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KR102056789B1 - 실리카 파티클을 이용한 실리콘 패턴 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 디바이스 - Google Patents

실리카 파티클을 이용한 실리콘 패턴 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 디바이스 Download PDF

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KR102056789B1
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백승현
권승갑
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국민대학교산학협력단
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Abstract

본 발명에 의한 실리카 파티클을 이용한 실리콘 패턴 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 디바이스가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 패턴 제조 방법은 기판 상에 실리카 파티클을 코팅하여 코팅층을 형성하는 파티클 코팅 단계; 상기 코팅층 상에 소정의 산화 서열을 갖는 물질을 이용하여 박막을 형성하는 박막 형성 단계; 및 상기 박막의 미리 정해진 패터닝 영역에 레이저 빔을 조사하여 상기 패터닝 영역에 있는 상기 박막이 산화되면서 인접한 실리카 파티클이 환원 및 소결되어 실리콘 패턴이 형성되는 패턴 형성 단계를 포함한다.

Description

실리카 파티클을 이용한 실리콘 패턴 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 디바이스{METHOD FOR MANUFACTURING SILICON PATTERN USING SILICA PARTICLES AND DEVICE MANUFACTURED BY THE SAME}
본 발명은 실리콘 패턴 제조 기법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실리카 파티클을 이용하여 실리콘 패턴을 제조하기 위한 방법 및 그 방법으로 제조된 디바이스에 관한 것이다.
산업기술의 발전으로 다양한 기능 구현과 소형화가 요구되는 추세에 따라 가볍고, 얇고 강하며, 작은 크기의 유연성 있는 전자부품들이 요구되고 있다. 이러한 전자 부품들의 제조에 있어 실리콘은 필수적으로 사용되는 재료이며, 제조를 위해 선행되는 고품질의 실리콘 패터닝은 공정의 핵심 단계일 뿐만 아니라, 고성능의 전자부품 제조에 있어 매우 중요하다.
현재 실리콘 패턴을 제조하는 방법은 실리콘 웨이퍼나 실리콘 산화물 기판 위에 증착, 어널링, 포토리소그래피, 에칭 등의 반복 공정을 거칠 뿐만 아니라, 공정 중 고진공, 고온, 유독성 화학 에칭 공정, 포토마스크 제작 등이 요구되기 때문에 복잡하고 효율성이 떨어진다. 즉, 기존 LTPS(Low Temperature Poly-silicon) 공정에서는 기판 상에 a-Si를 증착한 후 ELA(Excimer Laser annealing을 통해 a-Si를 p-Si로 재결정시켜서 기판상 p-Si 박막을 형성시키고, 그 후 포토리소그래피와 에칭을 통해 p-Si 패턴을 형성시킨다. 이 공정에서 쓰이는 엑시머 레이저(Excimer Laser)는 매우 짧은 파장을 가지며 기본적인 가격과 유지비가 상당하다. 또한 ELA(Excimer Laser Annealing) 후 레이저 어블레이션(Laser ablation)을 통해 실리콘의 일부를 제거하여 패턴을 형성하는 경우가 있으나 낮은 퀄리티를 보인다. 일 예로, 등록특허공보 제10-0741926호에는 폴리 실리콘 패턴 형성 방법을 제안하고 있다. 이 방법은 고가의 광학장비 없이도 미세한 패턴을 형성할 수는 있지만, 여전히 복잡하고 효율성이 떨어진다.
따라서, 이러한 기존의 실리콘 패턴 제조 방법의 문제점을 해결하기 위해 저비용이면서 고효율을 갖는 유연한 실리콘 패턴을 제조하기 위한 방법이 필요하다.
등록특허공보 제10-0741926호, 공고일자 2007년07월23일
이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 기판에 실리카 파티클을 코팅하여 그 코팅된 실리카 파티클 위에 박막을 증착한 후 레이저 빔을 조사하여 박막을 산화시키면서 실리카 파티클을 환원 및 소결시켜 실리콘 패턴을 형성하도록 한, 실리카 파티클을 이용한 실리콘 패턴 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 디바이스를 제공하는데 있다.
다만, 본 발명의 목적은 상기 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 관점에 따른 실리콘 패턴 제조 방법은 기판 상에 실리카 파티클을 코팅하여 코팅층을 형성하는 파티클 코팅 단계; 상기 코팅층 상에 소정의 산화 서열을 갖는 물질을 이용하여 박막을 형성하는 박막 형성 단계; 및 상기 코팅층의 미리 정해진 패터닝 영역에 레이저 빔을 조사하여 상기 패터닝 영역에 있는 상기 박막이 산화되면서 인접한 실리카 파티클이 환원 및 소결되어 실리콘 패턴이 형성되는 패턴 형성 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 소정의 산화 서열을 갖는 물질은, 실리카보다 높은 산화 서열을 갖는 금속 물질 또는 비금속 물질일 수 있다.
또한, 상기 파티클 코팅 단계에서는, 실리카 파티클이 분산되어 있는 용매를 이용하여 기판 상에 상기 실리카 파티클을 코팅할 수 있다.
또한, 상기 패턴 형성 단계에서는, 상기 박막이 상기 인접한 실리카 파티클로부터 산소를 가져와 산화되어 산화막 패턴이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 레이저가 조사되지 않은 영역에 있는 실리카 파티클과 상기 박막의 전부 또는 일부를 제거하는 세척 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 세척 단계에서는, 소정의 에칭 방식을 이용하여 상기 박막의 산화되지 않은 부분 또는 산화된 부분이 선택적으로 제거될 수 있다.
이처럼 본 발명은 기판에 실리카 파티클을 코팅하여 그 코팅된 실리카 파티클 위에 박막을 증착한 후 레이저 빔을 조사하여 박막을 산화시키면서 실리카 파티클을 환원 및 소결시켜 실리콘 패턴을 형성하도록 함으로써, 기존의 복잡한 공정을 모두 거칠 필요가 없고 고가의 장비가 필요하지 않으며, 유해한 유독성 물질이 요구되지 않기 때문에 공정 과정 및 공정 비용을 줄일 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 패턴 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 패턴 제조 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형성 단계를 나타내는 도면이다.
도 8은 실리콘 영역에서의 라만 스펙트라를 나타내는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 실리카 파티클을 이용한 실리콘 패턴 제조 방법 및 그 방법으로 제조된 디바이스를 설명한다. 디스플레이, 태양 전지 등 다양한 전자 소자들은 실리콘의 반도체적인 성질을 이용하여 작동되기 때문에 전자 소자 제조에 있어서 실리콘은 필수적인 물질이다. 하지만 실리콘 패턴을 제조하기 위해서는 복잡한 공정, 고가의 장비, 다양한유해한 유독성 물질이 요구되기 때문에 현재 좋지 못한 공정 효율을 보이고 있어 이를 해결하기 위한 방안이 필요한 실정이다. 따라서, 본 발명에서는 기판에 실리카 파티클을 코팅하여 그 코팅된 실리카 파티클 위에 박막을 증착한 후 레이저 빔을 조사하여 박막을 산화시키면서 실리카 파티클을 환원 및 소결시켜 실리콘 패턴을 형성하도록 한 새로운 패턴 제조 방안을 제안한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 패턴 제조 방법을 나타내는 도면이고, 도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 패턴 제조 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 패턴 제조 방법은 파티클 코팅 단계(S110), 박막 형성 단계(S120), 패턴 형성 단계(S130), 세척 단계(S140)를 포함할 수 있다.
1)파티클 코팅 단계(S110)에서는, 도 2와 같이 기판(10) 상에 실리카 파티클(20)을 코팅하여 코팅층을 형성할 수 있다. 이러한 기판은 다양한 결정 상태를 갖는 실리카를 포함한 기판, 실리콘 웨이퍼 등의 기판과 PET, PI 등의 유연성을 갖는 유기박막형 필름을 포함할 수 있다.
또한, 실리카 파티클은 수 내지 수백 나노미터(nm) 크기의 입자뿐 아니라 마이크로미터(㎛) 크기의 입자들을 포괄하는 개념일 수 있다. 이러한 실리카 파티클은 용매 특히, 유기 용매나 물에 분산된 상태로 제조되어 사용될 수 있다. 여기서, 유기용매로는 이소프로판올(Isopropanol), 1-부탄올(1-butanol), 톨루엔(toluene), 디클로로메탄(Dichloromethane), 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran, THF), 2-프로판올(2-propanol), 아세톤(acetone), 디메틸포름아미드(dimethyformamide) 등이 사용되거나 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.
이때, 실리콘 파티클을 코팅하는 방식으로는 랭뮤어-블로젯(Langmuir-blogett), 스핀(spin) 코팅, 블레이드(blade) 코팅, 롤(roll) 코팅, 슬롯다이(slot die) 코팅, 스프레이(spray) 코팅, 딥(dip) 코팅 등 기존에 사용되고 있는 다양한 코팅 방식 중 어느 하나가 이용될 수 있다.
2)박막 형성 단계(S120)에서는, 도 3과 같이 기판(10)에 형성된 코팅층 위에 박막(30)을 형성할 수 있다. 이때, 박막은 소정의 산화서열을 갖는 물질 즉, 금속 물질이나 비금속 물질이 사용될 수 있는데, 특히, 실리카보다 높은 산화서열을 갖는 금속 물질 예를들어, 알루미늄 등이나 비금속 물질 예를 들어, 리튬(Li), 칼륨(K), 바륨(Ba), 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg) 등이 사용될 수 있다. 여기서 산화 서열은 물질이 산소와 결합해 산화되려는 반응성의 크기를 나타내는데, 물질마다 산소와 결합해 산화되려는 반응성의 크기가 다르다.
이때, 박막을 형성하는 방식으로는 예를들어, 증발(evaporation), 스퍼터링(sputtering), CVD(Chemical Vapor Deposition), PVD(physical vapoALD(Atomic Layer Deposition) 등 다양한 증착 방법이 사용될 수 있다. 이러한 다양한 증착 방법뿐만 아니라, 소정의 산화서열을 갖는 물질들의 도금, 이온 용액과 파티클 용액의 코팅으로도 박막 형성이 가능할 수 있다. 여기서 이온용액과 파티클 용액의 코팅 방법은 실리카 코팅 방법과 같거나 다를 수 있다.
또한, 이렇게 다양한 증착 방법으로 형성되는 박막은 마이크로미터(㎛) 수준의 박막뿐 아니라 나노미터(nm) 수준의 나노 박막을 포괄하는 개념일 수 있다.
또한, 박막을 형성하는 과정에서, 박막 물질 즉, 금속 물질 또는 비금속 물질이 박막이 형성된 코팅층 영역의 실리카 파티클 사이로 들어갈 수 있다.
3)패턴 형성 단계(S130)에서는, 도 4a 내지 도 4c와 같이 초점심도 안에서 미리 정해진 패터닝 영역 즉, 박막(30)의 미리 정해진 패터닝 영역에 레이저(40)로 레이저 빔을 조사하여 광력에 의해 박막을 산화시켜 산화막 패턴(60)을 형성하면서, 실리카 파티클을 환원 및 소결시켜 실리콘 패턴(50)을 형성할 수 있다. 이때, 광력에 의해 박막은 인접한 실리카 파티클로부터 산소를 가져와 산화되고, 해당 실리카 파티클은 환원 및 소결될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형성 단계를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 패턴을 형성하는 단계(S130)는 영역 설정 단계(S131), 레이저 조사 단계(S132), 환원 및 소결 단계(S133)를 포함할 수 있다.
3-1)영역 설정 단계(S131)에서는, 코팅층에 레이저 빔을 조사할 영역 즉, 패터닝 영역이 설정될 수 있다. 또한, 설정된 패터닝 영역으로 레이저를 이동시켜 레이저 빔의 초점이 조절될 수 있다. 예를들어, 기판을 고정한 상태에서 레이저를 이동시키거나 레이저를 고정한 상태에서 기판을 이동시킬 수 있다. 이때, 기판은 이동 수단 위에 올려지기 때문에 이동 수단을 이동시킴으로써 기판을 이동시킬 수 있다. 이렇게 이동 수단을 이용하여 레이저 또는 기판을 이동시키며 패터닝 영역에 레이저를 조사하는 방법 이외에 갈바노 스캐너(galvano scanner)를 사용하여 레이저 빔을 이동시키며 조사하는 방법, 그리고 이 두 가지 방법을 결합하여 사용하는 방법 들이 사용될 수 있다.
이렇게 패터닝 영역으로 레이저를 이동시킨 후 레이저 빔의 초점이 조절되는데, 예를들어, 레이저 빔을 발생하는 빔 발생부와 레이저 빔을 집속하는 빔 집속부 사이의 거리가 조절되어 초점이 조절될 수 있다. 또한, 형성하고자 하는 실리콘 패턴의 면적이나 두께에 영향을 미칠 수 있는 공정 온도, 레이저 빔 이동 속도(scan rate), 레이저 빔의 출력, 펄스폭, 반복율(repetition rate) 등이 조절될 수 있다.
3-2)레이저 조사 단계(S132)에서는, 설정된 패터닝 영역에 초점이 조절된 레이저 빔을 조사할 수 있다. 여기서, 레이저 빔은 기판에 코팅된 실리카 파티클에 조사될 수 있다. 이러한 레이저 빔은 예를 들어, fs(femtoseconds)에서 ms(milliseconds)까지의 펄스 레이저, CW(Continuous Wave) 레이저, QCW(Quasicontinuous-wave) 레이저를 포함할 수 있다.
이때, 본 발명에서는 기판을 통과하여 레이저 빔을 패터닝 영역에 조사하는 경우를 일 예로 설명하고 있지만, 반드시 이에 한정되지 않고 기판을 통과하지 않고 레이저 빔을 패터닝 영역에 조사할 수 있다. 즉, 기판을 기준으로 기판의 하부에서 레이저 빔을 조사하거나 기판의 상부에서 레이저 빔을 조사할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 하나의 패터닝 영역에 레이저 빔을 조사하는 경우를 일 예로 설명하고 있지만, 반드시 이에 한정되지 않고 다수의 패터닝 영역에 레이저 빔을 조사할 수 있다. 예를들어, 어레이 렌즈 등의 다중 초점 장치를 이용하여 다수의 패터닝 영역을 다중으로 초점화하여 레이저 빔을 조사할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 ELA(Excimer Laser Annealing)처럼 라인빔이나 면 전체에 레이저 빔을 조사하는 방법으로 면에 실리콘 영역을 생성할 수 있다.
3-3)환원 및 소결 단계(S133)에서는, 레이저 빔이 박막에 조사되는 경우 레이저 빔에 의해 가열되는 박막의 온도가 올라가면서 박막이 실리카 파티클의 산소를 가져와 산화되어 산화막 패턴이 형성되면서, 해당 실리카 파티클이 실리콘으로 환원 및 소결되어 실리콘 패턴이 형성될 수 있다. 이때, 레이저 빔이 조사된 패터닝 영역에 있는 실리카 파티클만이 실리콘으로 환원되어 소결됨에 따라 실리콘 패턴이 선택적으로 형성될 수 있다. 반면, 레이저 빔이 조사되지 않는 영역에 있는 실리카 파티클은 환원 및 소결이 이루어지지 않는다.
4)세척 단계(S140)에서는, 레이저 빔이 조사되지 않은 실리카 파티클과 그 실리카 파티클 위에 형성된 박막의 전부 또는 일부를 제거할 수 있다.
4-1)세척 단계(S140)에서는, 도 5와 같이 레이저 빔이 조사되지 않은 실리카 파티클 및 박막의 전부를 제거하여 기판(10)에 실리콘 패턴(50)이 존재할 수 있다. 여기서, 박막의 전부는 산화 여부와 무관하게 실리카 파티클 상에 형성된 박막을 모두 의미할 수 있다.
4-2)세척 단계(S140)에서는, 도 6과 같이 레이저 빔이 조사되지 않은 실리카 파티클 및 박막의 일부를 선택적으로 제거하여 기판(10)에 실리콘 패턴(50)과 산화막 패턴(60)이 존재할 수 있다. 여기서, 박막의 일부는 산화되지 않은 박막뿐 아니라 산화된 박막을 의미할 수 있다. 이렇게 박막의 일부를 선택적으로 제거하는 이유는 실리콘 패턴을 적용하고자 하는 디바이스에 따라 산화되지 않은 박막 또는 산화된 박막이 필요할 수 있기 때문이다.
이때, 레이저 빔이 조사되지 않은 실리카 파티클을 포함하는 코팅층은 초음파 세척, 침지, 스프레이, 교반 등 소정의 세척 방식을 이용하여 세척될 수 있고, 박막은 습식 에칭, 건식 에칭 등 소정의 에칭 방식을 이용하여 제거될 수 있다.
예를들어, 초음파 세척 방식을 이용하는 경우, 소정의 세척 용액 내에서 초음파를 가하여 레이저가 조사되지 않은 영역에 있는 실리카 파티클을 제거할 수 있다.
이때, 박막은 에칭 예컨대, 습식 에칭(wet etching)이나 건식 에칭(dry etching)을 이용하여 제거될 수 있다. 예를들어, 실리카와 실리콘에 손상을 주지 않는 에칭액을 사용한 습식 에칭을 이용하거나 에칭 챔버 내에서 플라즈마를 사용한 건식 에칭을 이용하여 제거될 수 있다.
도 8은 실리콘 영역에서의 라만 스펙트라를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 실리콘 영역에서의 라만 스펙트라(raman spectra)를 보여주고 있는데, 그래프를 보면 실리콘 영역에서 피크를 보이고 있음을 알 수 있다.
이러한 본 발명으로 제조할 수 있는 디바이스는 예를들어, 디스플레이, 태양전지, 배터리 등의 실리콘을 이용하는 응용제품일 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 기판
20: 실리카 파티클
30: 박막
40: 레이저
50: 실리콘 패턴
60: 산화막 패턴

Claims (7)

  1. 기판 상에 실리카 파티클을 코팅하여 코팅층을 형성하는 파티클 코팅 단계;
    상기 코팅층 상에 소정의 산화 서열을 갖는 물질을 이용하여 박막을 형성하는 박막 형성 단계; 및
    상기 박막의 미리 정해진 패터닝 영역에 레이저 빔을 조사하여 상기 패터닝 영역에 있는 상기 박막이 산화되면서 인접한 실리카 파티클이 환원 및 소결되어 실리콘 패턴이 형성되는 패턴 형성 단계;를 포함하는, 실리콘 패턴 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소정의 산화 서열을 갖는 물질은, 실리카보다 높은 산화 서열을 갖는 금속 물질 또는 비금속 물질인, 실리콘 패턴 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 파티클 코팅 단계에서는, 실리카 파티클이 분산되어 있는 용매를 이용하여 기판 상에 상기 실리카 파티클을 코팅하는, 실리콘 패턴 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 패턴 형성 단계에서는, 상기 박막이 상기 인접한 실리카 파티클로부터 산소를 가져와 산화되어 산화막 패턴이 형성되는, 실리콘 패턴 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 레이저가 조사되지 않은 영역에 있는 실리카 파티클과, 상기 박막의 전부 또는 일부를 제거하는 세척 단계;를 더 포함하는, 실리콘 패턴 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 세척 단계에서는, 소정의 에칭 방식을 이용하여 상기 박막의 산화되지 않은 부분 또는 산화된 부분이 선택적으로 제거되는, 실리콘 패턴 제조 방법.
  7. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008221491A (ja) * 2007-03-09 2008-09-25 Dainippon Printing Co Ltd ナノインプリント用モールドおよびその製造方法

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