KR101616178B1 - Method of manufacturing a solar thermal absorber - Google Patents
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Abstract
태양열 흡수체의 제조 방법에 있어서, 금속층 및 상기 금속층 상에 제1 도전성 나노 패턴을 갖는 제1 나노 구조물을 형성한다. 한편, 희생막 및 상기 희생막 상에 제2 도전성 나노 패턴을 갖는 제2 나노 구조물을 형성한다. 이어서, 상기 제1 및 제2 도전성 나노 패턴들이 상호 마주보도록 상기 제1 나노 구조물 상에 상기 제2 나노 구조물을 본딩한다. A method of manufacturing a solar absorber, comprising: forming a metal layer and a first nanostructure having a first conductive nanopattern on the metal layer; On the other hand, a sacrificial layer and a second nanostructure having a second conductive nanopattern are formed on the sacrificial layer. Next, the second nanostructure is bonded on the first nanostructure so that the first and second conductive nanopatterns face each other.
Description
본 발명은 태양열 흡수체의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 넓은 스펙트럼을 갖는 태양열을 이용하여 열에너지로 축적하거나 또는 전기 에너지로 변환하는 태양광 흡수체의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a solar absorber, and more particularly, to a method of manufacturing a solar absorber that accumulates heat energy using solar heat having a broad spectrum or converts it into electrical energy.
일반적으로 태양열 흡수체는 태양 에너지에 대한 흡수율이 높고 자체 온도에서 방사율은 낮은 경우 그 효율이 개선될 수 있다.In general, the efficiency of a solar absorber can be improved if the absorptivity to solar energy is high and the emissivity is low at its own temperature.
이를 만족시키기 위해 다양한 방법이 시도되고 있다. 일례로, 태양에너지의 흡수율을 높이고 방사율을 낮추기 위해 흡수체의 표면을 특정 소재로 선택 코팅하는 기술이 있으나, 아직까지는 코팅이 안정적이지 못하며 고온 상태에서는 코팅이 박리되면서 그 성질을 잃는 경우가 발생하고 있다. 한편, 다른 예로는 흡수체의 표면 거칠기를 조절하여 흡수율을 높이고 방사율을 낮추는 기술이 알려져 있다. Various methods have been tried to satisfy this. For example, there is a technique of selectively coating the surface of an absorber with a specific material in order to increase the absorption rate of solar energy and lower the emissivity, but the coating is not stable yet and the coating is peeled off at high temperature, . On the other hand, another technique is known in which the surface roughness of the absorber is controlled to increase the absorptivity and lower the emissivity.
특히, 대한민국 특허등록번호 제10-1229772호는 상기 표면 거칠기를 조절하는 기술을 개시하고 있다. 하지만, 상기 표면 거칠기를 조절하는 기술에는 넓은 영역의 파장 대에서 높은 흡수율을 갖도록 상기 흡수체가 형성되는 데 여전히 그 어려움이 있다.In particular, Korean Patent Registration No. 10-1229772 discloses a technique for controlling the surface roughness. However, in the technique of controlling the surface roughness, it is still difficult to form the absorber to have a high absorption rate in a wide wavelength band.
본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 일 목적은 상대적으로 넓은 파장대에서 개선된 흡수율 및 방사율을 갖는 태양열 흡수체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a solar absorber having an improved absorption rate and emissivity at a relatively wide wavelength band.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 태양열 흡수체의 제조 방법에 있어서, 금속층 및 상기 금속층 상에 제1 도전성 나노 패턴을 갖는 제1 나노 구조물을 형성한다. 한편, 희생막 및 상기 희생막 상에 제2 도전성 나노 패턴을 갖는 제2 나노 구조물을 형성한다. 이어서, 상기 제1 및 제2 도전성 나노 패턴들이 상호 마주보도록 상기 제1 나노 구조물 상에 상기 제2 나노 구조물을 본딩한다. In order to accomplish the above-mentioned object of the present invention, in a method of manufacturing a solar absorber according to an embodiment of the present invention, a first nanostructure having a metal layer and a first conductive nanopattern is formed on the metal layer. On the other hand, a sacrificial layer and a second nanostructure having a second conductive nanopattern are formed on the sacrificial layer. Next, the second nanostructure is bonded onto the first nanostructure so that the first and second conductive nanopatterns face each other.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 나노 구조물 상에 상기 제2 나노 구조물을 본딩하기 이전에, 상기 제1 나노 구조물 상에 열경화성 수지를 이용하여 예비 본딩층을 추가적으로 형성하고, In one embodiment of the present invention, a pre-bonding layer may be additionally formed on the first nanostructure using a thermosetting resin before bonding the second nanostructure on the first nanostructure,
상기 제1 나노 구조물 상에 상기 제2 나노 구조물을 본딩하기 위하여, 열경화 공정을 통하여 상기 예비 본딩층을 열경화시켜 본딩층으로 변환시킬 수 있다. In order to bond the second nanostructure on the first nanostructure, the preliminary bonding layer may be thermally cured by a thermal curing process to convert into a bonding layer.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 나노 구조물을 형성하기 위하여, 제1 기판 상에 상기 금속층 및 유전막을 순차적으로 형성한다. 상기 유전막 상에 제1 언더컷 형성막을 형성한다. 상기 제1 언더컷 형성막 상에 나노 임프린팅 리소그래피 공정을 통하여 제1 마스크 패턴을 형성한다. 상기 제1 마스크 패턴을 이용하여 상기 제1 언더컷 형성막을 패터닝하여 제1 언더컷 형성막 패턴을 형성한다. 상기 제1 언더컷 형성막 패턴을 포함하는 제1 기판 상에 등방성으로 제1 금속 박막을 형성한다. 상기 제1 언더컷 형성막 패턴을 리프트 오프 공정을 통하여 상기 기판으로부터 제거하여 상기 유전막 상에 제1 도전성 나노 패턴을 형성할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the metal layer and the dielectric layer are sequentially formed on the first substrate to form the first nanostructure. And a first undercut formation film is formed on the dielectric film. A first mask pattern is formed on the first undercut forming film through a nanoimprint lithography process. The first undercut formation film is patterned using the first mask pattern to form a first undercut formation film pattern. A first metal thin film is formed isotropically on a first substrate including the first undercut film pattern. The first undercut formation film pattern may be removed from the substrate through a lift-off process to form a first conductive nano pattern on the dielectric film.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2 나노 구조물을 형성하기 위하여, 제2 기판 상에 희생막을 형성한다. 상기 희생막 상에 제2 언더컷 형성막을 형성한다. 상기 제2 언더컷 형성막 상에 나노 임프린팅 리소그래피 공정을 통하여 제2 마스크 패턴을 형성한다. 상기 제2 마스크 패턴을 이용하여 상기 제2 언더컷 형성막을 패터닝하여 제2 언더컷 형성막 패턴을 형성한다. 상기 제2 언더컷 형성막 패턴을 포함하는 제2 기판 상에 등방성으로 제2 금속 박막을 형성한다. 상기 제2 언더컷 형성막 패턴을 리프트 오프 공정을 통하여 상기 제2 기판으로부터 제거하여 상기 희생막 상에 제2 도전성 나노 패턴을 형성할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a sacrificial film is formed on the second substrate to form the second nanostructure. And a second undercut forming film is formed on the sacrificial film. A second mask pattern is formed on the second undercut forming film through a nanoimprinting lithography process. And the second undercut formation film is patterned using the second mask pattern to form a second undercut formation film pattern. The second metal thin film is formed isotropically on the second substrate including the second undercut film pattern. The second undercut forming film pattern may be removed from the second substrate through a lift-off process to form a second conductive nano pattern on the sacrificial film.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 도전성 나노 패턴들 각각은 상호 평행하게 연장된 바(bar) 형상, 상호 교차하도록 연장된 크로스바(cross bar) 형상, 상호 교차하도록 C자 형상 또는 상호 교차하도록 S자 형상을 각각 가질 수 있다. In one embodiment of the present invention, each of the first and second conductive nanopatterns may have a bar shape extending in parallel to each other, a cross bar shape extending to cross each other, a C- Or may have an S shape to cross each other.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 희생막은 HSQ 물질을 이용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the sacrificial layer may use an HSQ material.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 희생막을 제거하는 공정이 추가적으로 수행될 수 있다.In an embodiment of the present invention, a step of removing the sacrificial layer may be further performed.
상술한 태양열 흡수체의 제조방법에 따르면, 제1 도전성 나노 패턴을 포함하는 제1 나노 구조물 및 제2 도전성 나노 패턴을 포함하는 제 2 나노 구조물을 각각 형성하고 상기 제1 및 제2 나노 구조물을 상호 본딩함으로써 제1 및 제2 도전성 나노 패턴들이 수직으로 적층된 구조물들이 적층된 태양열 흡수체를 용이하게 제조할 수 있다. According to the above-described method of manufacturing a solar absorber, a first nanostructure including a first conductive nanopattern and a second nanostructure including a second conductive nanopattern are formed, and the first and second nanostructures are bonded to each other Thereby making it possible to easily manufacture a solar absorber in which structures in which the first and second conductive nano patterns are stacked vertically are stacked.
또한, 상기 제1 및 제2 도전성 나노 패턴들이 나노임프린트 리소그래피 공정 및 리프트 오프 공정을 통하여 형성됨으로써 상기 제1 및 제2 도전성 나노 패턴들의 모양, 크기, 물질 등을 변경시켜 상기 태양열 흡수체의 공진 주파수가 용이하게 조절가능하게 됨으로써, 상대적으로 낮은 흡수율을 갖는 파장에 상기 공진 주파수를 일치시켜 흡수율이 개선될 수 있다.The first and second conductive nano patterns may be formed through a nanoimprint lithography process and a lift-off process to change shapes, sizes, materials, etc. of the first and second conductive nano patterns so that the resonance frequency The absorption rate can be improved by matching the resonance frequency to a wavelength having a relatively low absorption rate.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양열 흡수체의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2 내지 도 7은 제1 나노 구조물의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 8 내지 도 13은 제2 나노 구조물의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 14 내지 도 16은 제1 및 제2 나노 구조물들을 본딩하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar absorber according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2 to 7 are cross-sectional views illustrating a method of forming the first nanostructure.
FIGS. 8 to 13 are cross-sectional views illustrating a method of forming the second nanostructure.
Figs. 14 to 16 are cross-sectional views for explaining a method of bonding the first and second nanostructures.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 있어서, 대상물들의 크기와 양은 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대 또는 축소하여 도시한 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. In the accompanying drawings, the sizes and the quantities of objects are shown enlarged or reduced from the actual size for the sake of clarity of the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprise", "comprising", and the like are intended to specify that there is a feature, step, function, element, or combination of features disclosed in the specification, Quot; or " an " or < / RTI > combinations thereof.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
On the other hand, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양열 흡수체의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a solar absorber according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양열 흡수체의 제조 방법에 따르면, Referring to FIG. 1, according to a method of manufacturing a solar absorber according to an exemplary embodiment of the present invention,
먼저 제1 나노 구조물을 형성한다(S110). 상기 제1 나노 구조물을 형성하기 위하여, 금속층을 준비한 후 상기 금속층 상부에 제1 도전성 나노 패턴을 형성한다.First, a first nanostructure is formed (S110). In order to form the first nanostructure, a metal layer is prepared, and then a first conductive nano pattern is formed on the metal layer.
상기 금속층은 제1 기판 상에 증발(evaporation) 공정 또는 스퍼터링(sputtering) 공정을 통하여 형성될 수 있다. 상기 금속층은 구동 중 층열화를 방지하기 위해 상대적으로 큰 일함수를 갖는 금속으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 금속층은 Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Au, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Ni, Mo, Pd, Ta, Co, Fe, Mn, Zn, Mg 및 W 중 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 금속 플레이트(110)는 SUS, 니크롬, 두랄루민 등의 금속 합금을 이용하여 형성될 수 있다.The metal layer may be formed on the first substrate through an evaporation process or a sputtering process. The metal layer may be made of a metal having a relatively large work function in order to prevent layer deterioration during driving. For example, the metal layer may be formed of at least one selected from the group consisting of Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Au, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Ni, Mo, Pd, Ta, Co, Fe, . ≪ / RTI > In addition, the
또한, 상기 제1 도전성 나노 패턴은 상기 금속층의 상부에 형성된다. 상기 제1 도전성 나노 패턴은 나노 스케일의 폭, 길이 또는 간격을 가질 수 있다. 상기 제1 도전성 나노 패턴은 e-beam lithography, photolithography, X-ray lithography, EUV lithography, Ion-beam lithography, Laser interference lithography, holography lithography, Nanoimprint lithography, Dip-den lithography, Inkjet printing, nano-transfer printing, micro contact printing, soft lithography 등을 이용하여 형성될 수 있다.In addition, the first conductive nano pattern is formed on the metal layer. The first conductive nanopattern may have a nanoscale width, length, or spacing. The first conductive nano-pattern may be formed by a method of forming a first conductive nano-pattern by using a conductive nano-pattern, such as e-beam lithography, photolithography, X-ray lithography, EUV lithography, ion-beam lithography, laser interference lithography, holography lithography, micro contact printing, soft lithography, or the like.
한편, 상기 금속층 및 상기 제1 도전성 나노 패턴 사이에는 유전막이 추가적으로 형성될 수 있다. 상기 유전막은 화학적 기상증착공정, 물리적 기상증착 공정을 통하여 예비 유전막을 형성한 후, 상기 예비 유전막을 평탄화하는 화학 기계적 연마 공정을 통하여 유전막이 형성될 수 있다. 이와 다르게, 상기 유전막은 스핀 코팅 고정을 통하여 복수의 유전체 박막들이 형성될 수 있다.Meanwhile, a dielectric layer may be additionally formed between the metal layer and the first conductive nano pattern. The dielectric layer may be formed by a chemical vapor deposition process, a physical vapor deposition process, and a chemical mechanical polishing process for planarizing the preliminary dielectric layer after forming the preliminary dielectric layer. Alternatively, the dielectric layer may be formed by spin coating with a plurality of dielectric thin films.
상기 유전막은 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 몰리브덴 산화물, 아연 산화물, 철 산화물, 망간 산화물, 바나듐 산화물, 텅스텐 산화물, 갈륨 산화물, 인듐 산화물, 주석 산화물, 납 산화물, 지르코늄 산화물 및 하프늄 산화물과 같은 이원계 산화물를 포함할 수 있다. 또한, 상기 유전막은 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 알루미늄 질화물, 실리콘 질화물과 같은 질화물을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 유전체 박막(140)은 플루오르화 마그네슘, 플루오로화 리튬, 염화칼슘, 염화칼륨과 같은 할로겐화물로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 유전체 박막(140)은 SiON, PbTiO3, BaTiO3, MgAl2O3 등과 같은 삼원계 화합물로 이루어질 수 있다. The dielectric film may include binary oxides such as silicon oxide, aluminum oxide, molybdenum oxide, zinc oxide, iron oxide, manganese oxide, vanadium oxide, tungsten oxide, gallium oxide, indium oxide, tin oxide, lead oxide, zirconium oxide and hafnium oxide . Also, the dielectric layer may include nitrides such as zirconium nitride, titanium nitride, aluminum nitride, and silicon nitride. Further, the dielectric
이어서 제2 나노 구조물을 형성한다(S130). 상기 제2 나노 구조물을 형성하기 위하여, 희생막을 준비한 후 상기 희생막 상부에 제2 도전성 나노 패턴을 형성한다.Subsequently, a second nanostructure is formed (S130). In order to form the second nanostructure, a sacrificial layer is prepared and a second conductive nanopattern is formed on the sacrificial layer.
상기 희생막은 제2 기판 상에 스핀 코팅 공정을 통하여 형성될 수 있다. 상기 희생막은 감광성 수지를 이용하여 형성될 수 있다. 이때 상기 희생막은 후속하는 공정에서 용이하게 제거될 수 있다. The sacrificial layer may be formed on the second substrate through a spin coating process. The sacrificial layer may be formed using a photosensitive resin. At this time, the sacrificial film can be easily removed in a subsequent process.
상기 제2 도전성 나노 패턴은 나노 스케일의 폭, 길이 또는 간격을 가질 수 있다. 상기 제2 도전성 나노 패턴은 e-beam lithography, photolithography, X-ray lithography, EUV lithography, Ion-beam lithography, Laser interference lithography, holography lithography, Nanoimprint lithography, Dip-den lithography, Inkjet printing, nano-transfer printing, micro contact printing, soft lithography 등의 공정을 이용하여 형성될 수 있다.The second conductive nanopattern may have a nanoscale width, length or spacing. The second conductive nanopattern may be formed by a combination of e-beam lithography, photolithography, X-ray lithography, EUV lithography, ion-beam lithography, laser interference lithography, holography lithography, nanomimprint lithography, micro contact printing, soft lithography, or the like.
이어서, 상기 제1 및 제2 도전성 나노 패턴들이 상호 마주보도록 상기 제1 나노 구조물 상에 상기 제2 나노 구조물을 본딩한다(S150). 이로써 상기 제1 도전성 나노 패턴 및 제2 도전성 나노 패턴이 수직 방향으로 적층된 태양열 흡수체가 제조된다.Next, the second nanostructure is bonded on the first nanostructure so that the first and second conductive nanopatterns face each other (S150). As a result, the solar absorbing body in which the first conductive nano patterns and the second conductive nano patterns are stacked in the vertical direction is manufactured.
상기 제1 나노 구조물 상에 상기 제2 나노 구조물을 본딩하기 위하여, 상기 제1 나노 구조물 상에 열경화성 수지를 이용하여 예비 본딩층을 형성한다. 이후, 상기 제2 나노 구조물을 상기 제1 나노 구조물 상에 위치시킨 후 열경화 공정을 통하여 상기 제1 및 제2 나노 구조물들을 상호 열가압함으로써 상기 제1 나노 구조물 상에 상기 제2 나노 구조물을 본딩할 수 있다.In order to bond the second nanostructure on the first nanostructure, a pre-bonding layer is formed on the first nanostructure using a thermosetting resin. Thereafter, the second nanostructure is placed on the first nanostructure, and then the first and second nanostructures are thermally pressed through a thermosetting process to bond the second nanostructure on the first nanostructure can do.
이로써 상기 제1 도전성 나노 패턴들은 서로 다른 평면에서 배치되어 복층으로 적층된 스택 구조를 가질 수 있다.Thus, the first conductive nano patterns may be arranged in different planes and may have a stack structure stacked in a plurality of layers.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 도전성 나노 패턴들 각각은 바(bar)형상을 가질 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전성 나노 패턴들은 상호 평행하게 제1 방향으로 연장될 수 있다. 이와 다르게 상기 제1 및 제2 도전성 나노 패턴들은 서로 다른 평면에서 상호 교차하도록 연장될 수 있다. In one embodiment of the present invention, each of the first and second conductive nanopatterns may have a bar shape. The first and second conductive nano patterns may extend in a first direction parallel to each other. Alternatively, the first and second conductive nanopatterns may extend to cross each other in different planes.
한편, 상기 제1 및 제2 도전성 나노 패턴들 각각은 C자 형상을 가질 수 있다. 이로써 상기 제1 및 제2 도전성 나노 패턴들 각각은 스플릿 링 공진기(split ring resonator; SRR) 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 도전성 나노 패턴들은 서로 다른 평면에서 각각 S자 형상을 가질 수 있다. 이때 상기 도전성 나노 패턴들은 상호 교차하도록 형성됨에 따라 짐에 따라 전체적으로 卍 (swastika) 형상을 가질 수 있다.Each of the first and second conductive nanopatterns may have a C-shape. Whereby each of the first and second conductive nanopatterns may have a split ring resonator (SRR) shape. In addition, the first and second conductive nano patterns may have S-shaped shapes in different planes. At this time, since the conductive nano patterns are formed to cross each other, they may have swastika as a whole according to the load.
도 2 내지 도 7은 제1 나노 구조물의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. FIGS. 2 to 7 are cross-sectional views illustrating a method of forming the first nanostructure.
도 2를 참조하면, 제1 기판(101) 상에 금속층(111) 및 유전막(112)을 순차적으로 적층한다. 상기 금속층(111) 및 상기 유전막(112)은, 예를 들면 증발(evaporation) 공정을 통하여 형성될 수 있다. 이때 상기 유전막은 수십 nm, 예를 들면 20 nm의 두께로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 2, a
도 3을 참조하면, 상기 유전막(112) 상에 제1 언더컷 형성막(121)을 형성한다. 상기 제1 언더컷 형성막(121)은 상기 유전막(112)과의 접착을 유지하고 후속하는 리프트 오프 공정에서 사용되는 용매에 용이하게 용해되는 물질을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 언더컷 형성막(121)은 LOL 1000TM(Shipley 사 제조)를 이용할 수 있다. Referring to FIG. 3, a first undercut forming
상기 제1 언더컷 형성막(121)은 스핀 코팅 공정을 통하여 형성될 수 있다. 상기 제1 언더컷 형성막(121)은 수백 nm 의 두께, 예를 들면 200 nm의 두께를 가질 수 있다.The first undercut forming
도 4를 참조하면, 상기 제1 언더컷 형성막(121) 상에 제1 마스크 패턴(126)을 형성한다. 상기 제1 마스크 패턴(126)은 스탬프를 이용하는 나노 임프린팅 리소그래피 공정을 통하여 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 스탬프의 모양 및 형상에 따라 상기 제1 마스크 패턴(126)의 형상 및 모양이 조절될 수 있다. 또한 상기 제1 마스크 패턴(126)들 간의 이격 거리가 후속하여 형성되는 제1 도전성 나노 패턴(115)의 폭에 해당할 수 있다.Referring to FIG. 4, a
도 5를 참조하면, 상기 제1 마스크 패턴(126)을 이용하여 상기 제1 언더컷 형성막(121)을 패터닝하여 상기 유전막(112) 상에 제1 언더컷 형성막 패턴(123)을 형성하다. 예를 들면, 상기 제1 마스크 패턴(126)을 식각 마스크로 이용하는 반응성 이온 식각 공정을 통하여 상기 제1 언더컷 형성막 패턴(123)을 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 유전막(112)은 상기 제1 언더컷 형성막 패턴(123)들 사이에서 부분적으로 노출될 수 있다. Referring to FIG. 5, the first undercut forming
도 6을 참조하면, 상기 제1 마스크 패턴(126) 및 상기 제1 언더컷 형성막 패턴(123)을 포함하는 제1 기판(101) 전체에 등방성으로 제1 금속 박막(115)을 형성한다. 상기 제1 금속 박막(115)은 예를 들면, 이온빔 증착 공정을 통하여 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제1 금속 박막(115)은 상기 제1 마스크 패턴(126) 상에 또한 상기 노출된 유전막(112) 상에 각각 형성될 수 있다. Referring to FIG. 6, a first metal
상기 제1 금속 박막(115)은 Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Au, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Ni, Mo, Pd, Ta, Co, Fe, Mn, Zn, Mg 및 W 중 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1 금속 박막(115)은 SUS, 니크롬, 두랄루민 등의 금속 합금을 이용하여 형성될 수 있다.The first metal
도 7을 참조하면, 상기 제1 언더컷 형성막 패턴(123)을 리프트 오프 공정을 통하여 상기 기판(101)으로부터 제거한다. 이로써 상기 유전막(112) 상에 제1 도전성 나노 패턴(113)이 형성된다.Referring to FIG. 7, the first undercut forming
상기 리프트 오프 공정에 따르면, 상기 제1 언더컷 형성막 패턴(123)을 식각액을 이용하는 습식 식각 공정을 통하여 제거함으로써 상기 제1 언더컷 형성막 패턴(123)의 상부에 형성된 제1 마스크 패턴(126) 및 상기 제1 금속 박막(115)의 일부가 함께 제거될 수 있다. According to the lift-off process, the
따라서, 상기 나노 임프린팅 리소그래피 공정 및 상기 리프트 오프 공정을 통하여 상기 유전막(112) 상에 용이하게 제1 도전성 나노 패턴(113)이 형성될 수 있다.Accordingly, the first
도 8 내지 도 13은 제2 나노 구조물의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. FIGS. 8 to 13 are cross-sectional views illustrating a method of forming the second nanostructure.
도 8을 참조하면, 제2 기판(102) 상에 희생막(105)을 형성한다. 상기 희생막(105)은, 예를 들면 스핀 코팅 공정을 통하여 형성될 수 있다. 상기 희생막(105)은 감광성 수지를 이용하여 형성될 수 있다. 이로써 상기 희생막(105)은 후속하는 현상 공정에서 용이하게 제거될 수 있다. 또한 상기 희생막(105)은 수백 nm, 예를 들면 500 nm의 두께로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 8, a
도 9를 참조하면, 상기 희생막(105) 상에 제2 언더컷 형성막(122)을 형성한다. 상기 제2 언더컷 형성막(122)은 상기 희생막(105)과의 접착을 유지하고 후속하는 리프트 오프 공정에서 용매에 용이하게 용해되는 물질을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 언더컷 형성막(105)은, LOL 1000TM(Shipley 사 제조)를 이용할 수 있다. Referring to FIG. 9, a second undercut forming
상기 제2 언더컷 형성막(122)은 스핀 코팅 공정을 통하여 형성될 수 있다. 상기 제2 언더컷 형성막(122)은 수백 nm 의 두께, 예를 들면 200 nm의 두께를 가질 수 있다.The second undercut forming
도 10을 참조하면, 상기 제2 언더컷 형성막(122) 상에 제2 마스크 패턴(127)을 형성한다. 상기 제2 마스크 패턴(127)은 스탬프를 이용하는 나노 임프린팅 리소그래피 공정을 통하여 형성될 수 있다. 이 경우, 스탬프의 모양 및 형상에 따라 상기 제2 마스크 패턴(127)의 형상 및 모양이 조절될 수 있다. 또한 상기 제2 마스크 패턴(127)들 사이의 이격 거리가 후속하여 형성되는 제2 도전성 나노 패턴(114; 도 13 참조)의 폭에 해당할 수 있다.Referring to FIG. 10, a
도 11을 참조하면, 상기 제2 마스크 패턴(127)을 이용하여 상기 제2 언더컷 형성막(122)을 패터닝하여 상기 희생막(105) 상에 제2 언더컷 형성막 패턴(124)을 형성하다. 예를 들면, 상기 제2 마스크 패턴(127)을 식각 마스크로 이용하는 반응성 이온 식각 공정을 통하여 상기 제2 언더컷 형성막 패턴(124)을 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 희생막(105)은 상기 제2 언더컷 형성막 패턴(124)들 사이에서 부분적으로 노출될 수 있다. Referring to FIG. 11, the second undercut forming
도 12를 참조하면, 상기 제2 마스크 패턴(127) 및 상기 제2 언더컷 형성막 패턴(124)을 포함하는 제2 기판(105) 전체에 등방성으로 제2 금속 박막(116)을 형성한다. 상기 제2 금속 박막(116)은 예를 들면, 이온빔 증착 공정을 통하여 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제2 금속 박막(116)은 상기 제2 마스크 패턴(127) 상에 또한 상기 노출된 유전막(105) 상에 각각 형성될 수 있다. 상기 제2 금속 박막(116)은 제1 금속 박막과 동일한 금속으로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 12, a second metal
도 13을 참조하면, 상기 제2 언더컷 형성막 패턴(124)을 리프트 오프 공정을 통하여 상기 제2 기판(105)으로부터 제거한다. 이로써 상기 희생막(105) 상에 제2 도전성 나노 패턴(114)이 형성된다.Referring to FIG. 13, the second undercut forming
상기 리프트 오프 공정에 있어서, 상기 제2 언더컷 형성막 패턴(124)을 식각액을 이용하는 습식 식각 공정을 통하여 제거함으로써 상기 제2 언더컷 형성막 패턴(124)의 상부에 형성된 제2 마스크 패턴(127) 및 상기 제2 금속 박막(116)의 일부가 함께 제거될 수 있다. In the lift-off process, the
따라서, 상기 나노 임프린팅 리소그래피 공정 및 상기 리프트 오프 공정을 통하여 상기 희생막(105) 상에 용이하게 제2 도전성 나노 패턴(114)이 형성될 수 있다.Accordingly, the second
도 14 내지 도 16은 제1 및 제2 나노 구조물들을 본딩하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. Figs. 14 to 16 are cross-sectional views for explaining a method of bonding the first and second nanostructures.
도 14 및 도 15를 참조하면, 상기 제1 및 제2 도전성 나노 패턴들(113, 114)이 상호 마주보도록 상기 제1 나노 구조물 상에 상기 제2 나노 구조물을 본딩한다. 이로써 상기 제1 도전성 나노 패턴(113) 및 제2 도전성 나노 패턴(114)이 수직 방향으로 적층된 태양열 흡수체가 제조된다.14 and 15, the second nanostructure is bonded on the first nanostructure so that the first and second
상기 제1 나노 구조물 상에 상기 제2 나노 구조물을 본딩하기 위하여, 상기 제1 나노 구조물 상에 열경화성 수지를 이용하여 예비 본딩층(141)을 형성한다. In order to bond the second nanostructure on the first nanostructure, a
이후, 상기 제2 나노 구조물을 상기 제1 나노 구조물 상에 위치시킨 후 열경화 공정을 통하여 본딩층(140)을 형성하고 나아가 상기 제1 및 제2 나노 구조물들을 상호 열가압함으로써 상기 제1 나노 구조물 상에 상기 제2 나노 구조물을 본딩할 수 있다. 이로써 상기 제1 및 제2 도전성 나노 패턴들(113, 114)은 서로 다른 평면에서 배치되어 복층으로 적층된 스택 구조를 가질 수 있다.Thereafter, the second nanostructure is placed on the first nanostructure, and then a
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 희생막(105)은 HSQ 물질을 이용할 수 있다. 이로써 상기 희생막(105)을 현상함으로써 용이하게 제거되며 상기 제2 기판(102)이 함께 제거될 수 있다. 이로써 상기 제1 및 제2 도전성 나노 패턴들(113, 114)이 수직 방향으로 적층된 태양열 흡수체가 제조될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the
한편, 상기 제2 나노 구조물에 대응되는 제3 나노 구조물을 형성하여 상기 본딩 공정을 통하여 수직 적층함으로써 수직으로 적층된 복수의 도전성 나노 패턴들을 포함하는 태양열 흡수체가 제조될 수 있다.Meanwhile, the third nanostructure corresponding to the second nanostructure may be formed and vertically stacked through the bonding process, thereby manufacturing a solar absorber including a plurality of vertically stacked conductive nanopatterns.
상술한 태양열 흡수체의 제조방법에 따르면, 제1 도전성 나노 패턴을 포함하는 제1 나노 구조물 및 제2 도전성 나노 패턴을 포함하는 제 2 나노 구조물을 각각 형성하고 상기 제1 및 제2 나노 구조물을 상호 본딩함으로써 제1 및 제2 도전성 나노 패턴들이 수직으로 적층된 구조물들이 적층된 태양열 흡수체를 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 리프트 오프 공정, 나노 임프린팅 리소그래피 공정을 이용하여 여러 가지 다양한 형상의 도전 나노 패턴들이 구현 가능한다.According to the above-described method of manufacturing a solar absorber, a first nanostructure including a first conductive nanopattern and a second nanostructure including a second conductive nanopattern are formed, and the first and second nanostructures are bonded to each other Thereby making it possible to easily manufacture a solar absorber in which structures in which the first and second conductive nano patterns are stacked vertically are stacked. In addition, various shapes of conductive nanopatterns can be realized using a lift-off process and a nanoimprint lithography process.
상기 태양열 흡수체의 제조방법은 열을 흡수하여 추적을 피할 수 있는 군수 기술, 태양 전지 기술, 열전소자 기술 등에 응용될 수 있을 것이다.The manufacturing method of the solar absorber can be applied to military technology, solar cell technology, thermoelectric device technology, etc. which can absorb heat and avoid tracing.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.
Claims (7)
희생막 및 상기 희생막 상에 제2 도전성 나노 패턴을 갖는 제2 나노 구조물을 형성하는 단계;
상기 제1 나노 구조물 상에 열경화성 수지를 이용하여 예비 본딩층을 형성하는 단계; 및
상기 제1 및 제2 나노 구조물들 중 어느 하나를 다른 하나에 대하여 반전시켜, 상기 제1 및 제2 도전성 나노 패턴들이 상호 마주보도록 상기 제1 나노 구조물 상에 상기 제2 나노 구조물을 본딩하는 단계를 포함하고,
상기 제1 나노 구조물 상에 상기 제2 나노 구조물을 본딩하는 단계는 열경화 공정을 통하여 상기 예비 본딩층을 열경화시켜 본딩층으로 변환시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 흡수체의 제조 방법.Forming a metal layer and a first nanostructure having a first conductive nanopattern on the metal layer;
Forming a sacrificial layer and a second nanostructure having a second conductive nanopattern on the sacrificial layer;
Forming a pre-bonding layer on the first nanostructure using a thermosetting resin; And
Inverting one of the first and second nanostructures with respect to the other and bonding the second nanostructure on the first nanostructure so that the first and second conductive nanopatterns face each other Including,
Wherein bonding the second nanostructure to the first nanostructure comprises thermally curing the pre-bonding layer through a thermal curing process to convert the pre-bonding layer into a bonding layer.
제1 기판 상에 상기 금속층 및 유전막을 순차적으로 형성하는 단계;
상기 유전막 상에 제1 언더컷 형성막을 형성하는 단계;
상기 제1 언더컷 형성막 상에 나노 임프린팅 리소그래피 공정을 통하여 제1 마스크 패턴을 형성하는 단계;
상기 제1 마스크 패턴을 이용하여 상기 제1 언더컷 형성막을 패터닝하여 제1 언더컷 형성막 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 제1 언더컷 형성막 패턴을 포함하는 제1 기판 상에 등방성으로 제1 금속 박막을 형성하는 단계; 및
상기 제1 언더컷 형성막 패턴을 리프트 오프 공정을 통하여 상기 제1 기판으로부터 제거하여 상기 유전막 상에 제1 도전성 나노 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 흡수체의 제조 방법.2. The method of claim 1, wherein forming the first nanostructure comprises:
Sequentially forming the metal layer and the dielectric layer on the first substrate;
Forming a first undercut forming film on the dielectric film;
Forming a first mask pattern on the first undercut forming film through a nanoimprinting lithography process;
Forming a first undercut formation film pattern by patterning the first undercut formation film using the first mask pattern; And
Forming a first metal thin film isotropically on a first substrate including the first undercut forming film pattern; And
And removing the first undercut forming film pattern from the first substrate through a lift-off process to form a first conductive nano pattern on the dielectric film.
제2 기판 상에 희생막을 형성하는 단계;
상기 희생막 상에 제2 언더컷 형성막을 형성하는 단계;
상기 제2 언더컷 형성막 상에 나노 임프린팅 리소그래피 공정을 통하여 제2 마스크 패턴을 형성하는 단계;
상기 제2 마스크 패턴을 이용하여 상기 제2 언더컷 형성막을 패터닝하여 제2 언더컷 형성막 패턴을 형성하는 단계;
상기 제2 언더컷 형성막 패턴을 포함하는 제2 기판 상에 등방성으로 제2 금속 박막을 형성하는 단계; 및
상기 제2 언더컷 형성막 패턴을 리프트 오프 공정을 통하여 상기 제2 기판으로부터 제거하여 상기 희생막 상에 제2 도전성 나노 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열 흡수체의 제조 방법.2. The method of claim 1, wherein forming the second nanostructure comprises:
Forming a sacrificial film on the second substrate;
Forming a second undercut forming film on the sacrificial film;
Forming a second mask pattern on the second undercut forming film through a nanoimprinting lithography process;
Forming a second undercut formation film pattern by patterning the second undercut formation film using the second mask pattern;
Forming a second metal thin film isotropically on a second substrate including the second undercut forming film pattern; And
And removing the second undercut forming film pattern from the second substrate through a lift-off process to form a second conductive nano pattern on the sacrificial film.
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