KR20240056359A - Method and device for forming capacitor using wire - Google Patents

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KR20240056359A
KR20240056359A KR1020220136923A KR20220136923A KR20240056359A KR 20240056359 A KR20240056359 A KR 20240056359A KR 1020220136923 A KR1020220136923 A KR 1020220136923A KR 20220136923 A KR20220136923 A KR 20220136923A KR 20240056359 A KR20240056359 A KR 20240056359A
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Abstract

본 발명은 케페시터의 절연층의 절연성이 우수한 케퍼시터를 제조에 관한 것이다.
본 발명은 직경이 500 ㎛이내의 매우 작은 직경의 2 차원 원형곡면에 포토리소그래피 패턴과 곡면 식각 방법 및 장치로 매우 정교한 케페시터 제작에 관한 것이다.
본 발명에 따른 와이어형 케페시터는, 종래 플라즈마 스퍼터링 공법에 의한 고에너지 알르곤 이온의 절연층 피폭을 피하고자, 그 대안으로서 대안으로서 이온 피폭이 전무한 열증착(증기증착)장치로 외부금속층을 형성하는 것과, 매우 작은 직경의 2 차원 원형곡면을 갖는 와이어에 스프레이 장치로 감광막 도포와, 석영관 튜브의 외부면에 형성된 포토리소그래피 마스크로 와이어의 감광막에 2 차원 원형곡면 UV마스킹과, 스프레이 분무 방법으로 2 차원 원형곡면 감광막 현상과, 스프레이 분무 방법으로 2 차원 원형곡면 외부금속층 식각과, 스프레이 분무 방법으로 2 차원 원형곡면 절연층 식각과, 스프레이 분무 방법으로 감광막 제거 공정으로 와이어의 중심금속을 노출한 패턴과 이에 대한 장치를 제공한다. 또한, 본 발명에 따른 외부금속층의 장치로 절연층 보호용 공정으로 열증착(증기증착)기를 제공한다.
The present invention relates to manufacturing a capacitor with excellent insulating properties of the insulating layer of the capacitor.
The present invention relates to the production of a very sophisticated capacitor using a photolithographic pattern and a curved surface etching method and device on a two-dimensional circular curved surface with a very small diameter of less than 500 ㎛.
In order to avoid exposure of the insulating layer to high-energy argon ions by the conventional plasma sputtering method, the wire-type capacitor according to the present invention forms an external metal layer using a thermal evaporation (vapor deposition) device with no ion exposure as an alternative. Applying a photosensitive film to a wire with a two-dimensional circular curve of a very small diameter using a spray device, UV masking a two-dimensional circular curve on the photosensitive film of the wire using a photolithography mask formed on the outer surface of the quartz tube, and spraying. A pattern exposing the central metal of the wire through the development of a two-dimensional circular curved photoresist film, the etching of the outer metal layer of a two-dimensional circular curve using a spray spray method, the etching of a two-dimensional circular curved insulating layer using a spray spray method, and the photoresist film removal process using a spray spray method. and provides a device for this. In addition, the external metal layer device according to the present invention provides a thermal evaporation (vapor deposition) machine as a process for protecting the insulating layer.

Description

와이어를 이용한 커페시터를 제작하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR FORMING CAPACITOR USING WIRE} Method and device for manufacturing capacitor using wire {METHOD AND DEVICE FOR FORMING CAPACITOR USING WIRE}

본 발명은 반도체 와이어 본딩용 금속 와이어에 절연층과 외부 금속층을 조합하여 외형이 와이어 형태를 갖는 신개념의 커페시터를 형성하는 기술이다. 종래 반도체 및 디스플레이 소자의 패터닝은 2차원 평면 패터닝 공정이다. 본 발명은 와이어의 외부 금속층 및 절연층을 2 차원 원형곡면으로 증착하고, 패터닝 방법과 장치에 관한 것이다. 본 발명은 외부금속막 증착 공정에 종래 스퍼터링 공정을 배제하고 열증착(증기증착) 방법으로 케페시터의 절연성을 확보하는 방법과 장치와 2차원 원형곡면 형성 방법과 그 장치를 포함한다. The present invention is a technology for forming a new concept capacitor with a wire shape by combining an insulating layer and an external metal layer with a metal wire for semiconductor wire bonding. Conventionally, patterning of semiconductors and display devices is a two-dimensional planar patterning process. The present invention relates to a method and device for depositing and patterning the outer metal layer and insulating layer of a wire into a two-dimensional circular curved surface. The present invention includes a method and device for securing the insulation of a capacitor using a thermal evaporation (vapor deposition) method, excluding the conventional sputtering process in the external metal film deposition process, and a method and device for forming a two-dimensional circular curved surface.

5G 시대, 또는 미래의 6G 시대의 도래에 따른 고성능 PC, 스마트폰, 자율주행 자동차 등에 이용되는 반도체 칩은 현재보다 더욱 집적도가 큰 칩이 요구된다. MLCC의 삽입손실 및 반사손실 특성은 위 제품들의 요구조건을 맞추기 어려울 수 있다. 이에 대한 대안으로서 금속으로 이루어진 현재의 본딩와이어에 절연층과 외부금속층을 형성하면 종래 MLCC 보다 우수한 주파수 특성을 얻을 수 있으며 MLCC보다 크기가 작아 집적도를 높일 수 있으며 제조단가도 저렴한 기술이다. With the advent of the 5G era or the future 6G era, semiconductor chips used in high-performance PCs, smartphones, and self-driving cars will require chips with greater integration than the current one. The insertion loss and return loss characteristics of MLCC may make it difficult to meet the requirements of the above products. As an alternative to this, by forming an insulating layer and an external metal layer on the current bonding wire made of metal, superior frequency characteristics can be obtained compared to conventional MLCCs, and the size is smaller than MLCCs, increasing integration, and the manufacturing cost is also low.

미국 특허 US 7,138,328 B2 호에는 CVD(CHEMICAL VAPOR DEPOSITION) 증착 방법을 이용한 본딩 와이어의 절연 코팅 장치와 절연 코팅된 와이어를 사용한 집적회로에 대한 기술이 공개되어 있다. 상기 특허에 공개된 절연 코팅 재료는 질화 실리콘 또는 산화 실리콘과 같은 무기 재료이며, CVD이외의 방법 예를 들면 스퍼터링 방법에 의해서도 절연 코팅 층을 형성할 수 있다고 기재되어 있으나 커페시터 형성하는 방법이나 패터닝 방법을 언급하고 있지는 않고 있다.US Patent US 7,138,328 B2 discloses a technology for an insulating coating device for bonding wires using a CVD (CHEMICAL VAPOR DEPOSITION) deposition method and an integrated circuit using insulating coated wires. The insulating coating material disclosed in the above patent is an inorganic material such as silicon nitride or silicon oxide, and it is stated that the insulating coating layer can be formed by a method other than CVD, such as a sputtering method, but a capacitor forming method or a patterning method is used. It is not mentioned.

대한민국 특허 10-1253227호에는 스퍼터링 방법으로 구리로 된 본딩 와이어의 표면에 구리의 산화 방지층을 형성하는 기술이 공개되어 있다. 가격이 비싼 금 대신 가격이 저렴한 구리로 본딩 와이어를 대신하고, 구리로 된 본딩 와이어의 표면이 산화되는 것을 방지하기 위하여 산화방지막을 스퍼터링 방식으로 코팅한다고 기재되어 있으나 커퍼시터 형성하는 방법이나 패터닝 방법을 언급하고 있지는 않고 있다.Korean Patent No. 10-1253227 discloses a technology for forming an anti-oxidation layer of copper on the surface of a copper bonding wire using a sputtering method. It is described that the bonding wire is replaced with inexpensive copper instead of expensive gold, and that an oxidation prevention film is coated by sputtering to prevent the surface of the copper bonding wire from being oxidized, but there is no method of forming a capacitor or patterning method. It is not mentioned.

한편, 일본 공개특허 특개평10-242194호에는 절연 피막을 일정한 간격을 두고 본딩 와이어에 코팅한 본딩 와이어가 공개되어 있으나 커페시터 형성하는 방법이나 패터닝 방법을 언급하고 있지는 않고 있다.Meanwhile, Japanese Patent Laid-Open No. 10-242194 discloses a bonding wire coated with an insulating film at regular intervals, but does not mention a method of forming a capacitor or a patterning method.

대한민국 특허 제 10-2323557호는 와이어 사이의 상호 쇼트현상을 방지하기 위하여 원자층증착 방법 등으로 절연층을 형성하는 방법이 기재되어 있으나 커페시터 형성하는 방법이나 패터닝 방법을 언급하고 있지는 않고 있다.Republic of Korea Patent No. 10-2323557 describes a method of forming an insulating layer using an atomic layer deposition method to prevent mutual shorting between wires, but does not mention a capacitor forming method or a patterning method.

앞에서 살펴본 바와 같이, 와이어형 커페시터의 절연층에 여러 가지 방법으로 코팅하여 절연층을 형성하는 기술과 외부금속층을 형성하는 방법과 재료에 대해 언급하고 있으나 외부금속층을 부분적으로 제거하여 커페시터의 길이를 규정해 주는 방법으로 리소그래피 방법과 장치를 활용하고자 하는 시도는 알려진 것이 없다.As seen earlier, the technology for forming an insulating layer by coating the insulating layer of a wire-type capacitor in various ways and the method and material for forming the outer metal layer are mentioned, but the length of the capacitor is defined by partially removing the outer metal layer. There are no known attempts to utilize lithographic methods and devices as a way to do this.

대한민국 특허 제 10-2323557호Republic of Korea Patent No. 10-2323557 미국 특허 US 7,138,328 B2 호US Patent US 7,138,328 B2 대한민국 특허 10-1253227호Republic of Korea Patent No. 10-1253227 일본 공개특허 특개평10-242194호Japanese Patent Laid-Open No. 10-242194

전도성이 우수한 반도체 본딩용 와이어 중심(코어)금속에 절연층과 외부금속층을 형성하면 케퍼시터가 형성될 수 있다. 케퍼시터의 신뢰성에 가장 심각한 영향을 주는 요소는 절연층이다. 케페시터의 전기용량을 증가시키기 위해서는 3 가지 요소가 있다. 케페시터의 길이를 증가시키거나, 절연층의 두께를 감소시키거나, 유전율이 큰 절연물질을 코팅하는 것이다. 그러나 케퍼시터의 길이를 증가시키면 집적도가 감소하고, 절연층의 두께를 감소시키면 누설전류가 커지고, 유전상수가 큰 물질은 현실적으로 직경이 매우 작은 본딩와이어에 적용하기 어렵다. 3가지 요소 중 기술 개발 접근성이 좋은 것은 절연층의 두께를 얇게 하는 것이다. 얇은 절연층과 누설전류 관련 신뢰성은 서로 상충한다. 종래, 일반적으로 이용되는 스퍼터링 공법에서 피할 수 없는 고에너지 아르곤 이온이 절연층에 주는 피폭은 피할 수 없다. 만일 이를 피하고자 절연층의 두께를 크게 하면 정전용량이 감소하여 케페시터의 길이를 증가시켜야하고 이는 집적도를 감소시킨다. 이에 대한 대안 기술이 개발될 필요가 있다. A capacitor can be formed by forming an insulating layer and an external metal layer on the center (core) metal of a highly conductive semiconductor bonding wire. The element that most seriously affects the reliability of the capacitor is the insulating layer. There are three factors to increase the capacitance of a capacitor. This involves increasing the length of the capacitor, reducing the thickness of the insulating layer, or coating it with an insulating material with a high dielectric constant. However, if the length of the capacitor is increased, the integration decreases, and if the thickness of the insulating layer is decreased, the leakage current increases, and materials with a large dielectric constant are realistically difficult to apply to bonding wires with very small diameters. Among the three factors, the one with the best accessibility to technology development is thinning the thickness of the insulating layer. Thin insulation layers and reliability related to leakage current are in conflict with each other. In the conventional, commonly used sputtering method, exposure to the insulating layer from high-energy argon ions cannot be avoided. If the thickness of the insulating layer is increased to avoid this, the capacitance decreases and the length of the capacitor must be increased, which reduces integration. Alternative technologies need to be developed.

더 상세하게 설명하면, 케페시터의 단면 구조는 제 1 금속층-절연층-제 2 금속층으로 구성되며 일반적으로 MIM 구조(metal-insulator-metal)라 칭한다. 예로서 제 1 금속층으로 본딩와이어, 절연층으로 알루미늄산화막(Al2O3), 제 2 금속층으로 알루미늄을 사용할 수 있다. 본 발명의 과제의 해결 수단에서 제시하고자 하는 것은 제 2 금속층을 형성할 때 발생할 수 있는 모든 현상을 검토해야 한다는 것이다. 흔히 반도체 또는 디스플레이 공정에서 플라즈마 스퍼터링 공법으로 금속층을 형성한다. 제 2 금속층의 재료는 알루미늄, 구리, 크롬, 알루미늄-주석 합금, 실버-주석합금 등 필요에 따라 다양하게 선택할 수 있다. 반도체 소자나 디스플레이 소자 공정에서, 절연층 위에 플라즈마 스퍼터링으로 금속층을 형성하는 경우는 매우 많다. 그러나 간과하지 말아야 하는 것은 실제 반도체 소자나 디스플레이 소자 공정에서 절연층 형성 후에 스퍼터링 금속막 공정을 수행하는 대부분의 절연층은 게이트 절연층이나 케페시터용 절연층이 아니고, 층간 절연층이나 보호막(passivation) 기능의 절연층이라는 사실이다. 즉, 최고의 신뢰성이 요구되어지는 케페시터 소자의 절연층에 플라즈마 스퍼터링 공법으로 금속을 증착하는 경우는 거의 없다는 것이다. 제 2 금속층의 재료 자체의 선택(스퍼터링 타겟 물질)은 하부의 절연층에 영향을 주지는 않는다. 재료의 선택과 무관하게 재료를 플라즈마 스퍼터링 공법으로 증착한다는 것이 하부 절연층에 영향을 준다. 플라즈마 스퍼터링을 할 때 아르곤 가스를 주입한다. 아르곤 가스는 고에너지 전자에 의해 아르곤 양이온이 되어 타겟의 하부에 배치된 케소드(cathod)의 음극에 의한 전기장으로 인해 고에너지로 가속된다. 가속된 아르곤 이온은 타겟물질에 충돌하여 금속원자들을 탈출시켜 시료에 증착된다. 여기까지는 아르곤 이온이 스퍼터링의 기능에 맞게 긍정적인 영향을 끼치지만, 이 아르곤 이온의 가속 방향은 타겟과 케소드에만 국한되지 않는다는 사실이다. 캐소드 외 주변에 음으로 대전된 영역이 있다면 가속되어 충돌할 것이다. 만일, 절연층이 코팅된 와이어가 음으로 대전되어 있다면 아르곤 이온은 외이어를 향하여 고에너지로 가속 충돌할 것이다. 이제 불행이도 절연층이 코팅된 와이어가 음으로 대전되는 이유을 설명할 것이다. 와이어는 플라즈마 스퍼터링 챔버의 자유공간을 가로질러 이송된다. 플라즈마 상태는 매우 많은 개수의 고에너지 전자을 쏟아 낸다. 이 전자들은 중성인 아르곤 원자들을 이온화시키기도 하고, 주변의 접지 영역에 주로 흡수 될 수도 있다. 또한, 고에너지 전자들이 흡수되는 영역은 와이어의 절연층일 수도 있다. 더구나 전자들은 고에너지 상태이므로 절연층에 가속되어 쉽게 흡수될 것이다. 더욱이 와이어의 절연층은 접지와 연결되지 않고 전자들이 가득한 플라즈마의 3 차원 공간에 노출되어 있다. 이는 반도체 공정이나 디스플레이 공정에서 접지 전극상에 부착된 시료의 경우 보다 매우 가혹한 전자 피폭 상태에 놓여 있다. In more detail, the cross-sectional structure of the capacitor consists of a first metal layer, an insulating layer, and a second metal layer, and is generally referred to as a MIM structure (metal-insulator-metal). For example, a bonding wire may be used as the first metal layer, an aluminum oxide film (Al 2 O 3 ) may be used as the insulating layer, and aluminum may be used as the second metal layer. What is intended to be proposed as a solution to the problem of the present invention is that all phenomena that may occur when forming the second metal layer must be examined. Commonly, a metal layer is formed using a plasma sputtering method in a semiconductor or display process. The material of the second metal layer can be selected in various ways depending on need, such as aluminum, copper, chrome, aluminum-tin alloy, and silver-tin alloy. In semiconductor device or display device processes, there are many cases where a metal layer is formed on an insulating layer by plasma sputtering. However, what should not be overlooked is that in actual semiconductor device or display device processes, most of the insulating layers that perform the sputtering metal film process after forming the insulating layer are not gate insulating layers or capacitor insulating layers, but interlayer insulating layers or protective films (passivation). The fact is that it is a functional insulating layer. In other words, it is rare to deposit metal on the insulating layer of a capacitor element, which requires the highest reliability, using the plasma sputtering method. The choice of the material of the second metal layer itself (sputtering target material) does not affect the underlying insulating layer. Regardless of the choice of material, depositing the material using the plasma sputtering method affects the lower insulating layer. Argon gas is injected during plasma sputtering. Argon gas becomes argon positive ions by high-energy electrons and is accelerated to high energy by the electric field caused by the cathode of the cathode placed at the bottom of the target. Accelerated argon ions collide with the target material, causing metal atoms to escape and deposited on the sample. Up to this point, argon ions have a positive effect on the function of sputtering, but the direction of acceleration of argon ions is not limited to the target and cathode. If there is a negatively charged area around the cathode, it will accelerate and collide. If the wire coated with the insulating layer is negatively charged, argon ions will accelerate and collide with high energy toward the outer ear. We will now explain why, unfortunately, wires coated with an insulating layer become negatively charged. The wire is transported across the free space of the plasma sputtering chamber. The plasma state pours out a very large number of high-energy electrons. These electrons may ionize neutral argon atoms and may be absorbed mainly by the surrounding ground region. Additionally, the area where high-energy electrons are absorbed may be the insulating layer of the wire. Moreover, since the electrons are in a high energy state, they will be accelerated by the insulating layer and easily absorbed. Moreover, the wire's insulating layer is not connected to the ground but is exposed to the three-dimensional space of the electron-filled plasma. This is a much more severe state of electronic exposure than the case of samples attached to ground electrodes in semiconductor or display processes.

위와 같은 결과로 와이어는 음으로 대전되고, 아르곤 양이온의 가속에 의한 피폭 상태에 놓여 있다. 아르곤의 원자번호는 18로서 알루미늄 산화막의 원소인 알루미늄 의 13 보다 크고, 산소 8보다 매우 크다. 원자량이 큰 아르곤 이온은 알루미늄과 산소 원자에 가속 충돌하여 고체의 원자간 네트워크를 무너뜨릴 수도 있다. 스퍼터링에 의한 박막 속에 아르곤 원자가 발견된 연구 결과들이 이를 증명해 준다. 외이어형 케페시터에 형성된 절연층의 두께는 10 ~ 50 nm로 매우 얇다. 얇을수록 정전용량이 큰 장범이 있지만 고에너지 아르곤 이온의 피폭에는 결정적으로 취약할 수밖에 없다. 피폭 받은 절연층은 결함사이트(defect site)가 다수 형성되어 진다. 결함사이트 주변은 에너지밴드 갭이 낮아져서 전자들이 결함사이트를 건너다니는 호핑전도 현상(누설전류)이 발생하고 이는 케페시터 회로가 구성되어 전압이 걸리면 제 1금속층과 제 2 금속층 사이에 누설전류가 발생하여 케페시터의 성능을 저하시킨다. 요약하면 플라즈마 방법에 의한 특히, 플라즈마 스퍼터링에 의한 제 2 금속층(본발명에서의 외부금속층)의 형성은 지양되어야 하며 대체 기술이 개발되어져야 한다. As a result of the above, the wire is negatively charged and is in a state of radiation exposure due to acceleration of argon positive ions. The atomic number of argon is 18, which is greater than 13 for aluminum, the element of the aluminum oxide film, and much greater than 8 for oxygen. Argon ions with high atomic weight can accelerate collisions with aluminum and oxygen atoms, breaking down the interatomic network of the solid. Research results in which argon atoms were discovered in thin films by sputtering prove this. The thickness of the insulating layer formed in the cone-type capacitor is very thin, ranging from 10 to 50 nm. The thinner the material, the greater the capacitance, but it is inevitably vulnerable to exposure to high-energy argon ions. In the exposed insulating layer, many defect sites are formed. The energy band gap around the defect site is lowered, causing a hopping conduction phenomenon (leakage current) in which electrons cross the defect site. This creates a capacitor circuit, and when a voltage is applied, a leakage current occurs between the first metal layer and the second metal layer. Decreases the performance of the capacitor. In summary, the formation of the second metal layer (outer metal layer in the present invention) by plasma methods, especially plasma sputtering, should be avoided and alternative technologies should be developed.

또한, 와이어의 외부에 형성된 외부금속층과 절연층을 제거하여 중심금속을 노출시켜야 케페시터의 회로를 구성할 수 있다. 그러나 현재까지 이에 대한 적절한 기술이 개발되지 못하고 있다. 현재의 레이저 박피 기술은 케페시터의 길이를 정밀하게 가공할 수 없으며, 레이저 빛에 의한 절연층의 파괴 현상과 레이저 박피 공정 중에 발생하는 부스러기(debris)가 쇼트 현상을 가져오는 등 여러 가지 단점이 존재한다. 레이저 박피 기술은 생산성에도 문제를 제기한다. 또한, 절연층을 식각하지 않은채 본딩와이어로 사용하는 특허(대한민국 특허 등록번호 제 10-2323557호)도 제시되어 있지만 본딩 작업에서 파괴된 절연층이 접촉저항을 증가시킬 수도 있다. 대안 기술이 필요하다. In addition, the outer metal layer and insulating layer formed on the outside of the wire must be removed to expose the central metal to construct the capacitor circuit. However, appropriate technology for this has not been developed to date. Current laser peeling technology cannot precisely process the length of the capacitor, and has several disadvantages, such as the destruction of the insulating layer by laser light and the short circuit caused by debris generated during the laser peeling process. do. Laser ablation technology also poses productivity issues. In addition, a patent for using a bonding wire without etching the insulating layer (Korean Patent Registration No. 10-2323557) has also been proposed, but the insulating layer destroyed during the bonding operation may increase contact resistance. Alternative technologies are needed.

본 발명의 일측면에 따라서, 현재 기술의 문제점을 파악하고 그 대안을 아래와 같이 제시한다. According to one aspect of the present invention, problems with the current technology are identified and alternatives are presented as follows.

먼저, 와이어형 케퍼시터의 신뢰성을 향상시키는 기술을 제시한다. 종래 플라즈마 스퍼터링 방법 등으로 절연막의 외부에 외부금속막을 증착할 경우, 금속막의 조성과 관계없이 고에너지 아르곤 이온(Ar+)의 피폭을 피할 수 없음은 이미 기술하였다. 그에 대한 대체 기술로 아르곤 이온이 발생하지 않은 공정법을 제시한다. 본 발명에서 제시한 공정법은 열증착(증기증착)방법으로서 절연층에 어떤 피폭도 인가하지 않는다. 진공중에서 증기압이 낮아지므로 금속 알갱이를 저항열로 가열하면 쉽게 증발이 가능해 진다. 열증착기에서 발생한 금속원자들은 이온 상태가 아니므로 증기압의 차이에 따라 낮은 증발속도를 가질 뿐 가속되지 않기 때문에 와이어에 고속으로 충돌하지 아니한다. 열증착방법은 플라즈마 상태가 아니므로 전자들이 거의 존재하지 아니한다. 따라서 전하를 띄지 아니하므로 설령 양이온이 존재하더라도 안정하다. 본 발명은 반도체 소자나 디스플레이 소자 크기에 비하면 극단적으로 작은 규모에서의 금속이 형성되어져야 하고 패터닝 되어져야 한다. 본 발명에서 사용되는 본딩와이어의 직경은 20 ~ 500 ㎛에 불과하다. 반도체 공정이나 디스플레이 공정은 2차원 평면 공정으로 이미 널리 알려져 있다. 본 발명에 따른 와이어상에 수행되어지는 공정은 직경 20 ~ 500 ㎛ 의 외부에 2 차원 원형곡면 증착, 2 차원 원형곡면 리소그래피, 그리고 2 차원 원형곡면 식각을 수행해야 하는 난이도가 높은 공정법을 제시한다. First, we present a technology to improve the reliability of wire-type capacitors. It has already been described that when an external metal film is deposited on the outside of an insulating film using a conventional plasma sputtering method, etc., exposure to high-energy argon ions (Ar + ) cannot be avoided regardless of the composition of the metal film. As an alternative technology, a process method that does not generate argon ions is proposed. The process method presented in the present invention is a thermal evaporation (vapor deposition) method and does not apply any radiation exposure to the insulating layer. Since the vapor pressure is lowered in a vacuum, metal particles can easily evaporate by heating them with resistance heat. Since the metal atoms generated in the thermal evaporator are not in an ionic state, they only have a low evaporation rate depending on the difference in vapor pressure and are not accelerated, so they do not collide with the wire at high speed. Since the thermal evaporation method is not in a plasma state, electrons hardly exist. Therefore, since it carries no charge, it is stable even if positive ions exist. In the present invention, metal must be formed and patterned on an extremely small scale compared to the size of a semiconductor device or display device. The diameter of the bonding wire used in the present invention is only 20 to 500 ㎛. Semiconductor processes and display processes are already widely known as two-dimensional flat processes. The process performed on the wire according to the present invention presents a highly difficult process that requires two-dimensional circular curve deposition, two-dimensional circular curved surface lithography, and two-dimensional circular curved surface etching on the outside with a diameter of 20 to 500 ㎛. .

이제 본 발명에 따라서 2 차원 원형곡면 증착법을 제시한다. 일반적인 열증착 방법는 보우트에 금속알갱이를 올려놓은 후 저항열을 인가하여 금속원자들을 증기화 한다. 증기의 방향은 거의 중력의 반대 방향이다. 보우트에 놓여 있는 금속 알갱이는 중력의 반대 방향을 향하여 노출되어 있기 때문이다. 보우트를 뒤집어 놓으면 금속 알갱이는 중력으로 인해 챔버의 바닥으로 낙하할 것이다. 보우트를 이용한 진공 열증착 방법은 중력으로 인해 필연적으로 2 차원 평면 시료에만 이용되고 있다. 본 발명에 따른 외부금속막 증착공정은 절연층이 보호되는 공정이여야 하고, 또 2 차원 원형곡면에 박막이 형성되어져야 하는 2 중적인 과제를 해결해야 하면서 탄생하였다. 보우트에서 발생한 증기는 상부 방향을 향하므로 와어어를 회전시키는 방법이 제안된다. 금속 알갱이를 기화시키는 도중에 열증착기의 양단에 와이어를 거치하고, 와이어의 양단에 집게를 배치하여 와이어를 고정 한 후, 양단의 집게를 동시에 연동하여 시계방향과 반시계방향으로 교대로 회전시키면 와이어의 2 차원 원형곡면에 균일하게 금속막을 증착할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 2 차원 곡면 가공이 가능한 열증착방법은 와이어를 동축선을 중심으로 회전시키는 회전체를 포함하는 열증착방법이다. Now, according to the present invention, a two-dimensional circular surface deposition method is presented. The general thermal evaporation method places metal particles on a boat and then applies resistance heat to vaporize the metal atoms. The direction of steam is almost in the opposite direction of gravity. This is because the metal particles lying in the boat are exposed toward the opposite direction of gravity. If the boat is turned over, the metal pellets will fall to the bottom of the chamber due to gravity. The vacuum thermal evaporation method using a boat is inevitably used only for two-dimensional flat samples due to gravity. The external metal film deposition process according to the present invention was created to solve the dual challenges of protecting the insulating layer and forming a thin film on a two-dimensional circular curved surface. Since the steam generated in the boat is directed upward, a method of rotating the boat is proposed. While vaporizing the metal grains, place the wire on both ends of the thermal evaporator, place tongs on both ends of the wire to fix the wire, and then rotate the tongs on both ends simultaneously clockwise and counterclockwise alternately to separate the wire. A metal film can be deposited uniformly on a two-dimensional circular curved surface. That is, the thermal evaporation method capable of processing two-dimensional curved surfaces according to the present invention is a thermal evaporation method that includes a rotating body that rotates a wire around a coaxial line.

또한, 본 발명에 따른 2 차원 곡면 리소그래피 및 2 차원 곡면 식각 방법을 제시한다. 반도체 및 디스플레이 소자의 포토리소그래피 공정과 식각공정은 2 차원 평면상에서 이루어진다. 극단적으로 작은 직경의 2 차원 곡면 공정은 지금 까지 존재하지 않다. 먼저 와이어의 외부에 스프레이 장치로 감광막을 도포하는 공정은 스프레이 분무효과로 2 차원 곡면에 잘 도포된다. 감광막을 90도 온도로 소프트베이킹한 후, 석영관 튜브에 와이어를 이송시킨다. 석영관 튜브의 외부에 UV마스크가 석영관의 2 차원 원형곡면에 형성되어 있다. 석영관의 내경에 감광막이 도포된 와이어를 끼우고 2차원 원형곡면의 마스크에 균일하게 UV가 조사되면 와이어의 외부면에 부분적으로 UV가 노광된다. 다음 공정으로, 스프레이 장치로 현상액을 분무하면 2 차원 원형곡면 상에 균일하게 감광막을 현상(development)한다. 다음 공정으로, 120도의 온도로 하드베이킹을 수행한 후, 외부금속막을 식각하는 약액을 스프레이 장치로 분무하면 2 차원 원형 곡면상의 금속막이 균일하게 식각되어 진다. 다음 공정으로, 절연층 식각용 약액을 스프레이 장치로 분무하여 2차원 원형곡면상의 절연층을 균일하게 식각한다. 본 발명의 핵심기술은, 2 차원 곡면상의 포토리소그래피하는 기술은 석영관 튜브에 2 차원 곡면에 형성된 포토마스크 석영관 튜브이며, 와이어 외부면의 박막 식각 기술은 식각 용액을 스프레이로 분무하는 기술이다. In addition, a two-dimensional curved surface lithography and two-dimensional curved surface etching method according to the present invention is presented. Photolithography and etching processes for semiconductors and display devices are performed on a two-dimensional plane. Two-dimensional surface processes with extremely small diameters have not yet existed. First, the process of applying a photosensitive film to the outside of the wire using a spray device is well applied to a two-dimensional curved surface due to the spray effect. After soft baking the photoresist film at a temperature of 90 degrees, the wire is transferred to the quartz tube. On the outside of the quartz tube, a UV mask is formed on the two-dimensional circular curve of the quartz tube. When a wire coated with a photosensitive film is inserted into the inner diameter of a quartz tube and UV is irradiated uniformly on a two-dimensional circular curved mask, the outer surface of the wire is partially exposed to UV. In the next process, the developer is sprayed with a spray device to develop the photoresist film uniformly on a two-dimensional circular curved surface. In the next process, after performing hard baking at a temperature of 120 degrees, a chemical solution for etching the external metal film is sprayed using a spray device, and the metal film on the two-dimensional circular curved surface is uniformly etched. In the next process, a chemical solution for etching the insulating layer is sprayed using a spray device to uniformly etch the insulating layer on the two-dimensional circular curved surface. The core technology of the present invention is a photolithography technology on a two-dimensional curved surface, a photomask formed on a two-dimensional curved surface of a quartz tube tube, and a thin film etching technology on the outer surface of a wire is a technology of spraying an etching solution.

본 발명에 따른 와이어상에 형성된 케페시터는 절연 특성이 양호하며, 케페시터의 식각면이 우수하여 종래의 스퍼터링 공법에 의한 케페시터나 MLCC에 비해 낮은 삽입 손실과 낮은 반사 손실을 갖은 고성능 컴퓨터용 IC칩 등에 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 케페시터는 와이어의 동축선을 따라 수 많은 케페시터 어레이 상태로 보관되고 표면실장장치(SMT)에 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 케페시터는 종래 MLCC 제작 공정 보다 매우 단순하며 저렴하여 생산량을 획기적으로 증대할 수 있다. The capacitor formed on the wire according to the present invention has good insulation characteristics and the etched surface of the capacitor is excellent, making it a high-performance computer IC with low insertion loss and low reflection loss compared to capacitors or MLCCs using the conventional sputtering method. It can be applied to chips, etc. The capacitor according to the present invention can be stored in an array of numerous capacitors along the coaxial line of the wire and applied to a surface mount device (SMT). The capacitor according to the present invention is much simpler and cheaper than the conventional MLCC manufacturing process, so production volume can be dramatically increased.

도면의 표시에 있어서, 서로 다른 도면들에서 사용된 동일한 도면 부호들은 다른 설명이 없는 한 동일한 사항을 표시한다.
도 1은 종래의 스퍼터링에 의한 금속층 증착에서 발생하는 아르곤 이온 아킹 방전의 개략도 및 설명도
도 2은 본 발명에 따른 와이어형 커페시터의 외부금속층을 증착하기 위한 열증착기(열증발증착기)장치의 개략도
도 3는 본 발명에 따른 와이어형 커페시터의 외부금속층과 절연층을 패터닝하는 공정 과정의 설명도
도 4은 본 발명에 따른 와이어형 커페시터의 외부금속층 및 절연층을 패터닝 과정에서의 와이어의 단면도
도 5는 본 발명에 따른 포토리소그래피 장치의 개략도
도 6는 본 발명에 따른 포토리소그래피 과정의 개략도
도 7은 본 발명에 따라 형성된 와이어 형 커페시터를 절단하는 개략도
도 8은 본 발명에 따른 와이어형 커페시터의 적용의 일례
In the representation of the drawings, the same reference numerals used in different drawings indicate the same items unless otherwise specified.
Figure 1 is a schematic and explanatory diagram of argon ion arcing discharge occurring in metal layer deposition by conventional sputtering.
Figure 2 is a schematic diagram of a thermal evaporator (thermal evaporation evaporator) device for depositing the outer metal layer of a wire-type capacitor according to the present invention.
Figure 3 is an explanatory diagram of the process of patterning the outer metal layer and the insulating layer of the wire-type capacitor according to the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view of the wire in the process of patterning the outer metal layer and insulating layer of the wire-type capacitor according to the present invention.
Figure 5 is a schematic diagram of a photolithography apparatus according to the present invention.
6 is a schematic diagram of the photolithography process according to the present invention.
7 is a schematic diagram of cutting a wire-type capacitor formed according to the present invention.
Figure 8 is an example of application of the wire-type capacitor according to the present invention

이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

종래 기술에 따른 와이어 형 커페시터의 약점Weaknesses of wire-type capacitors according to the prior art

종래의 와이어에 절연층을 형성하는 일반적인 방법으로서 스퍼터링 방법에 대해서 논하고자 한다. 종래 기술에 따른 도 1의 스퍼터링 장치(10)는 기본적으로 플라즈마 발생 장치이며 플라즈마 장치는 다량의 전자를 포함하며 이 다량의 전자들은 접지 전극을 통과하여 장치로부터 제거되어진다. 도 1의 종래 기술에 따른 스퍼터링 장치(10)의 내부는 접지전극(13)과 DC 전압이 인가되는 케소드전극(12)과, 케소드전극의 상부에 부착된 타겟물질(15)와, 알르곤(Ar)가스와, 와이어(16)로 구성된다. 와이어가 감긴 수풀(spool)은 두 개로서 어느 한쪽 수풀(11)에서 와이어를 풀고 다른 한쪽 수풀(11-1)이 와이어를 감으면서 와이어의 일부(16)는 스퍼터 챔버 내부를 지나게 된다. 플라즈마 발생의 순서는, 적정한 압력으로 아르곤 가스를 챔버에 체우는 것과, 케소드 전극(12)에 음(마이너스)의 전압(14)을 인가하면 접지전극으로 부터 튀어나온 고에너지 전자(17-1)가 케소드전극(12)을 향해 가속되는 것과, 가속된 전자가 아르곤 원자와 충돌하여 이온화된 아르곤 이온(17-2)이 케소드전극으로 가속되는 것과, 아르곤 이온(Ar+)이 타겟물질(15)를 가격하여 튀어 나온 타겟물질이 증발(17-3)하여 와이어(16)에 일정 두께로 코팅되는 것과, 아르곤 가스가 이온화되면서 발생한 전자들이 또 다른 아르곤 가스에 연쇄 충돌하면서 다량의 전자들(17-4, 17-5)이 발생하는 것으로 진행된다. 종래 기술에 따른 스퍼터링에 의해 금속 박막이 와이어에 코팅될 때 발생하는 문제점은, 전자와 아르곤 가스의 연쇄 충돌에 의해 발생된 다량의 전자들(17-4, 17-5) 중 일부(17-4)는 다행이 접지전극(18)으로 흘러 나가지만 일부(17-5)는 챔버 내부를 지나는 와이어(16)에 불행히도 흡수된다는 점이다. 또 하나의 불행한 환경은 쳄버 내부를 지나는 와이어의 구조(16)로서 중심 금속(16-1)의 외부에 알루미늄산화막(Al2O3) 등 절연체(16-2)가 코팅되어 있다는 점이다. 절연체는 고에너지 전자를 받아들여 절연체의 원자 구조를 파괴하여 점진적으로 더욱 많은 전자들을 받아들이게 되고 이후 와이어는 음으로 대전된 전극 역활을 하게 된다. 와이어는 중심에 코어 금속이 있으나 절연막으로 둘러 싸여 있기 때문에 절연막에 흡수된 전자들은 플라즈마 상태가 진행될수록 절연막에 쌓여만 갈뿐 코어 금속으로 빠져 나갈 수 없다. 디스플레이 산업에서 흔히 사용되는 스퍼터링에 의한 박막제조의 경우는 접지 전극에 대면적 유리판을 직접 부착하기 때문에 박막이 형성되면 접지 전극을 통해 쉽게 전자들이 빠져 나가기 때문에 아킹 발생이 억제되나 접지되어 있지 않은 도 1의 와이어와 같은 경우는 전자들이 빠져 나갈 접지 전극이 존재하지 않는다. 이후 주변에 산재한 아르곤 이온은 양의 전하를 띄고 있으므로 음으로 대전된 와이어를 향하여 가속(17-6)되어 와이어의 절연막(16-2)에 심대한 피폭(17-6)을 주어 절연체 내부에 결함(defect) 구조(19)를 가지게 된다. 결함사이트(defect site)에서 결함 사이트로 전도성 전자들은 이동하는 호핑전도(hopping conduction) 현상이 발생하여 외부금속층과 중심금속이 쇼트되어 커페시터의 기능을 상실하게 된다. 아르곤은 원자번호 19번으로 알루미늄산화막의 원소인 알루미늄(원자번호 13번)과 산소(원자번호 8)번 보다 질량이 크다. 고에너지로 가속된 질량이 큰 아르곤 이온(17-6)은 알루미늄산화막으로 돌진할 때 알루미늄산화막의 원자들의 네트웍을 충분히 헤집어 놓을 가능성이 매우 크다. 피폭 받은 절연체의 외부에 금속막이 코팅(17-3)되더라도 절연체의 에너지밴드(19)폭을 축소시켜 누설전류(19)가 증가하게 되어 종래 기술에 따른 스퍼터링 방법은 커페시터의 성능을 저하시키는 약점을 가지고 있다. We will discuss the sputtering method as a general method of forming an insulating layer on a conventional wire. The sputtering device 10 of FIG. 1 according to the prior art is basically a plasma generating device, and the plasma device contains a large amount of electrons, and this large amount of electrons are removed from the device by passing through a ground electrode. The interior of the sputtering device 10 according to the prior art of FIG. 1 includes a ground electrode 13, a cathode electrode 12 to which a DC voltage is applied, a target material 15 attached to the top of the cathode electrode, and Al. It consists of argon (Ar) gas and a wire (16). There are two spools around which the wire is wound. As the wire is unwound from one spool 11 and the other spool 11-1 winds the wire, a portion of the wire 16 passes inside the sputter chamber. The order of plasma generation is to fill the chamber with argon gas at an appropriate pressure, and when a negative voltage 14 is applied to the cathode electrode 12, high energy electrons (17-1) protrude from the ground electrode. ) are accelerated toward the cathode electrode 12, the accelerated electrons collide with argon atoms and the ionized argon ions (17-2) are accelerated toward the cathode electrode, and the argon ions (Ar + ) are the target material. The target material that jumps out by hitting (15) evaporates (17-3) and coats the wire (16) with a certain thickness, and the electrons generated as the argon gas is ionized collide with another argon gas, producing a large amount of electrons. It proceeds with (17-4, 17-5) occurring. The problem that occurs when a metal thin film is coated on a wire by sputtering according to the prior art is that some of the large amount of electrons (17-4, 17-5) generated by chain collisions between electrons and argon gas. ) fortunately flows out to the ground electrode (18), but some (17-5) is unfortunately absorbed by the wire (16) passing inside the chamber. Another unfortunate circumstance is that the wire structure 16 passing inside the chamber is coated with an insulator 16-2, such as an aluminum oxide film (Al 2 O 3 ), on the outside of the central metal 16-1. The insulator accepts high-energy electrons and destroys the atomic structure of the insulator, gradually accepting more electrons, and the wire then acts as a negatively charged electrode. The wire has a core metal in the center, but because it is surrounded by an insulating film, electrons absorbed by the insulating film only accumulate in the insulating film as the plasma state progresses and cannot escape through the core metal. In the case of thin film manufacturing by sputtering, which is commonly used in the display industry, a large-area glass plate is attached directly to the ground electrode, so when the thin film is formed, electrons easily escape through the ground electrode, so arcing is suppressed, but the thin film is not grounded (Figure 1). In cases such as wires, there is no ground electrode for electrons to escape from. Afterwards, the argon ions scattered around have a positive charge, so they are accelerated (17-6) toward the negatively charged wire, causing significant exposure (17-6) to the insulating film (16-2) of the wire, causing defects inside the insulator ( defect structure (19). A hopping conduction phenomenon occurs in which conductive electrons move from defect site to defect site, causing a short circuit between the outer metal layer and the center metal, causing the capacitor to lose its function. Argon has atomic number 19 and has a larger mass than aluminum (atomic number 13) and oxygen (atomic number 8), which are the elements of the aluminum oxide film. When argon ions (17-6), which have a large mass and are accelerated with high energy, rush into the aluminum oxide film, there is a very high possibility that they will sufficiently disrupt the network of atoms in the aluminum oxide film. Even if a metal film (17-3) is coated on the outside of the exposed insulator, the width of the energy band (19) of the insulator is reduced and the leakage current (19) increases, so the sputtering method according to the prior art has the weakness of deteriorating the performance of the capacitor. Have.

도 1에서 도시한 것 같이, 와이어형 케페시터의 정전용량(커페시턴스)은 아래식과 같이 주어진다. As shown in Figure 1, the capacitance (capacitance) of the wire-type capacitor is given by the equation below.

Cox = (2πεL) / ln(b/a)C ox = (2πεL) / ln(b/a)

여기에서, ε; 절연층의 유전율, L; 캐퍼시터의 길이, b/a; 중심금속과 절연층의 반지름 비율이다. 절연층의 두께가 작을수록 중심 금속의 중심에서의 절연층의 내측 반경과 외측 반경의 비율이 작기 때문에 정전용량이 증가한다. 그러나 가속된 고에너지 아르곤 이온은 얇은 절연층을 통과하여 중심금속층에 이를 수 있어 절연특성이 불량할 수 있다. 정전용량이 큰 와이어형 케페시터를 제조할 때 아르곤 기체를 사용하는 플라즈마 공정은 절연층의 누설전류를 제어 할 수 없는 피할 수 없는 이유를 가지고 있다. Here, ε; Permittivity of the insulating layer, L; Length of capacitor, b/a; It is the ratio of the radii of the center metal and the insulating layer. As the thickness of the insulating layer decreases, the capacitance increases because the ratio of the inner radius and outer radius of the insulating layer at the center of the central metal decreases. However, accelerated high-energy argon ions can pass through a thin insulating layer and reach the central metal layer, resulting in poor insulating properties. When manufacturing wire-type capacitors with large capacitance, the plasma process using argon gas has an unavoidable reason for not being able to control the leakage current of the insulating layer.

와이어 형 커페시터의 외부 금속 층의 형성Formation of the outer metal layer of a wire-type capacitor

본 발명의 일측면에 따라서 열증착 방법과 리소그래피 방법으로 패터닝되어 형성된 와이어형 커페시터가 제시된다. 본 발명의 열증착 방법은 도 1에서 설명한 종래 기술에 따른 스퍼터링 공법으로 와이어 코팅 방법의 단점을 보완하고자 탄생하였다. 현재까지 와이어를 열증착(증발) 방법으로 코팅한 사례는 찾아볼 수 없다. 반도체 산업 또는 디스플레이 산업에서 열 증착 장치는 쉽게 찾아 볼 수 있으나 모두 평면상의 기판을 코팅 대상물로 삼았을 뿐이다. 와이어를 열증착 방법으로 또한, 2 차원 곡면(원주면)까지 증착하는 방법과 장치는 발견되지 아니한다. 또한, 와이어에 2 차원 원형곡면으로 감광막을 도포하여 리소그래피하는 방법도 발견되지 아니한다. According to one aspect of the present invention, a wire-type capacitor formed by patterning using a thermal evaporation method and a lithography method is presented. The thermal evaporation method of the present invention was created to compensate for the shortcomings of the wire coating method using the sputtering method according to the prior art described in FIG. 1. To date, there have been no cases of coating a wire using thermal evaporation (evaporation). Thermal evaporation devices can be easily found in the semiconductor industry or display industry, but they only use a flat substrate as the coating object. No method or device has been found for depositing a wire onto a two-dimensional curved surface (circumferential surface) by thermal evaporation. Additionally, no method has been found for lithography by applying a photosensitive film to a wire in a two-dimensional circular curve.

도 2는 본 발명에 따른 와이어형 커페시터를 형성하기 위한 외부금속층(예; Al, Al-Sn합금, Ag-Sn합금 등)을 증착하는 장치의 개략도이고, 도 3와 도 4은 본 발명에 따른 금속층을 리소그래피와 식각 공정을 형성하는 실시 예이고, 도 5는 본 발명에 따른 리소그래피 장치의 개략도이고, 도 6는 본 발명에 따른 리소그래피 공정의 순서를 나타내는 실시 예이다.Figure 2 is a schematic diagram of a device for depositing an external metal layer (e.g. Al, Al-Sn alloy, Ag-Sn alloy, etc.) to form a wire-type capacitor according to the present invention, and Figures 3 and 4 are a schematic diagram of the device according to the present invention. This is an embodiment of forming a metal layer through lithography and etching processes, Figure 5 is a schematic diagram of a lithography apparatus according to the present invention, and Figure 6 is an embodiment showing the sequence of the lithography process according to the present invention.

도 2을 참조하면, 와이어 형 커페시터의 외부금속층(20-4)을 증착하기 위한 열증착기(21)의 개략도이다. 본 발명에 따른 열증착(증기증착)기(21)의 구성은, 증착기 하부 지지대(21-1)와, 진공챔버 상부 구조물(21-2)과, 진공펌프 시스템(21-3)은 종래의 열증착기 시스템과 유사하다. 본 발명에 따른 열증착기는 와이어 수풀(20)과, 수풀을 회전시키는 수풀모터(23, 24-1)와, 와이어의 이송을 일정 시간 정지한 채 외주방향에 균일하게 코팅되도록 설계된 두 개의 와이어회전체(25-1, 25-2)와 와이어 수풀과 수풀모터를 열 증착 보우트(boat)(22-1, 22-1, 22-3)로 부터 분리하게 하는 격리판(21-4, 21-5)를 포함한다. 수풀(20, 24)과 수풀모터(23, 24-1), 및 회전체(25-1, 25-2)가 격리되지 않으면 보우트로 부터 금속원자들이 코팅되어 오작동을 유발할 것이다. 수풀(20)에 감겨 제공되는 와이어(20-2)의 중심금속(20-3)은 금, 은, 알루미늄, 또는 알루미늄-은 합금, 알루미늄-주석 합금 등 도전성 금속 재료일 수 있다. 직경 50 ~ 500 ㎛의 중심금속 외부(20-3)의 외부에 형성된 절연체(20-4)는 원자층증착(atomic layer deposition)으로 형성된 산화알루미늄(Al2O3) 등이 일반적으로 사용된다. 와이어의 외부에 코팅된 절연체의 재질은 본 발명의 범위가 아니다. Referring to FIG. 2, it is a schematic diagram of a thermal evaporator 21 for depositing the outer metal layer 20-4 of a wire-type capacitor. The configuration of the thermal evaporation (vapor deposition) device 21 according to the present invention includes the evaporator lower support 21-1, the vacuum chamber upper structure 21-2, and the vacuum pump system 21-3. It is similar to the thermal evaporator system. The thermal evaporator according to the present invention includes a wire bush (20), bush motors (23, 24-1) that rotate the bush, and two wire coils designed to uniformly coat the outer circumference while stopping the transfer of the wire for a certain period of time. Separator plates (21-4, 21-) that separate the entire (25-1, 25-2) wire bush and bush motor from the thermal deposition boat (22-1, 22-1, 22-3) 5) Includes. If the bushes 20, 24, the bush motors 23, 24-1, and the rotors 25-1, 25-2 are not isolated, metal atoms will be coated from the boat, causing malfunction. The central metal 20-3 of the wire 20-2 wound around the bush 20 may be a conductive metal material such as gold, silver, aluminum, aluminum-silver alloy, or aluminum-tin alloy. The insulator 20-4 formed outside the central metal 20-3 with a diameter of 50 to 500 μm is generally made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) formed by atomic layer deposition. The material of the insulator coated on the outside of the wire is not within the scope of the present invention.

본 발명에 따라 도 2의 열증착 방법과 장치를 순서적으로 설명한다. 먼저 수풀에 관해 설명하면, 와이어가 감겨진 수풀(20, 24)은 두 개다. 하나의 수풀에 감겨진 와이어(20-2)의 단면은 중심금속과 산화알루미늄층이고, 다른 하나의 수풀(24)에 감겨진 와이어의 단면은 중심금속, 절연층 및 외부 금속층이다. 본 발명에 따라 두 개의 수풀사이의 공간에 배치된 열증착 영역(22)에서 외부금속층(27)이 추가된 것이다. 각각의 수풀은 모터에 결합된 상태이고 수풀 20에서 풀려진 와이어의 길이만큼 수풀 24에서 감겨지도록 모터(23, 24-1)에서 제어되어진다. 다음으로 와이어의 이송과정을 설명하면, 수풀이 장착된 후, 와이어(20-2)는 제 1 회전체(25-1)를 지나 제 1 격리판(21-4)의 핀홀(21-6)을 통과하여 제 2 격리판(21-5)의 핀홀(21-7), 제 2 회전체(25-2)을 지나 수풀 24에 감기게 된다. 다음으로 외부금속층(27)의 증착과정을 설명하면, 와이어가 제 1 핀홀(21-6)과 제 2 핀홀(21-7)사이에서 제 1 회전체(25-1)과 제 2 회전체(25-2)에 의해 고정되고 다수의 보우트(22-1, 22-2, 22-3)에서 증발한 금속증기 원자들(22-4)이 와이어의 절연층에 코팅되어진다. 각 각의 보우트는 금속 알갱이들이 담겨 있으며 각 보우트의 양단에 가해진 전압(DC 전압)에 의한 저항열에 의해 금속원자들은 가열되어 증기화(22-4)한다. 본 발명에 따른 보우트의 금속 알갱이들은 알루미늄, 구리, 알루미뉼-주석, 은-주석 등의 합금 상태일수 있다. 본 발명의 일예로서 보우트에 적외선 레이저 빔이 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 회전체(25-1, 25-2)의 기능을 설명하면, 회전체는 외부금속층(27)이 2차원 원형곡면 방향으로 균일한 두께가 형성되도록 와이어가 회전(25-8)하도록 돕는 구실을 한다. 두 개의 회전체(25-2, 25-2)는 회전방향(25-8), 회전속도, 와이어 결착 및 풀림 압력(25-9)을 동시에 수행하도록 전기적으로 연결되어 제어(26)된다. 본 발명에 따른 와이어의 결착과 풀림 장치(25-6)는 보우트로 부터 증착물이 증기화 되는 도중 적절한 회전속도로 시계방향과 반시계 방향으로 회전(25-8)되도록 제어되어 외부금속층(27)이 2차원 원형곡면 방향으로 균일하게 코팅되도록 제어(26)된다. 와이어의 이송이 중지된 상태에서, 회전체의 시계방향 및 반시계방향으로의 회전에 의한 비틀림 스트레스에 의한 와이어의 손상은 무시할 만큼 작다. 와이어의 직경이 수풀과 회전체 사이의 와이어의 길이에 비하여 극단적으로 작기 때문에 비틀림 스트레스는 와이어의 길이에 분산되어진다. 또한 와이어의 중심 금속이 전연성이 양호한 물질이기도 하여 비틀림 스트레스는 무시된다. 증착 영역(22)에서 증착 두께를 모니터링(도시하지 않음)한 후 적정 두께의 금속층이 확인되면, 모터 통합 제어장치(28)를 동작시켜 회전체의 결착 및 풀림장치(25-6)의 결착을 해제(25-9)하는 과정과, 수풀 모터(23, 24-1)를 동작시켜 일정 길이의 와이어를 이송하는 과정과, 회전체 결착 및 풀림장치에서 와이어를 결착하는 과정이 연속적으로 제어된다. 이 과정에서 증착영역(22)의 금속 알갱이의 증발은 중지 되지 않도록 보우트(22-1, 22-2, 22-3)에 금속 알갱이의 공급 장치(도시하지 않음)가 가동되어 진다. 앞서 기술한 반복적인 제어를 통해 외부금속층의 두께를 0.1 ~ 0.5 ㎛로 코팅할 경우, 증착영역(22)을 2 ~ 3 m 크기로 연속적으로 1 일간 이송하면, 1 일당 와이어에 외부금속층을 수 km 씩 코팅하여 수풀에 감을 수 있어 대량 생산에 적합하다. 본 발명은 앞서 설명한 종래기술에 따른 스퍼터링 방법에 의한 아르곤 이온의 피폭에 기인한 절연층 결함(defect site) 현상을 극복하고자 탄생하였다. 열증착장치는 금속원자들이 증발하여 모재에 부착되는 원리이다. 스퍼터링은 플라즈마 속의 고에너지 아르곤 이온이 모재에 충돌할 가능성이 내제되어 있다. 많은 연구에서 스퍼터링에 의한 생산된 모재의 박막속에 아르곤 이온이 포함되어 있음이 알려져 있다. 이 아르곤 이온은 금속막속에 포함되어 있을 경우 반도체 소자 등 전자소자의 전도특성에 그다지 큰 부작용이 없다. 그러나 절연층, 특히 커페시터의 정전용량을 증가시킬 목적으로 절연층의 두께를 매우 얇게 할 경우, 예로서 원자층증착 알루미늄산화막의 두께를 10 ~ 20 nm로 할 경우 고에너지 아르곤에 의한 절연층의 파괴(도 1의 16, 19)는 자명하다. 본 발명에 따른 와이어를 2차원 원형곡면으로 코팅 가능한 열증착장치는 고에너지 아르곤이 존재하지 아니하고, 금속원자들이 와이어에 흡수, 부착하는 원리로서 절연층을 성질을 변화시키지 않는다. The thermal evaporation method and device of FIG. 2 according to the present invention will be described sequentially. First, to explain the bushes, there are two bushes (20, 24) around which the wire is wound. The cross section of the wire 20-2 wound around one bush is the center metal and the aluminum oxide layer, and the cross section of the wire wound around the other bush 24 is the center metal, the insulating layer, and the outer metal layer. According to the present invention, an external metal layer 27 is added to the thermal evaporation area 22 disposed in the space between the two bushes. Each bush is coupled to a motor and is controlled by the motors 23 and 24-1 so that the length of the wire unwound from the bush 20 is wound around the bush 24. Next, the transfer process of the wire will be described. After the bush is mounted, the wire (20-2) passes through the first rotating body (25-1) and passes through the pinhole (21-6) of the first separator (21-4). It passes through the pinhole (21-7) of the second separator (21-5), the second rotary body (25-2), and is wound around the bush 24. Next, explaining the deposition process of the external metal layer 27, the wire is connected to the first rotor 25-1 and the second rotor (25-1) between the first pinhole 21-6 and the second pinhole 21-7. Metal vapor atoms 22-4, which are fixed by 25-2) and evaporated from a plurality of boats 22-1, 22-2, and 22-3, are coated on the insulating layer of the wire. Each boat contains metal particles, and the metal atoms are heated and vaporized by resistance heat caused by voltage (DC voltage) applied to both ends of each boat (22-4). The metal grains of the boat according to the present invention may be in an alloy state of aluminum, copper, aluminum-tin, silver-tin, etc. As an example of the present invention, an infrared laser beam may be used in a boat. When explaining the function of the rotating body (25-1, 25-2) according to the present invention, the rotating body rotates the wire (25-8) so that the outer metal layer 27 is formed with a uniform thickness in the direction of the two-dimensional circular curve. It serves as a help to do so. The two rotating bodies (25-2, 25-2) are electrically connected and controlled (26) to simultaneously perform the rotation direction (25-8), rotation speed, and wire binding and unwinding pressure (25-9). The wire binding and unwinding device (25-6) according to the present invention is controlled to rotate clockwise and counterclockwise (25-8) at an appropriate rotation speed while the deposit is vaporized from the boat, thereby forming the outer metal layer 27. It is controlled (26) to coat uniformly in the direction of this two-dimensional circular curve. In a state where the transfer of the wire is stopped, damage to the wire due to torsional stress caused by clockwise and counterclockwise rotation of the rotating body is small enough to be ignored. Because the diameter of the wire is extremely small compared to the length of the wire between the bush and the rotor, the torsional stress is distributed over the length of the wire. Additionally, since the central metal of the wire is a material with good malleability, torsional stress is ignored. After monitoring the deposition thickness in the deposition area 22 (not shown), when a metal layer of an appropriate thickness is confirmed, the motor integrated control device 28 is operated to attach the rotor and the uncoupling device 25-6. The process of releasing (25-9), the process of operating the bush motors (23, 24-1) to transfer a wire of a certain length, and the process of attaching the wire in the rotating body fastening and uncoupling device are controlled continuously. In this process, a metal particle supply device (not shown) is operated in the boats 22-1, 22-2, and 22-3 so that the evaporation of the metal particles in the deposition area 22 does not stop. When coating the outer metal layer to a thickness of 0.1 to 0.5 ㎛ through the repetitive control described above, if the deposition area 22 is continuously transported for 1 day with a size of 2 to 3 m, the outer metal layer can be applied to the wire for several kilometers per day. It is suitable for mass production as it can be coated and wrapped around a bush. The present invention was created to overcome the defect site phenomenon in the insulating layer caused by exposure to argon ions by the sputtering method according to the prior art described above. The thermal evaporation device works on the principle that metal atoms evaporate and attach to the base material. Sputtering has the inherent possibility that high-energy argon ions in the plasma collide with the base material. It is known from many studies that argon ions are contained in the thin film of the base material produced by sputtering. When these argon ions are contained in a metal film, they do not have any significant side effects on the conduction characteristics of electronic devices such as semiconductor devices. However, when the thickness of the insulating layer is made very thin for the purpose of increasing the capacitance of the insulating layer, especially the capacitor, for example, when the thickness of the atomic layer deposition aluminum oxide film is set to 10 to 20 nm, the insulating layer is destroyed by high-energy argon. (16, 19 in Figure 1) are self-explanatory. The thermal evaporation device capable of coating a wire into a two-dimensional circular curve according to the present invention does not contain high-energy argon and does not change the properties of the insulating layer due to the principle that metal atoms absorb and attach to the wire.

와이어 형 커페시터의 외부금속층 및 절연층의 패터닝Patterning of the outer metal and insulating layers of wire-type capacitors

본 발명에 따른 도 3를 참조하면, 와이어의 외부금속층 패터닝 방법과 장치를 기술한다. 반도체 공정 및 디스플레이 공정은 2 차원 평면을 패터닝하는 것으로 어렵지 않은 기술이다. 본 발명의 와이어는 3차원 구조물로서 와이어 표면은 둥글게 말린 2차원 원형곡면으로, 2 차원 원형곡면 코팅 기술과, 둥글게 말린 2차원 원형곡면 노광기술과, 둥글게 말린 2차원 원형곡면 식각 기술을 조합해야하는 패터닝 공정으로 매우 난이도가 높다. 더 나아가, 직경이 5 ~ 30 ㎛ 정도의 매우 작은 2차원 곡면의 패터닝 기술은 난이도가 매우 높다. 본 발명의 패터닝 기술은 지금까지 특허나 문헌에 존재하지 않은 패터닝 기술을 제시하고자 한다. 도 3은 본 발명에 따른 도 2에서 생산되어진 와이어(도 2의 24)로부터 시작된다. 도 3의 시스템 구성을 3 개의 영역으로 나누어 설명하면, 와이어 패터닝 시스템(30)과, 패터닝하고자 하는 모재로서 와이어가 감긴 수풀과 모터(31)와, 패터닝이 완료된 와이어가 감긴 수풀과 모터(32)과 수풀 모터 31과 32를 제어하고 시스템 전체를 제어하는 통합제어장치(39)로 구성된다. 2차원 원형곡면 패터닝 시스템 영역 30를 세분하면, 와이어에 2차원 원형곡면의 스프레이 감광막 코팅 챔버(34)와, 김광막 소프트베이킹 챔버(35)와, UV마스킹 및 UV조사 챔버(36)와, 감광막 현상(development) 및 하드베이킹 및 외부금속층 식각 및 절연층 식각 및 감광막리무브(제거) 수행용 다목적 챔버(37)과 최종적으로 열 안정화 챔버(38)로 구성되어 진다. 챔버 37은 하나의 챔버로서 스프레이 방식과 오븐 기능을 순차적으로 수행되는 다목적 챔버이다. Referring to FIG. 3 according to the present invention, a method and device for patterning the outer metal layer of a wire are described. Semiconductor processing and display processing are not difficult technologies that involve patterning a two-dimensional plane. The wire of the present invention is a three-dimensional structure, and the surface of the wire is a rounded two-dimensional circular curved surface. Patterning requires a combination of two-dimensional circular curved surface coating technology, rolled two-dimensional circular curved surface exposure technology, and rolled two-dimensional circular curved surface etching technology. The process is very difficult. Furthermore, patterning technology for very small two-dimensional curved surfaces with a diameter of about 5 to 30 ㎛ is very difficult. The patterning technology of the present invention is intended to present a patterning technology that has not yet existed in patents or literature. Figure 3 starts from the wire produced in Figure 2 (24 in Figure 2) according to the present invention. The system configuration of FIG. 3 is divided into three areas: a wire patterning system 30, a bush and a motor 31 on which a wire is wound as a base material to be patterned, and a bush and a motor 32 on which the patterned wire is wound. It consists of an integrated control device (39) that controls the brush motors 31 and 32 and controls the entire system. The two-dimensional circular curved patterning system area 30 is divided into a two-dimensional circular curved spray photoresist coating chamber 34 on the wire, a Kim Gwang-mak soft baking chamber 35, a UV masking and UV irradiation chamber 36, and a photoresist film. It consists of a multi-purpose chamber 37 for development, hard baking, etching of the external metal layer, etching of the insulating layer, and photosensitive film removal, and finally a heat stabilization chamber 38. Chamber 37 is a multi-purpose chamber that sequentially performs spray and oven functions.

본 발명에 따른 패터닝 시스템의 공정 순서를 기술하면, 수풀과 모터 시스템 31에서 풀려진 와이어의 길이만큼 모터 32에서 감겨지도록 제어장치(39)에서 전기적으로 조절된다. 패터닝 전의 수풀(31-1)의 와이어의 단면도(33)는 본 발명에 따른 도 2에서 제공 되어진 와이어의 단면인 중심금속(20-3)의 외부에 절연층(20-4), 절연층의 외부에 도 2에서 증착된 외부금속층(27)로서 당연히 같다. 즉 본 발명은 도 2와 도 3을 연속적인 공정으로 연결되어짐을 강조한다. 본 발명에 따른 패터닝은 최종적으로 2차원 원형곡면의 외부금속층과 절연층을 리소그래피 및 분무식각 방식으로 2차원 원형곡면을 패터닝하는 것이다. 본 발명의 패터닝 시스템의 각 챔버들은 모두 같은 크기(길이) L를 갖는다. 앞서 처리된 공정의 길이만큼 다음 챔버로 이송되어야 하기 때문이다. 예로서, 감광막 코팅길이는 도 3의 34에서 도시된 L이다. 다음 단계인 소프트베이킹 챔버로 길이 L 만큼 이송된다. 본 발명에 따른 길이 L은 대략 2 m ~ 4 m 정도가 될 수 있다. 본 발명의 순서에 따르면, 수풀 31-1에서 풀려진 와이어는 패터닝 영역(30)의 첫 공정으로 스프레이 장치(34-1, 34-2)에서 감광액이 분부(34-2)되어 와이어의 외부금속층(27)의 2차원 원형곡면에 두께 1 ㎛정도의 감광막(34-3)이 코팅되는 것과, 다음 단계인 소프트베이킹용 오븐(35)으로 이송된 후 저항열 가열 방식(35-1)으로 90 도(℃)에서 10분간 유지되는 것과, 다음 단계인 UV조사 챔버(36)로 이송되어 UV램프(36-1)로 2차원 원형곡면 형태의 마스크(36-2)에 조사되는 것(도 5와 도 6에서 상세히 설명)과, 다음 단계인 다목적챔버로서 현상(development) 및 하드베이킹 및 식각을 종합 처리하는 다목적챔버(37)로 이송되어 감광막을 스프레이(37-1) 방식으로 현상(37-2, 37-5:현상된 감광막 단면)하는 것과, 동일 챔버에서 감광막을 120 도(℃)에서 10 분간 하드베이킹하는 것(도시하지 않음)과, 동일 챔버에서 스프레이 방식으로 2 차원 원형곡면의 외부금속층과 절연층을 식각(37-3, 37-6: 외부금속층 및 절연층 식각 단면)하는 것과, 동일 챔버에서 감광막을 제거(37-4)하면 패터닝 작업이 완료된다. 식각 챔버(37)의 스프레이 장치(37-1)은 현상액을 분무하는 기능과, 순수(DI water)를 분무하여 잔류 현상액을 세척하는 기능과, 120 도(℃)의 온풍을 불어내어 하드베이킹 하는 기능과, 외부금속층을 식각하는 약액을 분무하는 기능과, 외부금속층 식각에 이용되었던 약액을 세척용 순수를 분무하는 기능과, 절연층을 식각하는 약액을 분무하는 기능과, 절연층을 식각하는 약액을 세척하는 기능과, 감광막을 제거하는 약액을 분무하는 기능과, 마지막으로 감광막 제거용 약액을 세척하는 순수를 분무하는 기능을 수행한다. 외부금속층 및 절연층이 식각된 후, 최종적으로 와이어는 열적 안정화 챔버(38)로 이송되어 저항열(38-1) 가열 상태에서 10 분간 유지된 후 수풀(32-2)로 감기게 된다. Describing the process sequence of the patterning system according to the present invention, the control device 39 is electrically adjusted so that the length of the wire unwound from the bush and motor system 31 is wound on the motor 32. The cross-sectional view 33 of the wire of the bush 31-1 before patterning shows the insulating layer 20-4 on the outside of the central metal 20-3, which is the cross-section of the wire provided in FIG. 2 according to the present invention, and the insulating layer 20-4. Of course, it is the same as the outer metal layer 27 deposited on the outside in FIG. 2. That is, the present invention emphasizes that FIGS. 2 and 3 are connected through a continuous process. Patterning according to the present invention ultimately involves patterning the outer metal layer and insulating layer of the two-dimensional circular curved surface by lithography and spray etching. Each chamber of the patterning system of the present invention all has the same size (length) L. This is because the length of the previously processed process must be transferred to the next chamber. As an example, the photoresist coating length is L shown at 34 in FIG. 3. The length L is transferred to the next step, the soft baking chamber. The length L according to the present invention may be approximately 2 m to 4 m. According to the procedure of the present invention, the wire unwound from the bush 31-1 is sprayed with photoresist liquid from the spray devices 34-1 and 34-2 in the first process of the patterning area 30 to form an outer metal layer of the wire. A photosensitive film (34-3) with a thickness of about 1 ㎛ is coated on the two-dimensional circular curved surface of (27), and then transferred to the next step, the soft baking oven (35), and then heated for 90 minutes using the resistance heat heating method (35-1). It is maintained at ℃ for 10 minutes, and is transferred to the next step, the UV irradiation chamber 36, and irradiated on the mask 36-2 in the form of a two-dimensional circular curve with a UV lamp 36-1 (FIG. 5 and is explained in detail in FIG. 6), and is transferred to the next step, the multipurpose chamber 37, which comprehensively processes development, hard baking, and etching, and develops the photoresist film using a spray method 37-1. 2, 37-5: cross-section of the developed photoresist film), hard baking the photoresist film at 120 degrees (℃) for 10 minutes in the same chamber (not shown), and spraying the outside of the two-dimensional circular curve in the same chamber. The patterning work is completed by etching the metal layer and the insulating layer (37-3, 37-6: external metal layer and insulating layer etched cross-section) and removing the photosensitive film (37-4) in the same chamber. The spray device 37-1 of the etching chamber 37 has the function of spraying the developer, cleaning the remaining developer by spraying pure water (DI water), and performing hard baking by blowing warm air at 120 degrees Celsius. A function to spray a chemical solution for etching the external metal layer, a function to spray pure water for cleaning the chemical solution used to etch the external metal layer, a function to spray a chemical solution for etching the insulating layer, and a chemical solution to etch the insulating layer. It performs the function of cleaning, spraying a chemical solution to remove the photosensitive film, and finally, spraying pure water to clean the chemical solution for removing the photosensitive film. After the outer metal layer and the insulating layer are etched, the wire is finally transferred to the thermal stabilization chamber 38, maintained for 10 minutes under resistance heat 38-1, and then wound into a bush 32-2.

본 발명에 따른 2차원 원형곡면의 외부금속층 및 절연층의 식각은 매우 길이 긴 와이어로부터 낱낱의 단일한 커페시터로 분리하기 위한 필수적인 작업으로 이전의 어떠한 특허나 문헌으로부터 찾아 볼 수 없는 새로운 방식임을 주장하며, 또한 종래 MLCC제조 공법에 비해 매우 단순한 작업임을 주장한다. It is claimed that the etching of the outer metal layer and insulating layer of the two-dimensional circular curve according to the present invention is an essential operation for separating individual capacitors from very long wires, and is a new method that cannot be found in any previous patent or literature. , it is also claimed that it is a very simple operation compared to the conventional MLCC manufacturing method.

본 발명에 다른 도 4는 도 3에서 수행한 공정 단계마다 와이어의 단면이 변화(43, 44, 45)하는 것을 알기 쉽게 정리한 것이다. 초기 수풀(41)로 부터 풀려 나온 부분의 와이어 단면(43)은 본 발명의 도 2의 수행된 결과물로서 중심 금속, 절연층, 외부금속층으로 구성된다. 본 발명의 패터닝 시스템(40)에 제공 되어진 와이어는 2차원 원형곡면 감광막 도포 챔버에서 코팅되면 단면 44와 같이 중심금속, 절연층, 외부금속층, 감광막층으로 구성된다. 이후 다목적 챔버에서의 공정을 마친 최종 와이어의 단면은 도 4의 45와 같이 절연층, 외부금속층 및 감광막이 제거되면 도 4의 45와 같이 외부금속층(45-1)과 중심금속층(46)이 노출되어 있으므로, 낱낱의 케퍼시터로 절단하여 회로(46)를 구성할 수 있다. 다목적 챔버에서 이송된 와이어는 개별 커페시터가 무수히 연결되어진 모양과 같은 와이어가 형성되어 길이가 수 백 m ~ 수 km 이르는 매우 긴 와이어형 커페시터가 완성되고 수풀 42에 감기게 되어 표면실장(SMT: Surface Mount Technology)장치에 보내진다. FIG. 4 according to the present invention provides an easy-to-understand summary of the changes 43, 44, and 45 in the cross-section of the wire for each process step performed in FIG. 3. The wire cross-section 43 of the portion released from the initial bush 41 is the result of the performance of FIG. 2 of the present invention and is composed of a center metal, an insulating layer, and an outer metal layer. When the wire provided in the patterning system 40 of the present invention is coated in a two-dimensional circular curved photoresist film application chamber, it is composed of a center metal, an insulating layer, an outer metal layer, and a photoresist layer, as shown in cross section 44. After completing the process in the multipurpose chamber, the cross section of the final wire is shown at 45 in FIG. 4. When the insulating layer, outer metal layer, and photosensitive film are removed, the outer metal layer 45-1 and the center metal layer 46 are exposed as shown at 45 in FIG. 4. Therefore, the circuit 46 can be formed by cutting each capacitor. The wire transferred from the multi-purpose chamber is formed into a wire that resembles the shape of countless individual capacitors connected, completing a very long wire-type capacitor with a length of several hundred meters to several kilometers, and is wound around a bush 42 to be surface mounted (SMT). Technology) device.

본 발명에 따른 도 5를 참조하면, 와이어의 원주면의 둥글게 말린 2차원 원형곡면상에 코팅된 감광막에 UV를 3차원으로 조사할 목적으로 구성된 장치이다. 본 발명에 따른 2차 원 원형곡면 노광장치(50)의 구성은, 길이 2 m ~ 4 m의 와이어의 원주면에 동시에 UV를 균일하게 조사하려는 목적으로 UV발진 레이저다이오드 어레이(51)가 원형곡면에 3차원으로 배치되는 것과, 다이오드 부착 기판(52)과, 다이오드에서 발생한 열을 전달해 주는 히트싱크(heat sink)(54)와, 냉각팬(55)로 구성된다. 도 5의 56은 비어 있는 동공으로 3차원 포토마스크(도 6에서 설명)와 시료인 와이어(도 6에서 설명)가 채워질 것이다. 본 발명의 레이저 다이오드의 배치는 길이 2 m의 전 영역에 걸쳐 균일하게 UV 세기가 형성(53)되도록 시뮬레이션을 통해 설계된다. Referring to Figure 5 according to the present invention, it is a device designed to irradiate UV in three dimensions to a photosensitive film coated on a two-dimensional circular curved surface of the circumferential surface of a wire. The configuration of the two-dimensional circular curved surface exposure device 50 according to the present invention is that the UV oscillation laser diode array 51 has a circular curved surface for the purpose of uniformly irradiating UV simultaneously to the circumferential surface of a wire with a length of 2 m to 4 m. It is arranged in three dimensions and consists of a diode attachment substrate 52, a heat sink 54 that transfers heat generated from the diode, and a cooling fan 55. 56 in FIG. 5 is an empty pupil that will be filled with a 3D photomask (described in FIG. 6) and a sample wire (described in FIG. 6). The arrangement of the laser diode of the present invention is designed through simulation so that UV intensity is uniformly formed (53) over the entire area of 2 m in length.

본 발명의 도 6을 참조하면, (A)는 도 5와 같다. (B)는 (A)의 동공(56)에 끼워지는 길이 2 m의 2 차원 원형곡면 포토마스크이다. 보다 상세하게는, 와이어의 직경(예; 200 ㎛) 보다 20 ~ 100 ㎛ 만큼 더 큰 내경을 갖는 속이 빈 석영관 튜브(60)의 원주면에 UV를 차단할 수 있는 금속패턴(61)이 와이어의 길이 방향으로 일정 폭 d1 (단일 커페시터의 폭)를 갖도록 길이 2 m에 걸쳐 형성되어져 있다. 이 석경관 튜브는 동공(56)에 끼워진다. 금속패턴(61)은 원형곡면(원주방향)으로는 원주면 전체를 감싸고 있고, 길이 방향으로는 단일 케퍼시터의 길이(d1)만큼의 형성되어 있다. 금속 패턴은 길이 방향으로는 일정 폭(d2)만큼 격리되어 있는데 격리된 폭(d2)은 식각공정을 통해 외부금속과 절연층이 제거되어 단일한 커페스터로 제작될 때 잘려지는 영역이며 동시에 회로를 구성할 때 와이어 본딩 영역이 되므로 이를 고려하여 영역의 폭이 결정되어 지며 통상 50 ~ 100 ㎛ 의 폭이 될 수 있다. 동공 56에 포코마스크 석영관 튜브(60)을 끼우면 석경관의 내경이 제 2의 동공(62)이 된다. 도 6(C)는 (B)의 동공(62)에 와이어를 통과시킨다. 와이어는 도 3의 감광막 챔버(34)에서 감광막이 코팅된 와이어(63)이다. 감광막의 두께는 일반적으로 1 ㎛ 정도로 와이어 중심금속의 두께에 비하면 매우 작기 때문에 제 2의 동공(62)을 결정하는데 문제가 되지 않는다. 와이어의 총 두께 보다 원형곡면 포토마스크 석경관 튜브의 내경은 20 ~ 100 ㎛ 만큼 커서 포토마스킹 공정이 끝나고 다음 공정 챔버로 이송하는데 문제가 없다. Referring to Figure 6 of the present invention, (A) is the same as Figure 5. (B) is a two-dimensional circular curved photomask with a length of 2 m that is inserted into the pupil 56 of (A). More specifically, a metal pattern 61 capable of blocking UV is placed on the circumferential surface of a hollow quartz tube 60 having an inner diameter 20 to 100 ㎛ larger than the diameter of the wire (e.g. 200 ㎛). It is formed over a length of 2 m to have a constant width d 1 (width of a single capacitor) in the longitudinal direction. This stone tube tube is fitted into the cavity (56). The metal pattern 61 surrounds the entire circumferential surface in a circular curve (circumferential direction), and is formed in the longitudinal direction as long as the length (d 1 ) of a single capacitor. The metal pattern is separated by a certain width (d 2 ) in the longitudinal direction, and the isolated width (d 2 ) is the area that is cut when the external metal and insulating layer are removed through an etching process and manufactured into a single capacitor. When configuring a circuit, it becomes a wire bonding area, so the width of the area is determined by taking this into consideration, and can usually be 50 to 100 ㎛ wide. When the PocoMask quartz tube tube 60 is inserted into the pupil 56, the inner diameter of the quartz tube becomes the second pupil 62. In Figure 6(C), a wire is passed through the cavity 62 in (B). The wire is a wire 63 coated with a photoresist film in the photoresist chamber 34 of FIG. 3 . The thickness of the photosensitive film is generally about 1 ㎛, which is very small compared to the thickness of the wire center metal, so there is no problem in determining the second pupil 62. The inner diameter of the circular curved photomask stone tube is 20 to 100 ㎛ larger than the total thickness of the wire, so there is no problem in transferring it to the next process chamber after the photomasking process.

와이어 형 커페시터의 독창성과 혁신성Originality and innovation of wire-type capacitors

본 발명에서 생산되어지는 케퍼시터는 적층세라믹케퍼시터(MLCC)를 대체할 수 있다. 가전제품에 적용되는 MLCC는 스마트폰에 60 ~ 1,000개, LED TV에 2,000개, PC에 1,200개가 소요되며, 향후 자율주행 자동차 전장용에 3,000개, 전기 자동차에 15,000개 소요될 것으로 예측된다. The capacitor produced in the present invention can replace a multilayer ceramic capacitor (MLCC). MLCCs applied to home appliances are expected to require 60 to 1,000 for smartphones, 2,000 for LED TVs, and 1,200 for PCs, and in the future, 3,000 for autonomous vehicle electronics and 15,000 for electric vehicles are expected to be required.

본 발명에 따르면, 단일 커페시터 1 개의 길이가 200 ㎛일 때 2 m의 와이어에 9,000 개의 커패시터를 제조할 수 있으며, 패터닝 시스템를 이루는 공정 시간을 계산하면 (공정당 10분으로 가정) 1일 생산되는 커페시터의 개수는 2 백만 개에 이른다. 이는 종래의 적층세라믹커페시터(MLCC)공정이 복잡하고 시간이 많이 걸리는 데 비하면, 본 발명에 따른 리소그래피 방법은 매우 단순한 공정으로 매우 생산성이 높은 제조방법임을 알 수 있다. 세계 최대 MLCC 를 생산하는 업체에서 년 간 생산하는 MLCC는 60 억 개 정도이다. 본 발명에 따른 케퍼시터 제조법으로 생산한다면 단 1 대의 생산 장비로 17일 가동하면 1 년 간의 케퍼시터 수요를 충당할 수 있을 만큼 매우 효율적인 생산방법이다. 본 발명에 따른 2 차원 원형곡면 포토마스킹 공정 방법과 장치는 직경이 25 ~ 500 ㎛의 매우 작은 와이어 본딩용 와이어의 둥글게 말린 2 차원 원형곡면에 포토리소그래피를 수행하는 난이도가 매우 큰 것으로 특허나 어느 문헌에서도 찾아 볼 수 없는 혁신적인 기술로 종래 MLCC를 대체할 수 있는 혁신적인 장치이다. 단 1 대의 본 발명의 패터닝 장치로 1일 100만개의 커페시터를 리소그래피 할 수 있어 생산능률이 MLCC보다 매우 높고 제조단가도 매우 저렴한 효과가 있다. According to the present invention, when the length of one single capacitor is 200 ㎛, 9,000 capacitors can be manufactured on 2 m of wire. Calculating the process time for forming the patterning system (assuming 10 minutes per process), capacitors produced per day The number reaches 2 million. This shows that while the conventional multilayer ceramic capacitor (MLCC) process is complex and time-consuming, the lithography method according to the present invention is a very simple process and is a highly productive manufacturing method. The world's largest MLCC producer produces approximately 6 billion MLCCs per year. If the capacitor manufacturing method according to the present invention is produced, it is a very efficient production method that can cover the demand for capacitors for one year by operating for 17 days with just one production equipment. The two-dimensional circular curved surface photomasking process method and device according to the present invention is very difficult to perform photolithography on the rounded two-dimensional circular curved surface of a very small wire bonding wire with a diameter of 25 to 500 ㎛, and is described in the patent or any literature. It is an innovative device that can replace the conventional MLCC with innovative technology that cannot be found anywhere else. With just one patterning device of the present invention, 1 million capacitors can be lithographed per day, so the production efficiency is much higher than that of MLCC and the manufacturing cost is also very low.

와이어 형 커페시터의 절단Cutting of wire type capacitors

본 발명에 따른 도 7을 참조하면, 도 3에서 완성된 매우 길이가 긴, 예로서 수 백 m ~ 수 km의 와이어 형태로 제조된 커페시터의 연결체(70)는 커페시터로 회로 구성이 곤란하여 낱개의 단일한 케페시터로 절단(72)되어야 한다. 절단의 위치는 본 발명의 도 3의 공정에 의해 중심금속이 노출된 부위여야 한다. 절단 후 외부금속층과의 사이의 중심 금속 부분(L)에 회로 연결선을 본딩 할 수 있다. 절단의 방법(73)은 기계적 절단이나 열과 압력을 인가하여 절단할 수도 있다. Referring to FIG. 7 according to the present invention, the connector 70 of the capacitor manufactured in the form of a very long wire, for example, several hundred meters to several kilometers, completed in FIG. 3 is difficult to construct a circuit with capacitors, so it is sold individually. must be cut (72) into a single capacitor. The location of the cut must be the area where the center metal is exposed by the process of FIG. 3 of the present invention. After cutting, the circuit connection line can be bonded to the central metal part (L) between the external metal layer and the external metal layer. The cutting method 73 may be mechanical cutting or cutting by applying heat and pressure.

와이어 형 커페시터의 적용의 일례An example of application of wire-type capacitors

본 발명에 따른 도 8은 단일한 커페시터에 회로 전극을 연결하는 방법이다. (A)와 같이 외부전극과 노출된 중심금속의 외부면에 전극을 구성하는 것과, (B)와 같이 외부금속층과 절단된 중심금속의 절단 단면을 전극으로 하는 것이 있을 수 있다. 회로는 DC전압(A, B) 또는 AC전압(C)과 같이 고주파 전압이 연결될 수 있다. Figure 8 according to the present invention shows a method of connecting circuit electrodes to a single capacitor. There may be an electrode formed on the external electrode and the outer surface of the exposed central metal, as shown in (A), and an electrode formed on the cross section of the central metal cut from the external metal layer, as shown in (B). The circuit may be connected to a high-frequency voltage such as DC voltage (A, B) or AC voltage (C).

본 발명에 따른 도 9를 참조하면, 낮은 등가 직렬 인덕턴스(ESL : Equivalent Series Inductance)을 갖는 본 발명의 와이어형 케페시터(93)는 고속 IC(91)용에 적용되는 사례이다. IC칩의 전극(92)에 본 발명의 와이어형 케퍼시터의 전극( 93-1, 93-2)가 본딩되어 진다. Referring to FIG. 9 according to the present invention, the wire-type capacitor 93 of the present invention having a low equivalent series inductance (ESL: Equivalent Series Inductance) is applied to a high-speed IC 91. The electrodes 93-1 and 93-2 of the wire-type capacitor of the present invention are bonded to the electrode 92 of the IC chip.

11, 11-1, 31-1, 32-2, 41, 42, 70 수풀
31-2, 32-1 수풀 모터
21 열증착기(열증발증착기)
25-6 회전체
20-3 중심 금속
27 외부금속층
20-4 절연층
34-3 감광막
36-2 3차원 UV마스크
37-1 다목적 약액 분무용 스프레이 장치
37-6 절연층 및 외부금속층 식각 영역
39 제어장치
51 3차원 레이저다이오드 어레이
60 3차원 포토마스크
63 감광막 코팅된 와이어
74, 93 단일 케페시터
93-1, 93-2 케페시터 전극
11, 11-1, 31-1, 32-2, 41, 42, 70 Bush
31-2, 32-1 bush motor
21 Thermal evaporator (thermal evaporation evaporator)
25-6 Rotator
20-3 center metal
27 External metal layer
20-4 insulating layer
34-3 photosensitive film
36-2 3D UV mask
37-1 Spray device for multi-purpose chemical spraying
37-6 Insulating layer and external metal layer etching area
39 Control device
51 3D Laser Diode Array
60 3D photomask
63 photoresist coated wire
74, 93 single capacitor
93-1, 93-2 capacitor electrode

Claims (14)

전도성 금속으로 이루어진 길이 수백 m ~ 수십 km의 와이어 형태의 중심(코어)금속과,
상기 와이어의 중심 금속의 원주면에 증착된 절연층과,
상기 절연층의 원주면에 열증착기(열증발증착기)로 증착되어 형성된 외부금속층을 포함하고,
상기 절연층과 외부금속층이 와이어 중심 금속의 원주 방향으로 2차원 원형곡면을 리소그래피 방법 및 스프레이 장치를 이용한 약액 분무 방법으로 식각하여 일정 길이의 상기 와이어 중심 금속이 노출되도록 패터닝된 복수의 와이어 형태의 케페시터가 선형적인 어레이로 형성되는 방법.
A central (core) metal in the form of a wire made of conductive metal with a length of hundreds of meters to tens of kilometers,
an insulating layer deposited on the circumferential surface of the central metal of the wire;
It includes an outer metal layer formed by depositing on the circumferential surface of the insulating layer using a thermal evaporator (thermal evaporation evaporator),
A cape in the form of a plurality of wires in which the insulating layer and the external metal layer are patterned to expose a certain length of the wire center metal by etching a two-dimensional circular curved surface in the circumferential direction of the wire center metal using a lithography method and a chemical spray method using a spray device. How sheeters are formed into a linear array.
제1항에 있어서,
상기 선형적인 어레이는 중심금속의 길이 방향으로 형성된 것, 예로서 외부금속층이 200㎛이고 중심 금속이 노출된 길이가 100 ㎛인 케페시터 형태가 와이어의 동축선 방향으로 복수의 케페시터가 어레이가 형성되는 방법.
According to paragraph 1,
The linear array is formed in the longitudinal direction of the central metal, for example, in the form of a capacitor with an outer metal layer of 200 ㎛ and an exposed central metal length of 100 ㎛, a plurality of capacitors are arrayed in the coaxial direction of the wire. How to become.
제1항에 있어서,
상기 열증착방법(열증발증착방법)으로 와이어의 2 차원 원형곡면(원주면)에 균일하게 금속층이 형성되는 방법으로서,
진공 챔버에서,
와이어의 중심금속에 절연층이 형성된 와이어가 감긴 제 1 수풀(spool)과,
외부금속층이 형성된 와이어를 감기 위해 준비된 제 2 수풀을 일정 간격으로 배치시키는 것과,
상기 제 1 수풀에서 와이어를 풀어주는 속도와 제 2 수풀에서 와이어를 감아주는 속도가 같게 하도록 제어되는 것과,
상기 수풀 사이에 저항열 방법으로 가열되는 복수 개의 금속 알갱이를 함유하는 보우트가 배치하여 금속증기를 발생시키는 공정과,
상기 금속 증기 속을 상기 두 개의 수풀사이의 와이어가 이송, 또는 정지를 제어하는 것과,
상기 두 개의 수풀사이에 와이어가 동축선을 따라 시계방향과 반시계방향으로 회전하도록 보우트의 양단에 두 개의 회전체를 배치하여 금속 증기가 와이어의 원주면에 균일하게 증착되도록 하는 공정 방법.
According to paragraph 1,
A method in which a metal layer is uniformly formed on the two-dimensional circular curved surface (circumferential surface) of the wire using the thermal evaporation method (thermal evaporation deposition method),
In a vacuum chamber,
A first spool in which a wire with an insulating layer formed on the center metal of the wire is wound,
arranging at regular intervals second bushes prepared for winding the wire on which the outer metal layer is formed;
The speed of unwinding the wire from the first bush and the speed of winding the wire from the second bush are controlled to be the same,
A process of generating metal vapor by placing a boat containing a plurality of metal particles heated by a resistance heating method between the bushes;
Controlling the movement or stopping of the wire between the two bushes in the metal vapor;
A process method in which metal vapor is uniformly deposited on the circumferential surface of the wire by placing two rotating bodies at both ends of the boat so that the wire rotates clockwise and counterclockwise along the coaxial line between the two bushes.
제1항에 있어서,
상기 리소그래피 방법으로 와이어의 2 차원 원형곡면(원주면)에 균일하게 감광막이 패터닝을 하는 방법으로서,
대기 상태에서,
와이어에 외부금속층이 형성된 와이어가 감긴 제 1 수풀(spool)과,
외부금속층과 절연층이 패터닝된 와이어를 감기 위해 준비된 제 2 수풀을 일정 간격으로 배치시키는 것과,
상기 제 1 수풀에서 와이어를 풀어주는 속도와 제 2 수풀에서 와이어를 감아주는 속도가 같게 하도록 제어되는 것과,
상기 수풀 사이에 배치된 감광막 도포 챔버에서, 와이어의 이송을 정지한 상태에서,
일정 길이의 와이어에 감광막을 스프레이 장치로 분무하여 2차원 원형곡면을 일정 두께의 감광막으로 도포하는 공정과,
상기 감광막이 도포된 일정 길이의 와이어를 다음 단계인 90 도 온도로 세팅된 오븐으로 이송하여 90 도 온도로 10 분간 열을 인가하여 감광막을 소프트베이킹하는 공정과,
다음 단계로,
상기 소프트베이킹된 일정 길이의 와이어를 UV마스킹 챔버에 배치된 원통형 석영관의 포토마스크 튜브를 통과하여 이송되는 것과,
와이어의 이송을 정지한 상태에서,
원통형 석영관 튜브의 외경에 2 차원 원형곡면 포토마스크 패턴이 형성되어 있는 것과,
상기 석영관 튜브의 외부의 원형곡면의 수직 방향에서 UV가 조사되고,
상기 UV는 석영관 튜브를 통과하여 석영관 내부에 끼워진 와이어에 조사되는 공정들이 조합된 방법.
According to paragraph 1,
A method of uniformly patterning a photosensitive film on a two-dimensional circular curved surface (circumferential surface) of a wire using the lithography method,
In standby state,
a first spool wound with a wire having an outer metal layer formed on the wire;
arranging at regular intervals a second bush prepared to wind a wire patterned with an outer metal layer and an insulating layer;
The speed of unwinding the wire from the first bush and the speed of winding the wire from the second bush are controlled to be the same,
In the photosensitive film application chamber disposed between the bushes, with the transfer of the wire stopped,
A process of spraying a photosensitive film on a wire of a certain length using a spray device to coat a two-dimensional circular curved surface with a photosensitive film of a certain thickness;
Transferring the wire of a certain length onto which the photosensitive film is applied to the next step, an oven set at a temperature of 90 degrees, and applying heat at 90 degrees for 10 minutes to soft bake the photosensitive film;
Next step,
The soft-baked wire of a certain length is transferred through a photomask tube of a cylindrical quartz tube placed in a UV masking chamber;
With the wire feeding stopped,
A two-dimensional circular curved photomask pattern is formed on the outer diameter of the cylindrical quartz tube,
UV is irradiated in a vertical direction of the outer circular curve of the quartz tube,
A method that combines the processes in which the UV passes through a quartz tube and is irradiated to a wire inserted inside the quartz tube.
제1항에 있어서,
상기 스프레이 장치를 이용한 약액 분무 방법으로 와이어의 2 차원 원형곡면(원주면)에 균일하게 외부금속층과 절연층을 식각(패터닝)하는 방법으로서,
청구항 4의 후속 공정으로,
원통형 석영관 포토마스크의 내부에서 다목적 챔버로 와이어가 이송되어 와이어가 정지 상태를 유지하는 것과,
다목적 챔버의 스프레이장치에서 현상액이 분무되어 UV가 노광된 감광막이 제거되는 공정과,
동일 챔버(다목적 챔버)의 스프레이 장치에서 잔류 현상액을 제거하기 위해 순수가 분무되는 공정과,
동일 챔버에서 120 도의 온도에서 감광막을 10 분간 하드베이킹하는 공정과,
동일 챔버의 스프레이 장치에서 약액을 분무하여 외부금속막을 식각하는 공정과,
동일 챔버의 스프레이 장치에서 약액을 분무하여 절연층을 식각하는 공정과,
동일 챔버의 스프레이 장치에서 잔류 식각용액을 제거하기 위해 순수가 분무되는 공정과,
다음 단계로, 상기 식각공정을 완료한 와이어는 열적 안정화 챔버로 이송되어 안정화 단걔를 거친 후 수풀에 감기는 다단계로 이루저진 식각 공정.
According to paragraph 1,
A method of etching (patterning) the outer metal layer and the insulating layer uniformly on the two-dimensional circular curved surface (circumferential surface) of the wire using the chemical spray method using the spray device,
As a subsequent process of claim 4,
The wire is transferred from the inside of the cylindrical quartz tube photomask to the multipurpose chamber and the wire is maintained in a stationary state;
A process in which the UV-exposed photosensitive film is removed by spraying a developer from a spray device in a multipurpose chamber;
A process in which pure water is sprayed to remove residual developer from a spray device in the same chamber (multipurpose chamber),
A process of hard baking the photoresist film for 10 minutes at a temperature of 120 degrees in the same chamber,
A process of etching the external metal film by spraying a chemical solution from a spray device in the same chamber,
A process of etching the insulating layer by spraying a chemical solution from a spray device in the same chamber,
A process in which pure water is sprayed to remove residual etching solution from a spray device in the same chamber,
In the next step, the wire that has completed the etching process is transferred to a thermal stabilization chamber, goes through a stabilization step, and is then wound into a bush, a multi-step etching process.
원통형 포토마스크를 이용한 와이어의 2 차원 원형곡면 리소그래피 공정과,
스프레이 방식을 이용한 와이어의 2 차원 원형곡면 식각공정과,
와이어 형태의 케페시터가 선형적인 어레이 형태로 매우 길게 수풀에 감기는 것과,
선형적인 어레이 형태의 케페시터를 낱개의 케페시터로 잘라내기 위해 기계적 절단, 또는 열과 압력(압착)을 이용하여 하여 절단하는 공정.
A two-dimensional circular surface lithography process of a wire using a cylindrical photomask,
A two-dimensional circular curved etching process for wire using a spray method,
A wire-shaped capacitor is wound on a very long bush in a linear array,
A process of cutting a linear array of capacitors into individual capacitors using mechanical cutting or heat and pressure (compression).
낮은 등가 직렬 인덕턴스 특성이 요구되는 고성능 IC칩의 전극에 와이어형 케페시터를 본딩하여 적용의 일례. 예로서, 100GHz 대역에서 삽입 손실 및 반사 손실을 최소화하는 영역에 적용.
An example of application by bonding a wire-type capacitor to the electrode of a high-performance IC chip that requires low equivalent series inductance characteristics. As an example, applied to the area of minimizing insertion loss and return loss in the 100 GHz band.
전도성 금속으로 이루어진 길이 수백 m ~ 수십 km의 와이어 형태의 중심(코어)금속과,
상기 와이어의 중심 금속의 원주면에 증착된 절연층이 준비되는 것,
상기 절연층의 2차원 곡면(원주면)에 열증착기(열증발증착기)로 외부금속층을 증착하는 것,
상기 절연층과 외부금속층이 와이어 중심 금속의 원주 방향으로 2차원 곡면을 리소그래피 장치 및 스프레이 장치를 이용한 약액을 분무할 수 있는 장치,
상기 장치를 이용하여 일정 길이의 와이어 중심 금속이 노출되도록 패터닝된 복수의 와이어 형태의 케페시터 어레이 제조 장치.
A central (core) metal in the form of a wire made of conductive metal with a length of hundreds of meters to tens of kilometers,
Preparing an insulating layer deposited on the circumferential surface of the central metal of the wire,
Depositing an external metal layer on the two-dimensional curved surface (circumferential surface) of the insulating layer using a thermal evaporator (thermal evaporation evaporator),
A device capable of spraying a chemical solution on a two-dimensional curved surface of the insulating layer and the outer metal layer in the circumferential direction of the wire center metal using a lithography device and a spray device,
A device for manufacturing a capacitor array in the form of a plurality of wires patterned so that the center metal of the wire of a certain length is exposed using the above device.
제 8항에 있어서,
상기 열증착방법으로 와이어의 2 차원 원형곡면(원주면)에 균일하게 금속층예; Al, Al-Sn합금, Ag-Sn합금 등을 증착하는 장치로서,
진공 챔버를 준비하는 것,
와이어의 중심금속에 절연층이 형성된 와이어가 감긴 제 1 수풀(spool)과,
외부금속층이 형성된 와이어를 감기 위해 준비된 제 2 수풀을 진공 챔버 양단에 배치하고,
상기 제 1 수풀에서 와이어를 풀어주는 속도와 제 2 수풀에서 와이어를 감아주는 속도가 같게 하거나, 이송, 정지를 콘트롤하는 제어장치,
상기 수풀 사이에 저항열 방법으로 가열되는 복수 개의 금속 알갱이를 함유하는 보우트, 금속증기 발생용 저항열 인가 장치, 상기 두 개의 수풀사이에서 금속 증기를 발생시키면서 와이어의 동축선을 따라 시계방향과 반시계방향으로 회전하도록 보우트의 양단에 두 개의 회전체를 배치하여 금속 증기가 와이어의 원주면에 균일하게 증착시키는 2차원 곡면 열증착장치.
According to clause 8,
A metal layer is uniformly formed on the two-dimensional circular curved surface (circumferential surface) of the wire using the thermal evaporation method; A device for depositing Al, Al-Sn alloy, Ag-Sn alloy, etc.
preparing the vacuum chamber;
A first spool in which a wire with an insulating layer formed on the center metal of the wire is wound,
A second bush prepared for winding the wire on which the outer metal layer is formed is placed at both ends of the vacuum chamber,
A control device that ensures that the speed of unwinding the wire from the first bush is the same as the speed of winding the wire from the second bush, or controls transfer and stopping,
A boat containing a plurality of metal grains heated by a resistance heat method between the bushes, a resistive heat application device for generating metal vapor, and a clockwise and counterclockwise direction along the coaxial line of the wire while generating metal vapor between the two bushes. A two-dimensional curved thermal evaporation device that deposits metal vapor uniformly on the circumferential surface of the wire by placing two rotating bodies on both ends of the boat to rotate in each direction.
제 9항에 있어서,
금속증기가 통과하는 영역에 와이어가 배치되는 것,
두 개의 회전체(제 1 회전체 및 제 2회전체)는 복수개의 보우트 블록의 양단(증착 구간의 양단)에 배치되는 것,
와이이의 이송이 정지되는 신호 감지 장치,
각 회전체는 스프링이 포함된 집게 형태인 것,
각 회전체는 동시에 와이어의 양단을 집게로 고정하는 것,
금속 증기가 통과하는 영역에서 와이어의 동축선을 따라 시계방향과 반시계방향으로 교대로 회전 운동을 시키는 회전체,
외부금속층의 두께를 측정하는 두께 모니터링 장치,
적정 두께에 도달하면 회전제의 집게의 스프링은 이완되어 와이어는 고정상태에서 풀리는 것,
두 개의 수풀이 가동되어 외부금속층이 증착된 길이만큼 감기는 것과 동시에 증착되지 않은 와이어의 길이만큼 증착구간에 와이어가 이송되어 상기 각 회전체가 다시 동작하여 와이어를 동시에 고정하고 시계방향과 반시계방향으로 회전시키는 회전체.



According to clause 9,
A wire is placed in an area through which metal vapor passes,
Two rotating bodies (a first rotating body and a second rotating body) are disposed at both ends of a plurality of boat blocks (both ends of the deposition section),
A signal detection device that stops the transfer of the YE,
Each rotating body is in the form of a pin containing a spring,
Each rotating body simultaneously secures both ends of the wire with clamps,
A rotating body that rotates alternately clockwise and counterclockwise along the coaxial line of the wire in the area through which metal vapor passes,
Thickness monitoring device that measures the thickness of the external metal layer,
When the appropriate thickness is reached, the spring of the rotating clamp is relaxed and the wire is released from its fixed state.
The two bushes are operated to wind the outer metal layer to the deposited length, and at the same time, the wire is transferred to the deposition section for the length of the non-deposited wire, and each rotor operates again to fix the wire at the same time and rotate clockwise and counterclockwise. A rotating body that rotates.



제 9항에 있어서,
열증착장치의 내부는 3 개의 영역으로 구분 지워지게 하는 2 개의 칸막이용 판넬(제 1 판넬 및 제 2 판넬)이 포함되는 것,
상기 3개의 구분된 영역은 아직 외부금속층이 증착되지 않은 와이어가 감겨 있는 제 1수풀과 모터 및 제 1 회전체를 포함하는 제 1 판넬에 의해 구분지워지는 제 1 영역과, 외부금속층이 증착된 와이어를 감아야할 제 2 수풀과 모터 및 제 2회전체를 포함하는 제 2 판넬에 의해 구분지워지는 제 3 영역, 제 1영역과 제 3영역 사이에 배치된 복수개의 보우트 및 저항열 가열장치를 포함하는 증착구간으로서의 제 2 영역,
상기 두 개의 판넬은 각 하나의 와이어가 통과하는 핀홀을 가지고 있는 것,
상기 제 1 영역의 수풀의 모터에서 풀려진 와이어는 제 1 회전체와 제 1 판넬의 핀홀을 통과하는 것과, 다음 금속증기의 증착구간으로서 제 2 영역을 지나는 것과, 다음 제 2 판넬의 핀홀을 통과하는 것과, 다음 제 2 회전체를 통과하여 제 수풀에 감기는 일체의 시스템과 제어장치.
According to clause 9,
The interior of the thermal evaporation device includes two partition panels (first panel and second panel) that are divided into three areas,
The three distinct areas are a first area divided by a first panel containing a first bush and a motor and a first rotating body around which a wire on which an external metal layer has not yet been deposited is wound, and a wire on which an external metal layer has been deposited. A third area is divided by a second panel containing a second bush to be wound, a motor, and a second rotating body, and includes a plurality of boats and a resistance heating device disposed between the first area and the third area. A second area as a deposition section,
The two panels each have a pinhole through which one wire passes,
The wire unwound from the motor of the bush in the first area passes through the first rotating body and the pinhole of the first panel, passes through the second area as a metal vapor deposition section, and passes through the pinhole of the second panel. and all systems and controls that then pass through the second rotor and wind up on the first bush.
제 8항에 있어서,
와이어의 외부금속층 및 절연층의 2차원 원형곡면을 리소그래피 및 패터닝하는 장치는 크게 3개의 영역으로 구분되는 것,
상기 3개의 구분된 영역은 아직 감광막이 도포되지 않은 와이어가 감겨 있는 제 1 수풀과 모터를 포함하는 제 1 영역과, 외부금속층 및 절연층이 패터닝된 후 와이어를 감아야할 제 2 수풀과 모터를 포함하는 제 3 영역, 제 1영역과 제 3영역 사이에 배치된 리소그래피 챔버 및 식각용 다목적 챔버를 포함하는 제 2 영역,
상기 제 2 영역은 5 개의 소영역으로 구분 되는 것,
상기 제 1 영역의 수풀 모터가 작동하여 일정 길이의 와이어가 이송되는 제 1 소영역인 2차원 원형 곡면 감광막이 도포 장치,
상기 감광막이 도포된 일정 길이의 와이어를 제 2 소영역(소프트베이킹 챔버)로 일정 길이만큼 이송시키는 제어장치 및 챔버를 90도 온도를 유지하는 온도제어장치,
상기 소프트베이킹된 일정 길이의 와이어가 이송되어온 제 3 소영역(2차원 곡면 리소그라리피 장치)에 배치된 2 차원 곡면 UV조사 시스템 및 석영관 튜브상에 형성된 2차원 곡면 마스크,
상기 UV마스킹된 일정 길이의 와이어가 이송되어온 제 3 소영역(다목적 챔버),
상기 다목적 챔버 내부에 배치된 스프레이 장치,
상기 스프레이 장치에서, 2차원 곡면 감광막 현상액을 분무하는 제어 장치,
상기 스프레이 장치에서, 현상 후 감광막을 하드베이킹하는 120도 온도의 공기 분무를 제어하는 장치,
상기 스프레이 장치에서, 외부금속층 식각용 약액 분무를 제어하는 장치,
상기 스프레이 장치에서, 절연층을 식각용 약액 분무를 제어하는 장치,
상기 스프레이 장치에서, 식각용 약액을 세척하는 순수를 분무 제어장치, 및 상기 식가이 마무리된 후 케페시터 어레이 형태의 와이어를 열적으로 안정화 시키는 제 4 소영역으로서 오븐 및 온도 300 ~ 400도 온도 제어장치,
상기 안정화 오븐에서 제 2영역으로서 패터닝 공정이 완료된 와이어를 감아주는 수풀 및 모터를 포함하는 2 차원 원형곡면 포토리소그래피 패터닝 시스템 및 2 차원 원형곡면 식각 시스템.
According to clause 8,
The device for lithography and patterning the two-dimensional circular curved surface of the outer metal layer and insulating layer of the wire is largely divided into three areas:
The three distinct areas include a first area including a first bush and a motor on which a wire that has not yet been coated with a photosensitive film is wound, and a second bush and a motor on which the wire is to be wound after the external metal layer and insulating layer are patterned. a third region comprising a lithography chamber disposed between the first region and the third region and a second region comprising a multi-purpose chamber for etching;
The second area is divided into five subareas,
A two-dimensional circular curved photoresist film coating device in a first small region where a brush motor in the first region operates to transfer a wire of a certain length;
A control device that transfers a certain length of wire coated with the photosensitive film to a second small area (soft baking chamber) by a certain length and a temperature control device that maintains the temperature of the chamber at 90 degrees;
A two-dimensional curved UV irradiation system disposed in a third small region (two-dimensional curved lithography device) where the soft-baked wire of a certain length has been transferred and a two-dimensional curved mask formed on a quartz tube,
A third small area (multipurpose chamber) into which the UV-masked wire of a certain length has been transferred,
A spray device disposed inside the multipurpose chamber,
In the spray device, a control device for spraying a two-dimensional curved photoresist film developer,
In the spray device, a device for controlling air spray at a temperature of 120 degrees for hard baking the photosensitive film after development,
In the spray device, a device for controlling spraying of a chemical solution for etching the external metal layer,
In the spray device, a device for controlling spraying of a chemical solution for etching the insulating layer,
In the spray device, a spray control device for spraying pure water for cleaning the etching chemical solution, and an oven and a temperature control device for a temperature of 300 to 400 degrees as a fourth subregion for thermally stabilizing the wire in the form of a capacitor array after the etching process is completed. ,
A two-dimensional circular curved surface photolithography patterning system and a two-dimensional circular curved surface etching system including a bush and a motor for winding a wire on which the patterning process has been completed as a second area in the stabilization oven.
제 12항에 있어서,
2 차원 원형곡면 리소그래피 시스템은,
UV발광 레이저다이오드가 동축에서 환형으로 배치되고 동축 방향으로 일정 길이를 갖는 레이저다이오드 어레이,
2 차원 원형곡면 포토리소그래피용 석영관 튜브,
상기 레이저다이오드 어레이는 2 차원 곡면 전체에 걸쳐 균일한 UV세기가 되도록 시뮬레이션 되어 설계 배치된 것,
상기 레이저다이오드 어레이는 2 차원 곡면 전체에 걸쳐 조사된 UV빛의 방향은 석영관 외부면에 수직으로 입사되도록 설계 배치된 것,
상기 레이저다이오드에서 발생한 열을 외부로 배출되는 기능의 열전대와 냉각팬이 구비된 것,
상기 레이저다이오드가 배치된 환형 내부의 동공의 지름은 2 차원 원형곡면 포토리소그래피용 석영관 튜브의 외경보다 크게 형성된 구조,
상기 2 차원 원형곡면 포토리소그래피용 석영관 튜브의 내경은 감광막이 도포된 와이어의 외경보다 크게 설계 제작된 구조들로 이루어진 2차원 원형곡면 포토리소그래피 시스템.
According to clause 12,
The two-dimensional circular surface lithography system is,
A laser diode array in which UV-emitting laser diodes are arranged in an annular shape on the coaxial axis and have a certain length in the coaxial direction,
Quartz tube for two-dimensional circular curved photolithography,
The laser diode array is simulated and designed and arranged to provide uniform UV intensity across the entire two-dimensional curved surface,
The laser diode array is designed and arranged so that the direction of UV light irradiated across the entire two-dimensional curved surface is incident perpendicular to the outer surface of the quartz tube,
Equipped with a thermocouple and a cooling fan that discharge heat generated from the laser diode to the outside,
A structure in which the diameter of the pupil inside the ring where the laser diode is disposed is larger than the outer diameter of the quartz tube for two-dimensional circular curved photolithography,
A two-dimensional circular curved photolithography system consisting of structures in which the inner diameter of the quartz tube for two-dimensional circular curved photolithography is designed and manufactured to be larger than the outer diameter of the wire on which the photosensitive film is applied.
제 13항에 있어서,
2 차원 포토리소그래피용 석영관 튜브의 구조는,
석영관 튜브의 외부 2 차원 원형곡면에 UV차단용 금속 패턴 어레이 구조,
상기 UV차단 금속 패턴의 크기는 단일 케페시터의 길이에 해당되는 길이로 패턴된 어레이,
상기 UV차탄 금속 패턴과 이웃하는 패턴의 간격은 케페시터들이 형성된 와이어에서 단일한 케퍼시터를 적어도 잘라 낼 수 있는 공간을 가지는 간격 및, 잘려진 단일 케페시터의 중심금속 부위에 회로를 연결할 충분한 간격을 가지는 구조가 되는 패턴의 간격.
According to clause 13,
The structure of the quartz tube for two-dimensional photolithography is:
Metal pattern array structure for UV blocking on the outer two-dimensional circular surface of the quartz tube,
The size of the UV blocking metal pattern is an array patterned with a length corresponding to the length of a single capacitor,
The gap between the UV blocking metal pattern and the neighboring pattern has a gap that allows at least a space to cut a single capacitor from the wire in which the capacitors are formed, and a gap that is sufficient to connect a circuit to the center metal portion of the cut single capacitor. The spacing of the pattern that forms the structure.
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