WO2022235064A1 - 금속 구조체 및 그 제조방법 - Google Patents

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WO2022235064A1
WO2022235064A1 PCT/KR2022/006360 KR2022006360W WO2022235064A1 WO 2022235064 A1 WO2022235064 A1 WO 2022235064A1 KR 2022006360 W KR2022006360 W KR 2022006360W WO 2022235064 A1 WO2022235064 A1 WO 2022235064A1
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metal structure
metal
hole
island
photosensitive material
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안범모
박승호
송태환
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(주)포인트엔지니어링
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/50—Mask blanks not covered by G03F1/20 - G03F1/34; Preparation thereof

Definitions

  • the present invention relates to a metal structure fabricated using an anodized film and a method for manufacturing the same.
  • a method of manufacturing the through-hole may be considered a method of manufacturing by irradiating a laser or a method of forming the through-hole by plating using a mold.
  • the method of forming by plating using a mold is advantageous in that the manufacturing cost does not increase proportionally even if the number of through-holes is large and the shape of the through-holes can be variously implemented, but there is a limit in the thickness of the metal structure.
  • the mold is made of photoresist, which is a photosensitive material. If the photoresist is thickly formed at once, a vertical through hole cannot be obtained. When the photoresist is laminated in multiple layers, it is possible to form a thick mold, but there is a problem that a step is generated between the layers.
  • Patent Document 1 Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2017-0068241
  • the present invention has been devised to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a metal structure manufactured using an anodized film and a method for manufacturing the same.
  • the method of manufacturing a metal structure according to the present invention, the steps of preparing an anodic oxide film; providing an anodic oxide film island formed by removing an anodic oxide film on the periphery; forming a metal body around the anodic oxide film island; and forming a through hole in the metal body by removing the anodic oxide film island.
  • the step of forming the metal body uses a plating process.
  • the step of forming the metal body is a step in which a plurality of metal layers of different materials are stacked and formed.
  • the manufacturing method of the metal structure according to the present invention, the steps of preparing an anodized film; applying a photosensitive material to the surface of the anodized film; removing a portion of the photosensitive material and providing a photosensitive material island formed by removing the photosensitive material in the periphery; providing an anodic oxide film island by removing the anodic oxide film on the periphery and not removing the anodization film under the photosensitive material island; forming a metal body by forming a metal around the anodic oxide film island and the photosensitive material island; and forming a through hole in the metal body by removing the anodization film island and the photosensitive material island.
  • the photosensitive material is a negative photoresist.
  • the metal structure according to the present invention a metal body having a through-hole; and a plurality of fine trenches having a width and a depth in an inner wall of the through hole, wherein the fine trenches are formed to extend in a thickness direction of the body, and the fine trenches are repeatedly formed in a circumferential direction of the through hole.
  • the width and the depth of the fine trench have a range of 20 nm or more and 1 ⁇ m or less.
  • the through hole may include a first through portion perpendicular to a thickness direction of the metal body; and a second penetrating portion provided on the first penetrating portion.
  • micro-trench is provided in the first through-portion, and the micro-trench is not provided in the second through-portion.
  • the metal body is formed by stacking a plurality of metal layers of different materials in a thickness direction.
  • the metal body includes a magnetic metal.
  • At least one of a solid, a liquid, and a gas passes into the through hole.
  • At least one of a solid, a liquid, and a gas is filled in the through hole.
  • the metal structure is one of a mask for deposition or a mask for exposure.
  • the metal structure is a mold.
  • it includes a coating layer provided on at least a portion of the surface of the metal structure.
  • the present invention provides a metal structure fabricated using an anodized film and a method for manufacturing the same.
  • FIG. 1 (a) is a plan view of a metal structure according to a first preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 1 (b) is a sectional view taken along the line A-A' of Figure 1 (a).
  • Figure 1 (c) is a view showing an inner wall of the through hole of Figure 1;
  • 2 (a) to 5 (b) is a view showing a method of manufacturing a metal structure according to a first preferred embodiment of the present invention.
  • 6 (a) and 6 (b) are views showing a modified example of the metal structure according to the first preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 7 (a) is a plan view of a metal structure according to a second preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 7 (b) is a cross-sectional view taken along the line A-A' of Figure 7 (a).
  • Figure 7 (c) is a perspective view including a cross section AA' of Figure 7 (a).
  • FIG 8 (a) to 10 (b) are views showing a method of manufacturing a metal structure according to a second preferred embodiment of the present invention.
  • 11 (a) and 11 (b) are views showing a modified example of the metal structure according to the second preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a view showing that the metal structure according to a preferred embodiment of the present invention is a mask for organic material deposition.
  • FIG. 13 is a view showing a structure provided with a coating layer on the surface of the metal structure according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional and/or perspective views, which are ideal illustrative drawings of the present invention.
  • the thicknesses of films and regions shown in these drawings are exaggerated for effective description of technical content.
  • the shape of the illustrative drawing may be modified due to manufacturing technology and/or tolerance. Accordingly, embodiments of the present invention are not limited to the specific form shown, but also include changes in the form generated according to the manufacturing process.
  • the technical terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention.
  • the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
  • FIGS. 1 (a) to 5 (b) are views showing a plan view of a metal structure 100 according to a first preferred embodiment of the present invention
  • FIG. It is a view showing the inner wall of the through-hole 20 of Fig. 1
  • Figs. 2 (a) to 5 (b) are views showing a method of manufacturing the metal structure 100 according to the first preferred embodiment of the present invention. to be.
  • the metal structure 100 includes a metal body 10 having a through hole 20 .
  • a plurality of fine trenches 88 having a width and a depth are provided in the inner wall of the through hole 20 .
  • the fine trench 88 is formed to extend long in the thickness direction of the metal body 10 from the inner wall surface of the through hole 20 and is repeatedly formed in the circumferential direction of the through hole 20 .
  • the fine trench 88 has a depth of 20 nm or more and 1 ⁇ m or less, and a width of 20 nm or more and 1 ⁇ m or less.
  • the width and depth of the fine trench 88 is within the range of the diameter of the pore hole p of the anodization film 200 . It has the following values.
  • the process of forming the anodization film island 250 on the anodization film 200 a part of the pore holes p of the anodization film 200 are crushed by the etching solution, and the pore holes p formed during anodization At least a portion of the fine trench 88 having a depth of a range greater than a range of diameters may be formed.
  • the anodization film 200 includes numerous pore holes p, and at least a portion of the anodization film 200 is etched to form the inner space 210 , and a metal filling is formed in the inner space 210 by electroplating. , a fine trench 88 formed while making contact with the pore hole p of the anodization film 200 is provided on the inner wall of the through hole 20 .
  • the fine trench 88 as described above has an effect of increasing the surface area of the side surface of the through hole 20 .
  • the cross-sectional shape of the through hole 20 is illustrated as a rectangular cross-section, but is not limited thereto, and may be configured as a circular cross-section or a polygonal cross-section other than a square.
  • 2 (a) to 5 (b) are views showing a method of manufacturing the metal structure 100 according to the first preferred embodiment of the present invention.
  • a step of preparing the anodization film 200 is performed.
  • the anodization film 200 refers to a film formed by anodizing a metal as a base material
  • the pore hole p refers to a hole formed in the process of forming the anodization film by anodizing the metal.
  • the base metal is aluminum (Al) or an aluminum alloy
  • the anodization film 200 made of aluminum oxide (Al 2 0 3 ) material is formed on the surface of the base material.
  • the base metal is not limited thereto, and includes Ta, Nb, Ti, Zr, Hf, Zn, W, Sb, or an alloy thereof. It is divided into a barrier layer 12 that is not formed, and a porous layer 11 in which pore holes p are formed.
  • the anodization film 200 is formed in a structure in which the barrier layer 12 formed during anodization is removed and penetrates the top and bottom of the pore hole p, or the barrier layer 12 formed during anodization remains as it is and the pore hole p It may be formed in a structure that seals one end of the upper and lower parts of the garment (see FIG. 2(c)).
  • the anodized film has a coefficient of thermal expansion of 2-3 ppm/°C. For this reason, when exposed to a high temperature environment, thermal deformation due to temperature is small. Therefore, even if the manufacturing environment of the metal structure 100 is a high-temperature environment, it can be used without thermal deformation.
  • a seed layer 400 is provided on the lower surface of the anodization film 200 .
  • the seed layer 400 may be provided on the lower surface of the anodization film 200 before the inner space 210 is formed in the anodization film 200 .
  • a support substrate (not shown) is formed under the anodization film 200 to improve handling of the anodization film 200 .
  • the seed layer 400 is formed on the upper surface of the support substrate and the anodization film 200 in which the inner space 210 is formed may be used by bonding to the support substrate.
  • the seed layer 400 may be formed of a copper (Cu) material, and may be formed by a deposition method.
  • the step of providing the anodization film island 250 formed by removing the anodic oxide film 200 in the peripheral portion is performed.
  • An internal space 210 is formed in the anodized film 200 .
  • the inner space 210 may be formed by wet etching a portion of the anodization layer 200 .
  • a photoresist is provided on the upper surface of the anodization film 200 and patterned. Then, the anodization film 200 in the patterned and open area reacts with the etching solution to form an internal space 210 .
  • the anodization film island 250 is formed while the anodization film 200 in the periphery is removed. Due to the configuration of the vertical pore holes p provided in the anodization film 200 , the sidewall of the anodization film island 250 has a vertical shape.
  • concavo-convex portions elongated along the upper and lower longitudinal directions of the anodization film 200 are formed.
  • a fine trench 88 is formed using these concavo-convex portions.
  • the concave-convex portion is formed to extend long in the upper and lower directions of the anodized film 200 , and includes a plurality of grooves spaced apart from each other along the sidewall.
  • the concave-convex portion includes a pore-type concavo-convex portion formed when the pore hole p formed during the production of the anodization film is opened during the etching process, and an etching-type concavo-convex portion formed during etching of the anodization film 200 corresponding to the concave-convex interface of the photoresist. Since the pore-type concavo-convex portion is formed by the pore hole p formed during the manufacture of the anodized film 200 , the width and depth of each groove constituting the pore-type concave-convex portion has a range of 10 nm or more and 1 ⁇ m or less.
  • the etching-type uneven portion may be formed according to the shape of the photoresist when the inner space 210 is formed by etching the anodization film 200 made of an anodization film material separately from the pore holes p.
  • the anodization film 200 reacts with the etching solution in the open region of the photoresist and is etched in a vertical direction along the shape of the open pattern of the photoresist to form the durable space 40 .
  • the side wall of the inner space 210 of the anodization film 200 is also horizontally cross-sectioned when the anodization film is etched by the uneven pattern boundary surface of the photoresist.
  • the concavo-convex portion on the sidewall of the anodization film island 250 becomes the etching-type concavo-convex portion.
  • a pore-type uneven portion is formed on the wall surface of the etching-type uneven portion. Since the pore-type uneven portion is formed along the wall surface of the etching-type uneven portion, the uneven portion includes the pore-type uneven portion and the etching-type uneven portion from a macroscopic point of view.
  • the width and depth of the grooves constituting the etched concavo-convex portion are formed to be larger than the width and depth of the grooves constituting the pore-type concavo-convex portion.
  • the width and depth of the grooves constituting the etching type concavo-convex portion have a range of 100 nm or more and 30 ⁇ m or less.
  • a step of forming the metal body 10 by forming a metal around the anodization film island 250 is performed.
  • a metal layer is formed in the inner space 210 by electroplating using the seed layer 400 .
  • the metal layer is copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), nickel (Ni), rhodium (Rd), platinum (Pt), iron (Fe), iridium (Ir), palladium (Pd), cobalt (Co) ) or their alloys, or palladium-cobalt (PdCo) alloy, palladium-nickel (PdNi) alloy or nickel-phosphorus (NiPh) alloy, nickel-manganese (NiMn) alloy, nickel-cobalt (NiCo) alloy, nickel-iron at least one (NiFe) alloy or a nickel-tungsten (NiW) alloy.
  • the metal constituting the metal layer is not limited thereto, and any material capable of improving the physical, chemical and/or electrical properties of the metal structure 100 is included.
  • the metal layer may be formed of invar.
  • a planarization process may be performed.
  • the metal protruding from the top surface of the anodic oxide layer 200 is removed and planarized through a chemical mechanical polishing (CMP) process.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the metal layer can be more dense by pressing the metal layer on which the plating process is completed by applying pressure after raising the temperature to a high temperature.
  • a photoresist material is used as a mold, a process of applying pressure by raising the temperature to a high temperature cannot be performed because the photoresist exists around the metal layer after the plating process is completed.
  • the anodic oxide film island 250 is provided around the metal layer on which the plating process is completed, even when the temperature is raised to a high temperature, the metal layer is formed while minimizing deformation due to the low coefficient of thermal expansion of the anodized film. It is possible to densify. Accordingly, it becomes possible to obtain a more dense metal layer compared to a technique using a photoresist as a mold.
  • the step of forming the through hole 20 in the metal body 10 by removing the anodization film island 250 is performed.
  • the through hole 20 is provided by removing the anodization film island 250 .
  • the anodization film island 250 may be removed using an etching solution that reacts only to the anodization film 200 .
  • a plurality of fine trenches 88 having a width and a depth are provided on the inner wall of the through hole 20 .
  • the fine trench 88 is formed to extend long in the thickness direction of the metal body 10 from the inner wall surface of the through hole 20 and is repeatedly formed in the circumferential direction of the through hole 20 .
  • the fine trench 88 has a depth of 20 nm or more and 1 ⁇ m or less, and a width of 20 nm or more and 1 ⁇ m or less.
  • the width and depth of the fine trench 88 is within the range of the diameter of the pore hole p of the anodization film 200 . It has the following values.
  • a part of the pore holes p of the anodization film 200 are crushed by the etching solution, and the pore holes p formed during anodization At least a portion of the fine trench 88 having a depth of a range greater than a range of diameters may be formed.
  • the seed layer 400 is removed.
  • the seed layer 400 may be removed in a final step or may be removed after the plating process is finished.
  • the manufacturing of the metal structure 100 according to the first preferred embodiment of the present invention is completed through the above process.
  • FIG. 6 (a) and 6 (b) are views showing a modified example of the metal structure 100 according to the first preferred embodiment of the present invention
  • Figure 6 (a) is a first preferred embodiment of the present invention
  • It is a plan view of a modified example of the metal structure 100 according to
  • FIG. 6 (b) is a cross-sectional view taken along the line A-'A of FIG.
  • the metal structure 100 according to the first embodiment is formed by stacking a plurality of metals of different materials.
  • the metal body 10 is formed by stacking a plurality of metals of different materials in the thickness direction.
  • the metal layer is copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), nickel (Ni), rhodium (Rd), platinum (Pt), iron (Fe), iridium (Ir), palladium (Pd), cobalt (Co) ) or their alloys, or palladium-cobalt (PdCo) alloy, palladium-nickel (PdNi) alloy or nickel-phosphorus (NiPh) alloy, nickel-manganese (NiMn) alloy, nickel-cobalt (NiCo) alloy, nickel-iron at least one (NiFe) alloy or a nickel-tungsten (NiW) alloy.
  • the metal constituting the metal layer is not limited thereto, and may include a magnetic metal.
  • FIGS. 7A to 10B show a method of manufacturing a metal structure 100 according to a second preferred embodiment of the present invention. It is a drawing.
  • the metal structure 100 includes a metal body 10 having a through-hole 20, but the through-hole Reference numeral 20 includes a first penetrating portion 21 perpendicular to the thickness direction of the metal body 10 and a second penetrating portion 25 having an upper and lower narrow angle.
  • the second through portion 25 is continuously formed on the first through portion 21 on the first through portion 21 .
  • the first through portion 21 has a vertical cross-sectional shape
  • the second through portion 25 has a cross-sectional shape with an inner width increasing toward the end side
  • the through hole 20 has an upper inlet width. It is formed in a funnel shape larger than the width.
  • a fine trench 88 is provided in the first through portion 21 , but the minute trench 88 is not provided in the second through portion 25 .
  • 8(a) to 10(b) are diagrams illustrating a method of manufacturing a metal structure 100 according to a second preferred embodiment of the present invention.
  • the steps of preparing the anodization film 200 and applying the photosensitive material 300 on the surface of the anodization film 200 are performed. Since the step of preparing the anodization film 200 is the same as the step described in the first embodiment, a description thereof will be omitted.
  • a photosensitive material 300 is applied to the surface of the anodized film 200 .
  • the photosensitive material 300 may be a photoresist, preferably a negative photoresist.
  • a step of removing a part of the photosensitive material 300 and providing the photosensitive material island 350 formed by removing the photosensitive material 300 at the periphery is performed.
  • the photosensitive material 300 is exposed using a mask 500 .
  • the photosensitive material may be a negative photoresist in which a polymer bond is strengthened by a chemical reaction upon receiving light. Through this, it is possible to form the second through-portion 25 of the upper and lower valleys.
  • development is performed so that the photosensitive material island 350 is provided on the upper surface of the anodization film 200 as shown in FIG. 9(a).
  • the photosensitive material island 350 is provided in the form of an island by removing the photosensitive material 300 in the periphery.
  • the photosensitive material island 350 is formed to increase in width toward the top.
  • the anodization film 200 in the periphery is removed and the anodization film 200 under the photosensitive material island 350 is not removed, so the step of providing the anodization film island 250 is performed. do.
  • the etching solution supplied to the open area of the photosensitive material island 350 provided on the upper surface of the anodizing film 200 reacts with the anodizing film 200 and is removed, and at the same time, the anodizing film 200 under the photosensitive material island 350 is removed. Since silver is not removed, the anodized film island 250 is provided.
  • a photosensitive material island 350 is provided on the anodization film island 250 , and an inner space 210 is formed around the anodization film island 250 and the photosensitive material island 350 .
  • concavo-convex portions elongated along the upper and lower longitudinal directions of the anodization film 200 are formed.
  • a fine trench 88 is formed using these concavo-convex portions.
  • the concave-convex portion is formed to extend long in the upper and lower directions of the anodized film 200 , and includes a plurality of grooves spaced apart from each other along the sidewall.
  • the concave-convex portion is formed while the pore hole p formed during the production of the anodization film is opened during the etching process.
  • the concave-convex portion is not provided on the sidewall of the photosensitive material island 350 .
  • the metal body 10 is formed by forming a metal around the anodization film island 250 and the photosensitive material island 350 .
  • a metal layer is formed in the inner space 210 by electroplating using the seed layer 400 .
  • the metal layer is copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), nickel (Ni), rhodium (Rd), platinum (Pt), iron (Fe), iridium (Ir), palladium (Pd), cobalt (Co) ) or their alloys, or palladium-cobalt (PdCo) alloy, palladium-nickel (PdNi) alloy or nickel-phosphorus (NiPh) alloy, nickel-manganese (NiMn) alloy, nickel-cobalt (NiCo) alloy, nickel-iron at least one (NiFe) alloy or a nickel-tungsten (NiW) alloy.
  • the metal constituting the metal layer is not limited thereto, and any material capable of improving the physical, chemical and/or electrical properties of the metal structure 100 is included.
  • the metal layer may be formed of invar.
  • a planarization process may be performed.
  • the metal protruding from the top surface of the anodic oxide layer 200 is removed and planarized through a chemical mechanical polishing (CMP) process.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the step of forming the through hole 20 in the metal body 10 is performed by removing the anodization film island 250 and the photosensitive material island 350 .
  • the through hole 20 is provided by removing the anodization film island 250 and the photosensitive material island 350 .
  • the anodization film island 250 is removed to form the first through portion 21
  • the photosensitive material island 350 is removed to form the second through portion 25 .
  • the first through-section 21 has a vertical cross-sectional shape
  • the second through-section 25 has a shape of an upper-gwang lower narrowing in which the inner width increases toward the upper side.
  • the second through portion 25 has a shape inclined toward the first through portion 21 .
  • the seed layer 400 is removed.
  • the seed layer 400 may be removed in a final step or may be removed after the plating process is finished.
  • the manufacturing of the metal structure 100 according to the second preferred embodiment of the present invention is completed through the above process.
  • FIG. 11 (a) and 11 (b) are views showing a modified example of the metal structure 100 according to a second preferred embodiment of the present invention
  • Figure 11 (a) is a second preferred embodiment of the present invention It is a plan view of a modified example of the metal structure 100 according to
  • FIG. 11 (b) is a cross-sectional view taken along line A-'A of FIG.
  • the metal structure 100 according to the second embodiment is formed by stacking a plurality of metals of different materials.
  • the metal body 10 is formed by stacking a plurality of metals of different materials in the thickness direction.
  • the metal layer is copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), nickel (Ni), rhodium (Rd), platinum (Pt), iron (Fe), iridium (Ir), palladium (Pd), cobalt (Co) ) or their alloys, or palladium-cobalt (PdCo) alloy, palladium-nickel (PdNi) alloy or nickel-phosphorus (NiPh) alloy, nickel-manganese (NiMn) alloy, nickel-cobalt (NiCo) alloy, nickel-iron at least one (NiFe) alloy or a nickel-tungsten (NiW) alloy.
  • the metal constituting the metal layer is not limited thereto, and may include a magnetic metal.
  • the metal structure 100 at least one of a solid, a liquid, and a gas may pass into the through hole 20 .
  • the through hole 20 provided in the metal structure 100 may function as a passage through which at least one of a solid, a liquid, and a gas passes.
  • the direction of the fine trench 88 provided in the inner wall of the through hole 20 and the direction of the material passing through the through hole 20 are the same, the material can pass through the through hole 20 more effectively.
  • At least one of a solid, a liquid, and a gas may be filled in the through hole 20 .
  • the through hole 20 provided in the metal structure 100 may function as a space in which at least one of a solid, a liquid, and a gas is filled. In this case, since the bonding surface area with the material filled in the through hole 20 is increased through the configuration of the fine trench 88 provided in the inner wall of the through hole 20 , bonding strength is improved.
  • the metal structure 100 may be a mold.
  • the through hole 20 provided in the metal structure 100 may be formed as a space having a shape corresponding to the shape of a manufacturable object, and a material may be filled in the through hole 20 to be solidified.
  • the metal structure 100 may be one of a deposition mask or an exposure mask. In this case, heat dissipation of the metal structure 100 is more effectively achieved through the configuration of the fine trench 88 provided in the inner wall of the through hole 20 , thereby reducing thermal deformation.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating that the metal structure 100 is a deposition mask as an example.
  • Figure 12 (a) is a view showing that the metal structure 100 according to the first preferred embodiment of the present invention is a mask for deposition
  • Figure 12 (b) is a metal structure according to a second preferred embodiment of the present invention. It is a diagram showing that (100) is a mask for deposition.
  • the metal structure 100 is provided between the deposition source S and the target substrate G, such as glass, and an organic material is deposited on the target substrate G, such as glass, to be used to form a pixel.
  • the metal structure 100 according to the second embodiment includes the second through portion 25 of the upper light and lower narrow, so that the pixel non-uniformity due to the shadow effect compared to the metal structure 100 according to the first embodiment is provided. Deposition can be prevented. Since the metal structure 100 according to the second embodiment can have the through-hole 20 having an entrance width greater than that of the metal structure 100 according to the first embodiment, it is possible to further reduce a shadow effect. do.
  • the first through portion 21 of the through hole 20 may have an inner width of 10 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less, and the second through portion 25 has an inlet width of 15 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • the thickness of the metal body 10 may have a range of 30 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less.
  • the metal structure 1000 is manufactured using the anodized film 200, it is possible to form a small thickness thereof, and thus it is possible to further minimize the shadow effect.
  • the metal body 10 is formed using a plating process, a plurality of metals of different materials can be stacked to form the metal body, and it is easy to appropriately control the content of metals of different materials, the number of stacks, and the like.
  • the metal structure 100 since the metal structure 100 according to the preferred embodiment of the present invention includes a metal in which the metal body 10 is magnetic, the metal structure 100 is attached to the target substrate G such as glass using a magnet. They can be placed close to each other or placed close to each other.
  • the metal structure 100 according to the first and second preferred embodiments of the present invention described above may further include a coating layer 30 provided on at least a part of the surface. 13 is a view showing the metal structure 100 provided with the coating layer 30 on the surface.
  • the coating layer 30 may be formed entirely on the surface of the metal structure 100 or may be formed only on a part of the surface. When the coating layer 30 is formed on a part of the exposed surface of the metal structure 100 , it is preferably provided on at least the inner wall surface of the through hole 20 . The coating layer 30 provided on the inner wall surface of the through hole 20 performs a function of protecting the inner wall of the through hole 20 .
  • the coating layer 30 may be formed by alternately supplying a precursor gas and a reactant gas. In this case, the coating layer 30 may be formed in a different configuration depending on the configuration of the precursor gas and the reactant gas.
  • the coating layer 30 is formed by alternately supplying a precursor gas that is at least one of aluminum, silicon, hafnium, zirconium, yttrium, erbium, titanium, and tantalum and a reactant gas capable of forming the coating layer 30 . can be formed.
  • the coating layer 30 formed by alternately supplying the precursor gas and the reactant gas is an aluminum oxide layer, a yttrium oxide layer, a hafnium oxide layer, a silicon oxide layer, an erbium oxide layer, and a zirconium oxide layer depending on the configuration of the precursor gas and the reactant gas.
  • the precursor gas is aluminum alkoxide (Al(T-OC 4 H 9 ) 3 ), aluminum chloride (AlCl 3 ), trimethyl aluminum (TMA: Al ( CH 3 ) 3 ), diethylaluminum ethoxide, tris(ethylmethylamido)aluminum, aluminum sec-butoxide, aluminum tribromide, aluminum trichloride, triethyl aluminum, triisobutylaluminum, trimethylaluminum and tris( diethylamido) may include at least one of aluminum.
  • Al(T-OC 4 H 9 ) 3 aluminum alkoxide (Al(T-OC 4 H 9 ) 3 ), diethylaluminum ethoxide, tris(ethylmethylamido)aluminum, aluminum sec-butoxide, aluminum tribromide, aluminum trichloride
  • H 2 O aluminum alkoxide
  • diethylaluminum ethoxide diethylaluminum ethoxide
  • tris(ethylmethylamido)aluminum aluminum sec-butoxide
  • aluminum tribromide aluminum trichloride
  • O 3 may be used as the reactant gas.
  • TMA trimethyl aluminum
  • H 2 O may be used as the reactant gas.
  • the precursor gas is yttrium chloride (YCl 3 ), Y(C 5 H 5 ) 3 , tris(N,N-bis(trimethylsilyl)amide)yttrium (III), Yttrium(III)butoxide, tris(cyclopentadienyl)yttrium(III), tris(butylcyclopentadienyl)yttrium(III),tris(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptane) Diionato)yttrium(III), tris(cyclopentadienyl)yttrium(Cp3Y), tris(methylcyclopentadienyl)yttrium((CpMe)3Y), tris(butylcyclopentadienyl)yttrium and tris(ethylcyclo It may include at least one of pentadienyl) yttrium chloride (YCl 3 ), Y(C 5 H 5
  • O 3 may be used as the reactant gas.
  • yttrium ((CpMe)3Y) tris(butylcyclopentadienyl)yttrium and tris(ethylcyclopentadienyl)yttrium is used, as a reactant gas, H 2 0, O 2 or O 3 At least one may be used.
  • the precursor gas is hafnium chloride (HfCl 4 ), Hf(N(CH 3 )(C 2 H 5 )) 4 , Hf(N(C 2 H 5 ) 2 ) 4 , and may include at least one of tetra(ethylmethylamido)hafnium and pentakis(dimethylamido)tantalum.
  • HfCl 4 hafnium chloride
  • Hf(N(CH 3 )(C 2 H 5 )) 4 and Hf(N(C 2 H 5 ) 2 ) 4 may be used as the reactant gas.
  • At least one of tetra(ethylmethylamido)hafnium and pentakis(dimethylamido)tantalum is used as the precursor gas
  • at least one of H 2 O, O 2 or O 3 may be used as the reactant gas.
  • the precursor gas may include Si(OC 2 H 5 ) 4 .
  • O 3 may be used as the reactant gas.
  • the precursor gas is tris-methylcyclopentadienyl erbium(III)(Er(MeCp) 3 ), erbium boranamide (Er(BA) 3 ), Er(TMHD) 3 , erbium (III) tris (2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionate), tris (butylcyclopentadienyl) erbium (III), tris (2,2,6,6 -tetramethyl-3,5-heptandionato) erbium (Er(thd) 3 ), Er(PrCp) 3 , Er(CpMe) 2 , Er(BuCp) 3 and Er(thd) 3 at least one of can
  • H 2 O, O 2 Or at least one of O 3 may be used.
  • an O-radical may be used as the reactant gas.
  • the precursor gas is zirconium tetrachloride (ZrCl 4 ), Zr(T-OC4H9) 4 , zirconium (IV) bromide, tetrakis (diethylamido) zirconium (IV), tetra Kis(dimethylamido)zirconium(IV), tetrakis(ethylmethylamido)zirconium(IV), tetrakis(N,N'-dimethyl-formamidinate)zirconium, tetra(ethylmethylamido)hafnium, at least one of pentakis(dimethylamido)tantalum, tris(dimethylamino)(cyclopentadienyl)zirconium, and tris(2,2,6,6-tetramethyl-heptane-3,5-dionate)erbium; may include
  • At least one of these components is used as the precursor gas, at least one of H 2 O, O 2 , O 3 or O-radical may be used as the reactant gas.
  • the precursor gas may include tris(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato)yttrium(III).
  • the reactant gas at least one of H 2 O, O 2 or O 3 may be used as the reactant gas.
  • the precursor gas may include at least one of tantalum chloride (TaCl 5 ) and titanium tetrachloride (TiCl 4 ).
  • TaCl 5 tantalum chloride
  • TiCl 4 titanium tetrachloride
  • an H-radical may be used as the reactant gas.
  • the transition metal layer may be composed of a tantalum layer.
  • the transition metal layer may be formed of a titanium layer.
  • the precursor gas is bis(diethylamido)bis(dimethylamido)titanium(IV), tetrakis(diethylamido)titanium(IV), tetrakis( at least one of dimethylamido)titanium(IV), tetrakis(ethylmethylamido)titanium(IV), titanium(IV) bromide, titanium(IV) chloride and titanium(IV) tert-butoxide can In this case, at least one of H 2 O, O 2 , O 3 or O-radical may be used as the reactant gas.
  • the precursor gas is pentakis (dimethylamido) tantalum (V), tantalum (V) chloride, tantalum (V) ethoxide and tris (diethylamino) (tertiary).
  • -Butylimido may include at least one of tantalum (V).
  • at least one of H 2 O, O 2 , O 3 or O-radical may be used as the reactant gas.
  • the precursor gas is zirconium (IV) bromide, zirconium (IV) chloride, zirconium (IV) tert-butoxide, tetrakis (diethylamido) zirconium (IV). ), tetrakis(dimethylamido)zirconium(IV) and tetrakis(ethylmethylamido)zirconium(IV).
  • at least one of H 2 O, O 2 , O 3 or O-radical may be used as the reactant gas.
  • the coating layer 30 may be formed in a type of configuration according to the configuration of the precursor gas and the reactant gas used.
  • the coating layer 30 adsorbs a precursor gas on the surface of the body 10 and supplies a reactant gas to generate a monoatomic layer by chemical substitution of the precursor gas and the reactant gas (hereinafter referred to as a 'monoatomic layer generation cycle') ) can be formed by repeatedly performing
  • a thin monoatomic layer may be formed on the surface of the body 10 .
  • a plurality of monoatomic layers may be formed by repeatedly performing a cycle of generating a monoatomic layer.
  • the monoatomic layer generation cycle of sequentially performing the precursor gas adsorption step of adsorbing the precursor gas on the surface of the body 10 , the carrier gas supply step, the reactant gas adsorption and replacement step, and the carrier gas supply step is repeated. It can be prepared by the step of forming a coating layer 30 by generating a monoatomic layer of a plurality of layers.
  • the precursor gas adsorption step a process of forming a precursor adsorption layer by supplying and adsorbing a precursor gas to the surface of the body 10 using a precursor gas supply unit may be performed.
  • the precursor adsorption layer is formed with only one layer by a self-limiting reaction.
  • the carrier gas supply step may be performed using the carrier gas supply unit.
  • a process of removing excess precursor from the precursor adsorption layer by supplying the carrier gas is performed.
  • the exhaust system can work together.
  • the carrier gas can remove excess precursor remaining in the precursor adsorption layer in which only one layer is formed by the self-limiting reaction.
  • the reactant gas adsorption and substitution step may be performed using the reactant gas supply unit.
  • a reactant gas is supplied to the surface of the precursor adsorption layer to adsorb the reactant gas to the surface of the precursor adsorption layer, and a monoatomic layer is generated by chemical substitution of the precursor adsorption layer and the reactant gas.
  • the process may be performed.
  • a process of removing excess reactant gas by performing a carrier gas supply step is performed.
  • a step of repeatedly performing a monoatomic layer generation cycle to generate a plurality of monoatomic layers may be performed, and thus the coating layer 30 may be formed.
  • the coating layer 30 provides improved corrosion resistance to corrosive gas and improves the rigidity of the metal structure 100 .
  • FIG. 13 illustrates the metal structure 100 according to the second embodiment and shows that the coating layer 30 is provided on the surface thereof, the metal structure according to the first embodiment as a preferred embodiment of the present invention ( Also included are those provided with the coating layer 30 on the surface of the 100).

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Abstract

본 발명은 양극산화막을 이용하여 제작되는 금속 구조체 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

금속 구조체 및 그 제조방법
본 발명은 양극산화막을 이용하여 제작되는 금속 구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
마이크로 스케일의 관통홀을 구비하는 금속 구조체 있어서, 관통홀을 제작하는 방식은 레이저를 조사하여 제작하는 방식과 몰드를 이용하여 도금하여 형성하는 방식을 고려해 볼 수 있다.
레이저를 조사하여 관통홀을 제작하는 방식은 관통홀의 개수가 증가함에 따라 제조비용이 상승하는 문제가 발생하게 된다. 또한 관통홀의 형상을 다양하게 구현하기 어렵다는 문제가 있다.
한편, 몰드를 이용하여 도금하여 형성하는 방식은 관통홀의 개수가 많더라도 제조비용이 비례하여 상승하지 않고 관통홀의 형상도 다양하게 구현할 수 있다는 점에서 유리하지만, 금속 구조체의 두께에 한계가 있다. 보다 구체적으로 몰드는 감광성 물질인 포토 레지스트로 제작되는데 포토 레지스트를 한꺼번에 두껍게 형성하면 수직한 형상의 관통홀을 얻을 수 없다. 포토 레지스트를 다층으로 적층할 경우에는 몰드의 두께를 두껍게 형성하는 것이 가능하지만 층들 사이에 단차가 발생한다는 문제가 발생하게 된다.
따라서 관통홀을 구비하는 금속 구조체에 있어서 관통홀을 제작하는 방식에 대한 새로운 접근이 필요한 상황이다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 대한민국 공개번호 제 10-2017-0068241호 공개특허공보
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 양극산화막을 이용하여 제작되는 금속 구조체 및 그 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하고 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 금속 구조체의 제조방법은, 양극산화막을 준비하는 단계; 주변부의 양극산화막이 제거되어 형성되는 양극산화막 아일랜드를 구비하는 단계; 상기 양극산화막 아일랜드 주변으로 금속을 형성하여 금속 바디를 형성하는 단계; 및 상기 양극산화막 아일랜드를 제거하여 상기 금속 바디에 관통홀을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 금속 바디를 형성하는 단계는 도금 공정을 이용한다.
또한, 상기 금속 바디를 형성하는 단계는 복수개의 이종 재질의 금속층이 적층되어 형성되는 단계이다.
한편, 본 발명에 따른 금속 구조체의 제조방법은, 양극산화막을 준비하는 단계; 상기 양극산화막의 표면에 감광물질을 도포하는 단계; 상기 감광물질의 일부를 제거하되 주변부의 감광물질이 제거되어 형성되는 감광물질 아일랜드를 구비하는 단계; 주변부의 양극산화막은 제거되고 상기 감광물질 아일랜드 하부의 양극산화막은 제거되지 않아 양극산화막 아일랜드를 구비하는 단계; 상기 양극산화막 아일랜드 및 상기 감광물질 아일랜드 주변으로 금속을 형성하여 금속 바디를 형성하는 단계; 및 상기 양극산화막 아일랜드 및 상기 감광물질 아일랜드를 제거하여 상기 금속 바디에 관통홀을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 감광물질은 네거티브 포토레지스트이다.
한편, 본 발명에 따른 금속 구조체는, 관통홀을 구비하는 금속 바디; 및 상기 관통홀의 내벽에 폭과 깊이를 가지는 복수개의 미세 트렌치를 포함하되, 상기 미세 트렌치는 상기 바디의 두께 방향으로 연장되어 형성되고, 상기 미세 트렌치는 상기 관통홀의 둘레 방향으로 반복적으로 형성된다.
또한, 상기 미세 트렌치의 상기 폭과 상기 깊이는 20㎚ 이상 1㎛이하의 범위를 가진다.
또한, 상기 관통홀은, 상기 금속 바디의 두께 방향으로 수직한 제1 관통부; 및 상기 제1 관통부 상에 구비되는 상광 하협의 제2 관통부를 포함한다.
또한, 상기 제1 관통부에는 상기 미세 트렌치가 구비되고, 상기 제2관통부에는 상기 미세 트렌치가 구비되지 않는다.
또한, 상기 금속 바디는 두께 방향으로 복수개의 이종 재질의 금속층이 적층되어 형성된다.
또한, 상기 금속 바디는 자성을 띄는 금속을 포함한다.
또한, 상기 관통홀 내부로 고체, 액체 및 기체 중 적어도 어느 하나가 통과한다.
또한, 상기 관통홀 내부에 고체, 액체 및 기체 중 적어도 어느 하나가 충진된다.
또한, 상기 금속 구조체는 증착용 마스크 또는 노광용 마스크 중 하나이다.
또한, 상기 금속 구조체는 금형이다.
또한, 상기 금속 구조체의 적어도 일부 표면에 구비된 코팅층을 포함한다.
본 발명은 양극산화막을 이용하여 제작되는 금속 구조체 및 그 제조방법을 제공한다.
도 1(a)는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 금속 구조체의 평면도.
도 1(b)는 도 1(a)의 A-A’단면도.
도 1(c)는 도 1의 관통홀의 내벽을 도시한 도면.
도 2(a)내지 도 5(b)는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 금속 구조체의 제조방법을 도시한 도면.
도 6(a)및 도 6(b)는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 금속 구조체의 변형례를 도시한 도면.
도 7(a)는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 금속 구조체의 평면도.
도 7(b)는 도 7(a)의 A-A’단면도.
도 7(c)는 도 7(a)의 A-A’단면을 포함한 사시도.
도 8(a)내지 도 10(b)는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 금속 구조체의 제조방법을 도시한 도면.
도 11(a) 및 도 11(b)는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 금속 구조체의 변형례를 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속 구조체가 유기물 증착용 마스크인 것을 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속 구조체 표면에 코팅층이 구비된 구조를 도시한 도면이다.
이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시 도인 단면도 및/또는 사시도들을 참고하여 설명될 것이다. 이러한 도면들에 도시된 막 및 영역들의 두께 등은 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 본 명세서에서 사용한 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 구체적으로 설명한다. 이하에서 다양한 실시예들을 설명함에 있어서, 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 실시예가 다르더라도 편의상 동일한 명칭 및 동일한 참조번호를 부여하기로 한다. 또한, 이미 다른 실시예에서 설명된 구성 및 작동에 대해서는 편의상 생략하기로 한다.
이하에서는 제1 내지 제2실시예를 구분하여 설명하나, 각각의 실시예의 구성들을 조합한 실시예들도 본 발명의 바람직한 실시예에 포함된다.
제1실시예
이하, 도 1(a) 내지 도 5(b)를 참조하여 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 금속 구조체(100)에 대해 설명한다. 도 1(a)는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 금속 구조체(100)의 평면도이고, 도 1(b)는 도 1(a)의 A-A’단면도이며, 도 1(c)는 도 1의 관통홀(20)의 내벽을 도시한 도면이고, 도 2(a)내지 도 5(b)는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 금속 구조체(100)의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 1(a) 내지 도 1(c)를 참조하면, 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 금속 구조체(100)는 관통홀(20)을 구비하는 금속 바디(10)를 포함한다.
관통홀(20)의 내벽에는 폭과 깊이를 가지는 복수개의 미세 트렌치(88)가 구비된다.
미세 트렌치(88)는 관통홀(20)의 내벽면에서 금속 바디(10)의 두께 방향으로 길게 연장되어 형성되고 관통홀(20)의 둘레 방향으로 반복적으로 형성된다.
미세 트렌치(88)는 그 깊이가 20㎚ 이상 1㎛이하의 범위를 가지며, 그 폭 역시 20㎚ 이상 1㎛이하의 범위를 가진다. 여기서 미세 트렌치(88)는 양극산화막(200) 제조시 형성된 기공홀(p)에 기인한 것이기 때문에 미세 트렌치(88)의 폭과 깊이는 양극산화막(200)의 기공홀(p)의 직경의 범위 이하의 값을 가진다. 한편, 양극산화막(200)에 양극산화막 아일랜드(250)를 형성하는 과정에서 에칭 용액에 의해 양극산화막(200)의 기공홀(p)의 일부가 서로 뭉개지면서 양극산화시 형성된 기공홀(p)의 직경의 범위보다 보다 큰 범위의 깊이를 가지는 미세 트렌치(88)가 적어도 일부 형성될 수 있다.
양극산화막(200)은 수많은 기공홀(p)들을 포함하고 이러한 양극산화막(200)의 적어도 일부를 에칭하여 내부 공간(210)을 형성하고, 내부 공간(210)에 전기 도금으로 금속 충진물을 형성하므로, 관통홀(20)의 내벽에는 양극산화막(200)의 기공홀(p)과 접촉하면서 형성되는 미세 트렌치(88)가 구비되는 것이다. 위와 같은 미세 트렌치(88)는, 관통홀(20)의 측면에 있어서 표면적을 크게 할 수 있는 효과를 가진다.
관통홀(20)의 단면 형상은 사각 단면으로 도시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니고 원형 단면이나 사각 이외의 다각 단면으로 구성될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 금속 구조체(100)의 제조방법에 대해 설명한다. 도 2(a) 내지 도 5(b)는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 금속 구조체(100)의 제조방법을 도시한 도면이다.
먼저 도 2(a) 내지 도 2(c)를 참조하면, 양극산화막(200)을 준비하는 단계를 수행한다.
양극산화막(200)은 모재인 금속을 양극산화하여 형성된 막을 의미하고, 기공홀(p)은 금속을 양극산화하여 양극산화막을 형성하는 과정에서 형성되는 구멍을 의미한다. 예컨대, 모재인 금속이 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금인 경우, 모재를 양극산화하면 모재의 표면에 알루미늄 산화물(Al203) 재질의 양극산화막(200)이 형성된다. 다만 모재 금속은 이에 한정되는 것은 아니며, Ta, Nb, Ti, Zr, Hf, Zn, W, Sb 또는 이들의 합금을 포함한다, 위와 같이 형성된 양극산화막(200)은 내부에 기공홀(p)이 형성되지 않은 배리어층(12)과, 내부에 기공홀(p)이 형성된 다공층(11)으로 구분된다. 배리어층(12)과 다공층(11)을 갖는 양극산화막(200)이 표면에 형성된 모재에서, 모재를 제거하게 되면, 알루미늄 산화물(Al203) 재질의 양극산화막(200)만이 남게 된다. 양극산화막(200)은 양극산화시 형성된 배리어층(12)이 제거되어 기공홀(p)의 상, 하로 관통되는 구조로 형성되거나 양극산화시 형성된 배리어층(12)이 그대로 남아 기공홀(p)의 상, 하 중 일단부를 밀폐하는 구조로 형성될 수 있다(도 2(c) 참조).
양극산화막은 2~3ppm/℃의 열팽창 계수를 갖는다. 이로 인해 고온의 환경에 노출될 경우, 온도에 의한 열변형이 적다. 따라서 금속 구조체(100)의 제조 환경이 비록 고온 환경이라 하더라도 열 변형없이 사용할 수 있다.
양극산화막(200)의 하면에는 시드층(400)이 구비된다. 시드층(400)은 양극산화막(200)에 내부 공간(210)을 형성하기 이전에 양극산화막(200)의 하면에 구비될 수 있다. 한편 양극산화막(200)의 하부에는 지지기판(미도시)이 형성되어 양극산화막(200)의 취급성을 향상시킬 수 있다. 또한 이 경우 지지기판의 상면에 시드층(400)을 형성하고 내부 공간(210)이 형성된 양극산화막(200)을 지지기판에 결합하여 사용할 수도 있다. 시드층(400)은 구리(Cu)재질로 형성될 수 있고, 증착 방법에 의해 형성될 수 있다.
다음으로 도 3(a) 및 도 3(b)를 참조하면, 주변부의 양극산화막(200)이 제거되어 형성되는 양극산화막 아일랜드(250)를 구비하는 단계를 수행한다.
양극산화막(200)에 내부 공간(210)를 형성한다. 내부 공간(210)은 양극산화막(200)의 일부를 습식 에칭하여 형성될 수 있다. 이를 위해 양극산화막(200)의 상면에 포토 레지스트를 구비하고 이를 패터닝한 다음, 패터닝되어 오픈된 영역의 양극산화막(200)이 에칭 용액과 반응하여 내부 공간(210)이 형성될 수 있다.
양극산화막 아일랜드(250)는 주변부의 양극산화막(200)이 제거되면서 형성된다. 양극산화막(200)에 구비된 수직한 기공홀(p)의 구성으로 인해 양극산화막 아일랜드(250)의 측벽은 수직한 형태를 갖게 된다.
양극산화막 아일랜드(250)의 측벽에는 양극산화막(200)의 상, 하 길이 방향을 따라 길게 형성된 요철부가 형성된다. 이러한 요철부를 이용하여 미세 트렌치(88)가 형성된다. 요철부는 양극산화막(200)의 상, 하 방향으로 길게 연장되어 형성되고, 측벽을 따라 이격되는 복수 개의 홈으로 구성된다. 요철부는 양극산화막 제조시 형성된 기공홀(p)이 에칭 과정에서 오픈되면서 형성되는 포어형 요철부와 포토레지스트의 요철 경계면에 대응하여 양극산화막(200) 에칭시 형성되는 에칭형 요철부를 포함한다. 포어형 요철부는 양극산화막(200)의 제작시 형성된 기공홀(p)에 의해 형성되기 때문에, 포어형 요철부를 구성하는 각 홈의 폭과 깊이는 10 ㎚ 이상 1㎛ 이하의 범위를 가진다. 에칭형 요철부는 기공홀(p)과는 별개로 양극산화막 재질의 양극산화막(200)을 에칭하여 내부 공간(210)을 형성할 때 포토레지스트의 형상에 따라 형성될 수도 있다. 양극산화막(200)는 포토레지스트의 오픈 영역에서 에칭 용액과 반응하면서 포토레지스트의 오픈 패턴의 형상을 따라 수직한 방향으로 에칭되면서 내구 공간(40)이 형성된다. 포토레지스트를 패터닝할 때에 포토레지스트의 오픈 영역의 패턴 경계가 요철의 형태를 갖도록 하면, 포토레지스트의 요철 패턴 경계면에 의해 양극산화막 에칭시 양극산화막(200)의 내부 공간(210)의 측면벽도 수평 단면에서 요철 패턴을 가지게 되며 양극산화막 아일랜드(250)의 측면벽에서의 요철부가 에칭형 요철부가 된다. 에칭형 요철부의 벽면에는 포어형 요철부가 형성된다. 포어형 요철부는 에칭형 요철부의 벽면을 따라 형성되므로, 거시적인 관점에서 요철부는 포어형 요철부와 에칭형 요철부를 포함하게 된다. 에칭형 요철부를 구성하는 홈의 폭과 깊이는 포어형 요철부를 구성하는 홈의 폭과 깊이보다 더 크게 형성된다. 바람직하게는 에칭형 요철부를 구성하는 홈의 폭과 깊이는 100㎚ 이상 30㎛이하의 범위를 가진다.
다음으로 도 4(a) 및 도 4(b)를 참조하면, 양극산화막 아일랜드(250) 주변으로 금속을 형성하여 금속 바디(10)를 형성하는 단계를 수행한다.
시드층(400)을 이용하여 전기 도금하여 금속층을 내부 공간(210)에 형성한다. 금속층은 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 니켈(Ni), 로듐(Rd), 백금(Pt), 철(Fe), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 코발트(Co)나 이들의 합금, 또는 팔라듐-코발트(PdCo) 합금, 팔라듐-니켈(PdNi) 합금 또는 니켈-인(NiPh) 합금, 니켈-망간(NiMn) 합금, 니켈-코발트(NiCo) 합금, 니켈-철(NiFe) 합금 또는 니켈-텅스텐(NiW) 합금을 적어도 하나 이상 포함한다. 다만 금속층을 구성하는 금속은 이에 한정되는 것은 아니며 금속 구조체(100)의 물리적, 화학적 및/또는 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 것이라면 이를 모두 포함한다. 또한 금속 구조체(100)의 마스크로 이용될 경우에는 금속층은 인바(invar)로 구성될 수 있다.
도금 공정이 완료되면 평탄화 공정이 수행될 수 있다. 화학적 기계적 연마(CMP) 공정을 통해 양극산화막(200)의 상면으로 돌출된 금속을 제거하면서 평탄화시킨다.
한편, 도금 공정이 완료된 이후에, 고온으로 승온한 후 압력을 가해 도금 공정이 완료된 금속층을 눌러줌으로써 금속층이 보다 고밀화되도록 할 수 있다. 포토레지스트 재질을 몰드로 이용할 경우, 도금 공정이 완료된 이후의 금속층 주변에는 포토레지스트가 존재하므로 고온으로 승온하여 압력을 가하는 공정을 수행할 수 없다. 이와는 다르게, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 도금 공정이 완료된 금속층의 주변으로는 양극산화막 아일랜드(250)가 구비되어 있기 때문에 고온으로 승온하더라도 양극산화막의 낮은 열 팽창계수로 인해 변형을 최소화하면서 금속층을 고밀화시키는 것이 가능하다. 따라서 포토레지스트를 몰드로 이용하는 기술에 비해 보다 고밀화된 금속층을 얻는 것이 가능하게 된다.
다음으로 도 5(a) 및 도 5(b)를 참조하면, 양극산화막 아일랜드(250)를 제거하여 금속 바디(10)에 관통홀(20)을 형성하는 단계를 수행한다.
관통홀(20)은 양극산화막 아일랜드(250)가 제거됨으로써 구비된다.
양극산화막 아일랜드(250)는 양극산화막(200)에만 반응하는 에칭용액을 이용하여 제거될 수 있다. 그 결과 관통홀(20)의 내벽에는 폭과 깊이를 가지는 복수개의 미세 트렌치(88)가 구비된다. 미세 트렌치(88)는 관통홀(20)의 내벽면에서 금속 바디(10)의 두께 방향으로 길게 연장되어 형성되고 관통홀(20)의 둘레 방향으로 반복적으로 형성된다. 미세 트렌치(88)는 그 깊이가 20㎚ 이상 1㎛이하의 범위를 가지며, 그 폭 역시 20㎚ 이상 1㎛이하의 범위를 가진다. 여기서 미세 트렌치(88)는 양극산화막(200) 제조시 형성된 기공홀(p)에 기인한 것이기 때문에 미세 트렌치(88)의 폭과 깊이는 양극산화막(200)의 기공홀(p)의 직경의 범위 이하의 값을 가진다. 한편, 양극산화막(200)에 양극산화막 아일랜드(250)를 형성하는 과정에서 에칭 용액에 의해 양극산화막(200)의 기공홀(p)의 일부가 서로 뭉개지면서 양극산화시 형성된 기공홀(p)의 직경의 범위보다 보다 큰 범위의 깊이를 가지는 미세 트렌치(88)가 적어도 일부 형성될 수 있다.
이후 시드층(400)을 제거한다. 시드층(400)은 최종 단계에서 제거될 수 있고 도금 공정이 종료된 이후에 제거될 수도 있다.
이상과 같은 과정을 통해 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 금속 구조체(100)의 제조가 완료된다.
도 6(a) 및 도 6(b)는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 금속 구조체(100)의 변형례를 도시한 도면으로서 도 6(a)는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 금속 구조체(100)의 변형례의 평면도이고, 도 6(b)는 도 6(a)의 A-‘A단면도이다.
본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 금속 구조체(100)의 변형례는 제1실시예에 따른 금속 구조체(100)가 복수개의 이종 재질의 금속이 적층되어 형성된다. 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 금속 구조체(100)의 변형례는 금속 바디(10)가 두께 방향으로 복수개의 이종 재질의 금속이 적층되어 형성된다. 금속층은 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 니켈(Ni), 로듐(Rd), 백금(Pt), 철(Fe), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 코발트(Co)나 이들의 합금, 또는 팔라듐-코발트(PdCo) 합금, 팔라듐-니켈(PdNi) 합금 또는 니켈-인(NiPh) 합금, 니켈-망간(NiMn) 합금, 니켈-코발트(NiCo) 합금, 니켈-철(NiFe) 합금 또는 니켈-텅스텐(NiW) 합금을 적어도 하나 이상 포함한다. 다만 금속층을 구성하는 금속은 이에 한정되는 것은 아니며 자성을 띠는 금속을 포함할 수 있다.
제2실시예
이하, 도 7(a) 내지 도 10(b)를 참조하여 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 금속 구조체(100)에 대해 설명한다. 도 7(a)는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 금속 구조체(100)의 평면도이고, 도 7(b)는 도 7(a)의 A-A’단면도이며, 도 7(c)는 도 7(a)의 A-A'단면을 포함하는 사시도이고, 도 8(a) 내지 도 10(b)는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 금속 구조체(100)의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 7(a) 내지 도 7(c)를 참조하면, 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 금속 구조체(100)는 관통홀(20)을 구비하는 금속 바디(10)를 포함하되, 관통홀(20)은 금속 바디(10)의 두께 방향으로 수직한 제1 관통부(21)와 상광 하협의 제2 관통부(25)를 포함한다. 제2관통부(25)는 제1관통부(21) 상에서 제1관통부(21)에 연속적으로 형성된다.
제1관통부(21)는 단면 형상이 수직한 형상으로 형성되고 제2관통부(25)는 단면 형상이 단부 측으로 갈수록 내부 폭이 커지는 형상으로 형성되어 관통홀(20)은 상부 입구폭이 내부 폭보다 큰 깔대기 형상으로 형성된다.
제1관통부(21)에는 미세 트렌치(88)가 구비되지만 제2관통부(25)에는 미세 트렌치(88)가 구비되지 않는다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 금속 구조체(100)의 제조방법에 대해 설명한다. 도 8(a)내지 도 10(b)는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 금속 구조체(100)의 제조방법을 도시한 도면이다.
먼저 도 8(a)를 참조하면, 양극산화막(200)을 준비하는 단계와 양극산화막(200)의 표면에 감광물질(300)을 도포하는 단계를 수행한다. 양극산화막(200)을 준비하는 단계는 제1실시예에서 설명한 단계와 동일하므로 여기서 설명은 생략한다.
양극산화막(200)의 표면에 감광물질(300)을 도포한다. 감광물질(300)은 포토 레지스트일 수 있으며, 바람직하게는 네거티브 포토 레지스트일 수 있다.
다음으로 도 8(b) 및 도 9(a)를 참조하면, 감광물질(300)의 일부를 제거하되 주변부의 감광물질(300)이 제거되어 형성되는 감광물질 아일랜드(350)를 구비하는 단계를 수행한다. 우선, 도 8(b)를 참조하면, 마스크(500)를 이용하여 감광물질(300)을 노광한다. 감광물질은 빛을 받아 화학반응을 하여 폴리머의 결합이 강해지는 네거티브 포토 레지스트일 수 있다. 이를 통해 상광 하협의 제2관통부(25)를 형성할 수 있게 된다. 노광 공정 이후에 현상하여 도 9(a)와 같이 양극산화막(200)의 상면에 감광물질 아일랜드(350)를 구비토록 한다. 감광물질 아일랜드(350)는 주변부의 감광물질(300)이 제거되어 아일랜드 형태로 구비된다. 감광물질 아일랜드(350)는 상부로 갈수록 폭이 커지는 형태로 형성된다.
다음으로 도 9(b)를 참조하면, 주변부의 양극산화막(200)은 제거되고 감광물질 아일랜드(350) 하부의 양극산화막(200)은 제거되지 않아 양극산화막 아일랜드(250)를 구비하는 단계를 수행한다.
양극산화막(200)의 상면에 구비된 감광물질 아일랜드(350)의 오픈된 영역으로 공급된 에칭 용액이 양극산화막(200)과 반응하여 제거됨과 동시에 감광물질 아일랜드(350) 하부의 양극산화막(200)은 제거되지 않음으로써 양극산화막 아일랜드(250)가 구비된다.
양극산화막 아일랜드(250)의 상부에는 감광물질 아일랜드(350)가 구비되고, 양극산화막 아일랜드(250)와 감광물질 아일랜드(350) 주변으로는 내부 공간(210)이 형성된다.
양극산화막 아일랜드(250)의 측벽에는 양극산화막(200)의 상, 하 길이 방향을 따라 길게 형성된 요철부가 형성된다. 이러한 요철부를 이용하여 미세 트렌치(88)가 형성된다. 요철부는 양극산화막(200)의 상, 하 방향으로 길게 연장되어 형성되고, 측벽을 따라 이격되는 복수 개의 홈으로 구성된다. 요철부는 양극산화막 제조시 형성된 기공홀(p)이 에칭 과정에서 오픈되면서 형성된다.
양극산화막 아일랜드(250)의 측벽에 요철부가 구비되는 것과는 달리 감광물질 아일랜드(350)의 측변에는 요철부가 구비되지 않는다.
다음으로 도 10(a)를 참조하면, 양극산화막 아일랜드(250) 및 감광물질 아일랜드(350) 주변으로 금속을 형성하여 금속 바디(10)를 형성하는 단계를 수행한다.
시드층(400)을 이용하여 전기 도금하여 금속층을 내부 공간(210)에 형성한다. 금속층은 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 니켈(Ni), 로듐(Rd), 백금(Pt), 철(Fe), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 코발트(Co)나 이들의 합금, 또는 팔라듐-코발트(PdCo) 합금, 팔라듐-니켈(PdNi) 합금 또는 니켈-인(NiPh) 합금, 니켈-망간(NiMn) 합금, 니켈-코발트(NiCo) 합금, 니켈-철(NiFe) 합금 또는 니켈-텅스텐(NiW) 합금을 적어도 하나 이상 포함한다. 다만 금속층을 구성하는 금속은 이에 한정되는 것은 아니며 금속 구조체(100)의 물리적, 화학적 및/또는 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 것이라면 이를 모두 포함한다. 또한 금속 구조체(100)의 마스크로 이용될 경우에는 금속층은 인바(invar)로 구성될 수 있다.
도금 공정이 완료되면 평탄화 공정이 수행될 수 있다. 화학적 기계적 연마(CMP) 공정을 통해 양극산화막(200)의 상면으로 돌출된 금속을 제거하면서 평탄화시킨다.
다음으로 도 10(b)를 참조하면, 양극산화막 아일랜드(250) 및 감광물질 아일랜드(350)를 제거하여 금속 바디(10)에 관통홀(20)을 형성하는 단계를 수행한다.
관통홀(20)은 양극산화막 아일랜드(250) 및 감광물질 아일랜드(350)가 제거됨으로써 구비된다.
양극산화막 아일랜드(250)가 제거되어 제1관통부(21)를 형성하고 감광물질 아일랜드(350)가 제거되어 제2관통부(25)를 형성한다. 제1관통부(21)는 그 단면 형상이 수직한 형태를 갖고, 제2관통부(25)는 상부 측으로 갈수록 내부 폭이 커지는 상광 하협의 형태를 갖는다. 제2관통부(25)는 제1관통부(21)측으로 경사진 형태를 가진다.
이후 시드층(400)을 제거한다. 시드층(400)은 최종 단계에서 제거될 수 있고 도금 공정이 종료된 이후에 제거될 수도 있다.
이상과 같은 과정을 통해 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 금속 구조체(100)의 제조가 완료된다.
도 11(a) 및 도 11(b)는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 금속 구조체(100)의 변형례를 도시한 도면으로서 도 11(a)는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 금속 구조체(100)의 변형례의 평면도이고, 도 11(b)는 도 11(a)의 A-‘A단면도이다.
본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 금속 구조체(100)의 변형례는, 제2실시예에 따른 금속 구조체(100)가 복수개의 이종 재질의 금속이 적층되어 형성된다. 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 금속 구조체(100)의 변형례는 금속 바디(10)가 두께 방향으로 복수개의 이종 재질의 금속이 적층되어 형성된다. 금속층은 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 니켈(Ni), 로듐(Rd), 백금(Pt), 철(Fe), 이리듐(Ir), 팔라듐(Pd), 코발트(Co)나 이들의 합금, 또는 팔라듐-코발트(PdCo) 합금, 팔라듐-니켈(PdNi) 합금 또는 니켈-인(NiPh) 합금, 니켈-망간(NiMn) 합금, 니켈-코발트(NiCo) 합금, 니켈-철(NiFe) 합금 또는 니켈-텅스텐(NiW) 합금을 적어도 하나 이상 포함한다. 다만 금속층을 구성하는 금속은 이에 한정되는 것은 아니며 자성을 띠는 금속을 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 실시예에 따른 금속 구조체(100)는 관통홀(20) 내부로 고체, 액체 및 기체 중 적어도 어느 하나가 통과할 수 있다. 금속 구조체(100)에 구비된 관통홀(20)은 고체, 액체 및 기체 중 적어도 어느 하나가 통과하는 통로로서 기능할 수 있다. 이 경우 관통홀(20)의 내벽에 구비된 미세 트렌치(88)의 방향성과 관통홀(20)을 통과하는 물질의 방향성은 동일하므로 물질이 관통홀(20)을 보다 효과적으로 통과할 수 있게 된다.
또는 관통홀 (20) 내부에 고체, 액체 및 기체 중 적어도 어느 하나가 충진될 수 있다. 금속 구조체(100)에 구비된 관통홀(20)은 고체, 액체 및 기체 중 적어도 어느 하나가 충진되는 공간으로서 기능할 수 있다. 이 경우 관통홀(20)의 내벽에 구비된 미세 트렌치(88)의 구성을 통해 관통홀(20) 내부에 충진되는 물질과의 접합 표면적이 증대되므로, 접합력이 향상된다.
또는 금속 구조체(100)은 금형일 수 있다. 이 경우 금속 구조체(100)에 구비된 관통홀(20)은 제작 가능한 물건의 형상과 대응되는 형상의 공간으로 형성되고, 관통홀(20) 내부에는 물질이 충진되어 고형화될 수 있다.
또는 금속 구조체(100)는 증착용 마스크 또는 노광용 마스크 중 하나일 수 있다. 이 경우 관통홀(20)의 내벽에 구비된 미세 트렌치(88)의 구성을 통해 금속 구조체(100)의 방열이 보다 효과적으로 달성되어 열 변형을 줄일 수 있다.
도 12는 금속 구조체(100)가 일례로서 증착용 마스크인 것을 도시한 도면이다. 도 12(a)는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 금속 구조체(100)가 증착용 마스크인 것을 도시한 도면이고, 도 12(b)는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 금속 구조체(100)가 증착용 마스크인 것을 도시한 도면이다.
금속 구조체(100)는 증착원(S)과 글라스 등의 대상 기판(G) 사이에 구비되어 유기물질은 글라스 등의 대상 기판(G)에 증착하여 화소를 형성하는데 이용될 수 있다.
제2실시예에 따른 금속 구조체(100)는 상광 하협의 제2관통부(25)를 구비함으로써, 제1실시예에 따른 금속 구조체(100)에 비해 새도우 이펙트(shadow effect)에 의한 화소의 불균일 증착을 방지할 수 있다. 제2실시예에 따른 금속 구조체(100)는 제1실시예에 따른 금속 구조체(100)에 비해 입구폭이 더 관통홀(20)을 갖는 것이 가능하므로 새도우 이펙트(shadow effect)를 보다 줄이는 것이 가능하다.
관통홀(20)의 제1관통부(21)는 그 내부 폭이 10㎛이상 15㎛이하의 범위를 가질 수 있고, 제2관통부(25)는 입구폭이 15㎛ 이상 20㎛ 이하의 범위를 가질 수 있다. 또한 금속 바디(10)의 두께는 30㎛이상 40㎛이하의 범위를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 금속 구조체(1000)는 양극산화막(200)을 이용하여 제조되기 때문에 그 두께를 작게 형성하는 것이 가능하고 이에 따라 새도우 이펙트를 더욱 최소화하는 것이 가능하게 된다.
또한 도금 공정을 이용하여 금속 바디(10)를 형성하기 때문에 복수개의 이종 재질의 금속을 적층하여 형성할 수 있고, 이종 재질의 금속의 함량, 적층의 개수 등을 적절하게 조절하는 것이 용이하다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속 구조체(100)는 금속 바디(10)가 자성을 띠는 금속을 포함함으로써, 자석을 이용하여 금속 구조체(100)를 글라스 등의 대상 기판(G)에 밀착되도록 하거나 근접하도록 배치할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 바람직한 제1,2실시예에 따른 금속 구조체(100)는 그 적어도 일부 표면에 구비되는 코팅층(30)을 더 포함할 수 있다. 도 13은 표면에 코팅층(30)이 구비된 금속 구조체(100)을 도시한 도면이다.
코팅층(30)은 금속 구조체(100)의 표면에 전체적으로 형성될 수 있고 표면 일부에만 형성될 수 있다. 코팅층(30)이 금속 구조체(100)의 노출 표면의 일부에 형성되는 경우에 있어서는 적어도 관통홀(20)의 내벽 표면에 구비되는 것이 바람직하다. 관통홀(20)의 내벽 표면에 구비되는 코팅층(30)은 관통홀(20)의 내벽을 보호하는 기능을 수행한다.
코팅층(30)은 전구체 가스와 반응물 가스를 교대로 공급함으로써 형성될 수 있다. 이 경우, 코팅층(30)은 전구체 가스 및 반응물 가스의 구성에 따라 다른 구성으로 형성될 수 있다.
일 예로서, 코팅층(30)은, 알루미늄, 실리콘, 하프늄, 지르코늄, 이트륨, 에르븀, 티타늄 및 탄탈늄 중 적어도 어느 하나인 전구체 가스와 코팅층(30)을 형성할 수 있는 반응물 가스를 교대로 공급하여 형성될 수 있다.
전구체 가스 및 반응물 가스를 교대로 공급하여 형성되는 코팅층(30)은, 전구체 가스 및 반응물 가스의 구성에 따라 알루미늄 산화물층, 이트륨 산화물층, 하프늄 산화물층, 실리콘 산화물층, 에르븀 산화물층, 지르코늄 산화물층, 플루오르화층, 전이금속층, 티타늄 질화물층, 탄탈륨 질화물층 및 지르코늄 질화물층 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상세히 설명하면, 코팅층(30)이 알루미늄 산화물층으로 구성될 경우, 전구체 가스는, 알루미늄 알콕사이드(Al(T-OC4H9)3), 알루미늄 클로라이드(AlCl3), 트리메틸 알루미늄(TMA: Al(CH3)3), 디에틸알루미늄 에톡시드, 트리스(에틸메틸아미도)알루미늄, 알루미늄 세크-부톡시드, 알루미늄 3브롬화물, 알루미늄 3염화물, 트리에틸 알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리메틸알루미늄 및 트리스(디에틸아미도)알루미늄 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이 때, 전구체 가스로서 알루미늄 알콕사이드(Al(T-OC4H9)3), 디에틸알루미늄 에톡시드, 트리스(에틸메틸아미도)알루미늄, 알루미늄 세크-부톡시드, 알루미늄 3브롬화물, 알루미늄 3염화물, 트리에틸 알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리메틸알루미늄 및 트리스(디에틸아미도)알루미늄 중 적어도 하나가 이용될 경우, 반응체 가스로는 H2O가 이용될 수 있다.
전구체 가스로서 알루미늄 클로라이드(AlCl3)가 이용될 경우, 반응체 가스로는 O3가 이용될 수 있다.
전구체 가스로서 트리메틸 알루미늄(TMA: Al(CH3)3)이 이용될 경우에는, 반응체 가스로서 O3 또는 H2O가 이용될 수 있다.
코팅층(30)이 이트륨 산화물층으로 구성될 경우, 전구체 가스는 염화이트륨(YCl3), Y(C5H5)3, 트리스(N,N-비스(트리메틸실릴)아미드)이트륨(III), 이트륨(III)부톡사이드, 트리스(사이클로펜타디에닐)이트륨(III), 트리스(부틸사이클로펜타디에닐)이트륨(III),트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이토)이트륨(III), 트리스(사이클로펜타디에닐)이트륨(Cp3Y), 트리스(메틸사이클로펜타디에닐)이트륨((CpMe)3Y), 트리스(부틸사이클로펜타디에닐)이트륨 및 트리스(에틸사이클로펜타디에닐)이트륨 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이 경우, 전구체 가스로서, 염화이트륨(YCl3) 및 Y(C5H5)3 중 적어도 하나가 이용될 경우, 반응체 가스로는 O3가 이용될 수 있다.
전구체 가스로서, 트리스(N,N-비스(트리메틸실릴)아미드)이트륨(III), 이트륨(III)부톡사이드, 트리스(사이클로펜타디에닐)이트륨(III), 트리스(부틸사이클로펜타디에닐)이트륨(III), 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이토)이트륨(III), 트리스(사이클로펜타디에닐)이트륨(Cp3Y), 트리스(메틸사이클로펜타디에닐)이트륨((CpMe)3Y), 트리스(부틸사이클로펜타디에닐)이트륨 및 트리스(에틸사이클로펜타디에닐)이트륨 중 적어도 하나가 이용될 경우, 반응체 가스로서, H20, O2 또는 O3 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
코팅층(30)이 하프늄 산화물층으로 구성될 경우, 전구체 가스는 염화 하프늄(HfCl4), Hf(N(CH3)(C2H5))4, Hf(N(C2H5)2)4, 테트라(에틸메틸아미도)하프늄 및 펜타키스(디메틸아미도)탄탈럼 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이 경우, 전구체 가스로서, 염화 하프늄(HfCl4), Hf(N(CH3)(C2H5))4 및 Hf(N(C2H5)2)4 중 적어도 하나가 이용될 경우, 반응체 가스로는 O3가 이용될 수 있다.
전구체 가스로서, 테트라(에틸메틸아미도)하프늄 및 펜타키스(디메틸아미도)탄탈럼 중 적어도 하나가 이용될 경우, 반응체 가스로는 H2O, O2 또는 O3 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
코팅층(30)이 실리콘 산화물층으로 구성될 경우, 전구체 가스는 Si(OC2H5)4를 포함할 수 있다. 이 경우, 반응체 가스로는 O3가 이용될 수 있다.
코팅층(30)이 에르븀 산화물층으로 구성될 경우, 전구체 가스는 트리스-메틸시클로펜타디에닐 에르븀(III)(Er(MeCp)3), 에르븀 보란아미드(Er(BA)3), Er(TMHD)3, 에르븀(III)트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이트), 트리스(부틸시클로펜타디에닐)에르븀(III), 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토) 에르븀(Er(thd)3), Er(PrCp)3, Er(CpMe)2, Er(BuCp)3 및 Er(thd)3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이 경우, 전구체 가스로서, 트리스-메틸시클로펜타디에닐 에르븀(III)(Er(MeCp)3), 에르븀 보란아미드(Er(BA)3), Er(TMHD)3, 에르븀(III)트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이트) 및 트리스(부틸시클로펜타디에닐)에르븀(III) 중 적어도 하나가 이용될 경우, 반응체 가스로는, H2O, O2 또는 O3 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
전구체 가스로서, 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토) 에르븀(Er(thd)3), Er(PrCp)3, Er(CpMe)2 및 Er(BuCp)3 중 적어도 하나가 이용될 경우, 반응체 가스로는 O3가 이용될 수 있다.
전구체 가스로서, Er(thd)3가 이용될 경우, 반응체 가스로는 O-라디칼이 이용될 수 있다.
코팅층(30)이 지르코늄 산화물로 구성될 경우, 전구체 가스는 사염화지르코늄(ZrCl4), Zr(T-OC4H9)4, 지르코늄(IV) 브로마이드, 테트라키스(디에틸아미도)지르코늄(IV), 테트라키스(디메틸아미도)지르코늄(IV), 테트라키스(에틸메틸아미도)지르코늄(IV), 테트라키스(N,N’-디메틸-포름아미디네이트)지르코늄, 테트라(에틸메틸아미도)하프늄, 펜타키스(디메틸아미도)탄탈럼, 트리스(디메틸아미노)(사이클로펜타디에닐)지르코늄 및 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-헵탄-3,5-디오네이트)에르븀 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이와 같은 구성 중 적어도 하나가 전구체 가스로 이용될 경우, 반응체 가스로는 H2O, O2, O3 또는 O-라디칼 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
코팅층(30)이 플루오르화층으로 구성될 경우, 전구체 가스는 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이토)이트륨(III)를 포함할 수 있다. 이 경우, 반응체 가스로는 H2O, O2 또는 O3가 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
코팅층(30)이 전이 금속층으로 구성될 경우, 전구체 가스는 탄탈륨클로라이드(TaCl5) 및 사염화티타늄(TiCl4) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 경우, 반응체 가스로는 H-라디칼이 이용될 수 있다.
구체적으로, 전구체 가스로서 탄탈륨클로라이드(TaCl5)가 이용되고, 반응체 가스로 H-라디칼이 이용될 경우, 전이 금속층은 탄랄륨층으로 구성될 수 있다.
이와는 달리, 전구체 가스로서 사염화티타늄(TiCl4)이 이용되고, 반응체 가스로 H-라디칼이 이용될 경우, 전이 금속층은 티타늄층으로 구성될 수 있다.
코팅층(30)이 티타늄 질화물층으로 구성될 경우, 전구체 가스는 비스(디에틸아미도)비스(디메틸아미도)티타늄(IV), 테트라키스(디에틸아미도)티타늄(IV), 테트라키스(디메틸아미도)티타늄(IV), 테트라키스(에틸메틸아미도)티타늄(IV), 티타늄(IV) 브롬화물, 티타늄(IV) 염화물 및 티타늄(IV) 3차-부톡사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 경우, 반응체 가스로는 H2O, O2, O3 또는 O-라디칼 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
코팅층(30)이 탄탈륨 질화물층으로 구성될 경우, 전구체 가스는 펜타키스(디메틸아미도)탄탈(V), 탄탈(V) 염화물, 탄탈(V) 에톡사이드 및 트리스(디에틸아미노)(3차-부틸이미도)탄탈(V) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 경우, 반응체 가스로는 H2O, O2, O3 또는 O-라디칼 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
코팅층(30)이 지르코늄 질화물층으로 구성될 경우, 전구체 가스는 지르코늄(IV) 브롬화물, 지르코늄(IV) 염화물, 지르코늄(IV) 3차-부톡사이드, 테트라키스(디에틸아미도)지르코늄(IV), 테트라키스(디메틸아미도)지르코늄(IV) 및 테트라키스(에틸메틸아미도)지르코늄(IV)를 포함할 수 있다. 이 경우, 반응체 가스로는 H2O, O2, O3 또는 O-라디칼 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
이처럼 코팅층(30)은 사용되는 전구체 가스 및 반응체 가스의 구성에 따라 따른 종류의 구성으로 형성될 수 있다.
코팅층(30)은 바디(10)의 표면에 전구체 가스를 흡착시키고, 반응체 가스를 공급하여 전구체 가스와 반응체 가스의 화학적 치환으로 단원자층을 생성시키는 사이클(이하, '단원자층 생성 사이클'이라함)을 반복적으로 수행함으로써 형성될 수 있다.
한 번의 단원자층을 생성시키는 사이클 수행시, 바디(10)의 표면에는 얇은 두께의 한 층의 단원자층이 형성될 수 있다. 단원자층을 생성시키는 사이클을 반복적으로 수행함에 따라 복수층의 단원자층이 형성될 수 있다. 보다 상세히 설명하면, 바디(10)의 표면에 전구체 가스를 흡착하는 전구체 가스 흡착 단계, 캐리어 기체 공급 단계, 반응체 가스 흡착 및 치환 단계 및 캐리어 기체 공급 단계를 순차적으로 수행하는 단원자층 생성 사이클을 반복하여 수행하여 복수층의 단원자층을 생성하여 코팅층(30)을 형성하는 단계에 의해 제조될 수 있다.
전구체 가스 흡착 단계에서는, 전구체 가스 공급부를 이용하여 바디(10)의 표면에 전구체 가스를 공급하여 흡착시킴으로써 전구체 흡착층을 형성하는 과정이 수행될 수 있다. 전구체 흡착층은 자기 제한적 반응에 의해 1개의 층만으로 형성된다. 그런 다음, 캐리어 가스 공급부를 이용하여 캐리어 기체 공급 단계가 수행될 수 있다. 캐리어 기체 공급 단계에서는 캐리어 기체를 공급하여 전구체 흡착층에서 과잉의 전구체를 제거하는 과정이 수행된다. 이 경우 배기계가 함께 작동할 수 있다. 캐리어 기체는 자기 제한적 반응에 의해 1개의 층만을 형성한 전구체 흡착층에 잔존하는 과잉의 전구체를 제거할 수 있다. 그런 다음, 반응 가스 공급부를 이용하여 반응체 가스 흡착 및 치환 단계가 수행될 수 있다. 반응체 흡착 및 치환 단계에서는, 전구체 흡착층의 표면에 반응체 가스를 공급하여 전구체 흡착층의 표면에 반응체 가스를 흡착시키고, 전구체 흡착층과 반응체 가스의 화학적 치환에 의해 단원자층을 생성시키는 과정이 수행될 수 있다. 그런 다음, 캐리어 기체 공급 단계를 수행하여 과잉의 반응체 가스를 제거하는 과정이 수행된다.
단원자층 생성 사이클을 반복적으로 수행하여 복수층의 단원자층을 생성하는 단계가 수행되고, 이를 통해 코팅층(30)이 형성될 수 있다. 이러한 코팅층(30)은 부식성 가스에 대한 향상된 내식성을 제공하고 금속 구조체(100)의 강성을 향상시킨다.
한편, 도 13은 제2실시예에 따른 금속 구조체(100)를 예시하여 그 표면에 코팅층(30)이 구비된 것을 도시하고 있으나, 본 발명의 바람직한 실시예로서 제1실시예에 따른 금속 구조체(100)의 표면에 코팅층(30)이 구비된 것도 포함된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
[부호의 설명]
10: 금속 바디
20: 관통홀
88: 미세 트렌치
100: 금속 구조체
200: 양극산화막
300: 감광물질
400: 시드층
500: 마스크

Claims (16)

  1. 양극산화막을 준비하는 단계;
    주변부의 양극산화막이 제거되어 형성되는 양극산화막 아일랜드를 구비하는 단계;
    상기 양극산화막 아일랜드 주변으로 금속을 형성하여 금속 바디를 형성하는 단계; 및
    상기 양극산화막 아일랜드를 제거하여 상기 금속 바디에 관통홀을 형성하는 단계를 포함하는, 금속 구조체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 바디를 형성하는 단계는 도금 공정을 이용하는, 금속 구조체의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속 바디를 형성하는 단계는 복수개의 이종 재질의 금속층이 적층되어 형성되는 단계인, 금속 구조체의 제조방법.
  4. 양극산화막을 준비하는 단계;
    상기 양극산화막의 표면에 감광물질을 도포하는 단계;
    상기 감광물질의 일부를 제거하되 주변부의 감광물질이 제거되어 형성되는 감광물질 아일랜드를 구비하는 단계;
    주변부의 양극산화막은 제거되고 상기 감광물질 아일랜드 하부의 양극산화막은 제거되지 않아 양극산화막 아일랜드를 구비하는 단계;
    상기 양극산화막 아일랜드 및 상기 감광물질 아일랜드 주변으로 금속을 형성하여 금속 바디를 형성하는 단계; 및
    상기 양극산화막 아일랜드 및 상기 감광물질 아일랜드를 제거하여 상기 금속 바디에 관통홀을 형성하는 단계를 포함하는, 금속 구조체의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 감광물질은 네거티브 포토레지스트인, 금속 구조체의 제조방법.
  6. 관통홀을 구비하는 금속 바디; 및
    상기 관통홀의 내벽에 폭과 깊이를 가지는 복수개의 미세 트렌치를 포함하되,
    상기 미세 트렌치는 상기 바디의 두께 방향으로 연장되어 형성되고,
    상기 미세 트렌치는 상기 관통홀의 둘레 방향으로 반복적으로 형성되는, 금속 구조체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 미세 트렌치의 상기 폭과 상기 깊이는 20㎚ 이상 1㎛이하의 범위를 가지는, 금속 구조체.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 관통홀은,
    상기 금속 바디의 두께 방향으로 수직한 제1 관통부; 및
    상기 제1 관통부 상에 구비되는 상광 하협의 제2 관통부를 포함하는, 금속 구조체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 관통부에는 상기 미세 트렌치가 구비되고,
    상기 제2관통부에는 상기 미세 트렌치가 구비되지 않는, 금속 구조체.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 금속 바디는 두께 방향으로 복수개의 이종 재질의 금속층이 적층되어 형성되는, 금속 구조체.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 금속 바디는 자성을 띄는 금속을 포함하는, 금속 구조체.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 관통홀 내부로 고체, 액체 및 기체 중 적어도 어느 하나가 통과하는, 금속 구조체.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 관통홀 내부에 고체, 액체 및 기체 중 적어도 어느 하나가 충진되는, 금속 구조체.
  14. 제6항에 있어서,
    상기 금속 구조체는 증착용 마스크 또는 노광용 마스크 중 하나인, 금속 구조체.
  15. 제6항에 있어서,
    상기 금속 구조체는 금형인, 금속 구조체.
  16. 제6항에 있어서,
    상기 금속 구조체의 적어도 일부 표면에 구비된 코팅층을 포함하는, 금속 구조체.
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