KR100831049B1 - 나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프의 제조방법 - Google Patents

나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프의 제조 방법에 관한 것으로, (a) 기판 상면(上面)에 레지스트를 도포한 후 리소그래피(Lithography) 공정을 이용하여 패터닝하는 단계와; (b) 상기 패터닝된 레지스트를 이용하여 상기 기판을 식각하는 단계와; (c) 상기 (b)의 구조물 상에 솔벤트(Solvent)에 용해(Soluble)가 가능한 레진(Resin)형태의 폴리머(Polymer)를 증착하는 단계와; (d) 상기 기판의 패턴이 전사된 폴리머를 물리적으로 분리하는 단계와; (e) 상기 분리된 상기 폴리머 패턴 상면에 도금을 위한 금속층을 스퍼터링(Sputtering) 공정을 이용하여 증착하는 단계와; (f) 상기 (e)의 구조물 상면에 금속을 전기도금법을 이용하여 증착하는 단계; 및 (g) 상기 (f)의 구조물을 솔벤트(Solvent)에 용해시켜 상기 폴리머를 제거하여 나노임프린트 리소그래피용 스탬프를 완성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 자외선이 투과되는 소재로 제작된 마스터(Master)를 솔벤트(Solvent)에 잘 녹는 재료로 스탬프를 만들고, 이를 이용하여 금속 스탬프나 기타 나노임프린트 리소그래피용 스탬프를 제작한 후 녹여내는 방법으로 나노임프린트 리소그래피용 스탬프를 제작함으로써, 마스터를 여러 번 재활용하는 것이 가능하며, 스탬프 제작시 이형이 잘 안되는 문제를 쉽게 해결할 수 있으며, 나노 크기에서도 유니폼(Uniform)하고 깨끗한 스탬프를 만들 수 있다.
나노임프린트, 스탬프, 솔벤트, 폴리머, 마스터

Description

나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프의 제조 방법{Solvent Soluble Stamp for Nano Imprint Lithography and Method of Manufacture Thereof}
도 1a 내지 도 1f는 종래 기술에 따른 나노임프린트 리소그래피용 스탬프의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도
도 2a 내지 도 2j는 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 의한 나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 의한 나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 기판 20 : 레지스터
30 : 폴리머 40 : 금속층
50 : 스탬프
본 발명은 나노임프린트 리소그래피(Nano Imprint Lithography; NIL)용 솔벤트 가용성 스탬프(Solvent Soluble Stamp)의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 하나의 기판을 이용하여 여러 장의 스탬프(Stamp)를 대량으로 복제할 수 있고, 또한 나노패턴의 스탬프 제작에 있어서도 깨끗하고 정확한 패턴을 가진 스탬프를 제작할 수 있는 나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 나노임프린트 리소그래피(Nano Imprint Lithography; NIL)는 기존의 포토 리소그래피(Photo Lithography)의 한계를 극복할 차세대 리소그래피 기술로 기대되는 리소그래피 기술이다. 또한 고밀도 패터닝에 따른 공정비용도 획기적으로 저감시킬 수 있는 장점을 가지고 있다. 이러한 나노 임프린트(Nano Imprint) 기술은 나노패턴이 된 스탬프를 레진(Resin)이나 폴리머 필름이 증착된 기판상에 물리적으로 접촉시킨 후 에너지(UV 또는 열(熱))를 인가하여 경화시켜 패터닝을 전사하는 방법이며, 스탬프를 만드는 기술이 가장 중요한 핵심기술 중의 하나이다. 이러한 스탬프를 쉽고 간편하게 만드는 것은 상기 나노임프린트 리소그래피(NIL) 공정에 있어서 비용이나 기술적인 측면에서 매우 중요하다. 그러면, 첨부 도면을 참조하여 종래의 나노임프린트 리소그래피용 스탬프 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 1a 내지 도 1f는 종래 기술에 따른 나노임프린트 리소그래피용 스탬프의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
먼저, 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 실리콘(Si), 글래스(Glass), 석영(Quartz) 등의 기판(1) 상면(上面)에 레지스트(2)를 도포한다.
그 다음, 상기 레지스트(2)가 도포된 기판(1) 상에 포토 리소그래피(Photo Lithography), 이-빔 리소그래피(E-Beam Lithography) 등의 리소그래피(Lithography) 공정을 이용하여 패터닝을 진행한다.
그 다음, 도 1c에 도시한 바와 같이, RIE(Reactive Ion Etching) 등의 공정을 이용하여 상기 기판(1)상에 패턴을 전사하여 마스터(Master)를 제작한다.
그 다음, 도 1d에 도시한 바와 같이, 상기 마스터 구조물 상에 도금을 위한 금속층(3)을 스퍼터링(Sputtering) 등의 방법으로 증착하여 도금시 전류가 통할 수 있도록 만든다.
그 다음, 도 1e에 도시한 바와 같이, 도 1d의 구조물 상에 니켈(Ni)이나 구리(Cu) 등의 금속(Metal)(4)을 전기도금법을 이용하여 증착한다.
최종적으로, 도 1f에 도시한 바와 같이, 상기 도금된 금속층(4)을 기판(1)과 분리하여 나노임프린트 리소그래피용 스탬프(4)를 제작한다.
이와 같이, 종래의 나노임프린트 리소그래피용 스탬프 제조 방법은 패턴이 형성된 기판상에 스퍼터링 방법 등을 이용하여 전극용 금속(3)을 증착하고 이를 이용하여 전기도금을 이용하여 금속 스탬프(Metal Stamp)(4)를 제조하였다. 하지만, 이 경우 스퍼터링에 의해 증착된 전극(3)과 패턴이 형성된 기판(1) 사이의 밀착력이 우수하여 성형된 금속 스탬프(4)와 기판(1)을 분리할 때 기판(1)이 파손되거나 스탬프(4) 내에 기판(1)의 잔여물이 남아있게 되어 깨끗한 미세패턴을 가진 스탬프 를 제작하는데 어려움이 있었다.
또한, 기판의 물리적인 파손에 의하여 하나의 기판에서 하나의 스탬프만을 제작할 수밖에 없었다. 이로 인해, 고가의 실리콘(Si) 마스터(기판)를 1회만 사용할 수 있기 때문에, 유사한 패턴을 가진 스탬프를 여러 장 확보하는데 어려움이 있으며 매 스탬프마다 마스터를 새로 제작해야 하는 번거로움이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 기판상에 패터닝을 한 후 솔벤트(Solvent)에 잘 녹는 폴리머 재질로 중간 스탬프를 만들어 최종 스탬프를 제작함으로써, 나노패턴에서도 깨끗하고 정밀한 패턴을 가진 스탬프(Stamp)를 제작할 수 있는 나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 기판상에 패터닝을 한 후 솔벤트(Solvent)에 잘 녹는 폴리머를 이용하여 스탬프를 제작하는 나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 하나의 기판을 이용하여 여러 장의 스탬프를 대량으로 복제할 수 있는 나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프의 제조 방법은, (a) 기판 상면(上面)에 레지스트를 도포한 후 리소그래피(Lithography) 공정을 이용하여 패터닝하는 단계와; (b) 상기 패터닝된 레지스트를 이용하여 상기 기판을 식각하는 단계와; (c) 상기 (b)의 구조물 상에 솔벤트(Solvent)에 용해(Soluble)가 가능한 레진(Resin)형태의 폴리머(Polymer)를 증착하는 단계와; (d) 상기 기판의 패턴이 전사된 폴리머를 물리적으로 분리하는 단계와; (e) 상기 분리된 상기 폴리머 패턴 상면에 도금을 위한 금속층을 스퍼터링(Sputtering) 공정을 이용하여 증착하는 단계와; (f) 상기 (e)의 구조물 상면에 금속을 전기도금법을 이용하여 증착하는 단계; 및 (g) 상기 (f)의 구조물을 솔벤트(Solvent)에 용해시켜 상기 폴리머를 제거하여 나노임프린트 리소그래피용 스탬프를 완성하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프의 제조 방법은, (a) 실리콘(Si), 유리(Glass), 석영(Quartz), 사파이어(Sapphire), 다이아몬드와 같이 자외선이 투과되는 소재로 구성된 기판 상면(上面)에 레지스트를 도포한 후 리소그래피(Lithography) 공정을 이용하여 패터닝하는 단계와; (b) 상기 패터닝된 레지스트를 이용하여 상기 기판을 식각하는 단계와; (c) 상기 (b)의 구조물 상에 솔벤트(Solvent)에 용해(Soluble)가 가능한 레진(Resin)형태의 폴리머(Polymer)를 증착하는 단계와; (d) 상기 기판의 패턴이 전사된 폴리머를 물리적으로 분리하여 나노임프린트 리소그래피용 스탬프를 완성하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 기판은 실리콘(Si), 유리(Glass), 석영(Quartz), 사파이 어(Sapphire), 다이아몬드와 같이 자외선이 투과되는 소재로 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 (g) 단계에서 증착하는 금속은 니켈(Ni)과 구리(Cu)를 포함한 금속 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
따라서, 실리콘(Si), 유리(Glass), 석영(Quartz), 사파이어(Sapphire), 다이아몬드 등과 같은 자외선이 투과되는 소재로 제작된 마스터(Master)를 솔벤트(Solvent)에 잘 녹는 재료로 스탬프를 만들고, 이를 이용하여 금속 스탬프나 기타 나노임프린트 리소그래피용 스탬프를 제작한 후 녹여내는 방법으로 나노임프린트 리소그래피용 스탬프를 제작함으로써, 마스터를 여러 번 재활용하는 것이 가능하며, 스탬프 제작시 이형이 잘 안되는 문제를 쉽게 해결할 수 있으며, 나노 크기에서도 유니폼(Uniform)하고 깨끗한 스탬프를 만들 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다.
제 1 실시 예
도 2a 내지 도 2j는 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 의한 나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다. 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프의 제조 방법은 다음과 같다.
먼저, 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 실리콘(Si), 유리(Glass), 석 영(Quartz), 사파이어(Sapphire), 다이아몬드 등과 같은 자외선이 투과되는 소재로 된 기판(10) 상면(上面)에 레지스트(20)를 도포한다. 이때, 상기 레지스트(20)는 UV 경화성 고분자 소재를 적용하는 것이 바람직하다.
그 다음, 상기 레지스트(20)가 도포된 기판(10) 상에 포토 리소그래피(Photo Lithography), 이-빔 리소그래피(E-Beam Lithography) 등의 리소그래피(Lithography) 공정을 이용하여 패터닝을 진행한다.
그 다음, 도 2c에 도시한 바와 같이, RIE(Reactive Ion Etching) 등의 공정을 이용하여 상기 기판(10)상에 패턴을 전사하여 마스터(Master)(20a)를 제작한다.
그 다음, 도 2d 및 도 2e에 도시한 바와 같이, 상기 마스터(20a)를 식각 베리어막으로 하여 상기 기판(10)을 식각한 후 상기 마스터(20a)를 제거한다.
그 다음, 도 2f에 도시한 바와 같이, 도 2e의 구조물 상에 솔벤트(Solvent)에 용해(Soluble)가 가능한 레진(Resin)형태의 폴리머(Polymer)(30)를 증착하여 고형시켜서 기판의 패턴을 전사한다.
그 다음, 도 2g에 도시한 바와 같이, 상기 기판(10)으로부터 상기 기판(10)의 패턴이 전사된 폴리머(30)를 물리적으로 분리한다. 이때, 상기 폴리머(30)와 상기 기판(10) 사이에는 화학적인 결합이 없기 때문에 이형이 잘되며 기판 자체도 파손이 거의 일어나지 않는다.
그 다음, 도 2h에 도시한 바와 같이, 상기 분리된 상기 폴리머(30) 패턴 상면에 도금을 위한 금속층(40)을 스퍼터링(Sputtering) 등의 방법으로 증착하여 도금시 전류가 통할 수 있도록 만든다.
그 다음, 도 2i에 도시한 바와 같이, 도 2f의 구조물 상면에 니켈(Ni)이나 구리(Cu) 등의 금속(Metal)을 전기도금법을 이용하여 증착하여 금속 스탬프(50)를 형성한다.
최종적으로, 도 2j에 도시한 바와 같이, 상기 폴리머(30)를 솔벤트(Solvent)에 용해시켜 제거함으로써 나노임프린트 리소그래피용 스탬프(50)를 제작한다.
제 2 실시 예
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 의한 나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
본 발명의 제 2 실시 예에 의한 나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프의 제조 방법은 도 2a 내지 도 2g의 제 1 실시 예와 같은 공정으로 폴리머(30)에 패턴을 전사한 후 패터닝 된 폴리머(30) 자체를 스템프로 사용한다.
이와 같이, 본 발명에 의한 나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프 제조 방법은, 기존의 방법과 같이 기판상에 패터닝을 한 후 솔벤트에 용해가 잘 되는 폴리머를 채워 넣고 고형시켜서 패턴을 전사한 다음 기판으로부터 분리한다(이때, 폴리머와 기판 사이에는 화학적인 결합이 없기 때문에 이형이 잘되며 기판 자체도 파손이 거의 없다). 이렇게 분리한 폴리머 기판상에 스퍼터링 방법을 이용하여 금속을 증착하고 전극을 형성하여 도금을 진행한다. 그 후, 도금에 의하여 금속 스탬프를 제작한 후 솔벤트에 스탬프를 넣어서 폴리머 부분을 제거하면 나노패턴에서도 깨끗하고 정밀한 스탬프를 제작할 수 있다. 또한, 원본의 기판을 파손하 지 않아서 여러 장의 대량 복사가 가능하다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시 예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 특허청구범위에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함되는 것으로 보아야 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프의 제조 방법에 의하면, 실리콘(Si), 글래스(Glass), 석영(Quartz) 등으로 제작된 마스터(Master)를 솔벤트(Solvent)에 잘 녹는 재료로 스탬프를 만들고, 이를 이용하여 금속 스탬프나 기타 나노임프린트 리소그래피용 스탬프를 제작한 후 녹여내는 방법으로 나노임프린트 리소그래피용 스탬프를 제작함으로써, 마스터를 여러 번 재활용하는 것이 가능하며, 스탬프 제작시 이형이 잘 안되는 문제를 쉽게 해결할 수 있으며, 나노패턴에서도 깨끗하고 정밀한 패턴을 가진 스탬프(Stamp)를 제작할 수 있다.
또한, 기존의 방법과 같이 기판상에 패터닝을 한 후 솔벤트(Solvent)에 잘 녹는 폴리머를 이용하여 스탬프를 제작할 수 있다.
또한, 하나의 기판을 이용하여 여러 장의 스탬프를 대량으로 복제할 수 있다.

Claims (4)

  1. 나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프의 제조 방법에 있어서,
    (a) 기판 상면(上面)에 레지스트를 도포한 후 리소그래피(Lithography) 공정을 이용하여 패터닝하는 단계와;
    (b) 상기 패터닝된 레지스트를 이용하여 상기 기판을 식각(Etching)하는 단계와;
    (c) 상기 (b)의 구조물 상에 솔벤트(Solvent)에 용해(Soluble)가 가능한 레진(Resin)형태의 폴리머(Polymer)를 증착하는 단계와;
    (d) 상기 기판의 패턴이 전사된 폴리머를 물리적으로 분리하는 단계와;
    (e) 상기 분리된 상기 폴리머 패턴 상면에 도금을 위한 금속층을 스퍼터링(Sputtering) 공정을 이용하여 증착하는 단계와;
    (f) 상기 (e)의 구조물 상면에 금속을 전기도금법을 이용하여 증착하는 단계; 및
    (g) 상기 (f)의 구조물을 솔벤트(Solvent)에 용해시켜 상기 폴리머를 제거하여 나노임프린트 리소그래피용 스탬프를 완성하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프의 제조 방법.
  2. 나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프의 제조 방법에 있어서,
    (a) 실리콘(Si), 유리(Glass), 석영(Quartz), 사파이어(Sapphire), 다이아몬드와 같이 자외선이 투과되는 소재로 구성된 기판 상면(上面)에 레지스트를 도포한 후 리소그래피(Lithography) 공정을 이용하여 패터닝하는 단계와;
    (b) 상기 패터닝된 레지스트를 이용하여 상기 기판을 식각(Etching)하는 단계와;
    (c) 상기 (b)의 구조물 상에 솔벤트(Solvent)에 용해(Soluble)가 가능한 레진(Resin)형태의 폴리머(Polymer)를 증착하는 단계; 및
    (d) 상기 기판의 패턴이 전사된 폴리머를 물리적으로 분리하여 나노임프린트 리소그래피용 스탬프를 완성하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 실리콘(Si), 유리(Glass), 석영(Quartz), 사파이어(Sapphire), 다이아몬드와 같이 자외선이 투과되는 소재로 구성된 것을 특징으로 하는 나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 (g) 단계에서 증착하는 금속은 니켈(Ni)과 구리(Cu)를 포함한 금속 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 나노임프린트 리소그래피용 솔벤트 가용성 스탬프의 제조 방법.
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