KR100501247B1 - 아조벤젠 물질을 이용한 에칭 마스크 - Google Patents

아조벤젠 물질을 이용한 에칭 마스크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 감광성 물질의 특성에 의존하는 기존의 광화학 반응이 아닌 아조벤젠 화합물의 광물리적 물질이동 원리를 도입하여, 넓은 면적에서 선택성이 높은 마스크 제작 기술을 획득하고, 광반응에 의한 물질의 수축, 팽창 등의 변형 문제가 발생하지 않을 뿐만 아니라, 미광반응 부분의 제거단계인 현상단계과 같은 후공정단계를 필요로 하지 않는 노광 단일공정에 의한 에칭 마스크 제작공정을 제공하고, 또한 종래 평면상의 단순 격자구조물에서 격자의 간격 및 깊이의 조절이 가능했었음에 반해, 미세구조 패턴의 중첩원리를 이용하여 다양한 형상의 미세 표면요철구조를 성형할 수 있어서 광학소자 및 반도체소자 및 미세 기계시스템(micro electro mechanical system)등 미세 표면요철구조를 필요로 하는 소자 제작을 용이하게 구현할 수 있도록 개선한 에칭 마스크를 제공하고자 한 것이다.

Description

아조벤젠 물질을 이용한 에칭 마스크{Etching mask using azobenzene compounds}
본 발명은 아조벤젠을 포함하는 물질의 표면에 소정의 광선을 조사하여, 그 표면에 미세 표면요철구조가 형성된 구조의 에칭 마스크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아조벤젠 물질에 대하여 노광하였을 때 광물리적 물질이동 원리에 의하여 그 표면에 형성되는 미세 표면요철구조를 에칭 마스크로 사용함으로써, 광반응에 의한 물질의 변형문제를 발생하지 않을 뿐만 아니라 현상 단계와 같은 후공정 단계가 필요없는 노광 단일공정에 의해 마스크를 제작할 수 있고, 미세구조 패턴의 중첩원리를 이용하여 다양한 형상의 미세 표면요철구조를 성형할 수 있어서 광학소자 및 반도체소자 및 미세 기계시스템(micro electro mechanical system) 등 미세 표면요철구조를 필요로 하는 소자를 용이하게 제작할 수 있도록 개선한 에칭 마스크에 관한 것이다.
상기 에칭 마스크를 제작하는데 가장 일반적으로 사용하는 기술은 감광성 물질의 광화학 반응을 이용한 광간섭 리소그라피 (interferometric lithography) 방법이었다.
도 1은 광간섭 리소그라피를 위한 전형적인 광학 실험장치에 대한 개략도로서, 단일 파장광원(10)으로부터 파장광을 제1렌즈(12)에 통과시켜 확장시키고, 확장된 파장광은 다시 제2렌즈(14)로 통과시켜 평행광으로 변환시킨다.
이때, 상기 평행광은 시료(16)의 표면에는 직접 도달하는 광선과, 거울(18)에 의해 반사된 광선으로 나누어져, 서로 보광, 상쇄 간섭하여 광선 세기의 주기성을 형성한다.
그에따라, 감광성 물질인 상기 시료(16)에 주기적인 광화학 또는 광경화 반응(crosslinking)이 일어나게 되고, 광화학 반응이 일어나지 않는 부분은 알카리 수용액 등의 현상액을 사용하여 용해, 제거함으로써, 규칙적인 격자구조를 형성할 수 있으며, 이를 에칭 마스크로 사용하였다.
종래의 감광성 물질의 광화학 반응을 이용한 광간섭 리소그라피 기술은 광원 파장과 감광성 물질의 종류에 기초하여 발전되어 왔다. 광원 파장은 보다 좁은 간격의 회절 구조를 성형하기 위하여 짧은 파장을 가지는 광원을 사용하는 방향으로 진행되어 왔다. 즉, 1970년대 초에는 436 nm g-선을 이용하였고, 1970년대 후반부터는 머큐리 램프의 365 nm I-선을 이용하기 시작하였다.
최근에는 반도체 메모리로서, 64 MDRAM을 실현하기 위하여 300 nm 이하의 리소그라피가 가능한 보다 짧은 광원이 필요하게 됨에 따라, 248 nm 파장의 KrF 레이저 광원이 상용화되었으며 193 nm의 ArF 레이저 광원을 사용한 연구가 활발히 보고되고 있다.
현재 상기 감광성 물질로는 다이아조나프토퀴논(diazonaphthoquinone, DNQ)과 노볼락 수지(novolak resin)를 주로 사용하고 있다.
상술한 바와 같은 에칭 마스크 제작은 감광성 물질의 광화학 또는 광경화 반응을 이용한 방법으로서 물질의 광화학 반응을 정밀하게 제어하여야 하는 기술을 필요로 한다.
즉, 상기 목적의 감광성 물질은 높은 감광선택성, 높은 분해능, 열적 안정성을 가지고 있어야 하고, 또한 광반응시 수축 또는 팽윤 등 물질변형이 일어나지 않아야 하므로 보다 적합한 물질의 개발을 필요로 한다.
또한, 제작된 마스크는 2차원 평면상의 미세 격자구조물만을 제공할 수 있으므로 다양한 미세 표면구조를 성형할 수 있는 기술이 필요하고, 노광 이후 광반응이 일어나지 않은 부분의 화학물질을 제거하는 공정이 필요하게 된다.
이를 위하여, 대부분 흡식현상공정 (wet developing)을 거치게 되는데, 이 경우 공정조건에 따라 형성된 패턴의 심한 변형이 생길 수 있는 문제점들이 있다.
이에 본 발명자들은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 기존의 감광성 물질의 특성에 의존하는 감광성 고분자의 광화학 반응이 아닌 아조벤젠 화합물의 광물리적 물질이동 원리에 의하여, 아조벤젠 화합물에 대하여 노광하였을 때 그 표면에 형성되는 미세 표면요철구조를 에칭 마스크로 사용하여 하층으로 미세구조를 전이시킴으로써, 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 감광성 물질의 특성에 의존하는 기존의 광화학 반응이 아닌 아조벤젠 화합물의 광물리적 물질이동 원리를 도입하여, 넓은 면적에서 선택성이 높은 마스크 제작 기술을 획득하고, 광반응에 의한 물질의 수축, 팽창 등의 변형 문제가 발생하지 않을 뿐만 아니라, 미광반응 부분의 제거단계인 현상단계과 같은 후공정단계를 필요로 하지 않는 노광 단일공정에 의한 에칭 마스크 제작공정을 제공하고, 또한 종래 평면상의 단순 격자구조물에서 격자의 간격 및 깊이의 조절이 가능했었음에 반해, 미세구조 패턴의 중첩원리를 이용하여 다양한 형상의 미세 표면요철구조를 성형할 수 있어서 광학소자 및 반도체소자 및 미세 기계시스템(micro electro mechanical system)등 미세 표면요철구조(surface relief grating; SRG)를 필요로 하는 소자 제작을 용이하게 구현할 수 있도록 개선한 에칭 마스크를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은
아조벤젠 그룹을 가진 물질의 표면에 소정의 광선을 노광시켜서, 그 표면에 파동형상의 곡면으로 된 미세 표면요철구조가 형성되어서 달성된 것을 특징으로 하는 에칭 마스크를 제공한다.
바람직한 구현예로서, 상기 아조벤젠 물질의 표면을 노광시킬 때, 사용하는 광선은 하나 또는 둘 이상의 선형 편광, 원 편광, 타원편광중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.
다른 구현예로서, 상기 아조벤젠 물질의 표면을 노광시킬 때, 상기 각 광원들의 편광 및 파장이 다르게 조합된 간섭광선을 사용하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 아조벤젠 물질은 아조벤젠 기능기가 화학적으로 결합된 유기 또는 무기 단분자 또는 고분자이거나, 또는 아조벤젠 화합물이 화학적으로 비결합된 상태로 첨가(doping)된 유기 또는 무기 물질인 것을 특징으로 한다.본 발명에 사용된 아조벤젠 화합물은 아조벤젠기를 가지는 화합물로서, 상기 아조벤젠기는 두 개의 벤젠기가 두 개의 질소 원자에 의해 연결된 화학 구조를 가지는 것으로 전자궤도의 측면중첩에 의하여 분자에 전체에 걸친 비국지화(delocalization)된 방향족 화합물질이다.상기 두 벤젠기를 연결하는 질소 원자에는 각 하나의 비결합 전자쌍이 존재하며 광에너지에 의하여 트랜스 구조와 시스 구조 이성질체 사이에서 광이성화 반응이 일어난다.이러한 아조벤젠기를 함유하는 화합물이 선형 편광된 빛에 노광되었을 경우, 입사광선의 선편광방향에 대하여 수직으로 배향하는 특성이 널리 알려져 있다.본 발명에서 사용하는 아조벤젠기의 화학구조는 다음 화학식 1과 같이 나타내어진다.[화학식 1]상기 화학식 1에 나타낸 바와 같이 나타내어지는 아조벤젠기는 -N=N- 그룹이 두 아로마틱 링을 연결한 구조로서, 각 아로마틱 링의 수소는 다른 종류의 원소로 치환될 수 있음은 일반적인 사실이다.구체적으로 한정하지는 않지만 상기 치환기 X와 Y는 -H, -O-, -NR2, -NO2, -S-, -SO-, -CO-, 할로겐족으로 연결된 알리파틱 또는 아로마틱 치환기일 수 있다.본 발명에서는 상기 아조벤젠기 화합물이 유기 또는 무기 물질과 화학적으로 결합된 상태 또는 화학적으로 결합되지 않은 상태(비결합된 상태)로도 첨가시킴이 특징이며, 상기 유기 또는 무기 물질은 통상적으로 당업계에서 사용하는 종류를 사용할 수 있으므로 그 종류를 특별히 한정할 필요는 없다.구체적으로 상기 유기 물질로는 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리스타이렌, 폴리 아미드, 폴리에폭사이드 등과같은 고분자 물질을 사용할 수 있으며, 무기 물질로는 SiO2, TiO2, SnO2 등과 같은 금속 산화물을 선택하여 단독 또는 필요에 따라 혼합하여 사용할 수 있다.즉, 본 발명은 아조벤젠 화합물의 광거동성이 분자 단독으로 행해지는 것이 아니라 아조벤젠기와 화학적으로 결합되지 않은 주변 물질을 함께 이동시켜 미세표면회절구조를 형성하는 원리를 이용한 것으로, 상기와 같이 아조벤젠 화합물과 유기 또는 무기 물질을 비결합 상태로 첨가된 경우는 아조벤젠 화합물과 유기 또는 무기 물질이 화학결합된 상태로 사용하는 경우에 비하여 효율이 낮으나 유사한 광적거동을 관찰할 수 있음에 착안한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 설명한다.
먼저, 본 발명에 사용된 아조벤젠의 광학적 특성을 보다 상세하게 기술하면 다음과 같다.
아조벤젠기는 두 개의 벤젠기가 두 개의 질소 원자에 의해 연결된 화학 구조를 가지는 것으로 전자궤도의 측면중첩에 의하여 분자에 전체에 걸쳐 전자가 비국지화(delocalization)된 방향족 화합물질이다.
두 벤젠기를 연결하는 질소 원자에는 각 하나의 비결합 전자쌍이 존재하며 광에너지에 의하여 트랜스 구조와 시스 구조 이성질체 사이에서 광이성화 반응이 일어난다.
만일, 아조벤젠 화합물질이 선형 편광된 빛에 노광되었을 경우, 입사광선의 선편광방향에 대하여 수직으로 배향하는 특성이 널리 알려져 있다.
도 2는 상기 설명한 광유도 선형배향을 개략적으로 도시한 것이다.
아조벤젠물질, 즉 아조벤젠을 포함하는 유기 고분자 및 단분자, 액정성 물질은 아조벤젠의 광흡수영역 파장의 광선에 노출하면 필름의 표면에 미세 요철구조를 성형할 수 있다.
광학 장치는 도 1에 도시한 기존의 감광성 물질의 광간섭 리소그라피의 광학장치와 동일한 것으로, 이때의 광원은 통상적으로 아르곤 레이저의 488 nm 또는 514 nm의 레이저 광선을 사용한다.
또한, 형성되는 회절 구조는 입사광선의 편광방향에 따라 회절 효율이 긴밀하게 의존하며, s 편광보다는 p 편광이 더욱 효과적으로 미세 표면요철구조를 형성하며, 45°선편광 또는 원편광된 광선이 더욱 효과적으로 미세 표면요철구조가 형성함이 알려져 있다.
따라서, 기존의 광학장치에서 레이저 광선의 선형 편광면을 0 ~ 90°범위 내에서 회전시킬 수 있는 λ/2 파동면 (waveplate) 광학재료나, 선형편광을 원형편광으로 변환시킬 수 있는 λ/4 파동면을 도 1에 나타낸 단일파장광원(10)과 제1렌즈(12)사이의 위치에 추가로 설치하는 것이 필요하다.
이때 형성되는 미세 표면요철구조는 광화학적 반응에 의한 것이 아니라 광물리적 물질의 이동에 의한 것으로 본 현상을 보다 자세하게 규명하기 위하여 여러 가지 메카니즘이 제안되었으며, 전기장 기울기 이론 (electric field gradient theory), 평균장 이론 (mean field theory), 유체 역학적 개념을 도입하여 설명한 이론 등이 제시되어 왔다.
간섭광선에 의해 형성된 아조벤젠 물질의 표면 격자구조의 간격은 기존의 광간섭 리소그라피와 동일하게 반응식 1에 의하여 조절할 수 있다.
nλ = 2d sinθ
여기서 λ는 사용한 레이저 광선의 파장, d는 형성하고자 하는 표면 격자구조의 주기적 간격, θ는 이 조건을 만족하는 입사각으로 필름의 법선에 대하여 광선이 입사하는 각도를 지칭한다.
또한, 격자의 깊이는 입사광선의 세기와 노광시간에 비례하여 증가하며, 사용하는 광원의 파장, 아조벤젠 물질의 최대 흡수 파장, 광원의 편광특성, 물질 필름의 두께, 유리전이온도 및 물질의 화학적 구조와 밀접한 연관성이 있다.
아조벤젠의 물질 이동에 의해 형성되는 본 미세 표면요철구조의 형성은 중첩이 가능한 특성으로 인하여 여러 파동의 광원을 중첩하여 노광하거나 표면 미세요철구조가 형성된 이후, 시료 면을 회전 또는 미세하게 병진 이동시켜 다양한 형상의 미세 표면요철구조물을 형성 할 수 있다.
미세 표면요철구조가 형성되는 과정을 실시간 측정하기 위하여 아조벤젠의 흡광 파장 외부 영역에 존재하는 레이저 광선, 예를 들어 633 nm 파장의 헬륨-네온 레이저을 사용하여 회절 효율을 측정하였으며, 이때 광선은 미세 표면요철구조의 형성에 영향을 주지 않아야 한다.
상기와 같은 구조의 미세 형상은 원자힘 현미경 (atomic force microscopy; AFM) 이나 주사전자현미경 (scanning electrom microscopy; SEM) 등을 사용하며 분석 할 수 있다.
상기 설명한 방법에 의해 형성된 아조벤젠 물질의 미세 표면요철구조를 에칭 마스크로 사용하여 하층으로 구조 전이하는 것을 보다 상세하게 기술하면 다음과 같다.
도 3은 제작된 미세 표면요철구조를 에칭 마스크로 사용하여 하층의 필름에 그 표면 구조를 전이하는 개략도이다.
본 발명의 마스크를 이용한 에칭은 전체 세 단계로서 도3(a) 필름 제조단계, 도3(b) 아조벤젠 물질층에 미세 표면요철구조 형성단계, 도3(c) 플라즈마 에칭단계로 진행되며 도3(d)는 최종 획득되어진 구조를 나타낸다.
각 제조단계를 구성하는 물질층에 관하여 보다 상세한 설명을 부가하면, 도3(a)에서 보는 바와 같이, 먼저 기판(22) 위에 소자의 작동에 필요한 물질인 제1필름(24)들을 성형하고, 그 위층에 미세 표면요철구조를 필요로 하는 물질층인 제2필름(26)을 성형한다.
상기 필름(26) 물질을 예로들면, 광도파로의 경우 광 흡수에 대한 저손실 물질, 반도체 소자나 광전 소자에 대하여서는 전도성 물질, 반사 방지 필름을 위해서는 투과성이 높은 물질 등이 있다.
최종적으로 아조벤젠 물질(28)의 필름을 성형한 다음, 상기 설명한 방법에 의해 아조벤젠 물질(28)에 표면에 노광을 시켜서, 미세 표면요철구조(30)로 된 플라즈마 에칭 마스크를 도3(b)에 도시한 바와 같이 형상화시킨다.
상기 미세 표면요철구조(30)로 된 에칭 마스크를 도3(c)에 도시한 바와 같이 플라즈마 에칭 방법에 의해 상기 제2필름(26)까지 에칭하게 되면, 미세 표면요철구조(30)의 두께 차이로 인하여 그 요철구조를 제2필름(26)에 전이 시킬 수 있으며, 최종적으로 획득되어진 구조물은 도3(d)에 나타낸 바와 같다.
이와 같은 단순 에칭에 의한 미세 표면요철구조 전이는 제2필름(26)이 아조벤젠물질층과 동일 종류의 플라즈마 원에 의해 에칭이 가능하여야 하며, 에칭 조건의 변화에 의해 요철구조의 선택비가 아조벤젠층으로 된 미세 표면요철구조를 보다 크게 또는 작게 되도록 조절 할 수 있다.
도 4는 아조벤젠 물질의 표면격자구조를 선택적 다단계 에칭에 마스크로 사용한 경우를 개략적으로 도시한 것이다. 이 경우 구조를 전이시키고자 하는 층은 아조벤젠 물질 층과는 다른 종류의 플라즈마에 의해 에칭이 가능한 층으로써 주로 무기물질(32)이 이에 해당된다.
에칭단계는 미세 표면요철구조(30)가 성형된 아조벤젠 물질층을 에칭하는 1단계 과정(도4a)과, 요철구조를 전이하고자 하는 물질층(32)에 대한 2단계 에칭과정 (도4b)으로 구성되며, 두 에칭 단계 사이에서 플라즈마 원의 종류 및 에칭 조건을 조절 하여야 한다.
얻어진 구조에서 잔존하는 미세 표면요철구조(30)의 상단부를 1단계 에칭시 사용한 플라즈마 원, 예를 들어 산소 플라즈마 원으로 제거하면, 최종적으로 도4g에 도시한 바와 같은 미세 구조물을 획득할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
상술한 바와 같이 제조된 아조벤젠 물질의 미세 표면요철구조를 마스크로 사용하여 반응이온식각 (Reactive ion etchin; RIE) 공정을 통해 사이클로틴 (CYCLOTENE *3022 Resins)으로 그 구조를 전이시켰다.
상기 에칭은 10 W, 200 mTorr의 진공에서 사플루오르화메탄(CF4) 기체와 산소(O2) 기체를 5 : 20의 비율로 혼합하여 사용하였으며, 에칭속도 76 nm/min으로 6분간 에칭을 실시하였다.
이와 같은 실시예의 결과를 도 5에 도시하였는 바, 도 5a는 에칭을 실시하기 전 아조벤젠 필름 상에 형성한 미세 표면요철구조의 형상을 나타내고, 에칭 실시 후 사이틀로틴(CYCLOTENE *3022 Resins) 레진 필름 상으로 아조벤젠 물질의 미세표면격자구조가 도 5b에 나타낸 바와 같이 하층인 사이클로틴에 전이되었음을 확인할 수 있었다.
실시예 2
상술한 바와 같이 제조된 아조벤젠 물질의 미세표면요철구조를 마스크로 사용하여 실제적인 소자를 구현하기 위하여 평면도파로형 광필터, 즉 광도파로의 코어층에 격자구조 형성을 실시하였다.
상세한 제조공정은 여섯 단계의 제조공정으로서, 첨부한 도6a 내지 도 6f에 도시한 바와 같고, 각 단계의 제조공정을 순서대로 설명하면 다음과 같다.
(a) 기판(100)위에 하부 클래딩층(101)과 코아층(102)을 형성시키는 공정(도 6a)을 진행시킨다.
(b) 상기 (a)공정 후, 아조벤젠물질을 코어층(102)상에 형성하고, 노광을 시켜서 미세 표면요철구조(103)를 형성하는 공정(도 6b)을 진행시킨다.
(c) 상기 (b)공정 후, 상기 미세 표면요철구조(103)를 마스크로 사용하면서 반응 이온 식각 공정을 실시하여, 코어층(102)에 동일한 요철 구조가 형성되도록 한 공정(도 6c)을 진행시킨다.
(d) 상기 (c)공정 후, 요철 구조가 된 상기 코어층(102)상에 SiN 층(104)을 플라즈마 화학증착공정(PECVD)을 이용하여 도포하고, 그 중앙부분에 수직방향으로 리소그라피 공정을 이용한 포토레지스트 패턴(105)을 제작하는 공정(도 6d)을 진행시킨다.
(e) 상기 (d)공정 후, 반응 이온 식각 공정을 실시하여, 상기 포토레지스트 패턴(105)가 덮고 있는 면적을 제외한 상기 SiN 층(104)과 코어층(102)이 제거되면서 하부 클래딩층(101)의 표면이 노출되도록 한 공정을 진행시킨다.
(f) 다음으로, 남아있는 포토레지스트 패턴(105)과 SiN 층(104)을 제거하여, 그 밑에 남아 있는 미세 표면요철구조가 새겨진 코어층이 채널 광도파로(106)로 형성되도록 한 공정(도 6e)이 진행된다.
(g) 마지막으로, 상기 채널 광도파로(106)를 포함하는 하부 클래딩층(101)위에 상부 클래딩층(107)을 스핀 코팅하여 평면도파로형 격자 광필터(200)로 제작되는 공정(도 6f)이 진행된다.
이와 같은 공정으로 제조된 평면광도파로형 격자 광필터의 투과특성 측정 결과는 첨부한 도 7에 도시한 바와 같다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 아조벤젠 물질을 이용한 에칭 마스크에 의하면, 기존의 감광성 물질을 사용한 방법에 비하여 공정과정이 간단하고, 습식 현상(wet developing)이 필요하지 않고 광 반응에 의한 물질의 수축, 팽창 등의 변형 문제가 일어나지 않으며, 단순 격자구조뿐만 아니라 다양한 미세 표면요철구조의 성형이 가능하며 곡면을 지닌 미세 구조의 성형이 가능하므로, 다양한 물질에서의 광학 소자, 전자 소자, 및 미세 기계시스템을 구현하는 리소그라피 방법에 유용하게 적용할 수 있다.
본 발명의 에칭 마스크 패턴은 규칙적으로 정렬된 직선형 격자 구조인 단순 격자구조 뿐만 아니라, 패턴의 중첩원리를 이용하여 복잡한 미세 표면구조를 성형할 수 있으므로, 다양한 미세표면요철구조를 필요로 하는 광학 소자, 반도체 소자, 광통신 소자, 디스플레이용 소자, 미세 전기기계시스템 등의 기술분야에 적용할 수 있다.
특히, 본 발명의 에칭 마스크 형성 공정은 적용되는 기판에 제약이 없는 공정이므로, 기판의 종류(Si, 실리카(SiO2), GaAs, InP, InGaAs, InGaAsP, 전도성 고분자, 발광고분자, 저광손실 고분자, 투명 고분자 등 모든 종류의 유,무기 재료)에 무관하게 적용 가능하다.
도 1은 광간섭 리소그라피를 위한 전형적인 광학 실험장치 개략도,
도 2는 아조벤젠기의 광이성화 반응을 나타내는 개략도,
도 3은 아조벤젠물질의 미세 표면요철구조를 에칭 마스크로 사용하여 하층으로 구조 전이하는 상태를 나타내는 평면도,
도 4는 아조벤젠물질의 미세 표면요철구조를 선택적 다단계 에칭에 마스크로 사용하는 상태를 나타내는 평면도,
도 5a,5b는 아조벤젠물질의 미세 표면요철구조 및 플라즈마 에칭에 의해 하층으로 전이된 미세 구조를 주사전자현미경(SEM)으로 나타낸 사진,
도 6a 내지 도6g는 실시예에 관련되는 평면도파로형 격자 광필터의 제조 공정을 순서대로 나타내는 개략도,
도 7은 위 실시예의 방법에 의해 제작한 광필터의 투과 스펙트럼이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 파장광원 12 : 제1렌즈
14 : 제2렌즈 16 : 시료
18 : 거울 22 : 기판
24 : 제1필름 26 : 제2필름
28 : 아조벤젠 물질 30 : 미세 표면요철구조
100 : 기판 101 : 하부 클래딩층
102 : 코아층 103 : 미세 표면요철구조
104 : SiN 층 105 : 포토레지스트 패턴
106 : 채널 광도파로 107 : 상부 클래딩층
200 : 평면도파로형 격자 광필터

Claims (4)

  1. 아조벤젠 그룹을 가진 물질의 표면에 소정의 광선을 노광시켜, 그 표면에 미세 표면요철구조가 형성되어 달성된 것을 특징으로 하는 아조벤젠 물질을 이용한 에칭 마스크
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 아조벤젠 물질의 표면을 노광시킬 때, 사용하는 광선은 하나 또는 둘 이상의 선형 편광, 원 편광, 타원편광중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 아조벤젠 물질을 이용한 에칭 마스크.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 아조벤젠 물질의 표면을 노광시킬 때, 상기 각 광원들의 편광 및 파장이 다르게 조합된 간섭광선을 사용하는 것을 특징으로 하는 아조벤젠 물질을 이용한 에칭 마스크.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 아조벤젠 물질은 아조벤젠 기능기가 화학적으로 결합된 유기 또는 무기 단분자 또는 고분자이거나, 또는 아조벤젠 화합물이 화학적으로 비결합된 상태ㅜ로 첨가(doping)된 유기 또는 무기 물질인 것을 특징으로 하는 아조벤젠 물질을 이용한 에칭 마스크.
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KR100588468B1 (ko) * 2005-01-14 2006-06-09 광주과학기술원 아조벤젠기 함유 화합물을 이용하여 제조한 금속산화물나노 구조체 에칭 마스크 및 이를 이용한 나노 패터닝 방법
KR100764403B1 (ko) * 2006-05-11 2007-10-05 삼성전기주식회사 아조벤젠기 폴리머를 이용한 미세 패터닝 방법을 이용한 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법
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KR100809835B1 (ko) * 2006-11-03 2008-03-04 광주과학기술원 아크릴로일 기를 가지는 아조계 유기 고분자

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09211849A (ja) * 1996-02-07 1997-08-15 Nec Corp レジスト材料およびパターン形成方法
JP2002105339A (ja) * 2000-09-28 2002-04-10 Tokyo Inst Of Technol 感光性組成物、感光性薄膜、及びパターン形成方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09211849A (ja) * 1996-02-07 1997-08-15 Nec Corp レジスト材料およびパターン形成方法
JP2002105339A (ja) * 2000-09-28 2002-04-10 Tokyo Inst Of Technol 感光性組成物、感光性薄膜、及びパターン形成方法

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