KR20220014970A - Ultra flat mirror and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

Provided are a manufacturing method of an ultra-flat mirror and the ultra-flat mirror manufactured through the method. The method includes (a) a step of preparing a substrate with a flat plate shape of one surface and (b) a step of coating a metal thin film layer on the one surface of the substrate and uses an upper surface of the metal thin layer coated flat corresponding to the one surface of the substrate in the (b) step as a reflective surface.

Description

초 평탄 거울 및 이를 제조하기 위한 제조방법{ULTRA FLAT MIRROR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Ultra-flat mirror and manufacturing method for manufacturing the same

본 발명은 초 평탄 거울 및 이를 제조하기 위한 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 빛을 이용한 각종 장치의 광학부품으로 적용될 수 있는 초 평탄 거울의 제작 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-flat mirror and a manufacturing method for manufacturing the same, and more particularly, to a manufacturing technique for an ultra-flat mirror that can be applied as an optical component of various devices using light.

거울은 들어오는 파동(빛살 다발)의 진행방향을 변경시키기 위한 장치이다. A mirror is a device for changing the direction of the incoming wave (light beam).

이때, 거울 반사면에 들어오는 파동의 물리적 특성을 거의 그대로 보존한 채 반사시키려면 반사가 이루어지는 반사면을 매끈하게 갈아 광학적으로 평평하게 만들어야한다. 좀더 구체적으로, 거울을 직각으로 절단했을 때, 거울의 표면인 반사면의 단면에는 여러 가지 피치(pitch)의 요철이 있는데, 이러한 요철의 울퉁불퉁한 높이가 파동(빛)의 파장에 비해 훨씬 작아지도록 구현되어야 한다.At this time, in order to reflect the physical properties of the wave entering the mirror reflective surface while preserving it almost as it is, the reflective surface on which the reflection takes place must be polished to make it optically flat. More specifically, when the mirror is cut at a right angle, there are irregularities of various pitches on the cross section of the reflective surface, which is the surface of the mirror. should be implemented

즉, 반사면의 거침 정도 예컨대, 표면조도(또는 표면 거칠기)가 우수할수록 입사된 파동이 물리적 특성을 거의 그대로 보존한 채 반사될 수 있는 것이다.That is, as the roughness of the reflective surface, for example, the surface roughness (or surface roughness) is excellent, the incident wave can be reflected while almost preserving the physical properties.

거울은 파동(빛)을 이용한 각종 장치의 광학부품으로 적용될 수 있는데, 일 예로 리소그래피(lithography) 공정에서 반도체 소자의 패터닝(patterning)을 위해 적용될 수 있다.A mirror may be applied as an optical component of various devices using a wave (light). For example, it may be applied for patterning a semiconductor device in a lithography process.

이때, 거울의 퀄리티 즉, 우수한 표면조도를 가지는 반사면을 구현하는 것이 중요한데, 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0096007호(출원일: 2010. 10. 11, 공개일 : 2012. 08. 29, ‘다층거울’, 이하,‘선행기술’이라 칭함.)에 제시된 바와 같이, 선행기술 외에도 종래 제시된 거울들은 특정 파장대의 빛을 반사시키도록 특정 파장대의 빛에 대한 반사율을 높일 수 있는 기술을 제시할 뿐, 반사시키고자 하는 빛의 파장대가 특정 파장대에 한정되지 않고, 반사면에 도달한 뒤 반사하게 되는 빛의 모양이 변형되지 않으며 그 물리적 특성을 그대로 보존한 채 반사되도록 거울의 퀄리티를 높이기 위한 기술적 고려는 전혀 이루어지고 있지 않다. At this time, it is important to realize the quality of the mirror, that is, a reflective surface having excellent surface roughness. 'Multilayer mirror', hereinafter referred to as 'prior art'), in addition to the prior art, the conventionally presented mirrors only present a technology capable of increasing the reflectance of light in a specific wavelength band to reflect light in a specific wavelength band. , Technical consideration to improve the quality of the mirror so that the wavelength band of the light to be reflected is not limited to a specific wavelength band, the shape of the light reflected after reaching the reflective surface is not deformed, and its physical properties are preserved as it is. is not being done at all.

대한민국 공개특허공보 제10-2012-0096007호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2012-0096007

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 거울의 반사면에 입사되는 빛의 물리적 특성을 보존한 채 반사시키기 위하여 거울의 퀄리티 즉, 표면조도가 우수한 초 평탄 거울 및 이를 제조하기 위한 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, and provides an ultra-flat mirror with excellent quality, that is, surface roughness, and a manufacturing method for manufacturing the same in order to reflect the physical properties of light incident on the reflective surface of the mirror while preserving it but it has a purpose.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 초 평탄 거울의 제조 방법은 (a) 일면이 평평한 판 형상의 기판을 준비하는 단계; 및 (b) 상기 기판의 일면에 금속 박막층을 코팅하는 단계; 를 포함하고, 상기 (b) 단계에서 상기 기판의 일면과 대응되어 평평하게 코팅된 금속 박막층의 상면을 반사면으로 사용할 수 있다.In order to achieve this object, a method of manufacturing an ultra-flat mirror according to a first embodiment of the present invention includes (a) preparing a plate-shaped substrate having a flat surface; and (b) coating a metal thin film layer on one surface of the substrate; Including, the upper surface of the metal thin film layer coated flat to correspond to one surface of the substrate in step (b) may be used as a reflective surface.

또한, 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 초 평탄 거울의 제조 방법은 (a) 일면이 평평한 판 형상의 기판을 준비하는 단계; (b) 상기 기판의 일면 상부에 소정의 두께를 가지는 금속층을 코팅하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에서 코팅된 금속층을 상기 기판에서 분리시키는 단계; 를 포함하고, 상기 (c) 단계에서 분리시킨 금속층에서 상기 기판과 맞닿았던 접합면을 반사면으로 사용할 수 있다.In addition, in order to achieve this object, a method of manufacturing an ultra-flat mirror according to a second embodiment of the present invention includes (a) preparing a plate-shaped substrate having a flat surface; (b) coating a metal layer having a predetermined thickness on one surface of the substrate; and (c) separating the metal layer coated in step (b) from the substrate; Including, in the metal layer separated in step (c), the bonding surface in contact with the substrate may be used as a reflective surface.

한편, 상술한 초 평탄 거울의 제조방법들을 통해 초 평탄 거울이 제조될 수 있다.On the other hand, the ultra-flat mirror may be manufactured through the above-described manufacturing methods of the ultra-flat mirror.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 도출될 수 있다.As described above, according to the present invention, the following effects can be derived.

첫째, 낮은 수준의 표면조도(또는 표면 거칠기) 값을 가지는 기판 상에 높은 반사율의 금속 박막층 또는 금속층을 형성하고, 초 평탄 거울의 반사면으로 사용하기 위한 금속 박막층 또는 금속층의 일면 또한 기판과 대응되는 수준의 표면조도(또는 표면 거칠기) 값을 가지도록 마련됨에 따라, 본 발명이 제시하는 초 평탄 거울은 현재 광학 거울에서 달성할 수 있는 최고 수준의 0.3 nm 이하의 거칠기를 가질 수 있다.First, a metal thin film layer or metal layer of high reflectivity is formed on a substrate having a low level of surface roughness (or surface roughness) value, and one side of the metal thin film layer or metal layer is also corresponding to the substrate for use as a reflective surface of an ultra-flat mirror. As it is prepared to have a level of surface roughness (or surface roughness), the ultra-flat mirror proposed by the present invention may have a roughness of 0.3 nm or less, the highest level achievable in current optical mirrors.

둘째, 본 발명이 제시하는 초 평탄 거울은 빛을 이용한 각종 장치의 광학부품으로 사용되어, 해당 장치의 성능을 향상시킬 수 있다.Second, the ultra-flat mirror proposed by the present invention can be used as an optical component of various devices using light, thereby improving the performance of the device.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초 평탄 거울의 제조방법으로 제조된 초 평탄 거울을 예시한 것이다.
도2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 초 평탄 거울의 제조방법으로 제조된 초 평탄 거울을 예시한 것이다.1 illustrates an ultra-flat mirror manufactured by a method of manufacturing an ultra-flat mirror according to a first embodiment of the present invention.
2 illustrates an ultra-flat mirror manufactured by a method of manufacturing an ultra-flat mirror according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.A preferred embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, but already known technical parts will be omitted or compressed for the sake of brevity of description.

<제1 실시예에 따른 초 평탄 거울의 제조방법에 관한 설명><Description of the manufacturing method of the ultra-flat mirror according to the first embodiment>

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초 평탄 거울의 제조방법으로 제조된 초 평탄 거울을 예시한 것이다. 이하에서는, 도1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 초 평탄 거울의 제조방법에 관하여 설명하고자 한다. 1 illustrates an ultra-flat mirror manufactured by the method of manufacturing an ultra-flat mirror according to a first embodiment of the present invention. Hereinafter, with reference to FIG. 1, a method of manufacturing an ultra-flat mirror according to a first embodiment of the present invention will be described.

1. (a) 단계; 기판 준비단계 1. (a) step; Substrate preparation step

(a) 단계는 일면이 평평한 판 형상의 기판(110)을 준비하는 단계이다. 이때, 기판(110)은 STO(SrTiO3) 기판이 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 낮은 수준의 표면조도(또는 표면 거칠기) 값을 가지는 소재면 그 어떠한 것도 적용 가능하다. 이때, 표면조도가 작은 값을 가진다는 것은 그 표면이 거칠지 않고 매끄럽게 마련된다는 것을 의미한다.Step (a) is a step of preparing a plate-shaped substrate 110 having a flat surface. In this case, the substrate 110 may be an STO (SrTiO 3 ) substrate, but is not limited thereto, and any material having a low surface roughness (or surface roughness) value may be applied. At this time, the small value of the surface roughness means that the surface is not rough and is provided smoothly.

2. (b) 단계; 금속 박막층 형성단계 2. (b) step; Metal thin film layer forming step

(b) 단계는 기판(110)의 일면에 금속 박막층(120)을 코팅하는 단계이다. 여기서, 금속 박막층(120)은 파동(빛)이 초 평탄 거울(100)의 반사면(R)에서 대부분 반사되도록 구현하기 위해, 알루미늄(Al) 또는 은(Ag), 금(Au)과 같이 산화막이 투명하거나 산화가 잘되지 않는 금속으로 형성될 수 있다. 이때, 금속 박막층(120)을 형성하는 금속은 상술한 금속들에만 한정되지 않고, 반사율이 높은 재료이면 그 어떠한 것도 적용 가능하다.Step (b) is a step of coating the metal thin film layer 120 on one surface of the substrate 110 . Here, the metal thin film layer 120 is an oxide film such as aluminum (Al), silver (Ag), or gold (Au) in order to realize that the wave (light) is mostly reflected from the reflective surface R of the ultra-flat mirror 100 . It can be formed from transparent or poorly oxidized metals. In this case, the metal forming the metal thin film layer 120 is not limited to the above-described metals, and any material with high reflectance may be applied.

즉, 평평한 기판(110) 상에 반사율이 높은 물질을 얇게 코팅하면, 기판(100) 상에 코팅된 금속 박막층(120) 또한 평평하게 마련될 수 있다. 이에, 본 발명의 제1 실시예에 따른 초 평탄 거울(100)은 기판(110)의 일면과 대응되어 평평하게 코팅된 금속 박막층(120)의 상면을 반사면(R)으로 사용함으로써, 초 평탄 거울(100)의 반사면(R)에 도달하는 빛이 그 물리적 특성을 그대로 보존한 채 반사되도록 할 수 있다. That is, when a material having high reflectivity is thinly coated on the flat substrate 110 , the metal thin film layer 120 coated on the substrate 100 may also be provided flat. Accordingly, the ultra-flat mirror 100 according to the first embodiment of the present invention uses the upper surface of the metal thin film layer 120 coated flat to correspond to one surface of the substrate 110 as the reflective surface R, so that it is super-flat. The light reaching the reflective surface R of the mirror 100 may be reflected while preserving its physical properties.

<제2 실시예에 따른 초 평탄 거울의 제조방법에 관한 설명><Description of the manufacturing method of the ultra-flat mirror according to the second embodiment>

도2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 초 평탄 거울의 제조방법으로 제조된 초 평탄 거울을 예시한 것이다. 이하에서는, 도2를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 초 평탄 거울의 제조방법에 관하여 설명하고자 한다. 2 illustrates an ultra-flat mirror manufactured by a method of manufacturing an ultra-flat mirror according to a second embodiment of the present invention. Hereinafter, with reference to FIG. 2, a method of manufacturing an ultra-flat mirror according to a second embodiment of the present invention will be described.

1. (a) 단계; 기판 준비단계 1. (a) step; Substrate preparation step

(a) 단계는 일면이 평평한 판 형상의 기판(110)을 준비하는 단계이다. 이때, 기판(110)은 STO(SrTiO3) 기판이 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 낮은 수준의 표면조도(또는 표면 거칠기) 값을 가지는 소재면 그 어떠한 것도 적용 가능하다. 이때, 표면조도가 작은 값을 가진다는 것은 그 표면이 거칠지 않고 매끄럽게 마련된다는 것을 의미한다.Step (a) is a step of preparing a plate-shaped substrate 110 having a flat surface. In this case, the substrate 110 may be an STO (SrTiO 3 ) substrate, but is not limited thereto, and any material having a low surface roughness (or surface roughness) value may be applied. At this time, the small value of the surface roughness means that the surface is not rough and is provided smoothly.

2. (b) 단계; 금속층 형성단계 2. (b) step; metal layer formation step

(b) 단계는 기판(110)의 일면에 소정의 두께를 가지는 금속층(120)을 코팅하는 단계이다. 여기서, 금속층(120)은 파동(빛)이 초 평탄 거울(100)의 반사면(R)에서 대부분 반사되도록 구현하기 위해, 알루미늄(Al) 또는 은(Ag), 금(Au)과 같이 산화막이 투명하거나 산화가 잘되지 않는 금속으로 형성될 수 있다. 이때, 금속층(120)을 형성하는 금속은 상술한 금속들에만 한정되지 않고, 반사율이 높은 재료이면 그 어떠한 것도 적용 가능하다.Step (b) is a step of coating the metal layer 120 having a predetermined thickness on one surface of the substrate 110 . Here, the metal layer 120 is formed of an oxide film such as aluminum (Al), silver (Ag), or gold (Au) in order to realize that the wave (light) is mostly reflected from the reflective surface R of the ultra-flat mirror 100 . It may be formed of a transparent or poorly oxidized metal. In this case, the metal forming the metal layer 120 is not limited to the above-described metals, and any material with high reflectance may be applied.

2. (c) 단계; 금속층 분리단계2. (c) step; Metal layer separation step

(c) 단계는 (b) 단계에서 코팅된 금속층(120)을 기판(110)에서 분리시키는 단계이다. 여기서, 참고로, (b) 단계에서 기판(110) 상에 코팅된 금속층(120)은 앞서 설명한 제1 실시예에 따른 초 평탄 거울의 제조방법과 달리, 소정의 두께를 가지도록 두텁게 코팅하여, 평평한 기판(110)과 마주 접한 접합면이 기판(110)의 일면과 대응되어 평평하게 형성될 수 있다.Step (c) is a step of separating the metal layer 120 coated in step (b) from the substrate 110 . Here, for reference, the metal layer 120 coated on the substrate 110 in step (b) is thickly coated to have a predetermined thickness, unlike the manufacturing method of the ultra-flat mirror according to the first embodiment described above, A bonding surface facing the flat substrate 110 may be formed to be flat to correspond to one surface of the substrate 110 .

이에, 금속층(120)을 기판(110) 상에서 분리시켜, 금속층(120)의 하면 즉, 접합면을 반사면(R)으로 사용함으로써, 초 평탄 거울(100)의 반사면(R)에 도달하는 빛이 그 물리적 특성을 그대로 보존한 채 반사되도록 할 수 있다. Accordingly, by separating the metal layer 120 on the substrate 110 and using the lower surface of the metal layer 120 , that is, the bonding surface as the reflective surface R, to reach the reflective surface R of the ultra-flat mirror 100 . Light can be reflected while preserving its physical properties.

상술한 초 평탄 거울의 제조방법들을 통해 제조된 초 평탄 거울은 낮은 수준의 표면조도(또는 표면 거칠기) 값을 가지도록 마련되어, 현재 광학 거울에서 달성할 수 있는 최고 수준의 0.3 nm 이하의 거칠기를 가질 수 있으며, 빛을 이용한 각종 장치의 광학부품으로 사용되어, 장치의 성능을 향상시킬 수 있다.The ultra-flat mirror manufactured through the above-described methods of manufacturing the ultra-flat mirror is provided to have a low level of surface roughness (or surface roughness), and has a roughness of 0.3 nm or less, which is the highest level achievable in the current optical mirror. It can be used as an optical component of various devices using light, and the performance of the device can be improved.

이러한 장치의 예로는 광학 현미경, 리소그래피 장치 등이 있는데, 만약, 본 발명이 제시하는 초 평탄 거울이 광학 현미경에 적용될 경우, 초 평탄 거울은 가시광 뿐만 아니라 X-선 영역에서의 현미경에서도 유용하게 사용될 수 있다. Examples of such an apparatus include an optical microscope, a lithographic apparatus, and the like. If the ultra-flat mirror proposed by the present invention is applied to an optical microscope, the ultra-flat mirror can be usefully used not only in visible light but also in X-ray microscopy. have.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 균등개념으로 이해되어져야 할 것이다.As described above, the detailed description of the present invention has been made by the embodiments with reference to the accompanying drawings, but since the above-described embodiments have only been described with preferred examples of the present invention, the present invention is limited only to the above embodiments It should not be understood as being, and the scope of the present invention should be understood as the following claims and their equivalents.

100 : 초 평탄 거울
110 : 기판
120 : 금속 박막층 또는 금속층
R : 반사면100: super flat mirror
110: substrate
120: metal thin film layer or metal layer
R: reflective surface

Claims (3)

(a) 일면이 평평한 판 형상의 기판을 준비하는 단계; 및
(b) 상기 기판의 일면에 금속 박막층을 코팅하는 단계; 를 포함하고,
상기 (b) 단계에서 상기 기판의 일면과 대응되어 평평하게 코팅된 금속 박막층의 상면을 반사면으로 사용하는
초 평탄 거울의 제조방법.
(a) preparing a plate-shaped substrate with a flat surface; and
(b) coating a thin metal layer on one surface of the substrate; including,
In step (b), the upper surface of the metal thin film layer coated flat to correspond to one surface of the substrate is used as a reflective surface.
A method of manufacturing an ultra-flat mirror.
 (a) 일면이 평평한 판 형상의 기판을 준비하는 단계;
(b) 상기 기판의 일면 상부에 소정의 두께를 가지는 금속층을 코팅하는 단계; 및
(c) 상기 (b) 단계에서 코팅된 금속층을 상기 기판에서 분리시키는 단계; 를 포함하고,
상기 (c) 단계에서 분리시킨 금속층에서 상기 기판과 맞닿았던 접합면을 반사면으로 사용하는
초 평탄 거울의 제조방법.
(a) preparing a plate-shaped substrate with a flat surface;
(b) coating a metal layer having a predetermined thickness on one surface of the substrate; and
(c) separating the metal layer coated in step (b) from the substrate; including,
In the metal layer separated in step (c), the bonding surface in contact with the substrate is used as a reflective surface.
A method of manufacturing an ultra-flat mirror.
 제1항 또는 제2항에 따른 제조방법으로 제조된 초 평탄 거울.An ultra-flat mirror manufactured by the manufacturing method according to claim 1 or 2.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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