KR100755044B1

KR100755044B1 - 임프린트 리소그래피용 스탬프의 제조 방법

Info

Publication number: KR100755044B1
Application number: KR1020060104467A
Authority: KR
Inventors: 김기돈; 정준호; 알툰 알리; 김종현; 최대근; 이응숙
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2006-10-26
Filing date: 2006-10-26
Publication date: 2007-09-06

Abstract

본 발명에 따른 임프린트 리소그래피용 스탬프의 제조 방법은 공정시간과 비용을 단축하고, 표면 강도가 향상된 스탬프를 제작할 수 있도록, 제 1 기판 상에 제1 폴리머층을 형성하는 단계와 미리 구비된 원본 스탬프를 이용하여 상기 제1 폴리머층에 패턴을 형성하는 단계, 패턴이 형성된 상기 제1 폴리머층의 위에 강화 표면층을 형성하여 중간 스탬프를 제작하는 단계, 미리 구비된 제 2 기판 상에 제2 폴리머층을 형성하는 단계, 상기 중간 스탬프를 상기 제2 폴리머층에 부착하는 단계, 및 상기 제1 폴리머층을 용해시켜 제1 기판을 분리하는 단계를 포함한다.

임프린트 리소그래피, 스탬프, DLC, 용해

Description

임프린트 리소그래피용 스탬프의 제조 방법{FABRICATING METHOD OF STAMP FOR IMPRINT LITHOGRAPHY}

도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 리소그래피용 스탬프를 제조하는 과정을 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 임프린트 리소그래피용 스탬프를 도시한 단면도이다.

본 발명은 임프린트 리소그래피용 스탬프의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용해 가능한 폴러머를 이용하여 임프린트 리소그래피용 스탬프를 제조하는 방법에 관한 것이다.

나노기술(NT; Nano Technology)은 정보기술(IT; Information Technology) 및 생명공학기술(BT; Bio Technology)와 더불어 21세기 산업 발전을 주도할 새로운 패러다임의 기술로서 주목 받고 있다.

또한, 나노기술은 물리학, 화학, 생물학, 전자공학, 및 재료공학 등 여러 과학기술 분야가 융합되어, 기존 기술의 한계를 극복하고, 다양한 산업 분야에 기술 혁신을 줌으로써, 인류의 삶의 질을 획기적으로 향상시킬 것으로 기대되고 있다.

나노기술은 접근 방법에 따라 크게 위로부터 아래로의 접근 방식(Top-down) 방식과 아래로부터 위로의 접근 방식(Bottom-up)으로 나누어질 수 있다. 위로부터 아래로의 접근 방식은 지난 수십년 동안 발전되어온 반도체 집적 소자의 역사에서 볼 수 있듯이 기존의 미세구조 제작 기술은 나노미터 스케일까지 더욱 발전시켜 정보 저장 용량 및 정보 처리 속도의 증대를 지속하고자 하는 기술이다. 이에 반해, 아래로부터 위로의 접근 방식은 물질을 원자 혹은 분자 단위 수준에서 제어하거나 자발적인 나노 구조 형성 현상을 이용하여 기존의 기술로는 불가능한 새로운 물리적, 화학적 성질을 유도하고 이를 이용하여 새로운 소재 및 소자를 제작하도록 하는 기술이다.

위로부터 아래로의 접근 방식의 대표적인 예로는 기존의 반도체 소자 제조 공정에 사용되고 있는 광학 리소그래피(Optical Lithography) 기술을 들 수 있다. 정보 기술 혁명으로 일컬어지는 20세기의 기술 발전은 반도체 소자의 소형화 및 집적화에 크게 의존해 왔으며 이러한 반도체 소자 제조 공정의 핵심 기술이 바로 광학 리소그래피 기술이다. 그러나 광학 리소그래피 기술은 레이저의 선폭의 한계로 100nm 이하의 피치 제작이 어렵다는 단점이 있어서 최근 나노 임프린트 기술을 이용한 공정 개발이 많이 시도되고 있다.

나노 임프린트 기술은 1990년 중반 미국 프린스턴 대학교의 스테판 츄 교수에 의해 도입된 나노 소자 제작 방법으로서 전자 빔 리소그래피의 낮은 생산성과 고가의 광학 리소그래피 장비의 단점을 보완할 수 있는 기술로 주목받고 있다.

나노 임프린트 기술은 전자 빔 리소그래피나 다른 방법을 이용하여 나노 스케일의 패턴을 갖는 스탬프를 제작하고 스탬프를 고분자 박막에 각인하여 나노 구조물을 전사하고 이를 반복 사용함으로써 전자 빔 리소그래피의 낮은 생산성 문제를 해결한다.

이러한 나노 임프린트 공정을 수행하기 위해서는 나노 패턴이 형성된 스탬프를 제작하는 것이 필수적인데, 동일한 패턴을 갖는 스탬프를 전자-빔 리소그래피로 제작하는 것은 많은 비용이 소모되는 문제점이 있다.

그리고 전자-빔 리소그래피로 제작된 스탬프는 임프린트 횟수가 증가할수록 스탬프가 손상되는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 동일한 패턴을 갖는 스탬프를 저렴하고 용이하게 제작할 수 있는 스탬프의 제조 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 임프린트의 횟수가 증가함에도 손상을 방지할 수 있도록 강도가 보강된 스탬프의 제조 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트용 리소그래피의 제조방법은 제 1 기판 상에 제1 폴리머층을 형성하는 단계와, 미리 구비된 원본 스탬프를 이용하여 상기 제1 폴리머층에 패턴을 형성하는 단계, 패턴이 형성된 상기 제1 폴리머층의 위에 강화 표면층을 형성하여 중간 스탬프를 제작 하는 단계, 미리 구비된 제 2 기판 상에 제2 폴리머층을 형성하는 단계, 상기 중간 스탬프를 상기 제2 폴리머층에 부착하는 단계, 및 상기 제1 폴리머층을 용해시켜 제1 기판을 분리하는 단계를 포함한다.

상기 제1 폴리머층은 물 또는 화학약품에 용해 가능한 폴리머로 이루어질 수 있다.

상기 제1 폴리머층은 폴리비닐알콜(PVA; Polyvinyl Alcohl), 수용성 우레탄, 수용성 폴리페닐린비닐린(PPV; Polyphenylene Vinylene), 수용성 티오펜 폴리머(Thiophene Polymer)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 소재로 이루어질 수 있다.

상기 강화 표면층은 다이아몬드상 카본막(DLC: Diamond Like Carbon)으로 이루어질 수 있다.

상기 강화 표면층은 진공 증착법에 의해 형성될 수 있다.

상기 제2 폴리머층은 자외선 경화 접착제로 이루어질 수 있다.

임프린트 리소그래피용 스탬프의 제조 방법은 상기 중간 스탬프를 상기 제2 폴리머층에 부착한 후, 상기 제2 폴리머층에 자외선을 조사하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 임프린트 리소그래피용 스탬프의 제조 방법은 제 1 기판 상에 제1 폴리머층을 형성하는 단계와, 미리 구비된 스탬프를 이용하여 상기 제1 폴리머층에 패턴을 형성하는 단계, 패턴이 형성된 상기 제1 폴리머층의 위에 다이아몬드상 카본막(DLC: Diamond Like Carbon)을 형성하여 중간 스탬프를 제작하 는 단계, 미리 구비된 제 2 기판 상에 제2 폴리머층을 형성하는 단계, 상기 중간 스탬프로 제2 폴리머층에 압력을 가하여 패턴을 형성하는 단계, 상기 중간 스탬프가 제2 폴리머층에 결합된 상태에서 제1 기판을 분리하는 단계, 및 상기 제1 폴리머층을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 실시예에 대해 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1a 내지 도 1h는 본 발명의 일 실시예에 따른 스탬프를 제작하는 공정을 설명하기 위한 도면이다.

상기한 도면을 참조하여 설명하면, 먼저 도 1a에 도시된 바와 같이 양면이 연마된 스탬프용 제1 기판(11)이 마련된다.

도 1b에 도시된 바와 같이 제1 기판(11) 상에 용해 가능한 제1 폴리머층(15)을 스핀코팅 방법으로 형성한다. 상기한 제1 폴리머층(15)은 물이나 화학 약품에 용해 가능한 재질로 이루어지는 바, OH- 기 또는 COOH- 기를 갖는 폴리머, 극성을 갖는 폴리머 등으로 이루어질 수 있다. 더욱 구체적으로 예를 들면, 제1 폴리머층(15)은 폴리비닐알콜(PVA; Polyvinyl Alchol), 수용성 우레탄, 수용성 폴리페닐린비닐린(PPV; Poly Phenylene Vinylene), 수용성 티오펜 폴리머(Thiophene Polymer)로 이루어질 수 있다.

도 1c에 도시된 바와 같이, 미리 구비된 원본 스탬프(21)를 이용하여 제1 폴리머층(15)에 나노 패턴을 전사한다.

제1 폴리머층(15)에 나노 패턴을 전사하는 방법에 대해서는 특별히 제한하지 않으며, 열경화 방식 또는 자외선 방식 등 통상적으로 적용되는 다양한 방법이 적용될 수 있다.

도 1d에 도시된 바와 같이 원본 스탬프(21)를 제1 폴리머층(15)에서 이탈시킨 후, 패턴된 제1 폴리머층(15)의 상면에 강도가 우수한 강화 표면층(17)을 형성한다. 이러한 강화 표면층(17)은 다이아몬드상 카본막(DLC: Diamond Like Carbon)(이하 'DLC막'이라 한다.)을 제1 폴리머층(15) 위에 진공증착법으로 증착함으로써 형성될 수 있다.

이와 같이 제1 폴리머층(15) 위에 강화 표면층(17)을 형성함으로써 중간 스탬프(10)가 제작되며 이러한 중간 스탬프(10)는 원본 스탬프(21)와 반대되는 패턴을 갖는다.

도 1e에 도시된 바와 같이, 원본 스탬프(21)와 동일한 패턴을 갖는 스탬프를 제조하기 위하여 제2 기판(31)을 마련하고 제2 기판(31) 상에 제2 폴리머층(35)을 스핀코팅 방법으로 형성한다.

제2 기판(31)은 실리콘(Si), SiO₂, 쿼츠 글래스(quartz glass), 투명 고분자 재료 등이 사용될 수 있다. 쿼츠 글래스나 투명 고분자 재료 등은 자외선 경화 방식에 적용되는 스탬프의 소재로 사용되는데, 자외선 경화 방식은 당업자에게 널리 알려져 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

제2 폴리머층(35)은 자외선 경화 접착제로 이루어지는데, 이러한 자외선 경 화 접착제는 자외선의 조사에 따라 경화되어 부품을 고정하는 접착제이다.

도 1f에 도시된 바와 같이, 제2 폴리머층(35)을 중간 스탬프(10)로 가압한 상태에서 자외선 광원(37)으로 자외선을 조사하여 제2 폴리머층(35)을 경화시킨다

제2 폴리머층에 자외선을 조사하면, 제2 폴리머층이 경화되면서 강화표면층을 부착한다.

도 1g에 도시된 바와 같이, 제2 폴리머층(35)과 강화 표면층(17)이 고정되면, 부재들을 용해용 용매가 채워진 수조에 넣어서 제1 폴리머층을 용해시킨다. 이 과정에서 제1 기판(11)은 강화 표면층(17)에서 분리한다.

제1 폴리머층(15)이 용해되어 강화 표면층(17)에서 완전히 제거되면 도 2에 도시된 바와 같이 원하는 패턴을 갖는 복제 스탬프(30)가 완성된다.

이상과 같이 본 실시예에 따르면, 원본 스탬프(21)를 이용하여 복제 스탬프(30)를 용이하게 제작할 수 있어서, 원가를 절감하고, 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 복제 스탬프(30)의 표면에 DLC막으로 이루어진 강화 표면층(17)이 형성되어 복제 스탬프(30)의 강도가 향상되며, 이에 따라 복제 스탬프(30)를 반영구적으로 사용할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

상기한 바와 같이 본 발명의 임프린트 리소그래피용 스탬프의 제조 방법에 의하면, 원본 스탬프를 이용하여 복제 스탬프를 용이하게 제작함으로써 스탬프의 제작 비용이 감소하고, 생산성이 향상된다.

또한, 스탬프의 표면에 강화 표면층이 형성되므로 스탬프의 수명이 형상된다.

Claims

제1 기판 상에 제1 폴리머층을 형성하는 단계;

미리 구비된 원본 스탬프를 이용하여 상기 제1 폴리머층에 패턴을 형성하는 단계;

패턴이 형성된 상기 제1 폴리머층의 위에 강화 표면층을 형성하여 중간 스탬프를 제작하는 단계;

미리 구비된 제 2 기판 상에 제2 폴리머층을 형성하는 단계;

상기 중간 스탬프를 상기 제2 폴리머층에 부착하는 단계; 및

상기 제1 폴리머층을 용해시켜 제1 기판을 분리하는 단계;

를 포함하는 임프린트 리소그래피용 스탬프의 제조 방법.
제1 항에 있어서,

상기 제1 폴리머층은 물 또는 화학약품에 용해 가능한 폴리머로 이루어지는 임프린트 리소그래피용 스탬프의 제조 방법.
제1 항에 있어서,

상기 제1 폴리머층은 폴리비닐알콜(PVA; Polyvinyl Alcohl), 수용성 우레탄, 수용성 폴리페닐린비닐린(PPV; Polyphenylene Vinylene), 수용성 티오펜 폴리머(Thiophene Polymer)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 소재로 이루어지 는 임프린트 리소그래피용 스탬프의 제조 방법.
제1 항에 있어서,

상기 강화 표면층은 다이아몬드상 카본막(DLC: Diamond Like Carbon)으로 이루어지는 임프린트 리소그래피용 스탬프의 제조 방법.
제4 항에 있어서,

상기 강화 표면층은 진공 증착법에 의해 형성되는 임프린트 리소그래피용 스탬프의 제조 방법.
제1 항에 있어서,

상기 제2 폴리머층은 자외선 경화 접착제로 이루어지는 임프린트 리소그래피용 스탬프의 제조 방법.
제1 항에 있어서,

상기 중간 스탬프를 상기 제2 폴리머층에 부착한 후, 상기 제2 폴리머층에 자외선을 조사하는 단계를 포함하는 임프린트 리소그래피용 스탬프의 제조 방법.
제1 기판 상에 제1 폴리머층을 형성하는 단계;

미리 구비된 스탬프를 이용하여 상기 제1 폴리머층에 패턴을 형성하는 단계;

패턴이 형성된 상기 제1 폴리머층의 위에 다이아몬드상 카본막(DLC: Diamond Like Carbon)을 형성하여 중간 스탬프를 제작하는 단계;

미리 구비된 제 2 기판 상에 제2 폴리머층을 형성하는 단계;

상기 중간 스탬프로 제2 폴리머층에 압력을 가하여 패턴을 형성하는 단계;

상기 중간 스탬프가 제2 폴리머층에 결합된 상태에서 제1 기판을 분리하는 단계; 및

상기 제1 폴리머층을 제거하는 단계;

를 포함하는 임프린트 리소그래피용 스탬프의 제조 방법.