KR101042385B1 - 고밀도 미세 패턴 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저밀도 패터닝 방법을 이용하여 고밀도의 나노 패턴 및 복합 패턴을 형성할 수 있는 고밀도 미세 패턴 형성 방법에 관한 것이다. 본 발명의 고밀도 미세 패턴 형성 방법은, 기판 위에 제1 고분자 패턴을 형성하는 단계와, 기판과 제1 고분자 패턴 위로 제1 패턴 대상물을 도포하는 단계와, 제1 고분자 패턴을 리프트-오프시켜 제1 미세 패턴을 형성하는 단계와, 기판 위에 제2 고분자 패턴을 형성하는 단계와, 기판과 제2 고분자 패턴 위로 제2 패턴 대상물을 도포하는 단계와, 제2 고분자 패턴을 리프트-오프시켜 제2 미세 패턴을 형성하는 단계를 포함하며, 제2 고분자 패턴은 제1 고분자 패턴과 다른 위치에 형성된다.
고분자패턴, 미세패턴, 나노패턴, 복합패턴, 리프트오프, 임프린트, 포토리소그래피

Description

고밀도 미세 패턴 형성 방법 {FORMING METHOD OF HIGH DEFINITION FINE PATTERN}
본 발명은 고밀도 미세 패턴 형성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저밀도 패터닝 방법을 이용하여 고밀도의 나노 패턴 및 복합 패턴을 형성할 수 있는 고밀도 미세 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
일반적으로 100nm 이하 폭의 미세 패턴을 고밀도로 형성하기 위해서는 높은 비용이 요구된다. 특히 30nm 이하 폭의 초미세 패턴을 고밀도로 제작하기 위해서는 전자빔 증착기 또는 엑스레이와 같은 고가의 장비를 사용해야 한다. 따라서 고밀도 미세 패턴을 대면적 기판 위에 형성하는 것은 제조 비용 면에서 더 큰 어려움이 있다. 한편, 종래의 포토리소그래피 방법으로는 모양과 밀도가 서로 다른 두가지 이상의 패턴이 혼합된 복합 패턴을 제작하는데 공정상 많은 어려움이 있다.
본 발명은 고가의 장비를 사용하지 않고도 저밀도 패터닝 방법을 이용하여 100nm 이하 폭의 나노 패턴 및 모양과 밀도가 서로 다른 두가지 이상의 패턴이 혼합된 복합 패턴을 고밀도로 형성할 수 있는 고밀도 미세 패턴 형성 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고밀도 미세 패턴 형성 방법은, 기판 위에 제1 고분자 패턴을 형성하는 단계와, 기판과 제1 고분자 패턴 위로 제1 패턴 대상물을 도포하는 단계와, 제1 고분자 패턴을 리프트-오프시켜 제1 미세 패턴을 형성하는 단계와, 기판 위에 제2 고분자 패턴을 형성하는 단계와, 기판과 제2 고분자 패턴 위로 제2 패턴 대상물을 도포하는 단계와, 제2 고분자 패턴을 리프트-오프시켜 제2 미세 패턴을 형성하는 단계를 포함하며, 제2 고분자 패턴은 제1 고분자 패턴과 다른 위치에 형성된다.
제2 고분자 패턴은 제1 고분자 패턴과 다른 모양으로 형성될 수 있다.
제1 고분자 패턴은 제1 몰드를 이용한 임프린트 공정으로 형성되고, 제2 고분자 패턴은 제2 몰드를 이용한 임프린트 공정으로 형성될 수 있다.
다른 한편으로, 제1 고분자 패턴은 제1 노광 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정으로 형성되고, 제2 고분자 패턴은 제2 노광 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정으로 형성될 수 있다.
제2 고분자 패턴은 제1 고분자 패턴과 같은 모양으로 형성되며, 제1 고분자 패턴의 중심 위치로부터 제1 고분자 패턴의 피치보다 작은 값으로 이동하여 위치할 수 있다.
제1 고분자 패턴과 제2 고분자 패턴은 제1 몰드를 이용한 임프린트 공정으로 형성되고, 제1 고분자 패턴 형성 후 제1 몰드를 이동시켜 제2 고분자 패턴을 형성할 수 있다.
다른 한편으로, 제1 고분자 패턴과 제2 고분자 패턴은 제1 노광 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정으로 형성되고, 제1 고분자 패턴 형성 후 제1 노광 마스크를 이동시켜 제2 고분자 패턴을 형성할 수 있다.
제1 고분자 패턴과 제2 고분자 패턴은 열가소성 수지로 형성되며, 패터닝 후 가열되어 확장된 폭을 가질 수 있다. 제1 미세 패턴은 제2 고분자 패턴의 리프트-오프 용매에 대해 내화학성을 가질 수 있다.
제1 미세 패턴과 제2 미세 패턴은 같은 물질로 형성될 수 있으며, 금속, 유기물, 무기물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 미세 패턴과 제2 미세 패턴은 니켈, 철, 코발트, 백금, 몰리브덴, 텅스텐, 이트륨, 및 팔라듐 중 적어도 하나를 포함하며 탄소나노튜브 성장을 위한 촉매층으로 사용될 수 있다. 제1 미세 패턴과 제2 미세 패턴은 금 또는 ZnO를 포함하며 나노와이어 성장을 위한 촉매층으로 사용될 수 있다.
제1 미세 패턴과 제2 미세 패턴은 다른 물질로 형성될 수 있으며, 금속, 유기물, 무기물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 미세 패턴과 상기 제2 미세 패턴 중 어느 하나는 표면 또는 물질 중에 하이드록시기, 카르복실기, 및 아민기 중 어느 하나를 함유하는 물질을 포함하고, 다른 하나는 불화 고분자, 실리콘 함유 고분자, 및 하이드로카본 체인 말단기 물질 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 제1 미세 패턴과 제2 미세 패턴 중 어느 하나는 니켈, 철, 코발트, 백금, 몰리브덴, 텅스텐, 이트륨, 및 팔라듐 중 적어도 하나를 포함하여 탄소나노튜브 성장을 위한 촉매층으로 사용되고, 다른 하나는 금 또는 ZnO를 포함하여 나노와이어 성장을 위한 촉매층으로 사용될 수 있다.
고밀도 미세 패턴 형성 방법은 제2 미세 패턴 형성 후 고분자 패턴 형성, 패턴 대상물 도포 및 고분자 패턴의 리프트-오프 단계를 1회 이상 반복하여 미세 패턴의 개수를 늘리는 추가 공정을 더욱 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 고가의 장비를 사용하지 않고도 저밀도 패터닝 공정을 반복하여 미세 패턴의 밀도를 높일 수 있다. 또한, 같은 재료와 같은 형상 및 같은 피치의 미세 패턴뿐만 아니라 재료와 형상 및 피치 중 적어도 하나가 상이한 다양한 형태의 복합 패턴을 대면적 기판 위에 용이하게 형성할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고밀도 미세 패턴 형성 방법을 나타낸 공정도이다.
도 1을 참고하면, 고밀도 미세 패턴 형성 방법은, 기판(10) 위에 제1 고분자 패턴(12)을 형성하는 제1 단계(a 참조)와, 기판(10)과 제1 고분자 패턴(12) 위로 제1 패턴 대상물(14)을 도포하는 제2 단계(b 참조)와, 제1 고분자 패턴(12)을 리프트-오프시켜 제1 미세 패턴(16)을 형성하는 제3 단계(c 참조)와, 기판(10) 위에 제2 고분자 패턴(18)을 형성하는 제4 단계(d 참조)와, 기판(10)과 제2 고분자 패턴(18) 위로 제2 패턴 대상물(20)을 도포하는 제5 단계(e 참조)와, 제2 고분자 패턴(18)을 리프트-오프시켜 제2 미세 패턴(22)을 형성하는 제6 단계(f 참조)를 포함한다.
제1 단계 내지 제3 단계는 제1 미세 패턴(16) 형성을 위한 첫번째 공정이고, 제4 단계 내지 제6 단계는 제2 미세 패턴(22) 형성을 위한 두번째 공정이다. 제1 실시예의 미세 패턴 형성 방법은 제2 미세 패턴(22) 형성 이후 적어도 1회의 추가 공정을 실시함으로써 미세 패턴의 개수를 늘려 고밀도 미세 패턴을 형성할 수 있다.
제1 단계에서, 기판(10) 위에 고분자막을 형성하고, 고분자막을 패터닝하여 제1 고분자 패턴(12)을 형성한다. 제1 고분자 패턴(12)은 큰 피치를 가지는 저밀도 패턴이므로 이의 패터닝 방법으로 임프린트와 포토리소그래피를 적용할 수 있다.
도 2는 고분자막의 임프린트 방법을 나타낸 공정도이다.
도 2를 참고하면, 복수의 돌출부(24)가 형성된 몰드(26)를 준비하고, 기 판(10) 위에 형성된 고분자막(28)을 몰드(26)로 가압한 다음 기판(10)으로부터 몰드(26)를 분리시킨다. 그러면 몰드(26)의 압력에 의해 고분자막(28)이 패터닝되어 제1 고분자 패턴(12)을 형성한다. 몰드(26)의 표면은 불소계 또는 실리콘계 이형제로 이형 처리될 수 있다.
몰드(26)에 의한 압력에 더하여 열을 이용해 고분자 패턴을 경화시키는 열 임프린트 공정과, 자외선을 이용하여 고분자 패턴을 경화시키는 자외선 임프린트 공정이 적용될 수 있다. 또한, 기판 위에 고분자막을 형성하는 대신 몰드의 오목부에 고분자 물질을 채워 넣고 몰드를 기판에 가압 후 분리시켜 고분자 물질을 기판으로 전사시키는 역 임프린트 공정이 적용될 수 있다.
도 3은 고분자막의 포토리소그래피 방법을 나타낸 공정도이다.
도 3을 참고하면, 기판(10) 위에 감광성 고분자막(281)을 형성하고, 감광성 고분자막(281) 위에 노광 마스크(30)를 배치하고, 자외선을 조사하여 감광성 고분자막(281) 가운데 노광 마스크(30)의 개구부(301)에 의해 노출된 부위를 선택적으로 노광시키고, 현상을 통해 노광 부위 또는 비노광 부위를 선택적으로 제거하여 제1 고분자 패턴(12)을 형성한다.
한편, 노광 마스크(30) 대신 간섭 노광계(도시하지 않음)를 이용하여 감광성 고분자막(281)을 선택적으로 노광시킬 수 있다.
다시 도 1을 참고하면, 제1 고분자 패턴(12)은 전술한 임프린트 또는 포토리소그래피 공정에 의해 라인 형상, 홀을 가지는 막 형상, 점 형상 등 다양한 모양으로 형성된다. 제1 고분자 패턴(12)의 폭과 피치는 최소 100nm에서 최대 수십 마이 크로미터(㎛)이다. 이러한 제1 고분자 패턴(12)은 큰 패턴이므로 임프린트 또는 포토리소그래피와 같은 저가의 패터닝 공정을 이용하여 용이하게 형성할 수 있다.
제1 고분자 패턴(12)의 간격은 미세 패턴 형성을 위해 100nm 이하, 특히 30nm 이하로 형성한다. 이를 위해 열가소성 수지로 제1 고분자 패턴(12)을 형성한 다음 제1 고분자 패턴(12)을 일정 시간 가열할 수 있다. 그러면 제1 고분자 패턴(12)이 열에 의해 흐르면서 그 폭이 확대되어 제1 고분자 패턴(12)의 간격을 효과적으로 축소시킬 수 있다.
제2 단계에서, 기판(10)과 제1 고분자 패턴(12) 위 전체에 제1 패턴 대상물(14)을 도포한다. 제1 패턴 대상물(14)은 금속, 유기물, 무기물 중 적어도 하나를 포함하며, 도포 방법으로 전자빔 증착, 스퍼터링, 화학기상증착(CVD), 플라즈마 강화 화학기상증착(PECVD), 디스펜싱, 디핑(dipping), 스핀코팅(spin coating) 등을 적용할 수 있다. 제1 패턴 대상물(14)은 제1 고분자 패턴(12) 사이의 기판(10) 윗면과 제1 고분자 패턴(12)의 표면에 위치한다.
제3 단계에서, 제1 고분자 패턴(12)을 리프트-오프시킨다. 그러면 제1 고분자 패턴(12)과 그 표면의 제1 패턴 대상물(14)이 함께 제거되면서 제1 고분자 패턴(12) 사이에 위치한 제1 패턴 대상물(14)만 기판(10) 위에 남아 제1 미세 패턴(16)을 형성한다. 제1 미세 패턴(16)의 폭은 제1 고분자 패턴(12)의 간격과 동일하며, 제1 미세 패턴(16)은 100nm 이하 특히 30nm 이하의 초미세 폭을 가질 수 있다.
제1 미세 패턴(16)의 형상은 제1 고분자 패턴(12)의 형상에 따라 결정된다. 즉, 제1 고분자 패턴(12)이 라인 형상이면 제1 미세 패턴(16)도 라인 형상이 되고, 제1 고분자 패턴(12)이 점 형상이면 제1 미세 패턴(16)은 홀을 가지는 막 형상이 된다. 반대로 제1 고분자 패턴(12)이 홀을 가지는 막 형상이면 제1 미세 패턴(16)은 점 형상이 된다.
제4 단계에서, 제2 고분자 패턴(18)은 제1 고분자 패턴(12)과 같은 방법으로 형성되나, 그 모양이 제1 고분자 패턴(12)과 상이하다. 이는 제2 미세 패턴(22)을 제1 미세 패턴(16)과 다른 모양으로 형성하기 위한 것이다. 또한, 제2 고분자 패턴(18)의 형성 위치는 제1 고분자 패턴(12)의 형성 위치와 상이하다. 이는 제2 미세 패턴(22)을 제1 미세 패턴(16)과 다른 위치에 형성하기 위한 것이다.
이를 위해 임프린트 공정을 적용할 때에는 도 4에 도시한 바와 같이 제1 고분자 패턴(12)을 위한 제1 몰드(26)와 다른 모양의 제2 몰드(32)를 사용하여 제2 고분자 패턴(18)을 형성한다. 포토리소그래피 공정을 적용할 때에는 도 5에 도시한 바와 같이 제1 고분자 패턴(16)을 위한 제1 노광 마스크(30)와 다른 모양의 제2 노광 마스크(34)로 감광성 고분자막(281)을 노광하여 제2 고분자 패턴(18)을 형성한다.
다시 도 1을 참고하면, 제5 단계에서 기판(10)과 제2 고분자 패턴(18) 위 전체에 제2 패턴 대상물(20)을 도포한다. 제2 패턴 대상물(20) 또한 금속, 유기물, 무기물 중 적어도 하나를 포함하며, 제2 단계의 도포 방법과 같은 방법이 적용될 수 있다. 제2 패턴 대상물(20)은 제1 패턴 대상물(14)과 같거나 다른 물질일 수 있다.
제6 단계에서, 제2 고분자 패턴(18)을 리프트-오프시켜 기판(10) 위에 제2 미세 패턴(22)을 형성한다. 제2 고분자 패턴(18)을 리프트-오프시킬 때 먼저 형성된 제1 미세 패턴(16)이 제2 고분자 패턴(18)의 리프트-오프 용매에 노출되므로, 제1 미세 패턴(16)은 제2 고분자 패턴(18)의 리프트-오프 용매에 대한 내화학성이 큰 물질로 형성한다. 제2 미세 패턴(22)은 제1 미세 패턴(16)과 거리를 두고 위치하거나, 제2 미세 패턴(22)의 일부가 제1 미세 패턴(16) 위에 중첩될 수 있다.
이와 같이 제1 실시예의 방법에 따라 형성 위치와 모양이 서로 다른 복합 패턴을 형성할 수 있으며, 제2 미세 패턴(22) 형성 이후 적어도 1회의 추가 공정을 실시하여 보다 다양한 형상의 고밀도 복합 패턴을 용이하게 형성할 수 있다. 특히 제1 미세 패턴(16)과 제2 미세 패턴(22)을 다른 물질로 형성하면, 복합 패턴의 응용 분야를 효과적으로 확대시킬 수 있다.
도 6 내지 도 8은 제1 실시예의 방법으로 형성 가능한 여러 가지 모양의 복합 패턴을 나타낸 개략도이다.
도 6을 참고하면, 크기가 서로 다른 도트 형상의 복합 패턴(361)을 형성할 수 있다. 도 7을 참고하면, 라인 패턴과 도트 형상이 조합된 복합 패턴(362)을 형성할 수 있다. 도 8을 참고하면, 크기가 서로 다른 도트 형상의 패턴과 라인 패턴이 조합된 복합 패턴(363)을 형성할 수 있다.
제1 실시예의 방법으로 형성 가능한 복합 패턴은 도시한 예에 한정되지 않음, 다양하게 변형 가능하다. 즉, 미세 패턴들 각각은 라인 형상, 점 형상, 홀이 형성된 막 형상 등 다양한 모양으로 형성될 수 있으며, 이들의 조합으로 보다 다양 한 복합 패턴을 형성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고밀도 미세 패턴 형성 방법을 나타낸 공정도이고, 도 10은 도 9의 제1 고분자 패턴과 제2 고분자 패턴을 나타낸 개략도이다.
도 9와 도 10을 참고하면, 제2 실시예의 미세 패턴 형성 방법은 제2 고분자 패턴(181)이 제1 고분자 패턴(121)과 같은 모양으로 형성됨과 동시에 제2 고분자 패턴(181)의 중심 위치가 제1 고분자 패턴(121)의 중심 위치로부터 일정 거리(D) 이동한 것을 제외하고 전술한 제1 실시예의 미세 패턴 형성 방법과 동일하게 이루어진다. 이때, 제1 고분자 패턴(121)에 대한 제2 고분자 패턴(181)의 이동 거리(D)는 제1 고분자 패턴(121)의 피치(P1)보다 작은 값을 가진다.
임프린트 방법으로 제2 고분자 패턴(181)을 형성할 때, 제1 고분자 패턴(121) 형성시 사용한 몰드를 그대로 사용하면서 그 중심 위치만 이동시켜 제2 고분자 패턴(181)을 형성할 수 있다. 포토리소그래피 방법으로 제2 고분자 패턴(181)을 형성할 때에도 제1 고분자 패턴(121) 형성시 사용한 노광 마스크를 그대로 사용하면서 그 중심 위치만 이동시켜 제2 고분자 패턴(181)을 형성할 수 있다.
제2 실시예의 방법에 따라 같은 모양의 제1 미세 패턴(161)과 제2 미세 패턴(221)을 나란하게 형성할 수 있으며, 제2 미세 패턴(221) 형성 이후 적어도 1회의 추가 공정을 실시하여 미세 패턴의 개수를 늘림으로써 고밀도 미세 패턴을 형성할 수 있다. 이때, 제1 미세 패턴(161)과 제2 미세 패턴(221)은 같은 물질로 형성되거나 다른 물질로 형성될 수 있다.
특히 최종 미세 패턴이 균일한 피치를 가지는 복수의 미세 패턴들로 이루어지는 경우를 가정하면, 제1 고분자 패턴(121)의 중심에 대한 제2 고분자 패턴(181) 중심의 이동 거리(D)는 하기 수학식 1로 정의할 수 있다.
D = P1/n
여기서, P1은 제1 고분자 패턴(121)의 피치이며, n은 2 내지 100 사이의 자연수이다.
따라서 제2 미세 패턴(221)은 그 중심이 제1 미세 패턴(161)의 중심으로부터 (P1/n)만큼 이동한 결과를 나타낸다. 다만, 수학식 1은 이론적인 수학식으로서 실제 공정에서는 소정의 오차가 발생할 수 있다.
수학식 1에서 n이 2 이상이어야 100nm 이하 피치의 미세 패턴을 형성할 수 있으며, n이 100을 초과하여도 공정상의 문제는 없지만 공정수가 과도하게 증가하므로 공정 시간이 오래 걸리고 제조 비용도 상승하게 된다. 이와 같이 제2 실시예의 방법에 따라 피치가 작은 고밀도의 나노 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.
도 11은 제1 실시예의 방법으로 형성한 복합 패턴을 나타낸 전자 현미경 사진이다.
도 11의 (a)는 제1 단계에서 임프린트 공정으로 패터닝되어 홀을 갖는 막 형상의 제1 고분자 패턴을 나타낸다. (b)는 제2 단계와 제3 단계를 거쳐 도트 모양으로 형성된 금속 재질의 제1 미세 패턴을 나타낸다. (c)는 제4 단계 내지 제6 단계를 거쳐 도트 모양의 제2 미세 패턴이 추가되어 한층 조밀해진 복합 패턴을 나타낸 다. (d)는 (c)의 확대 사진이다.
전술한 방법으로 형성된 고밀도 미세 패턴은 다양한 분야에 적용될 수 있다.
예를 들어, 제1 미세 패턴을 친수성 물질로 형성하고, 제2 미세 패턴을 소수성 물질로 형성하여 한 기판의 표면에 양친 성질을 부여할 수 있다.
친수성 물질로는 표면 또는 물질 중에 하이드록시기(-OH), 카르복실기(-COOH), 아민기(-NH2) 등을 함유하는 물질이 있으며, 소수성 물질로는 불화 고분자(예를 들어 테플론, -CF2H, -CF3), 실리콘 함유 고분자(예를 들어 폴리디메틸실록산), 하이드로카본 체인 말단기 물질(-CH3) 등이 있다. 하이드로카본 체인 말단기 물질은 탄소수 1 내지 20개의 알킬기 등의 하이드로카본 체인 말단기를 포함하는 물질일 수 있다.
이러한 성질을 이용하여 한 기판에 다양한 표면 처리를 할 수 있으며, 예를 들어 표시 장치의 형광체 패터닝에 적용할 수 있다.
또한, 도 12에 도시한 바와 같이 고밀도 미세 패턴(100)을 식각 마스크로 사용하여 기판(110)을 식각할 수 있다. 그러면 고밀도 미세 패턴(100)이 기판(110)으로 복제되면서 이 기판(110)을 임프린트 몰드로 사용할 수 있다. 도 13은 기판 식각으로 제조된 임프린트 몰드를 나타낸 전자 현미경 사진으로서, (a)는 도 11의 (c)에 나타낸 복합 패턴을 복제한 임프린트 몰드를 나타내고, (b)는 (a)의 확대 사진이다.
또한, 고밀도 미세 패턴은 나노와이어 및 탄소나노튜브와 같은 나노 물질의 성장을 위한 촉매층 또는 씨드층으로 사용될 수 있다. 탄소나노튜브의 경우, 제1 미세 패턴과 제2 미세 패턴은 니켈, 철, 코발트, 백금, 몰리브덴, 텅스텐, 이트륨, 및 팔라듐 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 나노와이어의 경우, 제1 미세 패턴과 제2 미세 패턴은 금 또는 ZnO를 포함할 수 있다. 금의 경우, 실리콘 나노와이어와 ZnO 나노와이어를 성장시킬 수 있고, ZnO의 경우 ZnO 나노와이어를 성장시킬 수 있다.
제1 미세 패턴과 제2 미세 패턴을 촉매층 또는 씨드층으로 사용하면 나노 물질의 밀도를 용이하게 조절할 수 있고, 나노 물질을 복잡한 패턴으로 성장시킬 수 있다. 이러한 촉매층 또는 씨드층은 압전 소자, 열전 소자, 유량 센서, 바이오 센서, 가스 센서, 및 전계방출 표시장치 등 다양한 분야에 적용될 수 있다.
특히 제1 미세 패턴과 제2 미세 패턴을 다른 물질로 형성하면, 제1 미세 패턴과 제2 미세 패턴 위로 다른 종류의 나노 물질을 성장시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 미세 패턴이 철을 포함하고, 제2 미세 패턴이 ZnO를 포함하면 제1 미세 패턴과 제2 미세 패턴 위에 각각 탄소나노튜브와 ZnO 나노와이어를 성장시킬 수 있다. 따라서 바이오 센서 및 가스 센서의 경우, 하나의 센서로 여러 가지 물질을 동시에 검출할 수 있다.
또한, 고밀도 미세 패턴은 그 재료적 성질에 따라 유기박막 트랜지스터, 유기발광 표시장치, 금속선 편광판, 반사 방지막의 패턴, 태양전지용 나노 패턴을 비롯한 여러 분야에 유용하게 적용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고밀도 미세 패턴 형성 방법을 나타낸 공정도이다.
도 2는 고분자막의 임프린트 방법을 나타낸 공정도이다.
도 3은 고분자막의 포토리소그래피 방법을 나타낸 공정도이다.
도 4와 도 5는 각각 도 1에 도시한 제2 고분자 패턴의 임프린트 공정과 포토리소그래피 공정을 나타낸 개략도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방법으로 형성 가능한 여러 가지 모양의 복합 패턴을 나타낸 개략도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고밀도 미세 패턴 형성 방법을 나타낸 공정도이다.
도 10은 도 9의 제1 고분자 패턴과 제2 고분자 패턴을 나타낸 개략도이다.
도 11은 제1 실시예의 방법으로 형성한 복합 패턴을 나타낸 전자 현미경 사진이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고밀도 미세 패턴이 기판의 식각 마스크로 사용되는 경우를 나타낸 개략도이다.
도 13은 기판 식각으로 제조된 임프린트 몰드를 나타낸 전자 현미경 사진이다.

Claims (16)

  1. 기판 위에 제1 고분자 패턴을 형성하는 단계;
    상기 기판과 상기 제1 고분자 패턴 위로 제1 패턴 대상물을 도포하는 단계;
    상기 제1 고분자 패턴을 리프트-오프시켜 제1 미세 패턴을 형성하는 단계;
    상기 기판 위에 제2 고분자 패턴을 형성하는 단계;
    상기 기판과 상기 제2 고분자 패턴 위로 제2 패턴 대상물을 도포하는 단계; 및
    상기 제2 고분자 패턴을 리프트-오프시켜 제2 미세 패턴을 형성하는 단계
    를 포함하며,
    상기 제2 고분자 패턴은 상기 제1 고분자 패턴과 다른 위치에 형성되고,
    상기 제1 고분자 패턴과 상기 제2 고분자 패턴은 열가소성 수지로 형성되며, 패터닝 후 가열되어 확장된 폭을 가지는 미세 패턴 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 고분자 패턴은 상기 제1 고분자 패턴과 다른 모양으로 형성되는 고밀도 미세 패턴 형성 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 고분자 패턴은 제1 몰드를 이용한 임프린트 공정으로 형성되고, 상기 제2 고분자 패턴은 제2 몰드를 이용한 임프린트 공정으로 형성되는 고밀도 미세 패턴 형성 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 고분자 패턴은 제1 노광 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정으로 형성되고, 상기 제2 고분자 패턴은 제2 노광 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정으로 형성되는 고밀도 미세 패턴 형성 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 고분자 패턴은 상기 제1 고분자 패턴과 같은 모양으로 형성되고, 상기 제1 고분자 패턴의 중심 위치로부터 상기 제1 고분자 패턴의 피치보다 작은 값으로 이동하여 위치하는 고밀도 미세 패턴 형성 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 고분자 패턴과 상기 제2 고분자 패턴은 제1 몰드를 이용한 임프린트 공정으로 형성되고, 상기 제1 고분자 패턴 형성 후 상기 제1 몰드를 이동시켜 상기 제2 고분자 패턴을 형성하는 고밀도 미세 패턴 형성 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 고분자 패턴과 상기 제2 고분자 패턴은 제1 노광 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정으로 형성되고, 상기 제1 고분자 패턴 형성 후 상기 제1 노광 마스크를 이동시켜 상기 제2 고분자 패턴을 형성하는 고밀도 미세 패턴 형성 방법.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 미세 패턴은 상기 제2 고분자 패턴의 리프트-오프 용매에 대해 내화학성을 가지는 고밀도 미세 패턴 형성 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 미세 패턴과 상기 제2 미세 패턴은 같은 물질로 형성되며, 금속, 유기물, 무기물 중 적어도 하나를 포함하는 고밀도 미세 패턴 형성 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 미세 패턴과 상기 제2 미세 패턴은 니켈, 철, 코발트, 백금, 몰리브덴, 텅스텐, 이트륨, 및 팔라듐 중 적어도 하나를 포함하며, 탄소나노튜브 성장을 위한 촉매층으로 사용되는 고밀도 미세 패턴 형성 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 미세 패턴과 상기 제2 미세 패턴은 금 또는 ZnO를 포함하며, 나노와이어 성장을 위한 촉매층으로 사용되는 고밀도 미세 패턴 형성 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 미세 패턴과 상기 제2 미세 패턴은 다른 물질로 형성되며, 금속, 유기물, 무기물 중 적어도 하나를 포함하는 고밀도 미세 패턴 형성 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 미세 패턴과 상기 제2 미세 패턴 중 어느 하나는 표면 또는 물질 중에 하이드록시기, 카르복실기, 및 아민기 중 어느 하나를 함유하는 물질을 포함하고, 다른 하나는 불화 고분자, 실리콘 함유 고분자, 및 하이드로카본 체인 말단기 물질 중 어느 하나를 포함하는 고밀도 미세 패턴 형성 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 미세 패턴과 상기 제2 미세 패턴 중 어느 하나는 니켈, 철, 코발트, 백금, 몰리브덴, 텅스텐, 이트륨, 및 팔라듐 중 적어도 하나를 포함하여 탄소나노튜브 성장을 위한 촉매층으로 사용되고, 다른 하나는 금 또는 ZnO를 포함하여 나노와이어 성장을 위한 촉매층으로 사용되는 고밀도 미세 패턴 형성 방법.
  16. 제1항 내지 제7항, 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 미세 패턴 형성 후 고분자 패턴 형성, 패턴 대상물 도포 및 고분자 패턴의 리프트-오프 단계를 1회 이상 반복하여 미세 패턴의 개수를 늘리는 추가 공정을 더욱 포함하는 고밀도 미세 패턴 형성 방법.
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