a Si substrate by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method (CVD graphene).

실험 결과, 본 발명의 시료(sample)는 bias를 인가하지 않았을 때(0 V)보다 +1 V의 bias를 인가하였을 때 표면에 균일하게 전류가 흐르는 것을 볼 수 있었다. (0 V 일 때 -0.182 pA , +1 V 일 때 7.422 μA) (도 8)As a result, the sample of the present invention showed a uniform current flow on the surface when a bias of +1 V was applied to the sample when the bias was not applied (0 V). (-0.182 pA at 0 V, 7.422 μA at +1 V) (Figure 8)

[표1][Table 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

+1 V에서 CVD Graphene 시료의 Max 전류는 53.140μA(53.140×106㎀)로 본 발명의 시료(sample)의 42.346μA(42.346×106㎀)보다 크지만, 평균값은 7.422μA(7.422×106㎀)로 CVD Graphene 시료의 0.233μA(0.233×106㎀)보다 훨씬 크므로 본 발명의 시료가 더 균일하게 표면에 전류가 흐르는 것을 확인할 수 있었다. From +1 V Max current of CVD Graphene sample is greater than 42.346μA (42.346 × 10 6 ㎀) of the specimen (sample) of the present invention to 53.140μA (53.140 × 10 6 ㎀) , the average value 7.422μA (7.422 × 10 ㎀ to 6) at a much greater than 0.233μA (0.233 × 10 6 ㎀) of CVD Graphene sample it was confirmed that the current flowing through the sample is more uniform surface of the present invention.

이러한 결과를 통해 본 발명에 의한 산화그래핀의 경우 화학적 증착된 그래핀(CVD Graphene)보다 전도성이 우수함을 확인할 수 있다. From these results, it can be confirmed that the oxidized graphene according to the present invention has better conductivity than the chemically deposited graphene (CVD Graphene).

3-5. 3-5. TEMTEM (transmission electron microscope)분석 결과 (transmission electron microscope) analysis result

생성된 산화 그래핀의 결정구조를 확인하기 위해 TEM을 측정하였다. The TEM was measured to confirm the crystal structure of the resulting graphene oxide.

샘플은 Nova FIB 장비를 이용하여 샘플링을 진행하였고 고배율 image 및 FFT pattern 을 관찰하였다. Samples were sampled using Nova FIB instrument and high magnification image and FFT pattern were observed.

SAD(selected area diffraction) pattern을 보기 위해 FFT pattern을 관찰해 본 결과 회절 패턴이 FFT pattern을 관찰해 본 결과 회절 패턴이 그라파이트 격자 모양을 상당히 보여주고 있는 것을 확인할 수 있었다.(도 9). Observation of the FFT pattern to observe the SAD (selected area diffraction) pattern revealed that the diffraction pattern shows a considerable graphite lattice pattern (FIG. 9).

따라서, 위 결과로 탄화에 의한 그래파이트화를 확인할 수 있었다. As a result, the graphitization by carbonization can be confirmed.

3-6. EELS (electron energy loss spectrometer)분석 결과3-6. EELS (electron energy loss spectrometer) analysis result

샘플을 이용하여 전자에너지 손실 스펙트럼으로부터 생성된 펠리클 막의 전자 구조를 분석할 수 있으며 그 결과는 도 10에 도시하였다. 도 10의 sp2/sp3(π*/σ*)결합비율 결과를 볼 때, 그래핀이 생성되었음을 알 수 있었다. A sample can be used to analyze the electronic structure of the pellicle film generated from the electron energy loss spectrum and the results are shown in FIG. From the result of the sp 2 / sp 3 (π * / σ *) binding ratio in FIG. 10, it was found that graphene was generated.

3-7. EDS(Energy Dispersive Spectrometry)분석결과3-7. Energy Dispersive Spectrometry (EDS) analysis results

샘플을 원소의 분석을 위해 EDS 분석을 진행하였고 결과는 다음과 같다. EDS analysis was carried out for the analysis of the sample elements. The results are as follows.

[표2][Table 2]

Figure pat00003
Figure pat00003

위 표에서 볼 수 있듯이 C : O = 80 : 20 atomic percent를 차지하였고. EDS에서 N은 관찰되지 않았다. 상기 결과를 볼 때 산화그래핀 생성을 확인할 수 있다. As shown in the table above, C: O = 80: 20 atomic percent. N was not observed in the EDS. From the above results, it is possible to confirm the formation of graphene oxide.

Claims (15)

기판; 및 상기 기판 표면에 직접 결합 및 성장되어 있는 1 ~ 20nm 두께의 탄소체 박막을 포함하는,
총 두께가 2 ~ 100nm인 프리스탠딩(free standing) 멤브레인 구조체.
Board; And a carbon thin film having a thickness of 1 to 20 nm directly bonded to and growing on the surface of the substrate.
A free standing membrane structure with a total thickness of 2 to 100 nm.
제 1항에 있어서, 상기 기판은 흑연, Cr, Zr, Mo, Y, Si, Rb, Sr, Nb 또는 Ru로 구성된 군에서 선택되는 1이상을 포함하며, 두께가 1 ~ 80nm인 것을 특징으로 하는 프리스탠딩 멤브레인 구조체.
The substrate according to claim 1, wherein the substrate comprises at least one selected from the group consisting of graphite, Cr, Zr, Mo, Y, Si, Rb, Sr, Nb or Ru, Free standing membrane structure.
제 1항에 있어서, 상기 기판은 1이상의 기판을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스탠딩(free standing) 멤브레인 구조체.
The free standing membrane structure of claim 1, wherein the substrate further comprises at least one substrate.
제 3항에 있어서, 상기 기판은 제 1기판; 및
상기 제 1기판 상부, 하부 또는 상·하부 양측에 위치하는 제2기판으로 구성된 것을 특징으로 하는 프리스탠딩 멤브레인 구조체.
4. The apparatus of claim 3, wherein the substrate comprises: a first substrate; And
And a second substrate disposed on an upper portion of the first substrate, a lower portion of the first substrate, or both upper and lower portions of the first substrate.
제 4항에 있어서, 상기 제 1기판은 Si이고, 상기 제 2기판은 흑연, Cr, Zr, Mo, Y, Rb, Sr, Nb 또는 Ru로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 프리스탠딩 멤브레인 구조체.
The free standing membrane structure according to claim 4, wherein the first substrate is Si and the second substrate is selected from the group consisting of graphite, Cr, Zr, Mo, Y, Rb, Sr, .
제 1항에 있어서, 상기 탄소체 박막은 흑연, 그래파이트, 그래핀, 산화그래핀, 탄소나노튜브로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 프리스탠딩 멤브레인 구조체.
The free standing membrane structure according to claim 1, wherein the carbon thin film comprises at least one selected from the group consisting of graphite, graphite, graphene, graphene oxide, and carbon nanotubes.
제 6항에 있어서, 상기 탄소체 박막은 산화그래핀인 것을 특징으로 하는 프리스탠딩 멤브레인 구조체.
The free standing membrane structure according to claim 6, wherein the carbon thin film is graphene oxide.
제 1항에 있어서, 상기 탄소체 박막은
벤젠을 기본 구조로 포함하는 모노머의 플라즈마 중합체인 폴리머로 구성된 고분자 박막을 탄화시킴으로써 수득한 것임을 특징으로 하는 프리스탠딩 멤브레인 구조체.
The carbon thin film according to claim 1,
Wherein the polymer film is obtained by carbonizing a polymer thin film composed of a polymer as a plasma polymer of a monomer containing benzene as a basic structure.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 프리스탠딩 멤브레인 구조체를 포함하는 EUV 펠리클.
An EUV pellicle comprising the free standing membrane structure of any one of claims 1 to 8.
다음과 같은 단계를 포함하는 프리스탠딩 멤브레인 구조체 제조방법:
벤젠을 기본 구조로 포함하는 모노머를 사용하여 플라즈마 중합법을 실행함으로써 벤젠-기반 폴리머로 구성된 고분자박막을 기판상에 코팅하는 단계; 및
상기 코팅된 기판을 탄화시키는 단계.
A method of manufacturing a free standing membrane structure comprising the steps of:
Coating a polymer thin film composed of a benzene-based polymer on a substrate by performing a plasma polymerization process using a monomer containing benzene as a basic structure; And
Carbonizing the coated substrate.
제 10항에 있어서, 상기 벤젠을 기본 구조로 포함하는 모노머는
벤젠(benzen), 아닐린(aniline), 페놀(phenol), 도파민(dopamine), 벤질아민(benzylamine), 펜에틸아민(phenethylamine), 피로카테콜(pyrocatechol), 2-하이드록시피리딘(hydroxypyridine), 3-하이드록시피리딘(hydroxypyridine), 4-하이드록시피리딘(hydroxypyridine), 안트라센(anthracene), 나프탈렌(naphthalene), 2-나프톨(naphthol), 9-안트라세놀(anthracenol), 2-안트라세놀(anthracenol), 및 1-안트라세놀(anthracenol)로 구성된 군에서 선택되는 1이상의 화합물인 프리스탠딩 멤브레인 구조체 제조방법.
11. The method according to claim 10, wherein the monomer containing benzene as a basic structure is
Benzene, aniline, phenol, dopamine, benzylamine, phenethylamine, pyrocatechol, 2-hydroxypyridine, 3 Hydroxypyridine, hydroxypyridine, anthracene, naphthalene, 2-naphthol, 9-anthracenol, 2-anthracenol, And 1-anthracenol. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 11. &lt; / RTI &gt;
제 10항에 있어서, 상기 기판은 흑연, Cr, Zr, Mo, Y, Si, Rb, Sr, Nb 및 Ru로 구성된 군에서 선택되는 1이상을 포함하는 프리스탠딩 멤브레인 구조체 제조방법.
11. The method of claim 10, wherein the substrate comprises at least one selected from the group consisting of graphite, Cr, Zr, Mo, Y, Si, Rb, Sr, Nb and Ru.
제 10항에 있어서, 플라즈마중합법은 건식 플라즈마 중합법인 것을 특징으로 하는 프리스탠딩 멤브레인 구조체 제조방법.
11. The method of claim 10, wherein the plasma polymerization process is a dry plasma polymerization process.
제 10항에 있어서, 상기 탄화하는 단계는 수소분위기하에,
700~1500℃에서 전자빔 가열(e-beam heating) 또는 레이저 가열(laser haeting)을 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프리스탠딩 멤브레인 구조체 제조방법.
11. The method of claim 10, wherein the carbonizing step comprises, in a hydrogen atmosphere,
Wherein the heat treatment is performed by using e-beam heating or laser haaring at 700 to 1500 ° C.
제 14항에 있어서, 상기 탄화하는 단계는 1000℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 프리스탠딩 멤브레인 구조체 제조방법.
15. The method of claim 14, wherein the carbonizing step is performed at 1000 &lt; 0 &gt; C.
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