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KR102336456B1 - 표면 처리를 위한 광학 마스크를 제조하기 위한 시스템 및 방법, 및 표면 처리 설비 및 방법 - Google Patents

표면 처리를 위한 광학 마스크를 제조하기 위한 시스템 및 방법, 및 표면 처리 설비 및 방법 Download PDF

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KR102336456B1
KR102336456B1 KR1020187037140A KR20187037140A KR102336456B1 KR 102336456 B1 KR102336456 B1 KR 102336456B1 KR 1020187037140 A KR1020187037140 A KR 1020187037140A KR 20187037140 A KR20187037140 A KR 20187037140A KR 102336456 B1 KR102336456 B1 KR 102336456B1
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optical mask
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droplets
droplet
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막심 비쇼떼
이브스 죠린
로렝 두보
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이드러메까니끄 에 프러뜨망
유니베르시떼 쟝 모네, 생떼띠엔
쌩뜨레 나티오날 데 라 르세르쉬 생띠끄
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Abstract

본 발명은, 표면 처리, 특히 표면 마이크로텍스쳐링을 위한 광학 마스크(35)를 제조하기 위한 시스템(2)으로서, 외부 환경에 노출된 외표면(21)을 갖는 재료 층(20); 및 상기 재료 층(20)의 상기 외표면(21) 상에 액적(30)을 특정 배열(31)로 생성 및 퇴적하여, 상기 재료 층(20)의 상기 외표면(21) 상에 상기 광학 마스크(35)를 형성하기 위한 생성 및 퇴적 장치를 포함하는 상기 시스템(2)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 유형의 시스템(2)을 포함하는 처리 설비에 관한 것이다. 나아가, 본 발명은 마스크를 제조하는 방법 및 표면 처리 방법에 관한 것이다.

Description

표면 처리를 위한 광학 마스크를 제조하기 위한 시스템 및 방법, 및 표면 처리 설비 및 방법
본 발명은 표면 처리, 특히 표면 마이크로텍스쳐링(surface mircrotexturing)을 위한 광학 마스크를 제조하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 처리 설비 및 표면 처리 방법에 관한 것이다.
본 발명의 범위 내에서, 광학 마스크는 외부 환경에 노출된 표면 상에 퇴적된 액적들로 구성된다. 제1 실시예에 따르면, 액적은 표면 상에 광속(luminous flux)을 집중시키기 위해 집속 광학기(focusing optic)로서 사용된다. 제2 실시예에 따르면, 액적은 표면으로 향하는 광속을 차단하기 위해 엄폐 광학기(occulting optic)로서 사용된다.
본 발명의 분야는 마스킹 방법 분야뿐만 아니라 표면 처리 방법, 특히 포토리소그래피 및 레이저 에칭에 의한 표면 텍스쳐링 분야에 관한 것이다.
현재, 표면을 텍스쳐링하기 위한 다양한 방법이 존재한다. 이러한 방법은 두 가지 카테고리, 즉 한편으로는 직접적인 방법과, 다른 한편으로는 마스크를 사용하는 것을 수반하는 간접적인 방법으로 분류될 수 있다. 이 경우에, 획득된 구조는 마스크의 반대에 대응한다.
직접적인 텍스쳐링 방법은 UV 광 빔, 전자 빔(e-빔), 레이저 빔, 고속 원자 폭격(Fast Atom Bombardment: FAB) 또는 반응성 이온 빔 에칭(Reactive Ion Beam Etching: RIBE)을 구현할 수 있다. 이러한 방법은 표면을 직접 식각하는 것에 의해 복잡하고 다양한 형상을 얻을 수 있지만, 대면적 및 비평면 기판을 구조화하는 데에는 적합하지 않다. 나아가, 이들 방법은 일반적으로 비용이 많이 든다. 아래의 간행물 [1] 및 [2]는 이러한 방법에 관한 것이다.
간접적인 텍스쳐링 방법은 진폭 마스크, 위상 마스크, 나노비드(nanobead), 간섭 리소그래피, 디웨팅(dewetting)을 구현할 수 있다. 그러나 이러한 방법도 또한 자체 단점이 있다.
진폭 마스크 및 위상 마스크는 원칙적으로 감광층에서 주기적인 패턴(회절 격자)을 얻기 위해 표면을 조명할 때 콘트라스트를 갖는다. 이들 마스크는 작은 주기에 많은 비용이 들고, 마이크론 또는 서브마이크론 정도(전자 빔 제조)이고, 얻어진 구조의 치수 및 형상 면에서 유연성이 없다. 구조의 치수는 마스크의 치수에 따라 다르다. 얻어진 구조는 매우 일관성이 있는데, 즉, 고려되는 파장에 대해 규칙적인 주기를 가진다. 그러나 넓은 표면적을 다루는 것은 어렵다. 아래의 간행물 [3]은 이러한 방법에 관한 것이다.
홀로그래피는, 두 개의 암(arm)으로 분리되고 나서 감광성 수지로 코팅된 샘플의 표면에서 재결합되는 레이저 빔을 사용한다. 이렇게 형성된 간섭 무늬(주기적인 강도 줄무늬)는 얻어진 회절 격자를 한정한다. 홀로그래피는 얻어진 구조의 주기에 작용할 수 있지만, 레이저 및 복잡한 광학 조립체를 사용할 것을 요구한다. 넓은 표면적을 처리하는 것은 가능하지만 이것은 상당한 크기의 장비를 요구한다. 아래의 간행물 [4]는 이러한 방법에 관한 것이다.
광을 집속시키거나 마스크로 사용되는 나노비드(콜로이드 리소그래피)를 사용하면 넓은 표면을 주기적인 구조로 텍스쳐링할 수 있다. 그러나 비드의 치수는 미리 고정되어 있다. 이 방법은 랭뮤어-블로젯(Langmuir-Blodgett) 유형의 막(film)을 퇴적시킬 수 있는 기계를 요구한다. 이 경우, 패턴은 비드의 크기에 의해 부과된다. 아래의 간행물 [5]는 이러한 방법에 관한 것이다.
디웨팅은 귀금속 층의 표면 장력에 작용하여 금속 나노입자를 형성할 수 있게 한다. 표면은 물리 기상 퇴적(PVD)에 의해 귀금속(금, 은)의 나노미터 층으로 덮여 있다. 고온에서, 퇴적된 층은 그 표면 에너지를 최소화하기 위해 귀금속의 나노입자를 형성한다. 그 결과, 디웨팅은 고온 또는 진공에 민감한 표면을 텍스쳐링하는 데에는 적합하지 않다. 나아가, 형성된 입자는 수십 나노미터만을 나타낸다. 아래의 간행물 [6]은 이러한 방법에 관한 것이다.
나노임프린트 리소그래피(Nanoimprint lithography: NIL)는 템플릿(template)(또는 몰드)을 사용하여 가단성 수지(malleable resin) 층을 눌러 형상을 인쇄한다. 인쇄된 형상은 자외선 램프 아래에서 노출시키는 것에 의해 또는 수지 층을 서서히 냉각시키는 것에 의해 안정화된다. 이 단계는 중합체 사슬을 가교 결합시켜 수지의 경화를 촉진시킨다. 나노임프린트 리소그래피는 저비용이라는 장점을 갖지만, 특정 횟수 사용 후에 템플릿의 열화가 관찰될 수 있다. 제거 단계도 민감하고 구조에 결함이 생길 수 있다. 아래의 간행물 [7]은 이러한 방법에 관한 것이다.
위에 언급된 참고 문헌은 다음과 같다:
[1] 실리콘 표면 상의 펨토초 레이저 유도 메조포러스 구조(Femtosecond laser-induced mesoporous structures on silicon surface), Xianhua Wang, Feng Chen, Hewei Liu, Weiwei Liang, Qing Yang, Jinhai Si, Xun Hou, Optics Communications 284 (2011) 317-321
[2] 전자빔 리소그래피에 의한 높은 종횡비를 갖는 SU-8 필러 프로파일의 처리 연구(Processing study of SU-8 pillar profiles with high aspect ratio by electron-beam lithography), Yaqi Ma, Yifan Xia, Jianpeng Liu, Sichao Zhang, Jinhai Shao, Bing-Rui Lu, Yifang Chen, Microelectronic Engineering 149 (2016) 141-144
[3] EUV 및 연 X-선 파장에서 간섭 리소그래피: 원리, 방법 및 응용(Interference lithography at EUV and soft X-ray wavelengths: Principles, methods, and applications), Nassir Mojarad, Jens Gobrecht, Yasin Ekinci, Microelectronic Engineering 143 (2015) 55-63
[4] 광학 및 간섭 리소그래피 - 나노 기술 실현자(Optical and Interferometric Lithography - Nanotechnology Enablers), S. R. J. BRUECK, FELLOW, PROCEEDINGS OF THE IEEE, VOL. 93, NO. 10, OCTOBER 2005
[5] 콜로이드 리소그래피를 기반으로 한 플라즈몬 막(Plasmonic films based on colloidal lithography), Bin Ai, Ye Yu, Helmuth M
Figure 112018128556101-pct00001
hwald, Gang Zhang, Bai Yang, Advances in Colloid and Interface Science 206 (2014) 5-16
[6] 디웨팅, 탈합금 및 조잡함에 의한 중공 금 나노 입자의 제조(Fabrication of hollow gold nanoparticles by dewetting, dealloying and coarsening), Anna Kosinova, Dong Wang, Peter Schaaf, Oleg Kovalenko, Leonid Klinger, Eugen Rabkin, Acta Materialia 102 (2016) 108-115
[7] 생물학적 응용을 위한 나노 패터닝 및 나노 임프린트 리소그래피의 최근 발전(Recent Advances in Nano Patterning and Nano Imprint Lithography for Biological Applications), N.Vigneswaran, Fahmi Samsuri, Balu Ranganathan, Padmapriya, Procedia Engineering 97 (2014) 1387-1398
전술한 텍스쳐링 방법에는 여러 단점이 있다. 이들 방법은 비교적 많은 비용이 들거나 및/또는 3차원 기판에 맞지 않거나 및/또는 구현하는 것이 복잡하다. 나아가, 이들 방법은 일반적으로 매우 정확한 주기성 및 정렬을 갖는 규칙적인 마이크로텍스쳐링 프로파일을 필요로 하는 응용에 의도된다. 그러나 이러한 규칙성은 모든 응용에 필수적인 것은 아니다. 따라서 이러한 방법에 의해 과도한 품질 및 그리하여 과도한 비용이 드는 것은 새로운 응용에 사용하는 것에 방해가 될 수 있다. 나아가, 특정 응용은 이와는 반대로 (크기 및 주기성에서) 매우 큰 공간 분포를 필요로 한다.
본 발명의 목적은 표면 처리뿐만 아니라 마스크를 제조하기 위한 개선된 시스템 및 방법을 제안하는 것이다.
그리하여, 본 발명은 표면 처리를 위한, 특히 표면 마이크로텍스쳐링을 위한 광학 마스크를 제조하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은 외부 환경에 노출된 외표면을 갖는 재료 층; 및 상기 재료 층의 상기 외표면 상에 액적을 특정 배열로 생성 및 퇴적하여 상기 재료 층의 상기 외표면 상에 상기 광학 마스크를 형성하기 위한 생성 및 퇴적 장치를 포함하는, 상기 광학 마스크를 제조하기 위한 시스템에 관한 것이다.
따라서, 집속 또는 엄폐 광학기로서 액적을 사용함으로써, 본 발명은 대다수의 기존 방법에 비해 매우 낮은 비용으로 마스크를 제조할 수 있다. 상기 액적은 형성하기 쉽고, 이후 세정하기 쉽다. 본 발명은 서브마이크론 정밀도를 갖는 광학 시스템 위치 결정 장치를 구현할 것을 요구하지도 않고 랭뮤어-블로젯 기계를 구현할 것을 요구하지도 않는다. 또한, 본 발명은 나노임프린트 기술에 특유한 몰드 열화 문제를 회피할 수 있다. 디웨팅과 달리, 본 발명은 고온에 민감한 재료에 문제가 되는 어닐링을 필요로 하지도 않는다.
나아가, 본 발명은 곡선형, 구형, 포물선형, 원통형-원형 또는 임의의 다른 복잡한 형상과 같은 상이한 기판 형상뿐만 아니라 큰 표면적도 처리할 수 있다.
본 발명은 포토리소그래피, 광학, 역학, 전자기학, 마찰 공학, 화학, 생물학 등의 수많은 기술 분야에서 응용 예를 찾을 수 있다. 광학 분야에서, 이들 응용은 특히 광 트랩핑, 광 산란, 흑체 제조, 반사 방지와 관련된다. 유체 역학 분야에서 이들 응용은 특히 유체 역학, 상어 표피 효과, 골프 공 효과, 난류 경계층과 관련된다. 마찰 공학 분야에서 응용은 접촉 계면의 윤활과 관련된다. 화학 분야에서 응용은 촉매의 범위 내에서 비 표면적이 증가하는 것이거나 또는 표면 강화된 라만 산란(surface enhanced Raman scattering: SERS) 센서를 제조하는 것과 관련된다. 다른 응용은 표면의 젖음성, 소수성 등과 관련된다.
나아가, 본 발명은 마이크로텍스쳐링 이외의 표면 처리의 범위 내에서 구현될 수 있으며, 여기서 액적은 집속 또는 엄폐 광학기로서 유리하게 사용될 수 있다. 이러한 처리는 그 표면의 요철(relief)을 변경할 필요 없이 그 기능을 위해 표면 특성을 변경하는 것으로 구성된다. 예를 들어, 이러한 처리는 표면의 광학 특성(굴절률), 기계적 특성(경도, 내마모성), 화학적 특성(습윤성, 우선 분자 결합 부위) 또는 전기적 특성(저항성)을 변경시킬 수 있다.
본 발명에 따른 광학 마스크를 생산하기 위한 시스템의 다른 유리한 특성에 따르면, 다음 사항이 단독으로 또는 조합하여 취해진다:
- 상기 생성 및 퇴적 장치는 상기 액적이 상기 재료 층의 상기 외표면 상에서 제어된 방식으로 응축되도록 제어된 온도 및 습도 레벨을 갖는 기체 대기를 갖는 밀봉된 인클로저를 포함한다.
- 상기 생성 및 퇴적 장치는 상기 재료 층의 하부 표면을 냉각시키기 위한 유닛을 포함한다.
- 상기 생성 및 퇴적 장치는 상기 재료 층의 상기 외표면 상에 액적의 배열을 이미징함으로써 제어 유닛을 포함한다.
- 상기 시스템은, 상기 재료 층의 상기 외표면에 상기 액적의 우선 고정 부위를 한정하여, 상기 외표면 상에 상기 광학 마스크를 형성하는 액적의 배열을 제어할 수 있도록 설계된, 상기 재료 층을 전처리하기 위한 전처리 장치를 포함한다. 즉, 상기 재료 층의 상기 외표면은 (즉, 재료 층이 액적 생성 및 퇴적 장치에 도입되기 전에) 상기 우선 고정 부위를 한정하도록 초기에 처리된다.
- 상기 우선 고정 부위는 액적의 배열이 규칙적이도록 상기 외표면에 걸쳐 분포된다.
- 상기 시스템은 상기 재료 층에 의해 덮인 표면을 갖는 기판을 포함한다.
- 상기 재료 층은 광속에 투과성이 있으며, 상기 시스템은 상기 재료 층에 대향하여 배열된 표면을 갖는 기판을 포함한다. 이 경우, 상기 재료 층은 상기 기판 상에 위치될 수 있고 또는 상기 기판에 대해 심지어 분리될 수 있다.
- 상기 액적은 물, 수용액, 오일, 액체 중합체(예를 들어, 실리콘) 또는 금속으로 구성된다.
본 발명의 다른 목적은 특히 표면 마이크로텍스쳐링용 표면 처리 설비이다.
특정 실시예에 따르면, 상기 처리 설비는, 전술한 광학 마스크를 제조하기 위한 시스템; 및 상기 재료 층 상에 상기 액적에 의해 형성된 상기 광학 마스크를 통해, 상기 외표면 상에 상기 광학 마스크를 형성하는 상기 액적의 배열에 따라 상기 재료 층을 국부적으로 처리하기 위한 국부 처리 장치를 포함한다. 상기 처리 위치는 상기 광학 마스크를 형성하는 상기 액적의 배열에 의존한다. 상기 처리는 상기 광학 마스크를 통해 수행된다.
표면 마이크로텍스쳐링 설비의 경우, 상기 재료 층을 국부적으로 처리하기 위한 국부 처리 장치는, 상기 재료 층 상에 상기 액적에 의해 형성된 상기 광학 마스크를 통해 상기 외표면 상의 상기 액적의 배열에 따라 국부적으로 제거하기 위한 국부 제거 장치이다.
또 다른 특정 실시예에 따르면, 상기 처리 설비는, 상기 재료 층에 의해 덮인 표면을 갖는 기판을 포함하는, 전술된 광학 마스크를 생성하기 위한 시스템; 상기 재료 층 상에 상기 액적에 의해 형성된 상기 광학 마스크를 통해 상기 외표면 상의 상기 액적의 배열에 따라 상기 재료 층을 국부적으로 제거하여 상기 기판 상에 제2 마스크를 형성하는 재료 영역 및 제거 영역을 형성하는 국부 제거 장치; 및 상기 기판 상에 상기 재료 층에 의해 형성된 상기 제2 마스크를 통해 상기 기판의 표면을 국부적으로 처리하기 위한 국부 처리 장치를 포함한다.
또 다른 특정 실시예에 따르면, 상기 처리 설비는 광속에 투과성이 있는 재료 층 및 상기 재료 층에 대향하여 배열된 표면을 갖는 기판을 포함하는, 전술된 광학 마스크를 제조하기 위한 시스템; 및 광속에 투과성이 있는 상기 재료 층 상에 형성된 상기 광학 마스크를 통해, 상기 재료 층의 상기 외표면 상에 상기 광학 마스크를 형성하는 상기 액적의 배열에 따라, 상기 기판을 국부적으로 처리하기 위한 국부 처리 장치를 포함한다.
표면 마이크로텍스쳐링 설비의 경우, 상기 기판의 표면을 국부적으로 처리하기 위한 국부 처리 장치는, 상기 재료 층 상에 상기 액적에 의해 형성된 상기 광학 마스크를 통해 상기 외표면 상의 상기 액적의 배열에 따라 국부적으로 제거하기 위한 국부 제거 장치이다.
상기 기판이 감광성 재료로 만들어지는 경우, 상기 기판의 국부 처리 장치는 먼저, 액적을 통과하여 상기 기판의 표면에 도달하는 광속을 방출하는 노광(exposure) 유닛, 및 두 번째로, 광속에 노출된 후 상기 기판을 현상하는 유닛을 포함한다.
본 발명에 따른 처리 설비의 다른 유리한 특성에 따르면, 아래 사항이 단독으로 또는 조합하여 취해진다:
- 상기 재료 층은 감광성 재료로 만들어지고, 상기 재료 층을 국부적으로 처리하기 위한 장치는 먼저 상기 액적을 통과하여 상기 재료의 상기 외표면에 도달하는 광속을 방출하는 노광 장치, 및 두 번째로, 광속에 노출된 후 상기 재료 층을 현상하는 유닛을 포함한다.
- 상기 재료 층은 상기 재료 층의 처리 영역이 상기 액적 바로 아래에 위치되도록 포지티브(positive) 감광성 재료로 만들어진다.
- 상기 재료 층은 상기 재료 층의 처리 영역이 상기 액적 주위와 상기 액적들 사이에 위치되도록 네거티브(negative) 감광성 재료로 만들어진다.
- 상기 국부 처리 장치는 예를 들어 반응성 이온 에칭 유닛, 화학적 에칭 유닛 또는 광학 에칭 유닛을 포함하는 마이크로텍스쳐링 장치이다.
또한, 본 발명은 표면 처리를 위한, 특히 표면 마이크로텍스쳐링을 위한 광학 마스크를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 외부 환경에 노출된 외표면을 갖는 재료 층을 제공하는 단계; 및 상기 재료 층의 상기 외표면 상에 액적을 특정 배열로 생성 및 퇴적하여 상기 재료 층의 상기 외표면 상에 상기 광학 마스크를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 표면 처리 방법에 관한 것이다.
특정 실시예에 따르면, 상기 표면 처리 방법은,
a) 상기 외부 환경에 노출된 상기 외표면을 갖는 재료 층을 제공하는 단계;
b) 상기 재료 층의 상기 외표면 상에 액적을 특정 배열로 생성 및 퇴적하여, 상기 재료 층의 상기 외표면 상에 상기 광학 마스크를 형성하는 단계; 및
c) 상기 재료 층 상에 형성된 상기 광학 마스크를 통해 상기 외표면 상의 상기 액적의 배열에 따라 상기 재료 층을 국부적으로 처리하는 단계를 연속적으로 포함한다.
이 실시예에서, 상기 재료 층을 국부적으로 처리하는 단계는 상기 재료 층을 국부적으로 제거하는 단계일 수 있다. 따라서, 상기 표면 처리 방법은 상기 재료 층의 상기 외표면을 마이크로텍스쳐링하는 방법을 구성한다.
다른 특정 실시예에 따르면, 상기 표면 처리 방법은,
a) 상기 외부 환경에 노출된 외표면을 갖는 재료 층으로 덮인 표면을 갖는 기판을 제공하는 단계;
b) 상기 재료 층의 상기 외표면 상에 액적을 특정 배열로 생성 및 퇴적하여, 상기 재료 층의 상기 외표면 상에 광학 마스크를 형성하는 단계;
c) 상기 재료 층 상에 형성된 상기 광학 마스크를 통해 상기 외표면 상의 상기 액적의 배열에 따라 상기 재료 층을 국부적으로 제거하여 상기 기판 상에 제2 마스크를 형성하는 재료 영역 및 제거 영역을 형성하는 단계; 및
d) 상기 기판 상에 상기 재료 층에 의해 형성된 상기 제2 마스크를 통해 상기 기판의 표면을 국부적으로 처리하는 단계를 연속적으로 포함한다.
이 실시예에서, 상기 기판의 표면을 국부적으로 처리하는 단계는 상기 기판의 표면을 국부적으로 제거하는 단계일 수 있다. 따라서, 상기 표면 처리 방법은 상기 기판의 표면을 마이크로텍스쳐링하는 방법을 구성한다.
다른 특정 실시예에 따르면, 상기 표면 처리 방법은,
a) 광 복사선에 투과성이 있고 외부 환경에 노출된 외표면을 갖는 재료 층을 제공하는 단계;
b) 상기 재료 층에 대향하여 배열된 표면을 갖는 기판을 제공하는 단계;
c) 상기 재료 층의 상기 외표면 상에 액적을 특정 배열로 생성 및 퇴적하여, 상기 재료 층의 상기 외표면 상에 광학 마스크를 형성하는 단계;
d) 상기 재료 층 상에 상기 액적에 의해 형성된 상기 광학 마스크를 통해 상기 기판의 표면을 국부적으로 처리하는 단계를 연속적으로 포함한다.
상기 처리 단계 d) 동안, 상기 기판의 표면과 상기 광학 마스크를 형성하는 액적을 지지하는 상기 재료 층 사이에 상대적인 변위를 수행하여, 상기 광학 마스크에 의해 한정된 패턴을 상기 기판의 표면 상에 규칙적으로 재현할 수 있다.
필요한 경우, 상기 재료 층 또는 상기 기판에 그 다음 국부적으로 처리하는 단계(제거 또는 다른 것)를 수행하기 전에, 상기 광학 마스크를 형성하는 액적의 배열을 변경하기 위해 액적을 생성 및 퇴적하는 단계가 여러 번 반복된다.
본 발명에 따른 방법의 다른 유리한 특성에 따르면, 아래 사항이 단독으로 또는 조합하여 취해진다:
- 상기 제공하는 단계에서, 상기 재료 층은 제어된 온도 및 습도를 갖는 기체 대기를 갖는 밀봉된 인클로저 내에 위치되고, 상기 생성 및 퇴적 단계에서, 상기 액적은 상기 재료 층의 상기 외표면 상에 응축된다.
- 상기 생성 및 퇴적 단계에서, 상기 액적은 상기 재료 층의 상기 외표면 상으로 분무된다.
- 상기 생성 및 퇴적 단계에서, 상기 액적은 중력에 의해 상기 재료 층의 상기 외표면 상으로 퇴적된다.
- 상기 재료 층은 감광성 재료로 만들어지고, 상기 재료 층을 국부적으로 처리하는 단계는, 먼저, 액적을 통해 상기 재료 층을 노광시키는 서브 단계, 및 둘째, 노광 후 상기 재료 층을 현상하는 서브 단계를 구현한다.
- 상기 재료 층은 상기 재료 층을 국부적으로 처리하는 영역이 상기 액적 바로 아래에 위치되도록 포지티브 감광성 재료로 만들어진다.
- 상기 재료 층은 상기 재료 층을 국부적으로 처리하는 영역이 상기 액적 주위와 상기 액적들 사이에 위치되도록 네거티브 감광성 재료로 만들어진다.
- 상기 액적을 생성 및 퇴적하는 단계 전에, 상기 방법은 상기 재료 층을 전처리하는 단계를 포함하며, 상기 전처리하는 단계는 상기 재료 층의 상기 외표면에 상기 액적의 우선 고정 부위를 한정하여, 상기 외표면 상에 상기 광학 마스크를 형성하는 상기 액적의 배열을 제어할 수 있다.
본 발명은 단지 비-제한적인 예로서 제시되고 첨부된 도면을 참조하여 제시된 다음의 설명을 읽을 때 더 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 텍스쳐링된 표면을 갖는 기판을 위에서 본 도면이다;
도 2는 태양 열 적용 범위 내에서 본 발명의 장점을 도시하는 그래프이다;
도 3 내지 도 9는 포지티브 감광성 수지를 구현하고 불규칙한 공간 분포뿐만 아니라 다양한 형상 및 치수를 갖는 액적을 집속시키는, 본 발명에 따른 표면 마이크로텍스쳐링 설비의 다양한 구성 요소를 나타내는 단면도이다;
도 10은 단일 액적을 고려하여 도 6과 유사한 더 큰 규모의 단면도이다;
도 11은 공기/물 계면에서의 입사각의 함수로서 반사율의 전개를 나타내는 그래프이다;
도 12는 현상 후 도 10의 수지를 도시하는 도 7과 유사한 더 큰 스케일의 단면도이다;
도 13은 도 12의 수지의 사시도이다;
도 14는 본 발명에 따른 텍스쳐링된 표면을 갖는 다른 예시적인 기판을 위에서 본 도면이다;
도 15는 도 14의 텍스쳐링된 표면 상에 형성된 공동(cavity)의 횡단면도이다;
도 16 및 도 17은 본 발명에 따른 텍스쳐링된 표면을 갖는 다른 예시적인 기판에 대해 도 14 및 도 15와 각각 유사한 도면이다;
도 18은 본 발명에 따른 텍스쳐링된 표면을 갖는 다른 예시적인 기판의 촉각 프로파일 측정기(tactile profilometer)를 사용하여 얻어진 사시도이다;
도 19 내지 도 22는 네거티브 감광성 수지를 구현하는 본 발명의 변형예에 대해 도 6 내지 도 9와 각각 유사한 단면도이다;
도 23 내지 도 25는 엄폐용 액적을 구현하는 본 발명의 변형예에 대해 도 6, 도 7 및 도 9와 각각 유사한 단면도이다;
도 26 내지 도 32는 동일한 형상 및 동일한 치수의 액적을 규칙적으로 배열하는 것을 구현하는 본 발명의 변형예에 대해 도 3 내지 9와 각각 유사한 단면도이다;
도 33 내지 35는 기판 상에 퇴적되지 않은 텍스쳐링될 재료 층을 구현하는 본 발명의 변형예에 대해 도 27, 도 29 및 도 32와 각각 유사한 단면도이다;
도 36 내지 도 38은 마이크로텍스쳐링 이외의 표면 처리 방법을 도시하는 도 33 내지 도 35와 각각 유사한 단면도이다;
도 39 및 도 40은 경사진 빔을 구현하는 본 발명의 변형예에 대해 도 6 및 도 7과 각각 유사한 단면도이다;
도 41은 도 39와 유사한 더 큰 스케일의 단면도이다;
도 42 및 도 43은 180° 반대되는 두 방향을 따라 기울어진 경사진 빔을 구현하는 본 발명의 변형예에 대해 도 39 및 도 40과 각각 유사한 단면도이다;
도 44는 도 43의 화살표(XLIV)를 따른, 현상 후의 수지 층을 위에서 본 도면이다;
도 45는 노광 유닛(51)의 일례를 도시하는, 도 39와 유사한 더 작은 스케일의 도면이다;
도 46은 경사진 빔 하에 노출되고 나서 현상한 후의 수지 층의 여러 예를 도시하는, 주사 전자 현미경으로 촬영된 여러 사진을 도시한다;
도 47 및 도 48은 예비 마스크를 구현하는 본 발명의 일 변형예에 대해 도 6 및 도 7과 각각 유사한 단면도이다;
도 49는 도 48의 화살표(XLIX)를 따른 현상 후의 수지 층의 평면도이다;
도 50 및 도 51은 재료 층이 광속에 투과성이 있는 본 발명의 일 변형예에 대해 도 6 및 도 7과 각각 유사한 단면도이다; 및
도 52 및 도 53은 재료 층이 광속에 투과성이 있고 기판 아래에 퇴적되는 본 발명의 일 변형예에 대해 도 50 및 도 51과 각각 유사한 단면도이다.
도 1은 본 발명을 구현함으로써 마이크로텍스쳐링된 표면(11)을 갖는 기판(10)을 도시한다.
기판(10)은 표면(11)의 레벨에서 개방된 다양한 형상 및 치수의 공동(13)을 갖는다. 공동(13)은 표면(11)과 평행하게 한정된 폭을 갖는데, 이 폭은 수 십 마이크로미터 정도, 예를 들어, 도 1에 도시된 공동(13)들 중 하나의 공동에 대해, 25.9 ㎛의 폭을 갖는다.
공동(13)들은 함께 기판(10)의 표면(11)에서 불규칙적인 마이크로텍스쳐링 프로파일(14)을 형성한다. 기판(10)에 공동(13)을 제공하여 표면(11)에 마이크로텍스쳐링 프로파일(14)을 형성하는 것으로 구성된 표면(11)을 마이크로텍스쳐링하는 방법은 아래에 자세히 제시된다.
도 2는 불규칙한 마이크로텍스쳐링 프로파일(14)을 갖는 기판(10)을 사용하는 일례, 즉 태양열 적용을 위해 스펙트럼적으로 선택적인 흡수체(absorber)를 제조하는 일례를 도시한다.
도 2의 그래프에서, x 축은 나노미터 단위의 파장(WL)을 나타내고, y 축은 백분율 단위로 반사율(R)을 나타낸다. 곡선(C1)은 편평한 표면 상에 퇴적된 태양광 흡수체에 대응하는 반면, 곡선(C2)은 도 1에 도시된 불규칙적인 마이크로텍스쳐링 프로파일(14)을 갖는 표면(11) 상에 퇴적된 동일한 태양 흡수체에 대응한다. 이 예에서, 흡수체는 TiAlN(티타늄-알루미늄 질화물)으로 제조된다.
편평한 흡수체에 비해, 텍스쳐링된 흡수체가 가시광 파장(380 nm 내지 700 nm)과 근적외선(700 nm 내지 2500 nm)에서 태양광 스펙트럼을 더 잘 흡수한다는 것을 알 수 있다. 흡수율은 위에서 고려한 파장 범위(380 nm 내지 2500 nm)에 걸친 흡광도의 합으로 정의된다.
도 3 내지 도 9는 기판(10)의 표면(11)을 텍스쳐링하도록 구현된, 본 발명에 따른 마이크로텍스쳐링 설비(1)의 여러 구성 요소를 도시한다. 설비(1)는 다양한 장치(40, 50 및 60)를 포함한다.
설비(1) 내에서, 본 발명은, 특히 아래에 설명된 바와 같이, 액적(30)의 배열(31)에 의해 구성된 광학 마스크(35)를 제조하는 시스템(2)에 관한 것이다. 시스템(2)은 장치(40)를 포함한다.
도 3 내지 도 8의 예에서, 기판(10)은 평행 육면체 형상을 갖는다. 기판(10)은 서로 평행하고 편평한 상부 표면(11) 및 하부 표면(12)을 갖는다.
대안적으로, 기판(10)은 의도된 응용에 적합한 임의의 형상, 예를 들어, 관형 형상을 가질 수 있다.
예로서, 기판(10)은 실리콘, 유리, 중합체, 금속 등으로 만들어질 수 있다.
기판(10)은 또한 텍스쳐링될 표면(11)을 덮는 재료 층(20)을 갖는다. 층(20)에 의해 표면(11)이 이렇게 덮이는 것은 전체적이거나 부분적일 수 있다. 층(20)은 임의의 적절한 수단, 예를 들어, 스핀 코팅에 의해 기판(10)의 표면(11) 상에 퇴적될 수 있다. 층(20)은 바람직하게는 감광성 재료, 예를 들어, 비교적 소수성인 수지(S1805)와 같은 중합체 재료로 만들어진다. 층(20)의 재료의 소수성 특성은 액적(30)을 형성하는데 영향을 미친다.
예로서, 기판(10)은 약 1 mm 내지 2 mm 정도의 두께를 갖는 반면, 층(20)은 100 nm 내지 500 nm 정도의 두께를 갖는다. 도면에서, 이들 두께는 단순화를 위해 동일한 크기 정도로 도시되어 있다.
층(20)은 상부 표면(21) 및 하부 표면(22)을 갖는다. 표면(21)은 외부 환경에 노출되어 있는 한, 외표면으로 규정될 수 있는 반면, 표면(22)은 표면(11)에 접해 위치되어 층(20)과 기판(10) 사이에 배열되는 한, 내부 표면으로 규정될 수 있다.
표면(21)은, 전체적으로 또는 부분적으로, 예를 들어 플라즈마 처리를 사용하는 것에 의해 또는 습식 처리에 의해 그 습윤성을 변경하기 위해 화학적 전처리를 받을 수 있다.
표면(21)은 액적(30)의 우선 고정 부위를 한정할 수 있게 하는 기능화 전처리(functionalization pretreatment)를 받을 수 있다. 기능화 전처리는 레이저, 플라즈마, 노광 또는 임의의 다른 적절한 수단에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 화학적인 전처리는 표면(21)의 습윤성을 국부적으로 변경함으로써 수행되거나, 표면(21)의 스캐닝은 규칙적인 또는 불규칙한 패턴에 따라 레이저 펄스를 발생시킴으로써 수행된다.
도 3 내지 도 5는 액적(30)을 생성하고 나서 상기 액적을 층(20)의 표면(21) 상에 퇴적시키도록 의도된 생성 및 퇴적 장치(40)에 위치된 기판(10)을 도시한다.
장치(40)는 밀봉된 인클로저(41) 및 이 인클로저(41) 내에 배열된 냉각 유닛(42)을 포함한다. 표면(11 및 21)이 위쪽을 향하도록 층(20)으로 코팅된 기판(10)은 초기에 유닛(42) 상에 배치된다. 인클로저(41)는 제어된 온도 및 습도를 갖는 기체 대기(46)를 갖는다.
유닛(42)은 열 전도에 의해 기판(10)의 하부 표면(12)을 냉각시키고 나서 표면(21)을 냉각시킨다. 표면(21)과 인클로저(41)의 대기(46) 사이의 온도차를 변경함으로써, 인클로저(41) 내의 기체의 분압이 충분하다면, 대기(46)에 존재하는 기체로부터 응축을 생성할 수 있다. 일반적으로, 대기(46)에 존재하는 기체는 수증기이지만, 예를 들어, 오일 또는 실리콘 증기와 같은 다른 기체도 사용될 수 있다.
유닛(42)은 지지부(43) 및 후퇴 가능한 발부(feet)(44)를 포함한다. 지지부(43)는 제어된 온도를 갖는 냉수(45)의 흐름이 횡단하는 금속판이다. 예를 들어, 흐름(45)은 5 ℃ 정도의 온도를 갖는다. 대안적으로, 흐름(45)은 글리콜-물 또는 액체 질소와 같은 의도된 응용에 적합한 다른 유체로 구성될 수 있다. 지지부(43)를 연마함으로써 및/또는 표면(12)과 지지부(43) 사이에 수막(water film)을 퇴적시킴으로써 열 교환이 개선될 수 있다. 발부(44)는 도 4에서와 같이 기판(10)의 표면(12)을 지지부(43)와 접촉하게 하도록 활성화되거나, 또는 도 5에서와 같이 지지부(43)로부터 이 표면(12)을 분리시키도록 활성화될 수 있다.
표면(12)이 지지부(43)에 접해 위치될 때, 기판(10)의 온도가 감소하고 나서 층(20)의 온도가 감소한다. 표면(21)이 냉각되면 액적(30)의 응축이 증가된다. 액적(30)의 배열(31)이 만족스러울 때, 발부(44)는 지지부(43)로부터 기판(10)을 분리시켜 응축을 정지시키도록 활성화된다. 따라서, 유닛(42)은 표면(21) 상에 액적(30)이 응축하는 것을 제어할 수 있다. 배열(31)은 액적(30)의 형상, 치수 및 분포가 의도된 응용에 따라 미리 한정된 기준에 부합할 때 만족스러운 것으로 간주된다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 태양열 적용의 경우에, 수십 마이크로미터 정도의 크기 및 50 내지 150개의 액적/mm 2 정도의 분포를 갖는 액적(30)을 얻는다면 2개의 기준이 충족되는 것을 구성한다. 기준은 각 응용에서 케이스별로 한정된다.
장치(40)는 또한 표면(21) 상의 액적(30)의 배열(31)을 제어하기 위한 유닛(48)을 포함한다. 유닛(48)은 예를 들어 레이저 카메라(49), 현미경, 양안 확대경 또는 임의의 다른 이미징 시스템을 포함한다. 유닛(48)은 인클로저(41) 내 제 자리에서 액적(30)이 바로 응축되는 것을 제어할 수 있다. 따라서, 배열(31)이 액적(30)의 형상, 치수 및 분포에 관해 원하는 결과에 부합할 때, 액적(30)이 응축되는 것을 정지시키는 것이 극히 용이하다.
액적(30)은 불규칙하고 랜덤한 공간 배열(31)에 따라 표면(21) 상에 응축된다. 더 정확하게는, 액적(30)은 불규칙한 공간 분포뿐만 아니라 다양한 형상 및 치수를 갖는다.
액적(30)의 배열(31)은 표면(21)과 대기(46) 사이의 온도 차이의 진폭, 수증기의 분압, 및 이에 따라 인클로저(41) 내의 상대 습도, 응축 지속 시간, 액적(30)을 퇴적하기 전에 표면(21)에 가해진 전처리 등과 같은 여러 요인을 조절함으로써 변경될 수 있다.
퇴적 및 응축 후, 배열(31)에 따라 분포된 액적(30)은 층(20)의 표면(21) 상에 광학 마스크(35)를 형성한다. 층(20) 및 액적(30)을 갖는 기판(10)은 이후 인클로저(41)로부터 제거될 수 있다.
도 6 및 도 7은 표면(21) 상의 액적(30)의 배열(31)에 따라 재료 층(20)을 국부적으로 제거하여 기판(10) 상에 마스크(25)를 형성하기 위한 장치(50)를 도시한다. 보다 정확하게는, 층(20)을 국부적으로 제거하는 단계는 도 6에 도시된 노광 서브 단계 및 도 7에 도시된 현상 서브 단계를 포함한다. 장치(50)는 노광 유닛(51) 및 현상 유닛(54)을 포함한다.
도 6은 광원(52), 예를 들어, 자외선 램프를 포함하는 노광 유닛(51)을 도시한다. 광원(52)은 액적(30)을 통과하여 표면(21)에 도달하는 광속(53)을 방출한다. 이 단계에서, 각 액적(30)은 광속(53)을 국부적으로 집속시키는 볼록한 비구면 렌즈를 구성한다. 각 렌즈의 초점 길이는 액적(30)의 형상에 의존한다. 감광성 수지로 만들어진 재료 층(20)은 수신되는 노광량을 국부적으로 증가시키는 액적(30)에 의해 집속된 광 빔(53)에 의해 영향을 받는다.
도 6 내지 도 9의 예에서, 층(20)은 포지티브 감광성 수지로 만들어지고, 액적(30)은 광속(53)을 집중시키는 광학 기능을 수행한다. 빔(53)에 노출된 층(20) 영역은 현상 시에 용해 가능한 반면, 빔에 노출되지 않거나 약하게 노출된 층(20)의 영역은 불용성으로 남아 있다.
노광 후, 기판(10) 및 층(20)은 질소로 건조되고 나서 현상 유닛(54)으로 이송된다. 현상 기술은 층(20)의 재료에 의존한다. 예를 들어, 층(20)이 수지(S1805)인 경우, 현상은 약 97% 내지 98%의 물과 2.45%의 테트라메틸암모늄 하이드록사이드를 포함하는 MF319 용액에 층을 담그는 것으로 구성된다.
표면(11)에 더 큰 패턴 밀도를 갖는 프로파일(14)을 얻기 위해, 현상 전에 여러 번의 응축, 노광 및 건조 사이클을 수행할 수 있다.
도 7은 유닛(54)에 의해 현상된 후의 재료 층(20)을 도시한다. 따라서, 층(20)은 제거된 재료 영역(23) 및 잔류 재료 영역(24)을 갖는다. 따라서 층(20)은 기판(10) 상에 배열된 마스크(25)를 형성한다. 영역(23, 24)은 도 6에서 액적(30)이 불규칙한 배열(31)을 갖는 것으로 인해 다양한 치수를 갖는다.
도 7의 예에서, 층(20)은 포지티브 감광성 수지로 만들어진다. 영역(23)은 구멍 형태로 도 6의 액적(30) 바로 아래에 위치된 반면, 영역(24)은 도 6의 액적(30) 주위 및 액적들 사이에 위치된다.
도 8은 마스크(25)를 통해 표면(11)을 마이크로텍스쳐링하기 위한 장치(60)를 도시한다. 공동(13)의 배열 및 이에 따라 표면(11)에 형성된 마이크로텍스쳐링 프로파일(14)은 마스크(25)를 형성하는 층(20)의 영역(23 및 24)의 배열에 의존한다. 마이크로텍스쳐링은, 특히 기판 재료(10) 및 의도된 응용에 따라 습식 가공, 건식 가공 또는 레이저 식각에 의해 수행될 수 있다.
도 8의 예에서, 장치(60)는 반응성 이온 에칭 유닛(61)을 포함한다. 대안적으로, 장치는 화학 에칭 유닛, 식각 유닛 또는 의도된 응용에 적합한 임의의 다른 에칭 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(10)이 알루미늄으로 만들어질 때, 표면(11)은 인산 및 질산(Transene Aluminum Etchant Type A
Figure 112018128556101-pct00002
)의 혼합물에 침지함으로써 에칭될 수 있다.
에칭 후에, 층(20)의 수지 잔류물은 다양한 방법에 따라, 예를 들어 아세톤에의 침지에 의해 또는 초음파 교반에 의해 제거될 수 있다. 선택된 방법은 특히 기판(10) 및 층(20)의 재료에 의존한다.
도 9는 마이크로텍스쳐링 프로파일(14)에 따라 분포된 공동(13)을 갖는 최종 기판(10)을 도시한다. 액적(30)의 배열(31)이 불규칙하므로, 공동(13)은 불규칙한 형상, 치수 및 분포를 갖는다.
본 발명을 구현하는 실제적인 예가 아래에 한정된다. 이 예는 태양열 적용을 위해 스펙트럼적으로 선택적인 흡수체를 제조하는 것에 관한 것이다.
도 1 및 도 2의 결과는 도 3 내지 도 9의 설비(1)를 다음의 파라미터로 구현함으로써 얻어진다:
- 기판(10)은 스테인레스 스틸(304L)로 만들어지고, 두께 1 mm, 길이 50 mm 및 폭 50 mm를 갖는 평행 육면체 형상을 갖는다.
- 층(20)은 감광성 수지(S1805)로 만들어지고 300 nm의 두께를 갖는다.
- 층(20)은 스핀 코팅에 의해 기판(10)의 표면(11) 상에 퇴적된다.
- 층(20)의 표면(21)은 임의의 전처리를 받지 않는다.
- 인클로저(41)는 높이 300 mm, 길이 200 mm 및 폭 200 mm를 갖는다.
- 지지부(43)는 강철로 만들어진다. 그 상부 표면은 연마되지 않고 기판(10)을 수용하기 전에 수막을 받지 않는다.
- 냉수의 흐름(45)은 5 ℃의 온도에서 지지부 내에서 순환한다.
- 인클로저(41) 내의 대기(46)는 초기에 25 ℃의 온도 및 50%의 습도를 갖는다.
- 인클로저(41) 내에서 응축하는 것에 의해 층(20)의 표면(21) 상에 형성된 액적(30)은 1.33 정도의 굴절률을 갖는 물로 구성된다. 이들 액적(30)은 반 타원형 형상, 10 ㎛ 내지 50 ㎛의 크기, 1 mm 2 당 160개 내지 400개의 액적(30) 정도의 분포를 갖는다.
- 광원(52)은 365 nm 내지 435 nm의 파장을 방출하는 자외선 램프이다. 램프의 전력은 100 W이다. 층(20)의 노광 지속 시간은 10초이다.
- 현상 유닛(54)은 약 97% 내지 98%의 물 및 2.45%의 테트라메틸암모늄 하이드록사이드를 포함하는 MF319 용액을 구현하며, 여기서 광속(53)에 의해 노출된 후에 층(20)이 담겨진다. 현상은 수 초 동안 지속된다.
- 마이크로텍스쳐링 장치(60)는 반응성 이온 에칭 유닛(61)을 포함한다.
- 에칭 후, 층(20)의 수지 잔류물은 아세톤에 침지하는 것에 의해 기판(10)으로부터 제거된다.
- 기판(10)의 표면(11)에 형성된 공동(13)은 수십 마이크로미터 정도의 폭과 깊이를 갖는다.
표면(11)의 마이크로텍스쳐링 설비(1) 및 광학 마스크(35)를 제조하기 위한 시스템(2)은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 도 3 내지 도 9와는 다르게 배열될 수 있다.
예를 들어, 액적(30)을 생성하고 퇴적시키는 장치(40)는, 응축 대신에, 분무, 중력 또는 임의의 다른 적절한 방법에 의해 동작할 수 있다.
다른 예에 따르면, 기판(10)과 층(20)은 기판(10)이 위에 있고 층(20)이 아래에 있도록 반대 방향으로 위치될 수 있다. 층(20)으로 코팅된 기판(10)은 표면(11 및 21)이 하방을 향하도록 장치(40)에 초기에 배치된다. 액적(30)은 층(20)의 외표면(21) 상에 광학 마스크(35)를 형성한다.
인클로저(41) 내의 기체가 응축하는 것에 의해 얻어진 액적(30)을 구성하는 액체에 따라, 액적(30)은 장치(50) 내의 광속(53)을 집속 또는 엄폐하는 광학 기능을 수행하기 쉽다.
액적(30)은 물, 수용액, 오일, 액상 폴리머(예를 들어, 실리콘), 금속 등으로 구성될 수 있다.
액적(30)의 조성에 의해 굴절률을 변경시켜 집속 광학기의 경우에 집속을 변화시킬 수 있다. 또한, 액적(30)의 조성에 의해 층(20)의 표면 장력을 변화시켜, 액적(30)의 형상, 치수 및 치수 분포를 변화시킬 수 있다.
아래의 표는 액적(30)의 다양한 조성 및 대응하는 굴절률을 나타낸다:
Figure 112018128556101-pct00003
도 10 내지 도 13은 단일 액적(30)을 고려하여 도 6에 도시된 노광 서브단계 및 도 7에 도시된 현상 서브단계를 보다 상세히 도시한다.
도 10은 평행한 빔의 형태로 액적(30)의 표면에 도달하는 광속(53)을 도시한다. 광선은 점적의 곡면 표면과 입사 광선의 만나는 지점에 따라 공기/점적의 계면에서의 입사각을 다르게 형성한다. 따라서, 광선이 도달하는 지점이 점적의 단부에 가까울수록 입사각보다 더 크다. 공기/점적 계면에서 반사율은 입사각에 의존한다.
도 11의 그래프는 공기/물 계면에서 입사각(x 축)의 함수로서 반사율(y 축)의 전개를 도시한다. 입사각이 60°를 초과하면 반사율이 크게 증가한다는 것을 알 수 있다. 그리하여, 액적(30)의 에지에서 층(20)이 받는 광의 양은 그레이징 입사(gazing incidence)와 관련된 높은 반사율로 인해 낮다. 액적(30)은 그 중심으로 광을 집속하지만, 상기 액적의 에지에서는 층(20)을 보호하고 마스킹한다.
도 12 및 도 13은 현상 후 액적(30) 아래 감광성 층(20)을 도시한다. 그 결과는 관형 형상을 갖는 구조이다.
도 14 내지 도 18은 본 발명을 구현함으로써 얻어진 표면(11)의 다른 예를 도시한다.
도 14 및 도 15에서, 공동(13)은 표면(11)보다 더 깊은 중공(hollow)(15) 및 표면(11)보다 더 높은 림(rim)(16)을 갖는 분화구 형상을 갖는다. 도 10 내지 도 13을 참조하여 전술된 바와 같이, 각각의 액적(30)은 빔(53)을 상기 액적의 중심으로 집속시키고, 높은 입사각으로 인해 상기 액적의 주변에서는 광을 마스킹한다. 층(20)에 사용된 감광성 수지(S1805)는 포지티브라고 불리운다. 그리하여, UV 광에 가장 많이 노출된 층(20)의 영역을 제거하는 것이 (기본 현상제 MF319를 사용하여) 현상하는 동안 보다 중요하며, 이는 표면(11)에서 얻어진 구조를 설명한다.
도 16 및 도 17에서는, 공동(13)이 다른 분화구 형상을 갖는데, 여기서 중공(15)의 바닥은 표면(11)의 높이에 위치되는 반면, 림(16)은 표면(11)보다 더 높다. 액적(30)의 형상은 냉각 시간이 다른 것으로 인해 도 14 및 도 15의 예에서 구현된 것과는 다르다. 이러한 점적 형상이 다르면 층(20)에 빔(53)이 집속되는 것이 변경될 수 있다. 따라서, 액적 형상(30)이 다른 것에 의해 수지의 노광이 변할 수 있다.
도 18에서는, 기판(10)이 분화구의 형상을 보다 잘 시각화할 수 있는 사시도로 도시되어 있다. 이 도 18은 촉각 프로파일 측정기를 사용하여 도 14에 도시된 표면(11)을 스캐닝함으로써 얻어졌다.
도 19 내지 도 53은 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 간략화를 위해, 전술된 제1 실시예와 유사한 요소는 동일한 참조 부호를 갖는다.
도 19 내지 도 22의 실시예에서, 층(20)은 포지티브 감광성 수지로 만들어지고, 액적(30)은 광속(53)을 집중시키는 광학 기능을 수행한다.
도 19에서, 유닛(51)에 의한 노광 동안, 빔(53)에 노출된 층(20)의 영역은 현상 시에 불용성이 되는 반면, 노광되지 않거나 약하게 노광된 층(20)의 영역은 가용성으로 된다.
도 20은 유닛(54)에 의해 현상된 후의 재료 층(20)을 도시한다. 따라서 층(20)은 기판(10) 상에 배열된 마스크(25)를 형성한다. 제거 영역(23)은 도 19의 액적(30)들 사이에 및 액적 주위에 위치되는 반면, 재료 영역(24)은 도 19의 액적(30) 아래에 재료 열(column) 형태로 위치된다.
도 21은 마스크(25)를 통한 표면(11)의 미세 구조를 도시한다. 공동(13)의 배열, 및 이에 따라 표면(11)에 형성된 마이크로텍스쳐링 프로파일(14)은 마스크(25)를 형성하는 층(20)의 영역(23, 24)의 배열에 의존한다. 에칭 후에, 층(20)의 수지 잔류물이 기판(10)으로부터 제거된다.
도 22는 마이크로텍스쳐링 프로파일(14)에 따라 분포된 공동(13)을 갖는 최종 기판(10)을 도시한다. 액적(30)의 배열(31)은 불규칙하므로, 공동(13)은 불규칙한 형상, 치수 및 분포를 갖는다.
도 23 내지 25의 실시예에서, 층(20)은 포지티브 감광성 수지로 만들어지고, 액적(30)은 광속(53)을 엄폐하는 광학 기능을 수행한다. 액적(30)은 예를 들어 착색된 용액, 불투명한 액체 중합체 또는 금속으로 구성된다.
도 23에서, 유닛(51)에 의한 노광 동안, 빔(53)에 노출된 층(20)의 영역은 현상 시에 가용성이 되는 반면, 노광되지 않거나 약하게 노광된 층(20)의 영역은 불용성으로 남아 있다. 도 24는 유닛(54)에 의해 현상된 후, 기판(10) 상에 마스크(25)를 형성하는 재료 층(20)을 도시한다. 도 25는 마이크로텍스쳐링 프로파일(14)에 따라 분포된 공동(13)을 갖는 최종 기판(10)을 도시한다.
도 26 내지 도 32의 실시예에서, 액적(30)은 규칙적이고 비-랜덤한 배열(31)에 따라 표면(21) 상에 응축된다.
층(20)으로 코팅된 기판(10)이 인클로저(41) 내로 도입되기 전에, 층(20)은 기능화 전처리를 받아서 액적(30)의 우선 고정 부위가 표면(21) 상에 한정될 수 있게 한다. 기능화 전처리는 레이저, 플라즈마, 노광 또는 임의의 다른 적절한 수단에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 표면(21)을 스캐닝하는 것은 규칙적이고 비-랜덤한 패턴에 따라 레이저 펄스를 생성하는 것에 의해 수행된다.
도 27 내지 도 29는 규칙적인 배열(31)에 따라 표면(21) 상에 응축된 액적(30)을 도시한다. 도 29 내지 도 32는 층(20)의 노광, 층(20)의 현상, 기판(10)의 마이크로텍스쳐링, 이후 마이크로텍스쳐링 프로파일(14)에 따라 분포된 공동(13)을 갖는 최종 기판(10)을 연속적으로 도시한다. 이 실시예에서, 공동(13)은 규칙적인 형상, 치수 및 분포를 갖는다.
도 33 내지 도 35의 실시예에서, 설비(1)는 층(120)이 제1 실시예의 것과 같은 기판(10)과 관련됨이 없이 감광성 재료 층(120)의 외표면(121)을 텍스쳐링하도록 구현된다.
도 33은 액적(30)을 생성하고 나서 상기 액적을 표면(121) 상에 퇴적시키도록 의도된 생성 및 퇴적 장치(40) 내에 위치된 층(120)을 도시한다. 장치(40)는 밀봉된 인클로저(41) 및 층(120)의 표면(122)을 지지하는 냉각 유닛(42)을 포함한다. 퇴적 및 응축 후, 배열(31)에 따라 분포된 액적(30)은 층(120)의 표면(121) 상에 광학 마스크(35)를 형성한다.
도 34 및 도 35는 표면(121) 상의 액적(30)의 배열(31)에 따라 재료 층(120)을 국부적으로 제거하기 위한 장치(50)를 도시한다. 장치(50)는 노광 유닛(51) 및 현상 유닛(54)을 포함한다. 유닛(54)에 의한 현상 후, 층(120)은 제거된 재료의 영역(123) 및 남아 있는 재료의 영역(124)을 갖는다.
실제로, 영역(123)의 범위 및 분포는 광학 마스크(35)를 형성하는 액적(30)의 배열(31), 층(30)의 재료, 액적(30)을 퇴적하기 전에 표면(121)에 적용된 처리, 노광 지속 시간 등에 작용함으로써 제어될 수 있다.
도 36 내지 도 38의 실시예(도 33 내지 도 35의 변형예에 대응함)에는 표면 처리 설비(1)가 도시되어 있다. 이 설비(1)는 그 요철을 변경하지 않고 층(220)의 외표면(221)의 특성을 변경하도록 설계된다.
도 36은 도 33과 유사한 방식으로 액적(30)으로 구성된 마스크(35)를 표면(221) 상에 형성한 것을 도시한다. 냉각 유닛(42)은 층(220)의 표면(222)을 지지한다.
도 37 및 도 38은 표면(221) 상의 액적(30)의 배열(31)에 따라, 상기 재료 층이 감광성인 경우, 재료 층(220)을 국부적으로 처리하기 위한 장치(250)를 도시한다. 보다 정확하게는, 층(220)을 국부적으로 처리하는 단계는 도 37에 도시된 노광 서브 단계 및 도 38에 도시된 현상 서브 단계를 포함한다. 장치(50)는 노광 유닛(251) 및 현상 유닛(254)을 포함한다. 노광 유닛(251)은 액적(30)을 통과하여 표면(221)에 도달하는 광속(253)을 방출하는 광원(252)을 포함한다. 현상 유닛(254)은 재료 층(220)의 적어도 하나의 특성, 예를 들어, 그 색상 또는 화학적 반응성이 표면(221)의 레벨에서 변경할 수 있다. 현상 후, 층(220)은 특성(들)이 국부적으로 변화된 것을 갖는, 예를 들어, 갈변을 갖는 영역(223), 및 층(220)의 원래의 특성을 갖는 영역(224)을 포함한다.
이 실시예에서, 처리는 이전의 실시예와는 다른 재료 층(220) 및 처리 장치(250)를 구현함으로써 수행된다. 보다 정확하게는, 층(220)은 층(20 및 120)과 다른 광 반응성 수지인 반면, 장치(250)는 그 요철을 변경함이 없이 층(220) 및 특히 표면(221)을 처리하기 위해 장치(50)와는 다른 구성 요소를 갖는다. 대안적으로, 설비(1)는 장치(50)에 의해 처리된 층(220) 또는 심지어 장치(250)에 의해 처리된 층(20 또는 120)을 가질 수 있다.
다른 표면 처리 설비(1)는 표면의 요철을 변경할 필요 없이 처리된 표면의 특성을 다르게 변경하기 위해 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 구현될 수 있다.
도 39 내지 도 41의 실시예에서, 광 빔(53)은 층(20)의 표면(21)의 법선 방향에 대해 경사진 입사각에 따라 액적(30)으로 향한다. 이러한 조건 하에서, 마스크(25)를 형성하는 패턴도 또한 경사진다.
도 41에 도시된 바와 같이, 이 패턴은 광 빔(53)의 입사각에 따라 액적(30)의 중심에 대해 거리 "d"만큼 이동된다.
도 42 내지 도 44의 실시예에서, 층(20)은 경사진 입사각을 갖는 빔(53) 아래에서 기판(10)의 회전과 결합하여 다중 노광을 받는다.
도 42에 도시된 바와 같이, 층(20)은 경사진 입사각을 갖는 빔(53)에 노출되고 나서, 기판(10)은 표면(21)에 수직인 축을 중심으로 180° 선회하고 나서, 층(20)은 경사진 입사각을 갖는 빔(53)에 다시 노출된다.
도 43 및 도 44에 도시된 바와 같이, 법선과는 다른 입사각 하에서 노광하는 동안, 액적(30)의 중심에 대해 각인되는 패턴이 이동하는 것으로 인해 원통형 이외의 패턴 기하학적 형상을 얻을 수 있다.
도 45는 액적(30) 및 층(20)을 경사진 광 빔(53)에 노출시키도록 설계된 노광 유닛(51)의 일례를 도시한다.
유닛(51)은 예를 들어 평행한 UV 광원과 같은 광원(52)이 장착된 반구형 레일(55)을 포함한다. 소스(52)를 레일(55)을 따라 이동시키면 감광성 층(20)을 노광하는데 사용되는 빔(53)의 입사각을 변화시킬 수 있다.
유닛(51)은 또한 기판(10)을 수용하는, 회전할 수 있는 플레이트(56)를 포함한다. 플레이트(56)는 감광성 층(20)의 각각의 노광 동작 사이에서 기판(10) 및 층(20)을 회전시킬 수 있다.
도 46은 경사진 빔 하에서 노광된 후 현상된 수지 층(20)의 다른 예를 도시한다.
왼쪽에 있는 실시예 A, B 및 C는 포지티브 감광성 수지로 얻어지는 반면, 오른쪽에 있는 실시예 D, E 및 F는 네거티브 감광성 수지로 얻어진다.
실시예 A, C, D 및 E 각각은 각 노광 사이에 180° 회전하여 "나비 넥타이(bow tie)" 패턴을 얻을 수 있도록 경사진 입사 하에 2회 연속 노광된 층(20)을 보여준다.
실시예 B 및 F 각각은 각 노광 사이에 90° 회전하여 "네 잎 클로버" 패턴을 얻을 수 있도록 경사진 입사 하에 4회 연속 노광된 층(20)을 보여준다.
이러한 패턴은 예를 들어 화학 분석(현장 농도, 플라즈몬 효과) 및 미생물학에서 응용될 수 있다.
도 47 내지 도 49의 실시예에서, 액적(30)의 응축은 그리드 형태의 희생 마스크(60)를 갖는 층(20) 상에서 발생한다.
노광 및 현상 후에, 층(20)은 이 마스크(60)에 의해 부과된 미리 한정된 배열에 따라 미세 구조를 갖는다. 층(20)은 오목부(recess)를 갖는 영역(63) 및 손상 없는 재료 영역(64)을 갖는다.
도 49에 도시된 바와 같이, 마스크(60)는 주기적인 배열을 부과한다. 층(20)의 노광 및 마스크(60)의 제거 후에, 표면(21) 상에서 수행된 미세 구조는 균일하게 분포되는 것이 아니라 (마스크(60)의 구조에 따라 하나의 방향 또는 수 개의 방향으로) 부과된 주기성에 따라 분포된다.
이 단계에서, 층(20)은 응축된 액적(30)을 다시 받을 수 있다. 따라서, 영역(63)은 표면(21) 상에 액적(30)이 우선 고정되는 부위를 구성한다. 다시 말해, 마스크(60)는 기능화 전처리가 층(20) 상에서 수행될 수 있게 한다.
대안적으로, 기능화 전처리는 표면(21) 상에 액적(30)이 우선 고정되는 부위를 한정하기 위해 레이저, 플라즈마, 노광 또는 임의의 다른 적절한 수단에 의해 수행될 수 있다.
도 50 및 도 51의 실시예에서, 액적(30)이 응축되는 것은 광속(53)에 투과성이 있는 층(20) 상에서 수행된다. 층(20)은 예를 들어 유리 또는 플라스틱 재료로 만들어진 투명하거나 또는 반투명할 수 있다.
층(20) 상에 퇴적된 액적(30)은 지지체(10') 상에 위치된 기판(10)을 노광시키기 위한 광학 마스크(35)를 형성한다. 기판(10)은 예를 들어 감광성 수지로 만들어진다.
이 접근법은, 이전의 접근법에 비해, 노광 동안 층(20) 및/또는 기판(10)을 이동시킴으로써 마스크(35)가 동일한 기판(10) 상에 여러 번 사용될 수 있다는 점에서 다르다. 이에 의해 기판(10)의 표면(11) 상의 광학 마스크(35)에 의해 규정된 패턴이 규칙적으로 재현될 수 있다.
도 52 및 도 53의 실시예는 도 50 및 도 51의 변형예이다. 마스크(35)를 형성하는 액적(30)을 갖는 층(20)은 기판(10) 아래에 퇴적된다. 다시, 마스크(35)는 노광 동안 층(20) 및/또는 기판(10)을 이동시킴으로써 동일한 기판(10)에 여러 번 사용될 수 있다. 이에 의해 기판(10)의 표면(11) 상의 광학 마스크(35)에 의해 규정된 패턴이 규칙적으로 재현될 수 있다.
본 명세서에 언급된 다양한 실시예 및 변형예의 기술적 특징들은 전체적으로 또는 이들 중 일부가 서로 조합될 수 있다. 따라서, 설비(1) 및 시스템(2)은 비용, 기능 및 성능 면에서 적응될 수 있다.

Claims (19)

  1. 표면 처리를 위한 광학 마스크(35)를 제조하기 위한 시스템(2)으로서, 상기 시스템(2)은,
    - 외부 환경에 노출된 외표면(21; 121; 221)을 갖는 재료 층(20; 120; 220); 및
    - 상기 재료 층(20; 120; 220)의 상기 외표면(21; 121; 221) 상에 액적(30)을 특정 배열(31)로 생성 및 퇴적하여, 상기 재료 층(20; 120; 220)의 상기 외표면(21; 121; 221) 상에 상기 광학 마스크(35)를 형성하기 위한 생성 및 퇴적 장치(40)를 포함하고,
    상기 재료 층(20; 120; 221)의 상기 외표면(21; 121; 221)은 초기에, 상기 액적(30)의 우선 고정 부위를 한정하여, 상기 외표면(21; 121; 221) 상에 상기 광학 마스크(35)를 형성하는 상기 액적(30)의 배열(31)을 제어할 수 있도록 처리되는 것을 특징으로 하는, 광학 마스크를 제조하기 위한 시스템(2).
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 시스템(2)은 상기 재료 층(20)에 의해 덮인 표면(11)을 갖는 기판(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 마스크를 제조하기 위한 시스템(2).
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 재료 층(20)은 광속(luminous flux)에 투과성이 있고, 상기 시스템(2)은 상기 재료 층(20)에 대향하여 배열된 표면(11)을 갖는 기판(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학 마스크를 제조하기 위한 시스템(2).
  4. 표면 처리 설비(1)로서,
    - 청구항 1에 따른 광학 마스크(35)를 제조하기 위한 시스템(2); 및
    - 상기 재료 층(20; 120; 220) 상에 형성된 상기 광학 마스크(35)를 통해 상기 외표면(21; 121; 221) 상에 상기 광학 마스크(35)를 형성하는 상기 액적(30)의 배열(31)에 따라 상기 재료 층(20; 120; 220)을 국부적으로 처리하기 위한 국부 처리 장치(50; 250)를 포함하는, 표면 처리 설비(1).
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 재료 층(20; 120)을 위한 상기 국부 처리 장치(50)는 상기 재료 층(20; 120)의 상기 외표면(21; 121) 상에 상기 광학 마스크(35)를 형성하는 상기 액적(30)의 배열(31)에 따라 상기 재료 층(20; 120)을 국부적으로 제거하기 위한 국부 제거 장치를 구성하며, 그에 따라 상기 재료 층(20; 120)은 제거 영역(23; 123) 및 재료 영역(24; 124)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 표면 처리 설비(1).
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 재료 층(20; 120; 220)은 감광성 재료로 만들어지고, 상기 재료 층(20; 120; 220)을 위한 상기 국부 처리 장치(50; 250)는, 첫째, 상기 액적(30)을 통과하여 상기 재료 층(20; 120; 220)의 상기 외표면(21; 121; 221)에 도달하는 광속(53; 253)을 방출하는 노광 유닛(51; 251), 및 둘째, 상기 광속(53; 253)에 노광된 후의 상기 재료 층(20; 120; 220)의 현상 유닛(54; 254)을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 처리 설비(1).
  7. 표면 처리 설비(1)로서,
    - 청구항 2에 따른 광학 마스크(35)를 제조하기 위한 시스템(2);
    - 상기 재료 층(20) 상에 형성된 상기 광학 마스크(35)를 통해 상기 외표면(21) 상에 상기 광학 마스크(35)를 형성하는 상기 액적(30)의 배열(31)에 따라 상기 재료 층(20)을 국부적으로 처리하기 위한 국부 처리 장치(50)로서, 그에 따라 상기 재료 층(20)은, 기판(10) 상에 제2 마스크(25)를 형성하는 재료 영역(24) 및 제거 영역(23)을 갖는, 국부 처리 장치(50); 및
    - 상기 기판(10) 상에 상기 재료 층(20)에 의해 형성된 상기 제2 마스크(25)를 통해 상기 기판(10)의 표면(11)을 국부적으로 처리하기 위한 국부 처리 장치(60)를 포함하는, 표면 처리 설비(1).
  8. 청구항 7에 있어서, 기판(10)의 표면(11)을 위한 국부 처리 장치(60)는 마이크로텍스쳐링(microtexturing) 장치인 것을 특징으로 하는, 표면 처리 설비(1).
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 재료 층(20; 120; 220)은 감광성 재료로 만들어지고, 상기 재료 층(20; 120; 220)을 위한 상기 국부 처리 장치(50; 250)는, 첫째, 상기 액적(30)을 통과하여 상기 재료 층(20; 120; 220)의 상기 외표면(21; 121; 221)에 도달하는 광속(53; 253)을 방출하는 노광 유닛(51; 251), 및 둘째, 상기 광속(53; 253)에 노광된 후의 상기 재료 층(20; 120; 220)의 현상 유닛(54; 254)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 표면 처리 설비(1).
  10. 표면 처리 설비(1)로서,
    - 청구항 3에 따른 광학 마스크(35)를 제조하기 위한 시스템(2); 및
    - 상기 광속에 투과성이 있는 상기 재료 층(20; 120; 220) 상에 형성된 상기 광학 마스크(35)를 통해 상기 재료 층(20; 120; 220)의 외표면(21; 121; 221) 상에 상기 광학 마스크(35)를 형성하는 액적(30)의 배열(31)에 따라 상기 기판(10)을 국부적으로 처리하기 위한 국부 처리 장치(50; 250)를 포함하는, 표면 처리 설비(1).
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 기판(10)은 광감성 재료로 만들어지고, 상기 기판(10)을 위한 상기 국부 처리 장치(50; 250)는, 첫째, 상기 액적(30)을 통과하여 상기 기판(10)의 표면(11)에 도달하는 광속(53; 253)을 방출하는 노광 유닛(51; 251), 및 둘째 상기 광속(53; 253)에 노광된 후의 상기 기판(10)의 현상 유닛(54; 254)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 표면 처리 설비(1).
  12. 표면 처리를 위한 광학 마스크(35)를 제조하는 방법으로서,
    - 외부 환경에 노출된 외표면(21; 121; 221)을 갖는 재료 층(20; 120; 220)을 제공하는 단계;
    - 재료 층(20; 120; 220)을 전처리하는 단계로서, 상기 전처리하는 단계는 상기 재료 층(20; 120; 220)의 상기 외표면(21; 121; 221)에 액적(30)의 우선 고정 부위(63)를 한정하여, 그에 따라 상기 외표면(21; 121; 221) 상에 상기 광학 마스크(35)를 형성하는 상기 액적(30)의 배열(31)을 제어할 수 있게 하는, 상기 재료 층(20; 120; 220)을 전처리하는 단계; 및
    - 상기 재료 층(20; 120; 220)의 상기 외표면(21; 121; 221) 상에 액적(30)을 특정 배열(31)로 생성 및 퇴적하는 단계로서, 그에 따라 상기 재료 층(20; 120; 220)의 상기 외표면(21; 121; 221) 상에 상기 광학 마스크(35)를 형성하는, 상기 액적(30)을 생성 및 퇴적하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 표면 처리를 위한 광학 마스크를 제조하는 방법.
  13. 표면 처리 방법으로서, 다음의 연속적인 단계들:
    a) 외부 환경에 노출된 외표면(21; 121; 221)을 갖는 재료 층(20; 120; 220)을 제공하는 단계;
    b) 재료 층(20; 120; 220)을 전처리하는 단계로서, 상기 전처리하는 단계는 상기 재료 층(20; 120; 220)의 상기 외표면(21; 121; 221)에 액적(30)의 우선 고정 부위(63)를 한정하여, 그에 따라 상기 외표면(21; 121; 221) 상에 광학 마스크(35)를 형성하는 상기 액적(30)의 배열(31)을 제어할 수 있게 하는, 상기 재료 층(20; 120; 220)을 전처리하는 단계;
    c) 상기 재료 층(20; 120; 220)의 상기 외표면(21; 121; 221) 상에 액적(30)을 특정 배열(31)로 생성 및 퇴적하는 단계로서, 그에 따라 상기 재료 층(20; 120; 220)의 상기 외표면(21; 121; 221) 상에 상기 광학 마스크(35)를 형성하는, 상기 액적(30)을 생성 및 퇴적하는 단계; 및
    d) 상기 재료 층(20; 120; 220) 상에 형성된 상기 광학 마스크(35)를 통해 상기 외표면(21; 121; 221) 상의 상기 액적(30)의 배열(31)에 따라 상기 재료 층(20; 120; 220)을 국부적으로 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 표면 처리 방법.
  14. 표면 처리 방법으로서, 다음의 연속적인 단계들:
    a) 외부 환경에 노출된 외표면(21)을 갖는 재료 층(20)으로 덮인 표면(11)을 갖는 기판(10)을 제공하는 단계;
    b) 재료 층(20)을 전처리하는 단계로서, 상기 전처리하는 단계는 상기 재료 층(20)의 상기 외표면(21)에 액적(30)의 우선 고정 부위(63)를 한정하여, 그에 따라 상기 외표면(21) 상에 광학 마스크(35)를 형성하는 상기 액적(30)의 배열(31)을 제어할 수 있게 하는, 상기 재료 층(20)을 전처리하는 단계;
    c) 상기 재료 층(20)의 상기 외표면(21) 상에 액적(30)을 특정 배열(31)로 생성 및 퇴적하는 단계로서, 그에 따라 상기 재료 층(20)의 상기 외표면(21) 상에 상기 광학 마스크(35)를 형성하는, 상기 액적(30)을 생성 및 퇴적하는 단계;
    d) 상기 재료 층(20) 상에 형성된 상기 광학 마스크(35)를 통해 상기 외표면(21) 상에 상기 액적(30)의 배열(31)에 따라 상기 재료 층(20)을 국부적으로 제거하는 단계로서, 그에 따라 상기 재료 층(20)은, 상기 기판(10) 상에 제2 마스크(25)를 형성하는 재료 영역(24) 및 제거 영역(23)을 갖는, 국부적으로 제거하는 단계; 및
    e) 상기 기판(10) 상에 상기 재료 층(20)에 의해 형성된 상기 제2 마스크(25)를 통해 상기 기판(10)의 상기 표면(11)을 국부적으로 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 표면 처리 방법.
  15. 표면 처리 방법으로서, 다음의 연속적인 단계들:
    a) 광 복사선에 투과성이 있고 외부 환경에 노출된 외표면(21; 121; 221)을 갖는 재료 층(20; 120; 220)을 제공하는 단계;
    b) 재료 층(20; 120; 220)을 전처리하는 단계로서, 상기 전처리하는 단계는 상기 재료 층(20; 120; 220)의 상기 외표면(21; 121; 221)에 액적(30)의 우선 고정 부위(63)를 한정하여, 그에 따라 상기 외표면(21; 121; 221) 상에 광학 마스크(35)를 형성하는 상기 액적(30)의 배열(31)을 제어할 수 있게 하는, 상기 재료 층(20; 120; 220)을 전처리하는 단계;
    c) 상기 재료 층(20)에 대향하여 배열된 표면(11)을 갖는 기판(10)을 제공하는 단계;
    d) 상기 재료 층(20)의 상기 외표면(21) 상에 액적(30)을 특정 배열(31)로 생성 및 퇴적하는 단계로서, 그에 따라 상기 재료 층(20)의 상기 외표면(21) 상에 상기 광학 마스크(35)를 형성하는, 상기 액적(30)을 생성 및 퇴적하는 단계; 및
    e) 상기 재료 층(20) 상에 상기 액적(30)에 의해 형성된 상기 광학 마스크(35)를 통해 상기 기판(10)의 상기 표면(11)을 국부적으로 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 표면 처리 방법.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 처리 단계 e) 동안, 상기 광학 마스크(35)를 형성하는 상기 액적(30)을 지지하는 상기 재료 층(20; 120; 220)과 상기 기판(10)의 표면(11) 사이에 상대적인 변위를 수행하여, 상기 광학 마스크(35)에 의해 규정된 패턴을 상기 기판(10)의 표면(11) 상에 규칙적으로 재현할 수 있는 것을 특징으로 하는, 표면 처리 방법.
  17. 청구항 13 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액적(30)을 생성 및 퇴적하는 단계는 그 다음 단계를 수행하기 전에 상기 광학 마스크(35)를 형성하는 상기 액적(30)의 배열(31)을 변경하기 위해 여러 번 반복되는 것을 특징으로 하는, 표면 처리 방법.
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