KR20190009502A - 원자현미경 프로브 사출용 몰드 및 이의 제조 방법 - Google Patents

원자현미경 프로브 사출용 몰드 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 팁의 곡률반경을 작게 하여 원자현미경의 해상도를 높일 수 있는 원자현미경 프로브 사출용 몰드의 제조 방법을 제공하는 것이 그 기술적 과제이다. 이를 위해, 본 발명의 원자현미경 프로브 사출용 몰드의 제조 방법은, 팁과 빔을 포함한 원자현미경 프로브를 사출하는데 사용되는 원자현미경 프로브 사출용 몰드의 제조 방법으로, 상기 팁과 상기 빔의 형상을 금속층의 제1 면에 1차 전사하는 단계; 및 상기 1차 전사된 금속층의 제2 면에 탄성 실리콘을 도포하고 경화시켜 상기 팀과 상기 빔의 형상을 2차 전사하는 단계를 포함한다.

Description

원자현미경 프로브 사출용 몰드 및 이의 제조 방법{Injection mold for manufacturing probe of atomic force microscopy and manufacturing method thereof}
본 발명은 원자현미경에 관한 것이다.
일반적으로, 원자현미경(Atomic Force Microscopy; AFM)은 광학현미경과 전자현미경에 이어 개발된 제3 세대 현미경으로, 원자 지름의 수십분의 1까지 측정할 수 있으며, 진공 중에서도 사용이 가능하며 시료의 물리적, 전기적 성질을 알아낼 수 있는 장점을 가진다.
이러한 원자현미경은, 마이크로머시닝 등으로 제조된 빔[beam, 캔틸레버(cantilever)라고도 함]으로 불리는 작은 막대를 사용한다. 그리고, 빔의 말단부에는 마이크로 팁(micro tip)이 구비되고, 빔의 일면에는 고체금속의 반사판(reflector)이 구비되며, 그리고 빔의 선단부에는 빔을 다른 부품에 지지시키기 위한 칩(chip)이 구비된다. 여기서, 마이크로 팁은 시료에 대한 정보를 독출하는 역할을 하고, 반사판은 빔의 휨(deflection)의 정도를 검출하기 위해 광검출기(differential photodetector)로 레이저 빔(laser beam)을 반사시키는 역할을 한다. 참고로, 상술한 빔, 팁, 그리고 칩을 하나의 "프로브(probe)"라 통칭한다.
이러한 원자현미경은, 광학렌즈나 증착막의 두께 및 굴곡 측정, 천연광석 표면 분석, 반도체 표면 계측 및 결함 분석 등 주로 연구용이나 산업용 및 분석이나 측정기기로 활용된다.
기존의 원자현미경 프로브는, 공개 논문 1[J. Lee, J. Song, S. Kim, S. Kim, W. Lee, J. Jackman, D. Kim, N. Cho, and J. Lee, "Multifunctional hydrogel nano-probes for atomic force microscopy", Nature Communications 7, doi: 10.1038/ncomms11566 (2016)]에 개시된 바와 같이, 광경화성 고분자로 이루어진 빔과 팁을 별도로 제작하고 이들을 서로 붙이는 기술구성을 가지므로, 단일로만 제작이 가능하여 생산성이 떨어지는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 종래의 기술로 공개 논문 2[S. Kim, J. Song, S.J. Cho, and J. Lee, "Facile Batch Fabrication of Hydrogel Atomic Force Microscope Cantilevers via Capillary Filling and Ultraviolet Curing in an Aligned Elastomeric Mold Pair", Journal of Microelectromechanical Systems, doi: (2017)]에 개시된 대면적 광경화 고분자 원자현미경 프로브 제작 방법은, 광경화성 고분자로 이루어진 프로브를 일체로 제작하는 기술구성을 가진다.
구체적으로, 원자현미경 프로브는, 이를 사출하기 위한 몰드인 상부 주형과 하부 주형을 결합시켜 상부 주형에 형성된 주입구를 통해 프로브 형성 물질을 주입시킨 후 설정 시간 기다려 상부 주형과 하부 주형을 분리하는 방식으로 제조된다. 여기서, 하부 주형은, 폴리머층의 제1 면에 팁과 빔의 형상을 1차 전사하고, 폴리머층의 제2 면에 폴리디메틸실록산(PDMS: polydimethylsiloxane)을 도포하고 경화시켜 팁과 빔의 형상을 2차 전사하는 방식으로 제조된다.
하지만, 이러한 종래의 기술은, 폴리머를 증착시켜 1차 전사하고, 폴리디메틸실록산을 도포하고 경화시켜 2차 전사하는 기술구성을 제공하므로, 탄성 실리콘에 해당하는 폴리머와 폴리디메틸실록산의 다단 복제로 팁의 곡률반경이 크게 복제되어 원자현미경의 해상도가 감소되는 문제가 있다.
본 발명의 기술적 과제는, 팁의 곡률반경을 작게 하여 원자현미경의 해상도를 높일 수 있는 원자현미경 프로브 사출용 몰드 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는, 프로브 형성 물질의 주입이 원화하게 이루어질 수 있는 원자현미경 프로브 사출용 몰드를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자현미경 프로브 사출용 몰드의 제조 방법은, 팁과 빔을 포함한 원자현미경 프로브를 사출하는데 사용되는 원자현미경 프로브 사출용 몰드의 제조 방법으로, 상기 팁과 상기 빔의 형상을 금속층의 제1 면에 1차 전사하는 단계; 및 상기 1차 전사된 금속층의 제2 면에 탄성 실리콘을 도포하고 경화시켜 상기 팀과 상기 빔의 형상을 2차 전사하는 단계를 포함한다.
상기 1차 전사하는 단계는, 상기 팁의 형상에 맞게 식각된 실리콘 웨이퍼와 상기 실리콘 웨이퍼에 형성되며 상기 빔의 형상에 맞게 현상된 PR막에 걸쳐 금속층이 형성되도록 금속을 증착시켜 상기 금속층의 제1 면에 상기 팁과 상기 빔의 형상을 1차 전사할 수 있다.
상기 1차 전사하는 단계는, 상기 실리콘 웨이퍼의 표면에 실리콘 산화막을 형성시키는 단계; 상기 실리콘 산화막에 제1 PR막을 형성시키는 단계; 상기 팁이 패터닝된 제1 마스크를 이용하여 상기 제1 PR막에 팁 패턴을 노광하는 단계; 상기 노광된 팁 패턴을 상기 제1 PR막에 현상하는 단계; 상기 현상된 팁 패턴에 맞게 실리콘 산화막에 개방부를 형성시키는 단계; 상기 제1 PR막을 제거하는 단계; 상기 개방부를 통해 상기 실리콘 웨이퍼를 팁 형상에 맞게 비등방성 식각하는 단계; 상기 실리콘 산화막을 제거하는 단계; 상기 실리콘 산화막이 제거된 실리콘 웨이퍼에 제2 PR막을 형성시키는 단계; 상기 빔이 패터닝된 제2 마스크를 이용하여 상기 제2 PR막에 빔 패턴을 노광하는 단계; 상기 노광된 빔 패턴을 상기 제2 PR막에 현상하는 단계; 및 상기 실리콘 웨이퍼 중 상기 현상된 빔 패턴의 부분과 상기 제2 PR막이 남겨진 부분 모두에 걸쳐 상기 금속층이 형성되도록 상기 금속을 증착시켜 상기 팁과 상기 빔의 형상을 상기 금속층의 상기 제1 면에 전사하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 금속은 금일 수 있다.
상기 2차 전사하는 단계는, 상기 금속층의 상기 제1 면에 에폭시를 주입하는 단계; 상기 주입된 에폭시를 경화시키는 단계; 상기 금속층의 상기 제2 면이 노출되도록 상기 실리콘 웨이퍼로부터 탈형시키는 단계; 및 상기 금속층의 상기 제2 면에 상기 탄성 실리콘을 도포하고 경화시켜 상기 팁과 상기 빔의 형상을 전사하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 탄성 실리콘은 폴리디메틸실록산일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자현미경 프로브 사출용 몰드는, 상술한 본 발명의 일 실시예에 원자현미경 프로브 사출용 몰드의 제조 방법에 의해 제조된 제1 주형을 포함한다.
상술한 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자현미경 프로브 사출용 몰드는, 상기 제1 주형과 결합되며 프로브 형성 물질을 주입하기 위한 주입구를 가지는 제2 주형을 더 포함할 수 있다.
상기 주입구는, 상기 프로브 형성 물질이 모세관 힘에 의해 주입될 정도의 크기를 가질 수 있다.
상기 제2 주형에는 상기 원자현미경 프로브의 칩의 형상이 전사된 칩 성형 공간이 형성될 수 있고, 상기 칩 성형 공간에는 복수의 미세 기둥이 구비될 수 있다.
다른 한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원자현미경 프로브 사출용 몰드는, 칩을 포함한 원자현미경 프로브를 사출하는데 사용되는 원자현미경 프로브 사출용 몰드로, 프로브 형성 물질을 주입하기 위한 주입구를 포함하고, 상기 주입구는 상기 프로브 형성 물질이 모세관 힘에 의해 주입될 정도의 크기를 가진다.
상술한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원자현미경 프로브 사출용 몰드는, 상기 칩의 형상이 전사된 칩 성형 공간을 더 포함할 수 있고, 상기 칩 성형 공간에는 복수의 미세 기둥이 구비될 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 원자현미경 프로브 사출용 몰드 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 팁과 빔을 포함한 원자현미경 프로브를 사출하는데 사용되는 원자현미경 프로브 사출용 몰드의 제조 방법으로, 원자현미경 프로브의 팁과 빔의 형상을 금속층의 제1 면에 1차 전사하는 단계와, 1차 전사된 금속층의 제2 면에 탄성 실리콘을 도포하고 경화시켜 팀과 빔의 형상을 2차 전사하는 단계를 포함하는 기술구성을 제공하므로, 1차 전사를 금속층에 하게 되므로 금속층 특유의 강성에 의해 탄성을 갖는 종래의 폴리머층에 1차 전사하는 것에 비해 팁의 곡률반경을 작게 하여 원자현미경의 해상도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 칩을 포함한 원자현미경 프로브를 사출하는데 사용되는 원자현미경 프로브 사출용 몰드로, 프로브 형성 물질을 주입하기 위한 주입구를 포함하고, 주입구는 프로브 형성 물질이 모세관 힘에 의해 주입될 정도의 크기를 가지는 기술구성을 제공하므로, 모세관 힘에 의해 프로브 형성 물질의 주입이 원화하게 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자현미경 프로브 사출용 몰드의 제조 방법에 의해 제1 주형이 제조되는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자현미경 프로브 사출용 몰드의 제조 방법에 의해 제2 주형이 제조되는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 제1 주형과 도 2의 제2 주형에 의해 원자현미경 프로브가 사출되는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 제1 주형에 빔 및 팁 성형 공간이 복수로 배열된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 제2 주형에 주입구 및 칩 성형 공간이 복수로 배열된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자현미경 프로브 사출용 몰드의 제조 방법에 의해 제1 주형이 제조되는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자현미경 프로브 사출용 몰드의 제조 방법에 의해 제2 주형이 제조되는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이며, 그리고 도 3은 도 1의 제1 주형과 도 2의 제2 주형에 의해 원자현미경 프로브가 사출되는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원자현미경 프로브 사출용 몰드(도 3의 M)의 제조 방법은, 팁(tip)(도 3의 310)과 빔(beam)(도 3의 320)을 포함한 원자현미경 프로브(300)를 사출하는데 사용되는 원자현미경 프로브 사출용 몰드의 제조 방법으로, 팁(도 3의 310))과 빔(도 3의 320)의 형상을 금속층(도 1의 107)의 제1 면에 1차 전사하는 과정과, 1차 전사된 금속층(도 1의 107)의 제2 면에 탄성 실리콘(도 1의 110)을 도포하고 경화시켜 팀과 빔의 형상을 2차 전사하는 과정을 포함한다.
여기서, 1차 전사하는 과정은, 팁(도 3의 310)의 형상에 맞게 식각된 실리콘 웨이퍼(Si wafer)(도 1의 (l)의 102 참조)와 실리콘 웨이퍼에 형성되며 빔의 형상에 맞게 현상된 PR(감광제: photo resist)막(도 1의 (l)의 105)에 걸쳐 금속층(107)이 형성되도록 금속을 증착시켜 금속층(107)의 제1 면에 팁(도 3의 310))과 빔(도 3의 320)의 형상을 1차 전사하는 것으로 달성될 수 있다.
이하, 도 1의 (a) 내지 (l)을 참조하여, 1차 전사하는 과정을 보다 상세히 설명한다.
1차 전사하는 과정은, 도 1의 (a) 내지 (l)에 도시된 바와 같이, 먼저 실리콘 웨이퍼(Si wafer)(101)의 표면에 실리콘 산화막(SiO2)(102)을 형성시킨다(도 1의 a). 예를 들어, 유체고온에서 산소 등을 실리콘 웨이퍼(101)의 표면과 화학 반응시켜 얇고 균일한 실리콘 산화막(102)을 형성시킬 수 있다. 그리고 나서, 실리콘 산화막(102)에 스핀코팅(spin-coating) 등을 통해 제1 PR(first photo resist)막(103)을 형성시킨다(도 1의 b). 여기서, 제1 PR막(103)으로는 노광된 영역이 제거되는 양성(positive) PR막이 사용될 수 있다.
계속해서, 팁이 패터닝된 제1 마스크(104)를 이용하여 제1 PR막(103)에 팁 패턴을 노광(exposure)하고(도 1의 c), 이렇게 노광된 팁 패턴을 제거하기 위해 제1 PR막(103)에 팁 패널을 현상(development)한다(도 1의 d).
이 후, 현상된 팁 패턴에 맞게 실리콘 산화막(102))에 개방부(opening)(102a)를 형성시킨다(도 1의 e). 예를 들어, 현상된 제1 PR막(103)에 불화수소(HF) 등의 실리콘 산화막 제거제를 이용하여 패턴에 맞게 실리콘 산화막(102))에 개방부(102a)를 형성시킬 수 있다. 그리고 나서, 아세톤(acetone) 등의 PR막 제거제를 이용하여 제1 PR막(103)을 전체적으로 제거(remove)한다(도 1의 f). 이렇게 형성된 개방부(102a)를 통해 수산화칼륨(KOH) 등의 식각 물질을 이용하여 실리콘 웨이퍼(101)를 팁 형상에 맞게 비등방성 식각(anisotropic etching)을 한다(도 1의 g).
그리고 나서, 실리콘 산화막(102)을 전체적으로 제거하고(도 1의 h), 실리콘 산화막(102)이 제거된 실리콘 웨이퍼(101)에 스핀코팅 등을 통해 제2 PR막(second photo resist)(105)을 형성시킨다(도 1의 i). 여기서, 제2 PR막(105)으로는 노광되지 않은 영역이 제거되는 음성(negative) PR막이 사용될 수 있다.
계속 해서, 빔이 패터닝된 제2 마스크(106)를 이용하여 제2 PR막(105)(예를 들어, 음성 PR막의 경우)에 빔 패턴을 제외하여 노광(exposure)하고(도 1의 j), 이렇게 노광되지 않은 빔 패턴을 제거하기 위해 현상(development)한다(도 1의 k).
이 후, 실리콘 웨이퍼(101) 중 현상된 빔 패턴의 부분과 제2 PR막(105)이 남겨진 부분 모두에 걸쳐 금속층(107)이 형성되도록 금속을 증착시켜 팁(도 3의 310)과 빔(도 3의 320)의 형상을 금속층(107)의 제1 면에 전사한다(도 1의 l). 예를 들어, 금속으로는 금(Au)이 사용될 수 있다.
이하, 도 1의 (m) 내지 (g)를 참조하여, 2차 전사하는 과정에 대해 보다 상세히 설명한다.
2차 전사하는 과정은, 도 1의 (m) 내지 (g)에 도시된 바와 같이, 먼저 상술한 금속층(101)의 제1 면에 에폭시(108)를 주입한다(도 1의 m). 이 때, 평탄도를 유지하기 위해 에폭시(108)의 외측면에 글래스(glass)(109)를 부착할 수 있다.
그리고 나서, 주입된 에폭시(108)를 자외선(UV) 등을 통해 경화(curing)시킨다(도 1의 n). 경화가 완료되면, 금속층(107)의 제2 면이 노출되도록 실리콘 웨이퍼(101)로부터 탈형(demolding)시키고(도 1의 o), 금속층(107)의 제2 면에 탄성 실리콘(110)을 도포하고 경화(curing)시켜 팁과 빔의 형상을 전사하여(도 1의 p), 제1 주형을 완성한다(도 1의 g). 여기서, 탄성 실리콘(110)으로는 폴리디메틸실록산(PDMS: polydimethylsiloxane)이 사용될 수 있다.
따라서, 1차 전사를 금속층(107)에 하게 되므로 금속층 특유의 강성에 의해 탄성을 갖는 종래의 폴리머층에 1차 전사하는 것에 비해 팁(도 3의 310)의 곡률반경을 작게 하여 원자현미경의 해상도를 높일 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여, 제1 주형(M1)과 하나의 몰드(M1)를 이룰 수 있는 제2 주형(M2)의 제조 과정에 대해 설명한다.
제2 주형(M2)의 제조 과정은, 먼저 실리콘 웨이퍼(Si wafer)(201)를 준비하고(도 2의 a), 제2 실리콘 웨이퍼(201)에 스핀코팅(spin-coating) 등을 통해 제3 PR(third photo resist)막(202)을 형성시킨다(도 2의 b). 여기서, 제3 PR막(202)으로는 노광되지 않은 영역이 제거되는 음성(negative) PR막이 사용될 수 있다.
계속해서, 원자현미경 프로브의 칩(chip)이 패터닝된 제3 마스크(203)를 이용하여 제3 PR막(202)(예를 들어, 음성 PR막의 경우)에 칩 패턴을 제외하여 노광(exposure)하고(도 2의 c), 이렇게 노광되지 않은 칩 패턴을 제거하기 위해 현상(development)한다(도 3의 d). 여기서, 제3 마스크(203)의 개구부(203a)에는 복수의 막힘부(203b)를 가지고, 이러한 복수의 막힘부(203b)에 의해 노광되지 않은 부분은 현상을 통해 제거될 수 있다.
이 후, 제2 실리콘 웨이퍼(201) 중 현상된 칩 패턴의 부분과 제3 PR막(202)이 남겨진 부분 모두에 걸쳐 탄성 실리콘(204)을 도포하고 경화(curing)시켜 칩의 형상을 전사하여(도 2의 e), 제2 주형(M2)을 완성한다(도 2의 f). 여기서, 탄성 실리콘(204)으로는 폴리디메틸실록산(PDMS: polydimethylsiloxane)이 사용될 수 있다. 또한 제2 주형(M2)에는 이와 같이 전사된 칩 성형 공간(M21)과 더불어 그 칩 성형 공간(M21)에는 상술한 제3 마스크(203)의 복수의 막힘부(203b)를 통해 복수의 미세 기둥(M22)이 형성될 수 있다. 나아가, 이러한 복수의 미세 기둥(M22)은 제2 주형(M2)의 주입구(도 3의 M23)를 통해 프로브 형성 물질(도 3의 300a)이 주입되는 동안 모세관 현상이 일어나므로 프로브 형성 물질(도 3의 300a)은 이 모세관 힘에 의해 원활하게 주입될 수 있다. 참고로, 복수의 막힘부(203b)와 복수의 미세 기둥(M22)은 참조를 위해 도 2에 실제 보다 크게 도시되어 있다.
이하, 도 3을 참조하여, 제1 주형(M1)과 제2 주형(M2)에 의해 원자현미경 프로브(300)가 사출되는 과정을 설명한다.
먼저, 제1 주형(M1)과 제2 주형(M2)을 준비하고(도 3의 a), 제1 주형(M1)과 제2 주형(M2)을 결합한다(도 3의 b). 그리고 나서, 제2 주형(M2)에 주입구(M23)를 개구시키고(도 3의 c), 주입구(M23)를 통해 프로브 형성 물질(300a)을 주입한다(도 3의 d). 예를 들어, 프로브 형성 물질(300a)로는 광경화성 폴리머(photo polymer)가 사용될 수 있다.
이 후, 프로브 형성 물질(300a)이 경화되면 제1 및 제2 주형(M1)(M2)을 탈형시키는 것으로 프로브가 사출된다(도 3의 e).
참고로, 도 4는 제1 주형(M1)에 빔 및 팁 성형 공간(M11)이 복수로 배열된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 5는 제2 주형(M2)에 주입구(M23) 및 칩 성형 공간(M21)이 복수로 배열된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다. 참고로, 도 5의 도면부호 "M25"는 메인 주입구이고, 도면부호 "M26"은 메인 주입구(M25)로 유입된 프로브 형성 물질(300a)을 각각의 주입구(M23)로 안내하는 유로이다. 여기서, 유로(M26)의 폭은 대략 1mm 정도일 수 있고, 이러한 메인 주입구(M25) 및 유로(M26)에도 모세관 힘을 이용하기 위해 복수의 미세 기둥이 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자현미경 프로브 사출용 몰드(M)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상술한 본 발명의 일 실시예에 원자현미경 프로브 사출용 몰드의 제조 방법에 의해 제조된 제1 주형(M1)을 포함한다.
상술한 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자현미경 프로브 사출용 몰드(M)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 주형(M1)과 결합되며 프로브 형성 물질(300a)을 주입하기 위한 주입구(M23)를 가지는 제2 주형(M2)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 주입구(M23)는, 프로브 형성 물질(300a)이 모세관 힘에 의해 주입될 정도의 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 모세관 현상을 위해 주입구(M23)의 직경은 대략 0.1mm 정도일 수 있고, 주입구(M23)에도 복수의 미세 기둥이 형성될 수 있다. 나아가, 제2 주형(M2)에는 원자현미경 프로브의 칩의 형상이 전사된 칩 성형 공간(M21)이 형성될 수 있고, 칩 성형 공간(M21)에는 복수의 미세 기둥(M22)이 구비될 수 있다. 이러한 복수의 미세 기둥(M22)은 제2 주형(M2)의 주입구(M23)를 통해 프로브 형성 물질(300a)이 주입되는 동안 모세관 현상을 일으켜 프로브 형성 물질(300a)은 이 모세관 힘에 의해 원활하게 주입될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
101: 실리콘 웨이퍼 102: 실리콘 산화막
102a: 개방부 103: 제1 PR막
104: 제1 마스크 105: 제2 PR막
106: 제2 마스크 107: 금속층
108: 에폭시 110: 탄성 실리콘
M: 몰드 M1: 제1 주형
M11: 팁 및 빔 성형 공간 M2: 제2 주형
M21: 칩 성형 공간 M22: 미세 기둥
M23: 주입구

Claims (12)

  1. 팁과 빔을 포함한 원자현미경 프로브를 사출하는데 사용되는 원자현미경 프로브 사출용 몰드의 제조 방법으로,
    상기 팁과 상기 빔의 형상을 금속층의 제1 면에 1차 전사하는 단계; 및
    상기 1차 전사된 금속층의 제2 면에 탄성 실리콘을 도포하고 경화시켜 상기 팀과 상기 빔의 형상을 2차 전사하는 단계
    를 포함하는
    원자현미경 프로브 사출용 몰드의 제조 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 1차 전사하는 단계는,
    상기 팁의 형상에 맞게 식각된 실리콘 웨이퍼와 상기 실리콘 웨이퍼에 형성되며 상기 빔의 형상에 맞게 현상된 PR막에 걸쳐 금속층이 형성되도록 금속을 증착시켜 상기 금속층의 제1 면에 상기 팁과 상기 빔의 형상을 1차 전사하는
    원자현미경 프로브 사출용 몰드의 제조 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 1차 전사하는 단계는,
    상기 실리콘 웨이퍼의 표면에 실리콘 산화막을 형성시키는 단계;
    상기 실리콘 산화막에 제1 PR막을 형성시키는 단계;
    상기 팁이 패터닝된 제1 마스크를 이용하여 상기 제1 PR막에 팁 패턴을 노광하는 단계;
    상기 노광된 팁 패턴을 상기 제1 PR막에 현상하는 단계;
    상기 현상된 팁 패턴에 맞게 실리콘 산화막에 개방부를 형성시키는 단계;
    상기 제1 PR막을 제거하는 단계;
    상기 개방부를 통해 상기 실리콘 웨이퍼를 팁 형상에 맞게 비등방성 식각하는 단계;
    상기 실리콘 산화막을 제거하는 단계;
    상기 실리콘 산화막이 제거된 실리콘 웨이퍼에 제2 PR막을 형성시키는 단계;
    상기 빔이 패터닝된 제2 마스크를 이용하여 상기 제2 PR막에 빔 패턴을 노광하는 단계;
    상기 노광된 빔 패턴을 상기 제2 PR막에 현상하는 단계; 및
    상기 실리콘 웨이퍼 중 상기 현상된 빔 패턴의 부분과 상기 제2 PR막이 남겨진 부분 모두에 걸쳐 상기 금속층이 형성되도록 상기 금속을 증착시켜 상기 팁과 상기 빔의 형상을 상기 금속층의 상기 제1 면에 전사하는 단계
    를 포함하는
    원자현미경 프로브 사출용 몰드의 제조 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 금속은 금인
    원자현미경 프로브 사출용 몰드의 제조 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 2차 전사하는 단계는,
    상기 금속층의 상기 제1 면에 에폭시를 주입하는 단계;
    상기 주입된 에폭시를 경화시키는 단계;
    상기 금속층의 상기 제2 면이 노출되도록 상기 실리콘 웨이퍼로부터 탈형시키는 단계; 및
    상기 금속층의 상기 제2 면에 상기 탄성 실리콘을 도포하고 경화시켜 상기 팁과 상기 빔의 형상을 전사하는 단계
    를 포함하는
    원자현미경 프로브 사출용 몰드의 제조 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 탄성 실리콘은 폴리디메틸실록산인
    원자현미경 프로브 사출용 몰드의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 원자현미경 프로브 사출용 몰드의 제조 방법에 의해 제조된 제1 주형을
    포함하는
    원자현미경 프로브 사출용 몰드.
  8. 제7항에서,
    상기 원자현미경 프로브 사출용 몰드는
    상기 제1 주형과 결합되며 프로브 형성 물질을 주입하기 위한 주입구를 가지는 제2 주형
    을 더 포함하는
    원자현미경 프로브 사출용 몰드.
  9. 제8항에서,
    상기 주입구는,
    상기 프로브 형성 물질이 모세관 힘에 의해 주입될 정도의 크기를 가지는
    원자현미경 프로브 사출용 몰드.
  10. 제8항에서,
    상기 제2 주형에는 상기 원자현미경 프로브의 칩의 형상이 전사된 칩 성형 공간이 형성되고,
    상기 칩 성형 공간에는 복수의 미세 기둥이 구비되는
    원자현미경 프로브 사출용 몰드.
  11. 칩을 포함한 원자현미경 프로브를 사출하는데 사용되는 원자현미경 프로브 사출용 몰드로,
    프로브 형성 물질을 주입하기 위한 주입구를 포함하고,
    상기 주입구는,
    상기 프로브 형성 물질이 모세관 힘에 의해 주입될 정도의 크기를 가지는
    원자현미경 프로브 사출용 몰드.
  12. 제11항에서,
    상기 원자현미경 프로브 사출용 몰드는,
    상기 칩의 형상이 전사된 칩 성형 공간을 더 포함하고,
    상기 칩 성형 공간에는 복수의 미세 기둥이 구비되는
    원자현미경 프로브 사출용 몰드.
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