NEWS
?

단축키

Prev이전 문서

Next다음 문서

크게 작게 위로 아래로 댓글로 가기 인쇄
?

단축키

Prev이전 문서

Next다음 문서

크게 작게 위로 아래로 댓글로 가기 인쇄
일본의 국립대학법인 사이타마 대학 대학원 이공학 연구과 물리적 기능 계열 전공의 연구진은 많은 전자 장치의 제조 공정에 사용되는 레지스트 막의 도포 속도의 고속화, 두께의 균일성에 대응하기 위해, 광학에서 막 두께의 대면적, 일괄 고속 측정 기술을 확립하고 이를 통합한 정전기 코팅 장비 및 실시간 제어 시스템을 개발했다. 본 개발은 NEDO의 혁신 실용화 벤처 지원 사업의 지원을 받아 주식회사 아이테오와 공동으로 실시되었다. 

개발된 도포 장치는 높은 처리량이 요구되는 도포 프로세스에 적용 가능한 고속 실시간 두께 측정 기술과 그 막 두께 정보를 정전 도포 장치에 피드백하여 막 두께의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 요소 기술로서 "고휘도 평행 선광원", "두께 측정 카메라" 및 "이들을 제어하는 시스템"을 구축하여 수십 마이크로 미터 오더의 레지스트 막을 선 모양 (40mm 폭)으로 일괄적으로 평가할 수 있는 장치를 개발했다. 측정한 두께 정보를 실시간으로 피드백하여 막 형성 속도를 제어할 수 있는 정전 도포 장치를 실현했다. 이 연구 성과는 2014 년 9월 11~12일에 실시하는 혁신 재팬2014에서 전시될 예정이다. 

[연구의 배경] 
도포법은 높은 처리량, 대면적에 도포가 가능하기 때문에, 저비용의 막 생성 기술로서 기대되고 있다. 도포법에는 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 잉크젯 법 등 다양한 기술이 있지만 이번에 이용한 정전 도포법은 "고점성·저희석 농도 재료의 도색 가능", "도포 재료의 낭비가 없는 저비용", "입체 구조에 평활한 도포 가능", "수십μm 이상의 후막화 가능" 등 다른 도포 기술에는 없는 특징을 가지고 있다. 그래서, 기존 도포법에서는 지금까지 실현할 수 없었던 재료까지 적용 범위를 확대할 수 있다. 그 일례로 마이크로 머신의 제조 과정에 이용되는 레지스트 후막의 고정밀 성막이 가능한 정전 도포 장치의 개발이 요구되고 있었다. 또한, 이외의 용도에서도 형성하는 박막에는 핀홀이 없고, 막 두께의 균일성이 뛰어난 것이 요구되고 있다. 

막 두께의 측정은 일반적으로는 촉침식과 광학식 등 두 가지 방법이 이용되고 있지만, 전자는 막을 훼손시키기 때문에 코팅 장치에 내장 막 두께 측정 장치로는 광학식 기법을 적용해야 한다. 그러나, 도포법처럼 고속 성막 기술에 따라 가능한 고속의 광학식 막 두께 측정 장치의 실현은 곤란했다. 

[연구 내용과 성과] 
앞서 서술한 과제를 해결하기 위해 다음의 (1), (3)의 요소 기술 개발을 추진하고 막 두께의 균일성이 뛰어난 도포가 가능한 고도화된 정전 도포 장치를 개발했다. 

(1) 정전 도포법 등의 도포 프로세스에 적용 가능한 고속이면서 폭넓은 영역의 일괄 막 두께 측정이 가능한 고휘도 평행 광원의 실현 
상용 콜리메이터 렌즈(collimator lens)에서도 평행 조명을 실현할 수 있지만, 조명 스팟이 원형이기 때문에 광량의 손실로 이어진다. 또한, 넓은 면적의 막 두께를 일괄적으로 측정하기 위해서는 광범위하고 고강도의 평행 조명을 실현할 필요가 있다. 거기에서 조명 광학계의 개량을 실시해, 그림 1과 같은 평행선 조명을 실현했다. 이 조사 영역의 사이즈는 50mm(길이)×10mm(너비)이며, 긴 축을 따라 균일한 광 강도를 보였다(그림 2). 

(2) 40mm 폭을 일괄적으로 측정 가능한 2차원 분광기를 이용한 막 두께 측정 카메라 
전술한 고휘도 평행선 광원과 2차원(위치*파장) 분광기를 이용한 막 두께 측정 카메라를 개발했다. 막 두께 측정에는 박막에 고휘도 평행선 광원을 조사했을 때의 반사 스텍트럼을 분석해야 한다. 박막 내부에서의 다중 반사에 의해 막 두께와 파장에 의존한 반사광 강도를 나타낸다. 일반적인 방법에서는 측정 점 한 곳마다 막 두께를 계산하므로 계산 방법(고속 푸리에 변환법)에서는 엄청난 시간이 필요해 도포 프로세스에 적용하는 것은 곤란하다. 이 기술은 40mm 폭의 영역에 대해 일괄적으로 막 두께를 계산하는 방식을 채용했다. 여기에서, 주식회사 아이테오에서 자체 개발한 알고리즘(계산 시간의 짧은 레퍼런스 프리 기법)을 이용하여 고속 데이터 처리가 가능하다. 

(3) 도포 프로세스 중에 실시간으로 막 두께를 측정하여 그 정보를 도포 조건에 피드백할 수 있는 온라인 막 두께 제어 시스템 
전술한 정전 도포법은 몇 kV라는 높은 전압에서 용액 이외의 이온화된 용액을 스프레이 형태로 분사하여 박막을 형성하는 방법이다. 일반적으로 마이크로 머신용으로 사용되는 4인치나 6인치 Si 기판 전면에 걸쳐 면적이 큰 기판에서 도포막의 평탄도를 균일하게 하기 위해서는, 성막 과정에서 레지스트 도포량의 제어가 필요하다. 정전 도포법에서의 레지스트 용액의 공급은 주사기 펌프를 사용하고 있으며, 주사기 펌프의 구동 속도로 공급되는 레지스트량을 조정할 수 있다. 여기에서 막 두께 측정 카메라로부터 얻은 측정 결과를 피드백하여 스테이지 구동 속도를 컴퓨터 제어함으로써, 다양한 파라미터 설정 기능을 가진 제어 소프트웨어를 개발했다. 

시제작한 정전 도포 장치를 그림 3에 나타낸다. 본 장치에서는 레지스트 막 두께가 얇은 영역에서는 주사기 펌프의 공급 속도를 빠르게 함으로써 후막화할 수 있는 기능을 개발했다. 그림 4에 도포량을 조절하지 않은 경우의 레지스트 도포막의 외관 사진을 나타낸다. 실시간으로 측정된 막 두께에 따라 도포량을 제어할 경우, 균일한 레지스트 막을 형성할 수 있음을 확인했다(그림 5). 또한, 4인치 실리콘 기판에 도포한 레지스트 막(그림 6, 막 두께:약 20μm)에서는+5.2%/-5.6%의 막 두께 분포를 얻었다. 

[향후 기대] 
이번에 개발한 막 두께 측정기는 기존 기술에서는 실현이 곤란했던 도포 프로세스 중에 실시간 측정할 수 있는 수준의 고속화를 실현했다. 따라서, 많은 도포 기술에 전개 가능하다. 또한, 정전 도포법은 기존 기법에서는 막 생성에 기여하지 못한 재료에 대한 전개가 가능하며 이 둘을 조합함으로써 새로운 분야를 개척할 수 있다. 

[논문 정보] 
2014년 9월 11일부터 12일에 실시하는 이노베이션 재팬 2014에서 전시 예정 

[용어 해설] 
1) 정전 도포 장치 
수kV의 고압을 인가하고 박막을 도포하는 장치. 이 장치에서는 레지스트 재료처럼 높은 점성 재료의 도색이 가능하며, 마이크로 머신의 제조에 이용되는 수십μm 정도의 후막 성막이 가능하다. 

2) 광학식 막 두께 측정기 
빛의 간섭을 이용한 막 두께 측정 장치. 여기서는 백색광에 포함된 각 파장 성분에 따라 얻는 다른 간섭 파형으로 막 두께를 정확하게 구하는 것이 가능하다. 

 
KISTI 미리안 글로벌동향브리핑 2014-09-16

List of Articles
번호 제목 글쓴이 날짜 조회 수
24 (아템페어 전시회) 도료를 이용한 다양한 기능성 구현-벽산P문승현 file 관리자 2016.12.06 269
23 열,광경화형 코팅제및 수지개발 동향 [KELLON]-임진규 file 관리자 2016.12.06 329
22 차세대 기능성 유연필름 제조용 멀티 코팅 시스템 file 관리자 2015.01.20 1136
21 자기치유(Self-Healing) 코팅 기술동향 file 관리자 2015.01.19 1416
20 용사와 오버레이 기술의 최신동향 file 관리자 2015.01.05 909
19 부식대전 방지용 테프론 코팅의 문제해결을 위한 기술정보지원 file 관리자 2014.12.02 1039
18 나노 실리카/클레이 코팅 조성물 file 관리자 2014.11.26 1113
17 AZ61 합금의 피로특성에 미치는 플라스마 전해산화 코팅의 영향 file 관리자 2014.11.26 727
16 재활용이 가능한 새로운 방수 코팅 재료 관리자 2014.11.13 904
15 콘크리트에 사용이 승인된 특별한 코팅 관리자 2014.10.31 573
14 배터리 전극의 제조 속도를 증가시키는 새로운 유연한 슬롯 다이 관리자 2014.10.29 707
13 의학 임플란트에 적용되는 초소수성 코팅 관리자 2014.10.20 811
12 유리에 응결현상을 막는 다양한 코팅기술 관리자 2014.10.10 1094
11 가장 짧은 파장을 반사시킬 수 있는 다층코팅 거울 관리자 2014.09.19 1022
» 온라인 막 두께 제어 시스템을 통합한 마이크로 머신용 정전 코팅 장비 개발 관리자 2014.09.16 831
9 DLC 코팅의 특성을 향상시킬 수 있는 새로운 방법 관리자 2014.08.18 1324
8 기존 항균 코팅제 대비 약 100배 항균 성능을 실현한 항균 코팅 기술 개발 관리자 2014.08.06 1103
7 나노입자 코팅을 통한 친수성 표면 만들기 관리자 2014.08.04 2918
6 나노코팅된 직물의 은 나노입자 방출 특성 관리자 2014.07.08 1078
5 창문에서 임플란트까지: 다기능성 나노기술 제품을 위한 IP NANOKER 프로젝트 관리자 2014.06.16 961
목록
Board Pagination Prev 1 ... 2 Next
/ 2