KR20210000436A - 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법 - Google Patents

파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210000436A
KR20210000436A KR1020190075505A KR20190075505A KR20210000436A KR 20210000436 A KR20210000436 A KR 20210000436A KR 1020190075505 A KR1020190075505 A KR 1020190075505A KR 20190075505 A KR20190075505 A KR 20190075505A KR 20210000436 A KR20210000436 A KR 20210000436A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
etching
plasma etching
substrate
faraday box
shutter
Prior art date
Application number
KR1020190075505A
Other languages
English (en)
Inventor
한서희
장성호
조근식
김충완
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020190075505A priority Critical patent/KR20210000436A/ko
Publication of KR20210000436A publication Critical patent/KR20210000436A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105—Etching inorganic layers
    • H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
    • H01L21/32136—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

본 발명은 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법에서 사용되는 혼합가스에 포함된 반응성 가스와 산소 가스의 유량비율을 조절하여 침상 구조물의 발생을 조절할 수 있는 플라즈마 식각 방법에 관한 것이다.

Description

파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법{METHOD FOR PLASMA ETCHING PROCESS USING FARADAY BOX}
본 발명은 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법에서 사용되는 혼합가스에 포함된 반응성 가스와 산소 가스의 유량비율을 조절하여 침상 구조물의 발생을 조절할 수 있는 플라즈마 식각 방법에 관한 것이다.
최근 증강현실(AR: Augmented Reality), 혼합현실(MR: Mixed Reality), 또는 가상현실(VR: Virtual Reality)을 구현하는 디스플레이 유닛에 관심이 커지면서, 이를 구현하는 디스플레이 유닛에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있는 추세이다. 증강현실, 혼합현실, 또는 가상현실을 구현하는 디스플레이 유닛은 광의 파동적 성질에 기초한 회절 현상을 이용하는 회절 격자 도광판을 포함하고 있다. 회절 격자 도광판은 입사되는 광을 내부 반사 또는 내부 전반사시켜, 회절 격자 도광판에 입사된 광을 일 지점으로 가이드할 수 있는 회절 격자 패턴을 포함하고 있다.
상기와 같은 회절 격자 도광판을 제조하기 위해서 다양한 방법이 이용되고 있으며, 일반적으로 몰드를 이용한 임프린팅 방법을 통해 회절 격자 도광판을 제조하고 있다. 이 때, 식각용 기재 상에 플라즈마 식각을 수행하여 회절 격자 패턴을 형성하여, 회절 격자 도광판용 몰드를 제조할 수 있다.
다만, 종래의 파라데이 상자를 이용하여 플라즈마 식각을 이용하여 몰드를 제조하는 과정에서, 식각용 기재에 포함된 패턴부에 침상 구조물이 발생하는 문제가 있었다.
나아가, 상기 침상 구조물은 수십 nm 에서 수 ㎛ 길이로 형성되며, 이러한 침상 구조물이 형성된 패턴부를 포함하는 식각용 기재의 표면은 10% 이하의 저조한 반사율을 갖는 문제가 있었다.
이에, 혼합가스에 포함된 반응성 가스와 산소 가스의 유량비율을 조절하여 플라즈마 식각 공정을 통해 발생하는 침상 구조물을 제어할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
본 발명은 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법에서 사용되는 혼합가스에 포함된 반응성 가스와 산소 가스의 유량비율을 조절하여 침상 구조물의 발생을 조절할 수 있는 플라즈마 식각 방법을 제공하고자 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예는, 메쉬부가 상면에 구비된 파라데이 상자 내에, 식각용 기재를 구비하는 단계; 상기 메쉬부의 적어도 일부를 셔터로 차폐한 후, 상기 파라데이 상자 내에 혼합가스를 공급하여 상기 식각용 기재 상에 플라즈마 식각을 수행하는 단계; 및 상기 식각용 기재 상에 플라즈마 식각을 수행하여 패턴부를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 혼합가스는 반응성 가스와 산소 가스의 유량비율이 1 : 1 내지 1 : 10 로 포함되는 것인 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법은, 혼합가스에 포함되는 반응성 가스와 산소 가스의 유량을 조절함으로써, 식각용 기재에 형성되는 패턴부 내에 침상 구조물을 조절할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법은 혼합가스에 포함되는 반응성 가스와 산소 가스의 유량을 조절함으로써, 식각 속도를 향상시키는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법은 셔터를 이동시키고 셔터의 이동속도를 조절함으로써, 식각용 기재에 형성되는 패턴부의 구배를 조절할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본원 명세서 및 첨부된 도면으로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각의 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법에서 셔텨가 중앙부에서 외측부 방향을 따라 이동하여 식각용 기재를 식각하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법에서 셔텨가 외측부에서 중앙부 방향을 따라 이동하여 식각용 기재를 식각하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 경사 식각 방법에서 셔텨가 중앙부에서 외측부 방향을 따라 이동하여 식각용 기재를 식각하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 경사 식각 방법에서 셔텨가 외측부에서 중앙부 방향을 따라 이동하여 식각용 기재를 식각하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 패턴부가 구비된 석영 기재를 촬영한 SEM 사진이다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에서 제조된 패턴부가 구비된 석영 기재를 촬영한 SEM 사진이다.
도 9는 종래기술의 비교예 1에서 제조된 패턴부가 구비된 석영 기재를 촬영한 SEM 사진이다.
도 10은 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 2에서 측정된 단위면적당 침상 구조물의 개수와 식각 속도를 나타낸 그래프이다.
본 발명에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 발명에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 발명에서, 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본 발명에서의 파라데이 상자는 도체로 이루어진 밀폐공간을 의미하며, 플라즈마 내에 파라데이 상자를 설치하면 상자의 겉표면에 쉬스(sheath)가 형성되어 내부는 전기장이 일정한 상태로 유지된다. 이 때, 파라데이 상자의 윗면을 메쉬부로 형성하면 쉬스가 메쉬부의 표면을 따라서 형성된다. 그러므로, 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각을 수행하는 경우, 메쉬부 표면에 수평으로 형성된 쉬스와 수직한 방향으로 가속된 이온은 파라데이 상자의 내부로 입사한 후, 입사할 때의 방향성을 유지하며 기재까지 도달하게 되어 기재를 식각하게 된다. 나아가, 본 발명에서의 파라데이 상자 내부의 몰드용 기재 표면은 메쉬면에 대하여 수평 또는 경사진 상태로 고정될 수 있고, 이온은 메쉬면에 수직한 방향으로 입사하므로 몰드용 기재 표면에 대하여 수직 또는 경사진 방향으로의 식각이 가능하다. 파라데이 상자는 상면이 전도성을 가지는 메쉬부로 구성된 전도체 상자일 수 있다. 상기 플라즈마 식각의 식각 방향은 상기 파라데이 상자의 메쉬부 표면에 수직한 방향일 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각의 모식도이다. 종래기술에 의하여 식각용 기재를 식각하는 경우, 셔터가 차폐함으로 인해 형성되는 경계영역, 구체적으로 식각이 되는 부분과 식각이 되지 않는 식각용 기재의 경계영역에 침상 구조물이 형성되고 있었다. 패턴부 내에 형성된 상기 침상 구조물은 반응성 가스가 상기 경계영역에 침투하고, 식각용 기재에 포함된 성분이 완전히 식각되어 기체로 분산되지 않고, 반응성 가스와 상기 성분이 반응하여 흡착물을 를 형성하였다. 상기 흡착물은 식각용 기재의 표면에 위치하게 되고, 그 자체로 마스크의 역할을 하게 되므로 상기 흡착물에 의하여 식각이 차단되어 침상 구조물이 형성되었다. 구체적으로, 도 1과 같이 반응성 가스가 C4F8인 경우, C4F8의 탄소가 산소 가스와 충분히 반응하지 못하여 흡착물인 SiC를 형성하여 마스크로 작용하게 된다.
따라서, 이러한 침상 구조물이 형성된 식각용 기재를 사용하여 회절 도광판을 제조하는 경우, 상기 침상 구조물에 의하여 표면이 고르지 못한 식각용 기재가 형성되므로 상기 회절 도광판의 표면은 반사율이 10% 미만으로 저조하게 되는 문제가 있었다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예는, 메쉬부가 상면에 구비된 파라데이 상자 내에, 식각용 기재를 구비하는 단계; 상기 메쉬부의 적어도 일부를 셔터로 차폐한 후, 상기 파라데이 상자 내에 혼합가스를 공급하여 상기 식각용 기재 상에 플라즈마 식각을 수행하는 단계; 및 상기 식각용 기재 상에 플라즈마 식각을 수행하여 패턴부를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 혼합가스는 반응성 가스와 산소 가스의 유량비율이 1 : 1 내지 1 : 10 로 포함되는 것인 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법은, 패턴부 형성 과정에서 침상 구조물이 형성되는 것을 억제한다. 또한, 상기 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법은 식각용 기재에 상이한 깊이 구배를 가지는 패턴부를 정밀하게 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 식각용 기재는 석영 기판 또는 실리콘 웨이퍼일 수 있다. 플라즈마 식각, 구체적으로 유도결합 플라즈마 반응성 이온 식각 장비(ICP-RIE)를 이용한 식각 공정시, 자가 마스킹 현상(self-masking mechanism)에 의하여 식각 영역 내에 낮은 반사율을 가지는 침상 구조물(Grass)이 형성되는 문제가 발생될 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 식각용 기재로 석영 기판 또는 실리콘 웨이퍼를 사용함으로써, 식각용 기재의 일면 상에 패턴부를 식각하는 공정 시에 침상 구조물이 발생되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 혼합가스는 반응성 가스와 산소 가스의 유량비율이 1 : 1 내지 1 : 10 로 포함된다. 구체적으로, 혼합가스는 반응성 가스와 산소 가스를 포함하며, 상기 반응성 가스와 산소 가스의 유량비율은 1 : 1 내지 1 : 9, 1 : 1 내지 1 : 8, 1 : 1 내지 1 : 7 일 수 있다. 상기 반응성 가스와 산소 가스의 유량비율을 상술한 범위내에서 조절함으로써, 식각용 기재의 일면 상에 패턴부를 식각하는 공정 시에 침상 구조물이 발생되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각의 모식도이다. 상기 혼합가스는 반응성 가스와 산소 가스의 유량비율이 1 : 1 내지 1 : 10 로 포함하는 경우, 산소 가스와 반응성 가스의 결합이 충분이 이루어지므로 흡착물이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예로 반응성 가스가 C4F8인 경우, 식각용 기재와 반응하고 남은 반응성 가스의 탄소는 산소 가스와 반응하여 CO로 분산되므로 흡착물이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반응성 가스는 플라즈마 식각시 사용하는 일반적인 반응성 가스를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 반응성 가스로 CHF3, C4F8 및 CF4 로 이루어진 군으로부터 하나 이상을 포함하는 가스를 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플라즈마 식각 속도는 60 nm/min 이상 90 nm/min 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 플라즈마 식각 속도는 65 nm/min 이상 85 nm/min 이하, 70 nm/min 이상 80 nm/min 이하일 수 있다. 상기 플라즈마 식각 속도를 조절함으로써, 반응성 가스에 의하여 발생하는 침상 구조물을 형성을 효과적으로 억제할 수 있으며, 상기 셔터의 이동에 의하여 형성되는 패턴부의 깊이 구배를 정밀하게 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 식각용 기재의 패턴부 내에 침상 구조물의 단위면적당 개수는 0 개/cm2 초과 5 X 108 개/cm2이하일 수 있다. 구체적으로 상기 식각용 기재의 패턴부 내에 침상 구조물의 단위면적당 개수는 1 X 108 개/cm2 이상 4 X 108 개/ cm2 이하, 2 X 108 개/ cm2 이상 3 X 108 개/ cm2 이하일 수 있다. 상기 식각용 기재의 패턴부 내에 침상 구조물의 단위면적당 개수를 조절함으로써, 식각용 기재에 의하여 제조되는 회절 격자 도광판의 표면 반사율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플라즈마 식각은, 플라즈마 식각 장치의 ICP 파워를 0.1 kW 이상 4 kW 이하, RF 파워를 10 W 이상 200 W 이하로 조절하는 것을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 플라즈마 식각 장치의 ICP 파워를 0.2 kW 이상 3.8 kW 이하, 0.5 kW 이상 3.5 kW 이하, 0.75 kW 이상 3.0 kW 이하, 1.0 kW 이상 2.5 kW 이하, 또는 1.5 kW 이상 2.0 kW 이하로 조절할 수 있다. 또한, 플라즈마 식각 장치의 RF 파워를 10 W 이상 200 W 이하, 20 W 이상 180 W 이하, 50 W 이상 150 W 이하, 또는 70 W 이상 120 W 이하로 조절할 수 있다.
상기 플라즈마 식각 장치의 ICP 파워 및 RF 파워를 전술한 범위로 조절함으로써, 식각용 기재 상에 깊이 구배를 가지는 패턴부를 정밀하게 형성할 수 있고, 식각용 기재의 플라즈마 식각 과정에서 침상 구조물의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플라즈마 식각은, 작동 압력을 1 mtorr 이상 30 mtorr 이하로 조절하는 것을 포함할 수 있다. 구체적으로, 작동 압력을 2 mtorr 이상 28 mtorr 이하, 5 mtorr 이상 28 mtorr 이하, 7 mtorr 이상 25 mtorr 이하, 10 mtorr 이상 20 mtorr 이하, 또는 12 mtorr 이상 18 mtorr 이하로 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플라즈마 식각은, 반응성 가스 및 산소 가스를 포함하는 혼합 가스를 10 sccm 이상 200 sccm 이하로 플라즈마 식각 장치에 공급하는 것을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 플라즈마 식각 과정에서, 플라즈마 식각 장치에 상기 혼합 가스를 15 sccm 이상 180 sccm 이하, 20 sccm 이상 150 sccm 이하, 25 sccm 이상 130 sccm 이하로 공급할 수 있고, 보다 구체적으로, 15 sccm 이상 75 sccm 이하, 25 sccm 이상 70 sccm 이하, 30 sccm 이상 70 sccm 이하, 40 sccm 이상 60 sccm 이하, 또는 45 sccm 이상 55 sccm 이하로 공급할 수 있다.
상기 반응성 가스 및 산소 가스를 포함하는 혼합 가스의 공급 유량을 전술한 범위로 조절함으로써, 패턴부의 식각 공정의 정밀도를 향상시킬 수 있고, 식각용 기재를 패터닝하는 과정에서 침상 구조물의 발생을 보다 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 메쉬부는 0.5 Ω/□ 이상의 면저항을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 메쉬부의 면저항은 0.5 Ω/□ 이상 100 Ω/□ 이하일 수 있다. 기존의 파라데이 상자를 이용하여 상기 식각용 기재를 플라즈마 식각하는 경우, 파라데이 상자의 위치별로 고식각 영역과 저식각 영역이 불규칙하게 혼재되어, 플라즈마 식각의 정확도가 저하되는 문제가 있었다. 반면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 메쉬부의 면저항을 전술한 범위로 조절함으로써, 플라즈마 식각시 파라데이 상자 내에 고식각 영역과 저식각 영역을 일정하게 형성할 수 있다. 즉, 상기 식각용 기재 상에 패턴부를 정밀하게 식각할 수 있다. 또한, 상기 메쉬부의 면저항이 전술한 범위 내인 경우, 파라데이 상자의 제작 비용을 절감하면서도, 식각 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 메쉬부는 금속 메쉬 상에 불화탄소 라디칼이 흡착된 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 불화탄소 라디칼은 -CF, -CF2, -CF3 또는 -C2Fx(x는 1 내지 5의 정수)일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 파라데이 상자의 상기 메쉬부는 플라즈마 식각 시, F 라디칼에 의한 식각 및 표면 중합에 의하여 불화탄소 라디칼이 메쉬부에 흡착될 수 있다. 또한, 상기 메쉬부는 금속과 같은 전도성을 가지는 물질 상에 상기 불화탄소 라디칼이 흡착됨에 따라, 상기 메쉬부는 전술한 범위의 면저항을 보유할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 식각용 기재의 일면 상에, 알루미늄 및 크롬 중 적어도 하나를 포함하고, 개구를 갖는 금속 마스크가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 금속 마스크는 알루미늄으로 이루어진 것일 수 있다. 금속 마스크가 일면 상에 구비된 식각용 기재를 상기 파라데이 상자 내에 위치시킬 수 있다. 상기 금속 마스크의 개구에 의하여 노출된 상기 식각용 기재의 영역 상에 플라즈마 식각을 수행하여, 상기 식각용 기재 상에 패턴부를 형성할 수 있다.
또한, 상기 금속 마스크에 구비된 개구는 2 이상일 수 있다. 즉, 2 이상의 개구가 형성된 금속 마스크를 이용하여, 상기 식각용 기재 상에 2 종류의 패턴부를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 메쉬부가 상면에 구비된 파라데이 상자를 이용하여, 상기 식각용 기재의 일면을 플라즈마 식각함으로써, 식각용 기재의 일면 상에 패턴부를 형성할 수 있다. 상기 메쉬부는 플라즈마 식각시, 플라즈마와의 접촉면에서 자유전자를 끌어당겨 쉬스를 형성하게 할 수 있다. 또한, 상기 메쉬부는 전도성을 가질 수 있으며, 이를 통해 양전하를 가지는 이온을 끌어당겨 가속시킬 수 있다. 나아가, 상기 메쉬부는 상기 파라데이 상자의 일 면에 평탄하게 구비될 수 있으며, 굴곡부가 있는 경우 굴곡부에서의 식각속도가 국부적으로 달라질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 메쉬부는 스테인리스 재질의 메쉬를 사용할 수 있다. 구체적으로, SUS304 재질의 #200(피치 125 ㎛, 와이어 직경 50 ㎛, 개구율 36%) 상용 메쉬를 사용할 수 있다. 다만, 메쉬부의 재질을 한정하는 것은 아니며, 상기 메쉬부는 Al, Cu, W, Ni, Fe 및 이들 중 적어도 2종을 포함하는 합금을 재료로 하는 것일 수 있다. 또한, 상기 메쉬의 공극률 및 격자 크기는 식각의 용도에 따라 자유롭게 조절될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법에서 셔텨가 중앙부에서 외측부 방향을 따라 이동하여 식각용 기재를 식각하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 3 은 상면에 메쉬부(110)가 구비된 파라데이 상자(100) 내에 지지대(300)를 구비하고, 지지대(300) 상에 식각용 기재(200)를 위치시키고, 메쉬부(110)의 적어도 일부를 셔터(120)로 차폐하고, 식각용 기재(200) 상에 플라즈마 식각을 수행하는 것을 나타낸 것이다. 또한, 도 3 은 파라데이 상자(100)의 중앙부에서 외측부 방향(점선의 화살표 방향)을 따라 셔터(120)를 이동시키며, 식각용 기재(200) 상에 플라즈마 식각을 수행하여 깊이 구배를 가지는 패턴부를 형성하는 것을 나타낸 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 메쉬부의 적어도 일부를 셔터로 차폐한 후, 상기 식각용 기재 상에 플라즈마 식각을 수행할 수 있다. 이 때, 상기 파라데이 상자의 중앙부 부근의 메쉬부 상에 상기 셔터를 구비할 수 있다. 도 3을 참고하면, 파라데이 상자(100)의 중앙부 부근의 메쉬부(110) 상에 셔터(120)를 구비하여, 메쉬부(110)의 적어도 일부를 차폐하고, 식각용 기재(200) 상에 플라즈마 식각을 수행할 수 있다. 이 때, 파라데이 상자(100)의 외측부에 인접한 식각용 기재(200)의 일측 부분이 차폐되지 않도록, 상기 셔터(120)의 위치를 설정할 수 있다. 또한, 상기 식각용 기재의 일면 전체가 상기 셔텨에 의해 차폐되도록, 상기 셔터의 위치를 설정할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 파라데이 상자의 매쉬부 일부를 셔터를 이용하여 차폐함으로써, 셔터로 차폐된 영역에 인접한 식각 영역에서, 메쉬부로부터 식각용 기재까지의 거리 증가에 따른 식각률 변화폭을 크게 조절할 수 있다. 즉, 메쉬부의 일부를 셔터로 차폐하여 식각률 변화폭을 크게 조절함으로써, 깊이 구배를 가지는 패턴부를 식각용 기재의 일면 상에 용이하게 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 파라데이 상자의 중앙부에서 외측부 방향을 따라 상기 셔터를 이동시키며, 플라즈마 식각을 수행하여 상기 식각용 기재 상에 패턴부를 형성할 수 있다. 즉, 상기 파라데이 상자의 중앙부 부근에 위치한 셔터를 상기 파라데이 상자의 외측부 부근으로 이동시킬 수 있다. 도 3을 참고하면, 메쉬부(110) 상에 구비된 셔터(120)를 파라데이 상자(100)의 중앙부에서 외측부 방향(점선의 화살표 방향)을 따라 이동시키며, 식각용 기재(200)의 일면을 플라즈마 식각할 수 있다. 이를 통해, 식각용 기재의 일측에서 타측 방향으로, 깊이가 점진적으로 변화되는 패턴부가 구비된 식각용 기재를 용이하게 형성할 수 있다. 구체적으로, 도 3을 참고하면, 식각용 기재(200)의 일측(A)에서 타측(B) 방향을 따라, 식각용 기재(200)에 구비된 패턴부(P)의 깊이는 점진적으로 감소될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 패턴부를 형성하는 단계는, 상기 파라데이 상자의 중앙부에서 외측부 방향을 따라 상기 셔터를 이동시켜, 상기 셔터가 상기 식각용 기재의 일측으로부터 타측 방향으로 상기 식각용 기재의 일면을 순차적으로 개방하여, 상기 식각용 기재의 일측으로부터 타측방향으로 깊이가 점진적으로 변화되는 패턴부를 상기 식각용 기재의 일면 상에 형성하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 파라데이 상자의 중앙부에서 외측부 방향을 따라, 상기 셔터가 이동하는 속도가 변화될 수 있다. 구체적으로, 상기 셔터는 상기 파라데이 상자의 중앙부에서 외측부 방향을 따라, 상기 메쉬부 상에서 이동할 수 있으며, 점차 셔터의 이동 속도가 증가될 수 있다. 이를 통해, 상기 식각용 기재의 영역 별로 깊이 구배가 상이한 패턴부를 용이하게 형성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법에서 셔텨가 외측부에서 중앙부 방향을 따라 이동하여 식각용 기재를 식각하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 4는 상면에 메쉬부(110)가 구비된 파라데이 상자(100) 내에 지지대(300)를 구비하고, 지지대(300) 상에 식각용 기재(200)를 위치시키고, 메쉬부(110)의 적어도 일부를 셔터(120)로 차폐하고, 식각용 기재(200) 상에 플라즈마 식각을 수행하는 것을 나타낸 것이다. 또한, 도 4는 파라데이 상자(100)의 외측부에서 중앙부 방향(점선의 화살표 방향)을 따라 셔터(120)를 이동시키며, 식각용 기재(200) 상에 플라즈마 식각을 수행하여 깊이 구배를 가지는 패턴부를 형성하는 것을 나타낸 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 메쉬부의 적어도 일부를 셔터로 차폐한 후, 상기 식각용 기재 상에 플라즈마 식각을 수행할 수 있다. 이 때, 상기 파라데이 상자의 외측부 부근의 메쉬부 상에 상기 셔터를 구비할 수 있다. 도 4를 참고하면, 파라데이 상자(100)의 외측부 부근의 메쉬부(110) 상에 셔터(120)를 구비하여, 메쉬부(110)의 적어도 일부를 차폐하고, 식각용 기재(200) 상에 플라즈마 식각을 수행할 수 있다. 이 때, 파라데이 상자(100)의 중앙부에 인접한 식각용 기재(200)의 일측 부분이 차폐되지 않도록, 상기 셔터(120)의 위치를 설정할 수 있다. 또한, 상기 식각용 기재의 일면 전체가 상기 셔텨에 의해 차폐되지 않도록, 상기 셔터의 위치를 설정할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 파라데이 상자의 매쉬부 일부를 셔터를 이용하여 차폐함으로써, 셔터로 차폐된 영역에 인접한 식각 영역에서, 메쉬부로부터 식각용 기재까지의 거리 증가에 따른 식각률 변화폭을 크게 조절할 수 있다. 즉, 메쉬부의 일부를 셔터로 차폐하여 식각률 변화폭을 크게 조절함으로써, 깊이 구배를 가지는 패턴부를 식각용 기재의 일면 상에 용이하게 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 파라데이 상자의 외측부에서 중앙부 방향을 따라 상기 셔터를 이동시키며, 플라즈마 식각을 수행하여 상기 식각용 기재 상에 패턴부를 형성할 수 있다. 즉, 상기 파라데이 상자의 외측부 부근에 위치한 셔터를 상기 파라데이 상자의 중앙부 부근으로 이동시킬 수 있다. 도 4를 참고하면, 메쉬부(110) 상에 구비된 셔터(120)를 파라데이 상자(100)의 외측부에서 중앙부 방향(점선의 화살표 방향)을 따라 이동시키며, 식각용 기재(200)의 일면을 플라즈마 식각할 수 있다. 이를 통해, 식각용 기재의 일측에서 타측 방향으로, 깊이가 점진적으로 변화되는 패턴부가 구비된 식각용 기재를 용이하게 형성할 수 있다. 구체적으로, 도 4를 참고하면, 식각용 기재(200)의 일측(A)에서 타측(B) 방향을 따라, 식각용 기재(200)에 구비된 패턴부(P)의 깊이는 점진적으로 감소될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 패턴부를 형성하는 단계는, 상기 파라데이 상자의 외측부에서 중앙부 방향을 따라 상기 셔터를 이동시켜, 상기 셔터가 상기 식각용 기재의 일측으로부터 타측 방향으로 상기 식각용 기재의 일면을 순차적으로 개방하여, 상기 식각용 기재의 일측으로부터 타측방향으로 깊이가 점진적으로 변화되는 패턴부를 상기 식각용 기재의 일면 상에 형성하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 파라데이 상자의 외측부에서 중앙부 방향을 따라, 상기 셔터가 이동하는 속도가 변화될 수 있다. 구체적으로, 상기 셔터는 상기 파라데이 상자의 외측부에서 중앙부 방향을 따라, 상기 메쉬부 상에서 이동할 수 있으며, 점차 셔터의 이동 속도가 증가될 수 있다. 이를 통해, 상기 식각용 기재의 영역 별로 깊이 구배가 상이한 패턴부를 용이하게 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 식각용 기재는 상기 파라데이 상자의 바닥면에 경사지게 구비될 수 있다. 상기 식각용 기재를 상기 파라데이 상자의 바닥면에 경사지게 구비함으로써, 상기 식각용 기재 상에 깊이 구배를 가지는 경사 패턴부를 형성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 경사 식각 방법에서 셔텨가 중앙부에서 외측부 방향을 따라 이동하여 식각용 기재를 식각하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 5는 상면에 메쉬부(110)가 구비된 파라데이 상자(100) 내에 경사면을 갖는 지지대(300)를 구비하고, 지지대(300) 상에 식각용 기재(200)를 위치시키고, 메쉬부(110)의 적어도 일부를 셔터(120)로 차폐하고, 식각용 기재(200) 상에 플라즈마 경사 식각을 수행하는 것을 나타낸 것이다. 또한, 도 5는 파라데이 상자(100)의 중앙부에서 외측부 방향(점선의 화살표 방향)을 따라 셔터(120)를 이동시키며, 식각용 기재(200) 상에 플라즈마 경사 식각을 수행하여 깊이 구배를 가지는 경사 패턴부(P)를 형성하는 것을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 경사 식각 방법에서 셔텨가 외측부에서 중앙부 방향을 따라 이동하여 식각용 기재를 식각하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 6은 상면에 메쉬부(110)가 구비된 파라데이 상자(100) 내에 경사면을 갖는 지지대(300)를 구비하고, 지지대(300) 상에 식각용 기재(200)를 위치시키고, 메쉬부(110)의 적어도 일부를 셔터(120)로 차폐하고, 식각용 기재(200) 상에 플라즈마 경사 식각을 수행하는 것을 나타낸 것이다. 또한, 도 6은 파라데이 상자(100)의 외측부에서 중앙부 방향(점선의 화살표 방향)을 따라 셔터(120)를 이동시키며, 식각용 기재(200) 상에 플라즈마 경사 식각을 수행하여 깊이 구배를 가지는 경사 패턴부(P)를 형성하는 것을 나타낸 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 파라데이 상자의 바닥면에 대한 상기 지지대의 경사각은 0 ° 이상 60 ° 이하, 또는 35 ° 이상 45 ° 이하일 수 있다. 상기 지지대의 경사각을 조절함으로써, 상기 패턴부의 경사각을 조절할 수 있다.
상기 지지대의 경사각을 전술한 범위로 조절함으로서, 상기 패턴부의 평균 경사각을 0 °내지 55 °, 또는 30 ° 내지 40 °로 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 지지대의 경사각을 35 °로 조절하는 경우, 상기 패턴부의 최소 경사각은 27 °, 최대 경사각은 36 °, 평균 경사각은 33 °로 조절될 수 있다. 또한, 상기 지지대의 경사각을 40 °로 조절하는 경우, 상기 패턴부의 최소 경사각은 32 °, 최대 경사각은 40 °, 평균 경사각은 36 °로 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 패턴부가 구비된 상기 식각용 기재는 회절 격자 도광판용 몰드 기재일 수 있다. 구체적으로, 상기 식각용 기재 상에 형성된 패턴부는, 회절 격자 도광판용 몰드의 패턴일 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 상기 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법을 이용하여 패턴부가 형성된 회절 격자 도광판용 몰드를 준비하는 단계; 상기 회절 격자 도광판용 몰드의 패턴부가 형성된 일면 상에 수지 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 수지 조성물을 경화시키는 단계;를 포함하는 회절 격자 도광판의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수지 조성물은 당업계에서 일반적으로 사용되는 수지 조성물이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 나아가, 상기 수지 조성물을 도포하는 단계는 스핀 코팅, 딥 코팅, 드롭 캐스팅 등 당업계에서 일반적으로 사용되는 코팅 방법을 이용하여 수행될 수 있다. 또한, 상기 수지 조성물을 경화시키는 방법은 당 업계에서 일반적으로 사용되는 경화 방법을 제한없이 사용할 수 있다. 일 예로, 광경화성 수지 조성물을 사용하는 경우에는 광경화 방법을 이용할 수 있고, 열경화성 수지 조성물을 사용하는 경우에는 열경화 방법을 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 회절 격자 도광판은 직접 회절 격자 도광판으로 사용될 수 있다. 또한, 상기 회절 격자 도광판을 중간 몰드로 이용하여, 이를 복제하는 방법으로 최종 생산품을 제조할 수도 있다. 구체적으로, 상기 제조된 회절 격자 도광판을 중간 몰드로 하여 다시 회절 격자 도광판을 제조하는 경우, 중간 몰드로 사용된 회절 격자 도광판의 격자 패턴의 기울기가 반전된 것을 얻을 수 있다. 나아가, 격자 패턴의 기울기가 반전된 회절 격자 도광판을 중간 몰드로 이용하여 회절 격자 도광판용 몰드를 제조한 후, 회절 격자 도광판을 제조하는 경우, 최초의 회절 격자 도광판과 동일한 방향의 격자 패턴을 구현할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
실시예 1
메쉬부의 면저항이 0.5605 Ω/□이고, 바닥면이 스테인리스(SUS304) 플레이트인 파라데이 상자를 준비하였다. 그리고, 유도결합 플라즈마 반응성 이온 식각 장비(ICP-RIE)(Oxford社 plasmaLab system100) 내에 상기 파라데이 상자를 구비하였다.
두께 2 ㎜의 석영 기재 상에 Al을 증착하여 50 nm 두께의 Al층을 형성하였다. 이후, Al층 상에 포토레지스트를 스핀 코팅한 후, 400 ㎚의 피치를 가지는 포토 마스크를 사용하여 UV경화로 포토레지스트를 현상한 후, Al층을 선택적으로 식각하여, 400 nm의 피치, 200 nm의 폭을 가지는 패턴을 가지는 Al 금속 마스크를 석영 기재 상에 형성하여, 식각용 기재를 준비하였다.
이후, 높이가 30 mm이고, Al 재질의 지지대를 상기 파라데이 상자에 구비시키고, 지지대 상에 석영 기재를 위치시켰다. 이 때, 석영 기재의 일면과 메쉬부의 최소 이격거리는 약 5 mm이었다.
파라데이 상자(100)의 메쉬부(110) 상에 셔터(120)를 구비시키되, 메쉬부의 일부가 셔터에 의하여 차폐되도록 위치시켰다.
그리고, ICP-RIE(Oxford社 plasmaLab system 100)을 이용하여 플라즈마 식각을 수행하였으며, O2를 40sccm 및 반응성 가스인 C4F8를 10sccm을 포함하는 혼합가스를 50 sccm의 유속으로 공급하였다. 또한, 식각 조건으로서, RF 파워를 150 W, ICP 파워를 2 kW, 작동 압력을 7 mTorr, 온도를 15 ℃로 설정하였다.
이후, 셔터가 차폐하고 있는 곳으로부터 차폐되지 않은 방향으로 식각용 기재의 일측으로부터 거리에 따라, 패턴부 내의 단위 면적당 침상 구조물의 개수와 식각 속도를 측정하였다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일한 파라데이 상자 및 식각용 기재를 준비하였고, 반응성 가스로서, O2를 25sccm 및 반응성 가스인 C4F8를 25sccm를 포함하는 혼합가스를 50sccm의 유속으로 공급한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 식각용 기재를 식각하였다.
비교예 1
상기 실시예 1과 동일한 파라데이 상자 및 식각용 기재를 준비하였고, 반응성 가스로서, O2를 2sccm 및 C4F8를 48sccm를 포함하는 혼합가스를 50sccm의 유속으로 공급한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 식각용 기재를 식각하였다.
패턴부에 형성된 침상 구조물의 단위면적당 개수 및 식각 속도 관측
도 7a는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 패턴부가 구비된 석영 기재의 단면을 촬영한 SEM 사진이고, 도 7b는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 패턴부가 구비된 석영 기재의 평면을 촬영한 SEM 사진이다.
도 7a 및 7b를 참고하면, 반응성 가스와 산소 가스의 유량비율이 1 : 4인 혼합가스를 공급하여 식각을 한 실시예 1의 경우, 석영 기재에 침상 구조물이 형성되지 않은 것을 확인하였다.
또한, 도 8a는 본 발명의 실시예 2에서 제조된 패턴부가 구비된 석영 기재의 단면을 촬영한 SEM 사진이고, 도 8b는 본 발명의 실시예 2에서 제조된 패턴부가 구비된 석영 기재의 평면을 촬영한 SEM 사진이다.
도 8a 및 8b를 참고하면, 반응성 가스와 산소 가스의 유량비율이 1 : 1인 혼합가스를 공급하여 식각을 한 실시예 2의 경우, 석영 기재에 침상 구조물이 거의 형성되지 않은 것을 확인하였다.
도 9a는 본 발명의 비교예 1에서 제조된 패턴부가 구비된 석영 기재의 단면을 촬영한 SEM 사진이고, 도 9b는 본 발명의 비교예 1에서 제조된 패턴부가 구비된 석영 기재의 평면을 촬영한 SEM 사진이다.
도 9a 및 9b를 참고하면, 반응성 가스와 산소 가스의 유량비율이 24 : 1인 혼합가스를 공급하여 식각을 한 비교예 1의 경우, 석영 기재에 침상 구조물이 다량 형성된 것을 확인하였다.
구체적으로, 도 10은 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 2에서 측정된 단위면적당 침상 구조물의 개수와 식각 속도를 나타낸 그래프이다.
도 10과 같이 산소 가스의 유량비율이 증가할수록 침상 구조물의 단위면적당 개수가 급격히 감소하며, 실시예 1의 경우 침상 구조물이 발생하지 않은 것을 확인하였다. 또한, 산소 가스의 유량비율이 증가할수록 식각 속도가 증가하는 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법은 식각용 기재 상에 형성된 패턴부에 침상 구조물을 감소시킬 수 있는 효과가 있음을 알 수 있으며, 반응성 가스가 마스크의 역할을 하는 흡착물로 잔류하지 않고, 식각 후 기체를 형성하여 분산되므로 식각 효율 및 식각속도가 증가되는 효과가 있음을 알 수 있다.
100: 파라데이 상자
110: 메쉬부
120: 셔터
200: 식각용 기재
300: 지지대

Claims (13)

  1. 메쉬부가 상면에 구비된 파라데이 상자 내에, 식각용 기재를 구비하는 단계;
    상기 메쉬부의 적어도 일부를 셔터로 차폐한 후, 상기 파라데이 상자 내에 혼합가스를 공급하여 상기 식각용 기재 상에 플라즈마 식각을 수행하는 단계; 및
    상기 식각용 기재 상에 플라즈마 식각을 수행하여 패턴부를 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 혼합가스는 반응성 가스와 산소 가스의 유량비율이 1 : 1 내지 1 : 10으로 포함되는 것인 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응성 가스는 CHF3, C4F8 및 CF4 로 이루어진 군으로부터 하나 이상을 포함하는 것인 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 플라즈마 식각 속도는 60 nm/min 이상 90 nm/min 이하인 것인 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 식각용 기재의 패턴부 내에 침상 구조물의 단위면적당 개수는 0 개/cm2 초과 5 X 108 개/cm2이하인 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 패턴부를 형성하는 단계는 상기 셔터가 이동되며, 상기 셔터의 이동속도가 변화하는 것인 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 플라즈마 식각은, 플라즈마 식각 장치의 ICP 파워를 0.1 kW 이상 4 kW 이하, RF 파워를 10 W 이상 200 W 이하로 조절하는 것을 포함하는 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 플라즈마 식각은, 작동 압력을 1 mTorr 이상 30 mTorr 이하로 조절하는 것을 포함하는 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 플라즈마 식각은, 반응성 가스 및 산소 가스를 포함하는 혼합 가스를 10 sccm 이상 200 sccm 이하로 플라즈마 식각 장치에 공급하는 것을 포함하는 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 메쉬부는 0.5 Ω/□ 이상의 면저항을 가지는 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 메쉬부는 금속 메쉬 상에 불화탄소 라디칼이 흡착된 것인 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 식각용 기재의 일면 상에, 알루미늄 및 크롬 중 적어도 하나를 포함하고, 개구를 가지는 금속 마스크가 구비되는 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 식각용 기재는 상기 파라데이 상자의 바닥면에 경사지게 구비되는 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 패턴부가 구비된 상기 식각용 기재는 회절 격자 도광판용 몰드 기재인 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법.

KR1020190075505A 2019-06-25 2019-06-25 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법 KR20210000436A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190075505A KR20210000436A (ko) 2019-06-25 2019-06-25 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190075505A KR20210000436A (ko) 2019-06-25 2019-06-25 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210000436A true KR20210000436A (ko) 2021-01-05

Family

ID=74140767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190075505A KR20210000436A (ko) 2019-06-25 2019-06-25 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210000436A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7305246B2 (ja) 回折格子導光板用モールドの製造方法および回折格子導光板の製造方法
TWI698911B (zh) 利用法拉第盒的電漿蝕刻製程方法
JP6966150B2 (ja) ファラデーケージを用いたプラズマエッチング方法
JP7086415B2 (ja) ファラデーケージを用いたプラズマエッチング方法
EP3819929B1 (en) Plasma etching method using faraday box
JP6925691B2 (ja) 回折格子導光板用モールド基材の製造方法および回折格子導光板の製造方法
KR102548183B1 (ko) 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법
KR20210000436A (ko) 파라데이 상자를 이용한 플라즈마 식각 방법
KR102599186B1 (ko) 파라데이 상자 및 이를 이용한 플라즈마 식각 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal