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| 금속 나노구조체 필름 제작

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문서번호 PLA02201703 작성일 2018. 04. 05.
소속 나노종합기술원 작성자

[ 공 정 규 격 서 ]

공정명 금속 나노구조체 필름 제작 공정분류 나노도금 공정
1. 공정 목적 및 용도
1. 공정 목적 및 용도 :

   - 2차 스퍼터링을 통해서 3차원의 초고해상도 나노 패턴 제작

   - 3차원으로 패턴된 구조를 나노 전기도금을 이용하여 패턴된 구조의 두께를 자유자재로 조절
2. 공정 구조 및 특성
2. 공정 조건

   - 2차스퍼터링기술은 초고해상도(10nm 단위)의 나노패턴을 만들 수 있으며, 3차원 구조의 패턴을 제작. 또한 가장 큰 장점은 플라즈마 이온 에칭을 사용하기 때문에 넓은 부위에 걸쳐 높은 종횡비의 패턴을 구사할 수 있다는 점과 대중적인 장비를 이용 가능

   - 전기화학적 미세 제어 증착 기술은 전기도금 기술의 한 종류임. 표적물질과 도금 가능한 성분으로 이루어진 이온이 용해된 용액에 표적물질을 넣고 전류를 가해줄 경우 금속의 환원작용이 이루어지며 전기도금이 가능.

   - 전류를 직류로 가해줄 경우 전류밀도라는 척도로 인해서만 도금 상태를 조절하기 때문에 미세 제어가 불가능함. 따라서 전류밀도와, 최대전류구간 시간, 최소전류구간 시간 이 세가지 요소를 제어할 경우 무한하게 다양한 조건을 형성할 수 있기 때문에 도금 상태를 미세하게 제어 가능.

   - 종래의 기술보다 품질적으로, 비용적으로 또한 시간적으로 월등히 뛰어난 나노패터닝 방법이 가능함.



3. 공정순서
4. 공정 조건

3. 공정 결과물:



● 위 그림의 그래프는 시간에 따른 펄스방식의 전류밀도의 변화를 보여줌. 본 공정에서는 Ton : 1 ms, Toff : 9 ms, γ : 10 %의 조건이 적용됨.

● 아래 그림의 (a)는 펄스 전기도금 지속시간에 따른 증착된 Au 나노구조의 두께 변화를 보여주는 그래프.

● 아래 그림의 (b-d)는 전기도금 시간 (b) 0분, (c) 20분, (d) 40분으로 증가함에 따라 Si 기판위에 전기도금에 의해 형성된 Au 나노구조의 두께 변화를 보여주는 SEM 이미지. 

● 위에 나타난 펄스 모드의 도금공정에서 Si기판 위에 형성된 Au 나노구조에 약 0.5mA/cm2의 전류밀도가 인가됨

● Au 나노구조는 1um의 주기로, 각 패턴간 간격은 800nm이며 높이는 470nm, 폭은 200nm, 두께는 10nm로 형성됨

● Ton : 1 ms, Toff : 9 ms, γ : 10 %의 펄스 조건에서 전기도금 시간이 20분, 40분으로 증가함에 따라 Au 나노구조의 두께는 24nm, 42nm로 증가함


● 그림의 (a-c)는 (a) Si 기판, (b) glass 기판, 그리고 (c) PC 필름 기판에 Ton:1ms,Toff:9ms,γ:10% 조건의 펄스방식 전기도금을 60분간 진행한 Au 패턴을 보여주는 사진임

● 그림의 (d-g)는 glass 기판위에 형성된 Au 나노구조에 Ton:1ms,Toff:9ms,γ:10% 펄스방식 나노도금을 (d) 0분, (e) 20분, (f) 40분, 그리고 (g) 60분 진행한 결과를 보여주는 전자현미경 사진으로 도금 시간이 증가함에 따라 두께가 증가함을 나타냄


4. 기타 특성

    두께조절 범위 :  50 nm ~  200 nm

    샘플 크기 : 5 mm * 5 mm

    전기전도도 : 42nm 두께의 나노구조에서 253000 S/m