KR100588616B1 - Method for manufacturing nano pattern master using electronic beam - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자빔을 이용한 나노 패턴 마스터 제작 방법에 관한 것으로서, 준비된 유리기판에 크롬층을 증착시키고 상기 크롬층 위에 포토레지스트를 코팅한 후 상기 포토레지스트 위에 전자빔을 노출시켜 미세패턴을 현상하는 단계와, 패턴이 형성된 상기 포토레지스트를 마스크로 하여 크롬층을 에칭하는 제1 에칭단계와, 상기 포토레지스트를 제거하는 단계와, 패턴이 형성된 크롬층을 마스크로 하여 유리기판을 에칭시키는 제2 에칭단계와, 크롬층을 제거하는 단계와, 니켈/금 층을 에칭된 유리기판 위에 증착하는 단계와, 니켈/금 층 위에 스탬퍼를 전주하고 상기 니켈/금 층 상부에 전주된 스탬퍼를 분리시켜 스탬퍼를 제작하는 단계로 구성함으로써, 종래의 1차 스탬퍼 및 2차 스탬퍼를 제작하여야 하는 번거로움을 없앴으며, 또한, 본 발명에 따른 공정을 도입하게 되면 1차 스탬퍼만을 제작하여도 내구성이 뛰어나게 되어 제작 공정이 감소하게 되는 효과가 있다.The present invention relates to a method of manufacturing a nano-pattern master using an electron beam, comprising depositing a chromium layer on a prepared glass substrate, coating a photoresist on the chromium layer, and then exposing an electron beam on the photoresist to develop a fine pattern; A first etching step of etching the chromium layer using the patterned photoresist as a mask, a step of removing the photoresist, a second etching step of etching a glass substrate using the patterned chromium layer as a mask; Removing the chromium layer, depositing a nickel / gold layer on the etched glass substrate, and transferring the stamper onto the nickel / gold layer and separating the stamper transferred on top of the nickel / gold layer to produce a stamper. By eliminating the inconvenience of having to manufacture a conventional primary stamper and a secondary stamper, and also in accordance with the present invention When the process is introduced, even if only the first stamper is manufactured, the durability is excellent and the manufacturing process is reduced.

스탬퍼, 에칭, 전자빔, 광정보, 저장매체, 패턴, 마스터, 나노Stamper, etching, electron beam, optical information, storage medium, pattern, master, nano

Description

전자빔을 이용한 나노 패턴 마스터 제작 방법{METHOD FOR MANUFACTURING NANO PATTERN MASTER USING ELECTRONIC BEAM}Nano pattern master fabrication method using electron beam {METHOD FOR MANUFACTURING NANO PATTERN MASTER USING ELECTRONIC BEAM}

도 1은 종래의 기술에 따른 패턴 마스터의 사시도. 1 is a perspective view of a pattern master according to the prior art.

도 2a 내지 도 2d는 종래의 기술에 따른 패턴 마스터를 제작하는 과정의 일실시예를 나타낸 도면. 2a to 2d is a view showing an embodiment of a process for manufacturing a pattern master according to the prior art.

도 3a 내지 도 3l은 전자빔을 이용한 나노 패턴 마스터 제작 공정을 순차적으로 나타낸 도면. 3a to 3l sequentially show a nano pattern master fabrication process using an electron beam.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따라 전자빔을 이용하여 제작한 패턴 마스터를 확대하여 나타낸 사진. 4A to 4D are enlarged photographs of pattern masters fabricated using an electron beam according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 유리기판 110 : 크롬층100: glass substrate 110: chromium layer

120 : 포토레지스트 130 : 니켈/금 층120: photoresist 130: nickel / gold layer

140 : 스탬퍼140: stamper

본 발명은 전자빔을 이용한 나노 패턴 마스터 제작 방법에 관한 것으로서, 대용량 광정보저장 매체 구현에 필수적인 나노 스케일의 패턴을 가지는 스탬퍼를 제작하기 위한 전자빔을 이용한 나노 패턴 마스터 제작 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a nano-pattern master manufacturing method using an electron beam, and relates to a nano-pattern master manufacturing method using an electron beam for manufacturing a stamper having a nanoscale pattern essential for implementing a large-capacity optical information storage medium.

최근 DVD(digital versitile disc)-ROM(read only memory)과 같이 고밀도로 정보를 기록하여 재생할 수 있도록 된 광디스크에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 나선형의 트랙을 따라 소정 정보가 기록될 수 있는 그루브(groove;1) 및 랜드(land;2)가 마련되어 있어서, 그 그루브(1)와 랜드(2)에 각각 피트(3)를 형성시킴으로써 원하는 정보를 기록하도록 구성되어 있다. As shown in FIG. 1, a groove in which predetermined information can be recorded along a spiral track is shown in an optical disc capable of recording and reproducing information at a high density, such as a digital versitile disc (DVD) -ROM (read only memory). Grooves 1 and lands 2 are provided so that desired information is recorded by forming pits 3 in the grooves 1 and 2, respectively.

이와 같은 광디스크는 도 2a 내지 도 2d에 도시된 바와 같은 공정을 거쳐 제작된다. 먼저 도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(10)상에 감광매체인 포토레지스트(photoresist;20)를 코팅한 후, 그 기판(10)을 회전시키면서 포토레지스트(20)가 코팅된 표면에 그루브 노광용 레이저(30) 및 피트 노광용 레이저(30') 각각에서 광을 동시에 조사하여 원하는 그루브와 랜드 및 피트의 패턴을 각인하게 된다. 도면의 참조부호 31 및 31'은 레이저광을 on/off시키는 모듈레이터를 나타낸다. Such an optical disc is manufactured through a process as shown in Figs. 2A to 2D. First, as shown in FIG. 2A, the photoresist 20, which is a photosensitive medium, is coated on the substrate 10, and then the groove is exposed to the surface on which the photoresist 20 is coated while rotating the substrate 10. Light is simultaneously irradiated from each of the laser 30 and the pit exposure laser 30 'to imprint a pattern of desired grooves, lands and pits. Reference numerals 31 and 31 'in the drawings denote modulators for turning on / off the laser light.

다음으로 도 2b에 도시된 바와 같이, 그루브와 랜드 및 피트의 패턴이 각인된 표면에 에칭액(E)을 떨어뜨려 에칭함으로써 상술한 그루브와 랜드 및 피트가 형성된 원판, 소위 마스터 디스크(master disc;15)를 제조한다. 그리고 이와 같이 제조된 마스터 디스크(15)로부터, 도 2c와 같이 소위 선디스크(son disc;25)를 스탬핑하여 찍어내고, 이후 도 2d에 도시된 바와 같이 이 선디스크(25)를 소정 금형(40)내에 장착한 후 레진(35)을 주입하여 인젝션 모울딩법에 의해 다수매의 광디스크를 복제해 내게 된다. Next, as shown in FIG. 2B, the etching plate E is dropped and etched on the surface of the grooves, the lands and the pit patterns, and the above-described discs formed with the grooves, lands and pits, so-called master discs. 15 ). Then, the so-called sun disc 25 is stamped out from the master disc 15 manufactured as shown in FIG. 2C, and then, as shown in FIG. 2D, the sun disc 25 is cut into a predetermined mold 40. As shown in FIG. After mounting in the mold, the resin 35 is injected to replicate a plurality of optical disks by the injection molding method.

그런데, 이와 같은 제조방법에 따라 제조된 마스터 디스크는 유리(Quartz ; 석영)로 구성된 기판(10) 위의 포토레지스트(20)를 패터닝을 한 뒤 스탬퍼를 제작하기 때문에 포토레지스트(20)의 박리 후 패턴화 된 포토레지스트(20)를 다시 사용 할 수 없어 필요한 경우, 스탬퍼를 다시 제작해야하는 문제점이 있고 이런 문제점으로 인하여 1차 스탬퍼와 2차 스탬퍼를 반복적으로 제작해야 하는 공정으로 인하여 시간적인 손실과 정확성이 떨어지게 되는 문제점이 있다. However, the master disk manufactured according to the manufacturing method is a patterned after the photoresist 20 on the substrate 10 made of glass (Quartz (Quartz)) and then produced a stamper, so after the peeling of the photoresist 20 If the patterned photoresist 20 cannot be used again, there is a problem that the stamper needs to be re-made if necessary. Due to this problem, a time-stamping loss and accuracy due to the process of repeatedly manufacturing the first stamper and the second stamper are required. There is a problem that fall.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 기존 공정상의 단점을 보완하고 보다 정밀한 스탬퍼를 제작하기 위해 포토레지스트만을 패터닝 하는 공정이 아닌 유리을 직접 패터닝하여 기판으로 사용되는 유리을 스탬프 마스터로 사용하는 전자빔을 이용한 나노 패턴 마스터 제작 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and to compensate for the disadvantages of the existing process and to produce a more precise stamper, instead of the process of patterning only photoresist directly to the glass patterning the electron beam using the glass used as a substrate as a stamp master The purpose is to provide a nano-pattern master manufacturing method using.

본 발명은 전자빔을 이용한 나노 패턴 마스터 제작 방법에 있어서, 준비된 유리기판에 크롬층을 증착시키고 상기 크롬층위에 포토레지스트를 코팅한 후 상기 포토레지스트 위에 전자빔을 노출시켜 미세패턴을 현상하는 단계와, 패턴이 형성된 상기 포토레지스트를 마스크로 하여 크롬층을 에칭하는 제1 에칭단계와, 상기 포토레지스트를 제거하는 단계와, 패턴이 형성된 크롬층을 마스크로 하여 유리기판을 에칭시키는 제2 에칭단계와, 크롬층을 제거하는 단계와, 니켈 또는 금으로 구성된 니켈/금 층을 에칭된 유리기판 위에 증착하는 단계와, 니켈/금 층위에 스탬퍼를 전주하고 상기 니켈/금 층 상부에 전주된 스탬퍼를 분리시켜 스탬퍼를 제작하는 단계로 구성된다. The present invention provides a method for manufacturing a nano-pattern master using an electron beam, the method comprising: depositing a chromium layer on a prepared glass substrate, coating a photoresist on the chromium layer, and then exposing an electron beam on the photoresist to develop a fine pattern; A first etching step of etching the chromium layer using the formed photoresist as a mask, removing the photoresist, a second etching step of etching a glass substrate using the patterned chromium layer as a mask, and Removing the layer, depositing a nickel / gold layer of nickel or gold on the etched glass substrate, transferring a stamper over the nickel / gold layer, and separating the stamper transferred on top of the nickel / gold layer It consists of the steps of producing.

도 3a 내지 도 3l은 전자빔을 이용한 나노 패턴 마스터 제작 공정을 순차적으로 나타낸 도면이다. 먼저 유리기판(100)을 준비한다(단계 302). 3A to 3L are diagrams sequentially illustrating a nano pattern master fabrication process using an electron beam. First, the glass substrate 100 is prepared (step 302).

도 3a에 도시된 바와 같이 유리기판(100)에 크롬층(110)을 증착시키다(단계 304). 이 때, 본 발명의 실시예에 따른 크롬층(110)의 두께는 710Å으로 구성하는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 3A, the chromium layer 110 is deposited on the glass substrate 100 (step 304). At this time, the thickness of the chromium layer 110 according to the embodiment of the present invention is preferably configured to 710Å.

이와 같이 구성된 크롬층(110), 즉 금속층 위에 도 3b에 도시된 바와 같이 포토레지스트(120)를 코팅한다(단계 306). 예컨대, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 포토레지스트(120)의 두께를 3000Å로 구성하였다. The photoresist 120 is coated on the chromium layer 110 configured as described above, that is, as shown in FIG. 3B (step 306). For example, in the preferred embodiment of the present invention, the thickness of the photoresist 120 is set to 3000 mm 3.

도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같이 포토레지스트(120) 위에 미세패턴이 가능한 조건의 전자빔에 노출시켜 포토레지스트를 현상하여 원하는 패턴을 만든다(단계 308). As shown in FIGS. 3C and 3D, the photoresist is developed on the photoresist 120 by exposure to an electron beam in a condition where fine patterns are possible (step 308).

도 3e에 도시된 바와 같이 만들어진 패턴에 따라 포토레지스트(120)를 마스크로 하여 크롬층(110)을 에칭한다(단계 310). 이 때, 에칭(etching)은 드라이 에칭을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 크롬층(110)을 에칭시에 에칭 각도가 완만하게 나타날 경우 크로스토크 및 지터에러 등이 발생할 수 있기 때문에 패턴의 에칭 정밀도가 우수한 드라이 에칭을 사용하는 것이다. 예컨대, 드라이 에칭 시의 분위기는 Cl2/He/O2 가스를 각각 120/100/15sccm의 비율로 12 mTorr공급하고 DC 50V의 bias를 걸어서 5분동안 크롬층(110)을 드라이 에칭하는 것이 바람직하다. The chromium layer 110 is etched using the photoresist 120 as a mask according to the pattern made as shown in FIG. 3E (step 310). At this time, it is preferable to use dry etching for etching. This is to use dry etching with excellent etching accuracy of the pattern because crosstalk, jitter error, etc. may occur when the etch angle of the chromium layer 110 appears slowly. For example, in the dry etching atmosphere, it is preferable to supply 12 mTorr of Cl 2 / He / O 2 gas at a ratio of 120/100/15 sccm and dry etch the chromium layer 110 for 5 minutes by applying a bias of DC 50V. Do.

도 3f에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(120)를 NMP(N-메틸피롤리돈) 등을 이용하여 제거한다(단계 312). As shown in FIG. 3F, the photoresist 120 is removed using NMP (N-methylpyrrolidone) or the like (step 312).

도 3g에 도시된 바와 같이, 유리기판(100)을 에칭을 이용하여 크롬층(110)을 마스크로 하여 패턴에 따라 에칭시킨다(단계 314). 유리기판(100)도 드라이 에칭을 사용하는 것이 바람직하다. 드라이 에칭을 이용하여 에칭할 때의 분위기는, 바람직하게는 CF4/He/O2 가스를 30/15/40sccm 의 비율로 10 mTorr 공급하고 DC -250V 의 bias를 걸어서 3분 동안 유리기판(100)을 드라이 에칭한다.As shown in FIG. 3G, the glass substrate 100 is etched according to the pattern using the chromium layer 110 as a mask using etching (step 314). It is preferable that the glass substrate 100 also uses dry etching. At the time of etching using dry etching, the glass substrate (100) is preferably supplied for 10 minutes by supplying CF 4 / He / O 2 gas at a ratio of 30/15/40 sccm and applying a DC -250V bias. ) Dry etch.

도 3h 및 도 3i에 도시된 바와 같이, 크롬층(110)을 제거하고(단계 316), 그리고 전주가 가능하도록 니켈과 금으로 구성된 니켈/금 층(130)을 증착시킨다(단계 318). 니켈/금 층은 유리기판의 표면 형상을 따라 증착되기 때문에 전단계에서 형성된 패턴이 그대로 유지된다. As shown in FIGS. 3H and 3I, the chromium layer 110 is removed (step 316), and a nickel / gold layer 130 composed of nickel and gold is deposited (step 318) to enable electroforming. Since the nickel / gold layer is deposited along the surface shape of the glass substrate, the pattern formed in the previous step is retained.

도 3j 내지 도 3l에 도시된 바와 같이, 니켈/금 층(130)위에 스탬퍼(140)를 전주하고(단계 320), 상부에 전주된 스탬퍼(140)를 분리시켜 스탬퍼를 제작한다(단계 322).
이와 같이 구성함으로써, 패턴 마스터로 사용되는 크롬층(110)을 재사용할 수 있으며, 또한, 내구성이 뛰어난 니켈/금 층(130)을 이용하여 동일한 스탬퍼(140)를 다 수개 제조할 수 있다. As shown in FIGS. 3J to 3L, the stamper 140 is rolled on the nickel / gold layer 130 (step 320), and the stamper 140 is transferred to the upper portion to prepare a stamper (step 322). .
By such a configuration, the chromium layer 110 used as the pattern master can be reused, and a plurality of identical stampers 140 can be manufactured using the nickel / gold layer 130 having excellent durability.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따라 전자빔을 이용하여 제작한 패턴 마스터 를 확대하여 나타낸 사진이다. 4A to 4D are enlarged photographs of a pattern master fabricated using an electron beam according to the present invention.

도 4a 내지 도 4d를 참조하여 보면, 도 4a 내지 도 4d 모두 음각의 형태로 되어 있다. 이 중 도 4a는 400nm로 설계하여 460nm의 패턴크기를 얻은 스탬퍼(140)의 사진이다. 도 4b는 200nm로 설계하여 250nm의 패턴크기를 얻은 스탬퍼(140)의 사진이다. 또한, 도 4c는 140nm로 설계하여 180nm의 패턴크기를 얻은 스탬퍼(140)의 사진이며, 도 4d는 100nm로 설계하여 140nm로 패턴된 스탬퍼(140)를 나타낸 사진이다. 4A to 4D, all of FIGS. 4A to 4D are engraved. 4A is a photograph of a stamper 140 designed to have a pattern size of 460 nm by designing 400 nm. 4b is a photograph of a stamper 140 designed at 200 nm to obtain a pattern size of 250 nm. In addition, Figure 4c is a photograph of a stamper 140 designed to 140nm to obtain a pattern size of 180nm, Figure 4d is a photograph showing a stamper 140 patterned to 140nm designed to 100nm.

따라서, 본 발명은 종래의 1차 스탬퍼 및 2차 스탬퍼를 제작하여야 하는 번거로움움을 없앴으며, 또한, 본 발명에 따른 공정을 도입하게 되면 1차 스탬퍼만을 제작하여도 내구성이 뛰어나게 되어 제작 공정이 감소하게 되는 효과가 있다.Therefore, the present invention eliminates the hassle of manufacturing a conventional primary stamper and a secondary stamper, and when the process according to the present invention is introduced, the production process is excellent even if only the primary stamper is manufactured. It has the effect of decreasing.

또한, 유리에 직접 패터닝 함으로써 PR에 글루 레이어(glue layer)의 코팅이 필요 없어 지게 되고, 기존 공정에서는 전주시 포토레지스트와 유리 사이로 도금체가 스며들어 깨끗함 면의 스탬퍼를 얻지 못 할 가능성이 있었으나 새로운 공정에서는 글라스에 직접 패터닝하여 보다 정밀한 스탬퍼를 제작 할 수 있는 효과가 있다.
In addition, by directly patterning the glass, the PR layer does not require the coating of the glue layer, and in the existing process, the plating material may penetrate between the photoresist and the glass at the time of pole casting, thereby preventing the clean stamper. Patterning directly on the glass has the effect of producing a more precise stamper.

Claims (5)

전자빔을 이용한 나노 패턴 마스터 제작 방법에 있어서, In the nano-pattern master manufacturing method using an electron beam, 준비된 유리기판(100)에 크롬층(110)을 증착시키고 상기 크롬층(110)위에 포토레지스트(120)를 코팅한 후 상기 포토레지스트(120) 위에 전자빔을 노출시켜 미세패턴을 현상하는 단계와; Depositing a chromium layer (110) on the prepared glass substrate (100), coating a photoresist (120) on the chromium layer (110), and exposing an electron beam on the photoresist (120) to develop a fine pattern; 패턴이 형성된 상기 포토레지스트(110)를 마스크로 하여 크롬층(110)을 에칭하는 제1 에칭단계와;A first etching step of etching the chromium layer 110 using the patterned photoresist 110 as a mask; 상기 포토레지스트(120)를 제거하는 단계와; Removing the photoresist (120); 패턴이 형성된 크롬층(110)을 마스크로 하여 유리기판(100)을 에칭시키는 제2 에칭단계와; A second etching step of etching the glass substrate 100 using the patterned chromium layer 110 as a mask; 크롬층(110)을 제거하는 단계와; Removing the chromium layer 110; 니켈/금 층(130)을 에칭된 상기 유리기판(100) 위에 증착하는 단계와; Depositing a nickel / gold layer (130) on the etched glass substrate (100); 니켈/금 층(130)위에 스탬퍼(140)를 전주하고 상기 니켈/금 층(130) 상부에 전주된 상기 스탬퍼(140)를 분리시켜 스탬퍼를 제작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 나노 패턴 마스터 제작 방법. Electroplating the stamper 140 on the nickel / gold layer 130 and separating the stamper 140 transferred on the nickel / gold layer 130 to produce a stamper using an electron beam, characterized in that How to make nano pattern master. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 크롬층(110)의 두께는 710Å으로 구성하는 것을 특징으로 하는 전자빔을 이용한 나노 패턴 마스터 제작 방법. The thickness of the chromium layer 110 is nano-pattern manufacturing method using an electron beam, characterized in that consisting of 710Å. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 에칭단계 및 제2 에칭단계에서 에서 상기 크롬층(110) 및 유리기판(100)을 드라이에칭을 사용하여 에칭하는 것을 특징으로 하는 나노 패턴 마스터 제작 방법. And etching the chromium layer (110) and the glass substrate (100) using dry etching in the first etching step and the second etching step. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1 에칭단계에서의 분위기는 Cl2/He/O2 가스를 각각 120/100/15sccm의 비율로 12 mTorr공급하고 DC 50V의 bias를 걸어서 5분동안 상기 크롬층(110)을 에칭하는 것을 특징으로 하는 나노 패턴 마스터 제작 방법. The atmosphere in the first etching step is to supply 12 mTorr of Cl 2 / He / O 2 gas at a ratio of 120/100/15 sccm and to etch the chromium layer 110 for 5 minutes by applying a bias of DC 50V. Nano pattern master production method characterized by. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1 에칭단계에서의 분위기는 CF4/He/O2 가스를 30/15/40sccm 의 비율로 10 mTorr 공급하고 DC -250V 의 bias를 걸어서 3분 동안 유리기판(100)을 에칭하는 것을 특징으로 하는 나노 패턴 마스터 제작 방법. In the atmosphere in the first etching step, the glass substrate 100 is etched for 3 minutes by supplying CF 4 / He / O 2 gas at a rate of 30/15/40 sccm at 10 mTorr and applying a DC -250V bias. Nano pattern master production method.
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