KR101165868B1 - soft mold and fabrication thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 소프트 몰드는 따른 크기가 작은 패턴과; 크기가 크고 넓은 패턴과; 상기 크기가 크고 넓은 패턴은 상기 크기가 작은 패턴보다 단면의 높이가 작게 구비된 것을 특징으로 한다. Soft mold according to the present invention is a small pattern according to; Large and wide patterns; The large sized and wide patterns may have a smaller cross-sectional height than the smaller sized pattern.

또한, 본 발명의 이루기 위한 수단으로 소프트몰드 제조하는 방법은 하프톤 마스크를 마련하는 단계와; 마스터기판 상에 감광성막을 형성하는 단계와; 상기 하프톤 마스크를 사용하여 상기 감광성막을 노광하여 경화시키는 단계와; 상기 노광된 감광성막에 미경화영역을 식각하여 마스터몰드를 성하는 단계와; 상기 마스터몰드에 소프트몰드 재료를 도포하는 단계와; 상기 소프트몰드 재료를 경화하는 단계와; 상기 경화된 소프트몰드 재료를 마스터몰드에서 탈착시켜 소프트몰드를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the method for producing a soft mold by the means for achieving the present invention comprises the steps of providing a halftone mask; Forming a photosensitive film on the master substrate; Exposing and curing the photosensitive film using the halftone mask; Forming a master mold by etching an uncured region on the exposed photosensitive film; Applying a soft mold material to the master mold; Curing the soft mold material; And removing the cured soft mold material from the master mold to form a soft mold.

따라서, 본 발명은 소프트몰드에 의해 형성된 패턴의 신뢰성 있게 형성할 수 있어 소프트몰드의 간소한 패턴공정을 수행할 수 있게 된다. Therefore, the present invention can be reliably formed of the pattern formed by the soft mold, it is possible to perform a simple pattern process of the soft mold.

Description

소프트몰드와 그 제조방법{soft mold and fabrication thereof}Soft mold and manufacturing method thereof

도 1a 내지 도 1d는 종래의 소프트몰드를 이용하여 패턴을 형성하는 공정도.1A to 1D are process charts for forming a pattern using a conventional soft mold.

도 2a와 도 1c에서 레진의 이동을 도시하는 단면도. Sectional drawing which shows the movement of resin in FIG. 2A and 1C.

도 2b는 도 1c에서 레진의 이동으로 레진패턴이 형성된 평면도.FIG. 2B is a plan view in which a resin pattern is formed by moving the resin in FIG. 1C; FIG.

도 3a는 도 1d의 레진의 경화단계를 도시한 단면도.Figure 3a is a sectional view showing the curing step of the resin of Figure 1d.

도 3b는 도 1d의 경화된 레진을 도시한 평면도. 3B is a plan view of the cured resin of FIG. 1D.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 소프트몰드 제조공정도. 4a to 4d is a soft mold manufacturing process of the present invention.

도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 소프트몰드를 사용하여 패턴을 형성하는 공정도.5A to 5F are process drawings for forming a pattern using the soft mold of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art

1 : 소프트몰드 10 : 기판  1 soft mold 10 substrate

20a : 기저층 20 : 기저패턴 20a: base layer 20: base pattern

50 : 합성수지 100 : 마스터몰드 50: synthetic resin 100: master mold

110 : 마스터기판 120 : 감광성막110: master substrate 120: photosensitive film

200 : 하프톤 마스크 210 : 마스크기판200: halftone mask 210: mask substrate

220 : 반투과영역 230 : 차광영역 220: transflective area 230: shading area

A : 크기가 큰 패턴영역 B : 크기가 작은 패턴영역A: Large pattern area B: Small pattern area

본 발명은 소프트몰드와 그제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소프트몰드의 다수의 패턴에서 크기가 넓고 큰 패턴의 단차를 낮게 형성하여 소프트몰드에서 패턴의 크기에 따른 밀도차를 최소화하고, 이로 인해 패턴형성의 신뢰도를 높일 수 있는 소프트몰드와 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a soft mold and a method for manufacturing the same, and more particularly, to form a low step size of a large and large pattern in a plurality of patterns of the soft mold to minimize the density difference according to the size of the pattern in the soft mold, Therefore, the present invention relates to a soft mold and a method of manufacturing the same, which can increase the reliability of pattern formation.

반도체 제품들이 소형화, 고집적화됨에 따라 새로운 기능을 향상시키기 위해 형상(pattern)을 형성하는 패터닝 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 종래에 패터닝을 위한 전사법(Lithgraphy)은 반도체 제조의 핵심기술로 발전해 왔으며, 현재는 패턴을 마이크로(micron) 크기보다 작은 나노(nano)크기의 패턴구조를 경제적이면서 간단한 공정으로 구현할 수 있는 방법들이 제시되고 있다. As semiconductor products become smaller and more integrated, there is a growing interest in patterning techniques for forming patterns to improve new functions. In the past, lithgraphy for patterning has been developed as a core technology of semiconductor manufacturing. Currently, there are methods that can implement a pattern structure of nano size smaller than micro size in an economical and simple process. Is being presented.

그러나 현재의 높은 집적도를 갖는 패터닝 기술은 장치나 공정에서 기술 비용이 크다. 또한, 종래의 감광제로써 이용하는 고분자 소재는 물리적 한계에 도달했으며, 패터닝 속도 및 해상도, 곡면에서의 적용하기 힘든 문제가 있다. However, current high integration patterning techniques are expensive in terms of equipment or process. In addition, the polymer material used as a conventional photosensitive agent has reached the physical limit, there is a problem in patterning speed and resolution, difficult to apply in the curved surface.

그래서 이전의 광전사법과는 다른 새로운 개념의 패터닝 기술인 소프트 리소그래피(Soft-Lithography) 기법이 제안되고 있다. Thus, a new concept of patterning technology, Soft-Lithography, is proposed.

소프트 리소그래피는 빛이나 큰 에너지의 입자를 사용하지 않고 유연한 고분자 몰드에 유기물을 묻혀 반복적으로 형상(Pattern)이나 구조물을 제조하는 기술이다. Soft lithography is a technique for repeatedly producing patterns or structures by embedding organic materials in flexible polymer molds without using light or large energy particles.

이러한 소프트 리소그래피는 소프트몰드에 잉크를 묻혀 패턴을 전사 시키는 것이다. 여기서 몰드의 재료는 폴리다이메틸실록세인(Polydimethylsiloxane-이하 PDMS로 함)의 고분자를 주로 사용하고 있다. In such soft lithography, ink is transferred to a soft mold to transfer a pattern. The material of the mold is mainly used a polymer of polydimethylsiloxane (hereinafter referred to as PDMS).

통상의 사진식각 공정의 경우, 포토공정과 복잡한 식각공정을 여러번 거쳐야 하지만, 소프트 몰드를 사용하면 공정이 간단하고 대면적과 곡면등 적용이 용이하고 선택적 박막코팅이 가능하여 간단히 패턴닝할 수 있는 장점이 있다. Conventional photolithography process requires several passes through photo process and complicated etching process, but using soft mold is simple and easy to apply, such as large area and curved surface, and selective thin film coating allows simple patterning. There is this.

도 1a 내지 도 1d는 종래의 소프트몰드를 이용하여 패턴을 형성하는 공정도이다.1A to 1D are process charts for forming a pattern using a conventional soft mold.

도 1a에 도시된 바와 같이, 기판(510) 상에 금속층(520)을 증착하고, 상기 금속층(520) 상에 레진(resin, 550)을 도포하여 레진층을 형성한다. As illustrated in FIG. 1A, a metal layer 520 is deposited on a substrate 510, and a resin layer 550 is coated on the metal layer 520 to form a resin layer.

도 1b에 도시된 바와 같이, 소프트몰드(600)를 마련한다. 소프트몰드(600)의 표면에는 음/양각의 패턴이 형성되어 상기 패턴의 형상을 찍어낼수 있게 한다. As shown in FIG. 1B, a soft mold 600 is provided. A negative / embossed pattern is formed on the surface of the soft mold 600 to allow the shape of the pattern to be taken out.

여기서 소프트몰드(600)에는 패턴의 크기가 커서 밀도가 큰 패턴영역(b)과 패턴의 크기가 작아 상대적으로 밀도가 작은 패턴이 형성된 영역(a)이 마련되어 있다.Here, the soft mold 600 is provided with a pattern area b having a large pattern with a large pattern and a region with a pattern having a relatively small density with a small pattern.

그리고 금속층과 레진층이 마련된 기판(도 1a)에 소프트몰드(600)를 도포된 레진(550)에 접촉하게 된다. 이렇게 소프트몰드(600)는 도포된 레진(550)에 접촉을 통해서 상기 소프트몰드(600)의 패턴(a,b)이 도포된 레진(550)으로 전사하게 된다.In addition, the soft layer 600 is applied to the resin 550 coated with the metal layer and the resin layer on the substrate (FIG. 1A). The soft mold 600 is transferred to the resin 550 to which the patterns a and b of the soft mold 600 are applied by contacting the coated resin 550.

도 1c에 도시된 바와 같이, 소프트몰드(600)와 점성이 있는 레진(550)이 접촉을 하게 되면 소프트몰드(600)와 레진(550) 사이에 반발력으로 레진(550)이 물질 이동을 하게 된다. 여기서 레진(550)의 물질이동은 모세관 현상으로 인해 소프트몰드(600)에 형성되어 있는 패턴인 파여진 홈으로 채워지게 된다. As shown in FIG. 1C, when the soft mold 600 and the viscous resin 550 come into contact with each other, the resin 550 moves the material by the repulsive force between the soft mold 600 and the resin 550. . Herein, the material movement of the resin 550 is filled with the grooves, which are patterns formed in the soft mold 600 due to capillary action.

그런데, 소프트몰드(600)의 패턴은 다양한 크기의 패턴들이 형성되어 있다. 다양한 크기의 상기 패턴은 레진(550)의 물질이동에서 밀도 차이를 나타내게 된다.By the way, the pattern of the soft mold 600 is formed with patterns of various sizes. The patterns of various sizes may show density differences in mass transfer of the resin 550.

그래서 소프트몰드(600)는 밀도가 작은 패턴영역(a)과 밀도가 큰 패턴영역(b)을 포함하고 있다. 여기서 레진(550)은 물질이동으로 인해서 소프트몰드(600)의 패턴인 파여진 홈으로 채워지는 속도가 같으므로 상기의 밀도가 작은 패턴영역(a)은 레진(550)이 채워지는 반면 밀도가 큰 패턴영역(b)은 레진(550)이 채워지지 않은 상태로 남아 있게 된다. Thus, the soft mold 600 includes a small pattern area a and a large pattern area b. Here, the resin 550 is filled at the same speed as the grooves, which are patterns of the soft mold 600 due to the movement of the material, so that the pattern area a has a smaller density while the resin 550 is filled with a higher density. The pattern region b is left unfilled in the resin 550.

이에 따라, 삼투압에 의해 소프트몰드(600)의 밀도가 작은 패턴영역(a)에 채워진 레진(550)은 밀도가 큰 패턴영역(b)으로 이동하게 된다. 그래서 밀도가 작은 패턴영역(a)은 레진(550)이 사라지게 된다. 상기 레진(550)의 물질이동은 추후 도 2a 및 도 2b에서 상세히 설명한다.Accordingly, the resin 550 filled in the pattern region (a) having a small density of the soft mold 600 by osmotic pressure moves to the pattern region (b) having a high density. Thus, the resin 550 disappears in the pattern area a having a small density. Mass transfer of the resin 550 will be described in detail later with reference to FIGS. 2A and 2B.

도 1d에 도시된 바와 같이, 도 1c의 단계에서 자외선(UV)를 조사하여 레진(550)을 경화시키게 된다. 레진(550)이 물질이동을 하게 되면서 밀도가 큰 패턴영역(a)은 레진(550)이 파여진 홈으로 다 채워지지 않게 된다. 그래서 채워지지 않은 공간은 공기가 채워진 공동영역(530)이 형성된다. As shown in FIG. 1D, ultraviolet rays (UV) are irradiated in the step of FIG. 1C to cure the resin 550. As the resin 550 moves through the material, the denser pattern region a is not filled with the groove in which the resin 550 is dug up. Thus, the unfilled space is formed with a cavity region 530 filled with air.

여기서 공동영역(530)이 형성된 상태에서 자외선을 조사하여 레진(550)을 경화시키게 되면 공동영역(530)에 존재하는 공기로 인해 레진(550)의 경화를 방해하게 된다.In this case, when the cavity 530 is formed to cure the resin 550 by irradiating ultraviolet rays, the air present in the cavity 530 interferes with the curing of the resin 550.

이에 따라, 레진(550)의 경화가 불균일하게 되어 레진(550)이 두께가 일정하게 형성이 되지 않는다. 상기의 레진(550)의 경화는 추후 도 3a 및 도 3b에서 상세히 설명하기로 한다.As a result, the curing of the resin 550 becomes uneven and the resin 550 is not uniformly formed in thickness. Curing of the resin 550 will be described in detail later with reference to FIGS. 3A and 3B.

도 1d 단계에서 소프트몰드(600)를 탈착시키고, 소프트몰드(600)에서 전사된 레진패턴(550a)이 형성된다. 여기서 식각액을 사용하여 금속층(520)을 식각한다. 그리고 레진패턴(550a)을 스트립시켜 원하는 금속의 패턴을 형성하게 된다. In step 1d, the soft mold 600 is detached and a resin pattern 550a transferred from the soft mold 600 is formed. Here, the metal layer 520 is etched using the etchant. The resin pattern 550a is stripped to form a pattern of a desired metal.

도 2a는 도 1c에서 레진의 이동을 도시하는 단면도이고, 도 2b는 도 1c에서 레진의 이동으로 레진패턴이 형성된 평면도이다.2A is a cross-sectional view illustrating the movement of the resin in FIG. 1C, and FIG. 2B is a plan view of the resin pattern formed by the movement of the resin in FIG. 1C.

도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(510)과; 기판(510) 상에 금속층(520)과; 금속층(520) 상에 레진(550)이 마련되어 있다.As shown in FIG. 2A, a substrate 510 is provided; A metal layer 520 on the substrate 510; Resin 550 is provided on the metal layer 520.

여기서, 소프트몰드(600)를 레진(550)에 접촉하면 소프트몰드(600)와 레진 (550)사이에 반발력으로 레진(550)이 물질이동을 하게 된다. 그리고 레진(550)의 물질이동은 모세관 현상으로 인해 소프트몰드(600)의 형성되어 있는 패턴인 파여진 홈으로 채워지게 된다. Here, when the soft mold 600 is in contact with the resin 550, the resin 550 is moved by the repulsive force between the soft mold 600 and the resin 550. In addition, the material movement of the resin 550 is filled with the recessed groove which is a pattern of the soft mold 600 due to the capillary phenomenon.

여기서, 밀도가 작은 패턴영역(a)에는 레진(550)이 채워지게 된다. 그러나 밀도가 큰 패턴영역(b)에는 크기가 크고 넓기 때문에 레진(550)이 다 채워지지 않게 된다. 그래서 밀도가 큰 패턴영역(b)은 공동영역(530)이 형성되게 된다.Here, the resin 550 is filled in the pattern region a having a small density. However, the resin 550 may not be completely filled because the pattern area b has a large size and is wide. Therefore, the cavity region 530 is formed in the pattern region b having a high density.

여기서 레진(550)의 도포 두께를 두껍게 형성하여 밀도가 큰 패턴영역(b)에 레진(550)이 채워지게 할 수도 있지만 이러한 경우는 밀도가 큰 패턴영역(b)에 레진(550)이 채워지는데 상당한 시간이 소요된다. Here, the resin 550 may be formed to have a thick coating thickness so that the resin 550 may be filled in the high density pattern region b. However, in this case, the resin 550 is filled in the high density pattern region b. It takes considerable time .

여기서 레진의 도포 두께를 두껍게 형성할 수도 있겠지만, 이러한 경우 밀도가 큰 패턴영역은 다 채울 수 있더라도 밀도가 낮은 패턴영역 부분에는 패턴이 없이 오픈(open)되어야 하는 부분에 나머지(residue)가 남아 식각시 open 부분이 제대로 형성되지 않는다.In this case, the thickness of the resin may be increased, but in this case, although the densely populated pattern region may be filled, a residue remains in the portion that should be opened without a pattern in the low density pattern region. The open part is not formed properly.

또한, 레진(550)이 밀도가 큰 패턴영역(b)에 다 채워질 때 까지 소프트몰드(600)와 레진(550)을 접촉을 시키게 되면 소프트몰드(600)가 레진(550)과의 접촉데미지로 인해 소프트몰드(600)의 수명이 짧아지게 된다.  In addition, when the soft mold 600 is brought into contact with the resin 550 until the resin 550 is filled in the pattern region b having a high density, the soft mold 600 is in contact with the resin 550. As a result, the life of the soft mold 600 is shortened.

이런 현상을 방지하고자 레진의 도포 두께를 얇게 할 경우는 밀도가 큰 패턴영역(b)과 밀도 작은 패턴영역(a)은 패턴을 채우기 위한 레진 양의 차이가 발생하고, 평형상태가 되려는 삼투압 현상으로 인해서 밀도가 작은 패턴영역(a)에서 밀도가 큰 패턴영역(b)으로 레진(550)이 이동하게 된다. 이에 따라 밀도가 작은 패턴영역(a)에는 레진(550)이 사라지게 된다. In order to prevent this phenomenon, when the coating thickness of the resin is thinned, the pattern area (b) having a high density and the pattern area (a) having a low density generate a difference in the amount of resin to fill the pattern, which is an osmotic pressure to be in equilibrium. As a result, the resin 550 is moved from the pattern area (a) having a small density to the pattern area (b) having a high density. As a result, the resin 550 disappears in the pattern region a having a small density.

도 2b에 도시된 바와 같이, 소프트몰드(600)에 형성된 패턴의 형상으로 기판(510) 상에 레진(550)과 접촉하고 경화를 통해 레진패턴(550a)을 형성한다. As illustrated in FIG. 2B, the resin pattern 550a is formed on the substrate 510 in contact with the resin 550 in the shape of the pattern formed on the soft mold 600 and then cured.

그런데, 소프트몰드(600)에서 패턴의 크기가 작아 밀도가 작은 패턴영역(a)에서 패턴의 크기가 커서 많은 레진의 량을 필요로 하는 밀도가 큰 패턴영역(b)으로 레진(550)이 이동하게 된다. 그래서 밀도 작은 패턴영역(a)은 레진(550)이 사라지게 되어 레진패턴(550a)이 형성되지 않게 된다. However, in the soft mold 600, the resin 550 is moved from the pattern area (a) having a small size to a large pattern area (b) having a large pattern and requiring a large amount of resin. Done. As a result, the resin pattern 550 disappears in the pattern area a, which is less dense, so that the resin pattern 550a is not formed.

이에 따라, 레진패턴(550a) 하부에 있는 금속층(520)을 식각하는데 레진패턴(550a)이 밀도가 작은 패턴영역(a)에는 레진패턴(550a)이 형성되어 있지 않기 때문 에 금속층(520)이 식각이 되어 패턴불량이 발생하게 된다.Accordingly, the metal layer 520 under the resin pattern 550a is etched, but the resin layer 520a is not formed in the pattern region a in which the resin pattern 550a has a small density. Etching results in pattern defects.

도 3a는 도 1d의 레진의 경화단계를 도시한 단면도이고, 도 3b는 도 1d의 경화된 레진을 도시한 평면도이다. 3A is a cross-sectional view illustrating a curing step of the resin of FIG. 1D, and FIG. 3B is a plan view of the cured resin of FIG. 1D.

도 3a에 도시된 바와 같이, 기판(510)과; 기판(510) 상에 금속층(520)과; 금속층(520) 상에 레진(550)이 마련되어 있다. As shown in FIG. 3A, a substrate 510; A metal layer 520 on the substrate 510; Resin 550 is provided on the metal layer 520.

기판(510) 상에 패턴을 형성하고자 하는 레진(550)을 균일하게 형성하고, 소프트몰드(600)를 레진(550)에 덮어 소프트몰드(600)에 패턴의 파여진 홈으로 모세관현상에 의해 레진(550)이 채워지게 한다.Resin 550 to form a pattern on the substrate 510 is uniformly formed, and the soft mold 600 is covered with the resin 550 to form a recess in the pattern in the soft mold 600 by the capillary phenomenon. Let 550 be filled.

여기서 소프트몰드(600)의 밀도가 작은 패턴영역(a)은 레진(550)이 채워지게 되고, 밀도가 큰 패턴영역(b)에는 레진이 다 채워지지 못하고, 공동영역(530)이 형성되게 된다. Here, the resin region 550 is filled in the pattern region a having a small density of the soft mold 600, and the resin region is not filled in the pattern region b having a large density, and the cavity region 530 is formed. .

여기서 소프트몰드(600)의 패턴에 채워진 레진(550)을 자외선에 조사하여 레진(550)을 경화시켜 레진패턴(550a)을 형성하게 된다. 밀도가 작은 패턴영역(a)은 레진(550)이 채워져 있기 때문에 레진(550)의 경화가 용이하게 이루어진다. Here, the resin 550 filled in the pattern of the soft mold 600 is irradiated with ultraviolet rays to cure the resin 550 to form the resin pattern 550a. Since the resin 550 is filled in the pattern area a having a small density, the resin 550 can be easily cured.

그러나, 밀도가 큰 패턴영역(b)은 레진(550)과 공동영역(530)이 형성되어 있다. 여기서 공동영역(530)의 공기가 레진패턴(550a)의 경화작용을 방해하게 된다. 그래서 레진(550)이 고루게 경화되지 않게 된다.However, the resin region 550 and the cavity region 530 are formed in the pattern region b having a high density. Here, air in the cavity region 530 interferes with the curing action of the resin pattern 550a. Thus, the resin 550 is not evenly cured.

도 3b에 도시된 바와 같이, 밀도가 큰 패턴영역(b)에서는 공기로 인해 불균일하게 경화된 레진패턴(550a)은 두께가 고루지 못하게 경화되어 레진패턴(550a) 하부에 마련된 금속층(520)이 드러나게 된다. As shown in FIG. 3B, in the pattern region b having a high density, the resin pattern 550a hardened unevenly due to air is hardened to have an uneven thickness so that the metal layer 520 provided below the resin pattern 550a is hardened. Will be revealed.

이에 따라 고르게 경화되지 않은 레진패턴(550a)은 두께가 고르지 못하게 되어 금속층(520)이 드러나게 되어 식각액을 사용하여 금속패턴을 형성하게 되면 b영역의 금속층(520)의 일부가 식각이 된다. Accordingly, the unevenly cured resin pattern 550a may have an uneven thickness so that the metal layer 520 is exposed to form a metal pattern using an etchant, thereby partially etching the metal layer 520 in the region b.

이에 따라 레진패턴(550a)이 밀도가 큰 패턴영역(b)에서는 레진(550)이 다 채워지지 않아 공기를 포함한 공동영역(530)이 형성되어 레진(550)을 자외선으로 경화시키는 단계에서 공동영역(530)의 공기가 레진(550)의 경화를 방해하게 된다. 그래서 레진(550)이 균일하게 경화되지 않게 된다. Accordingly, in the pattern region (b) where the resin pattern 550a has a high density, the cavity 530 including air is not formed because the resin 550 is not completely filled, thereby forming the cavity region in the step of curing the resin 550 with ultraviolet rays. Air at 530 will interfere with curing of the resin 550. Thus, the resin 550 is not uniformly cured.

따라서, 이러한 문제점은 소프트몰드(510)에 의해서 형성된 레진패턴(550a)이 선택된 영역에 패턴을 형성되지 않기 때문에 원하는 패턴을 형성하기 어렵되어 패턴불량을 야기하게 된다.Therefore, this problem is difficult to form a desired pattern because the resin pattern 550a formed by the soft mold 510 does not form a pattern in the selected region, thereby causing a pattern defect.

본 발명은 소프트몰드가 레진에 접촉으로 패턴을 형성함에 있어서, 소프트 몰드의 크기가 크고 넓은 패턴에 높이를 줄여서 형성함으로써 크기가 큰 패턴과 작은 패턴 간의 밀도 불균일로 인해 발생되는 레진패턴 형성의 불균일을 최소화하여 원하는 패턴을 형성할 수 있는 소프트몰드와 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In the present invention, when the soft mold is formed in contact with the resin, the soft mold is formed by reducing the height of the large and wide patterns of the soft mold to reduce the unevenness of the resin pattern formation caused by the density unevenness between the large and small patterns. An object of the present invention is to provide a soft mold and a method of manufacturing the same, which can minimize and form a desired pattern.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 소프트몰드는 크기가 작은 패턴과; 크기가 크고 넓은 패턴과; 상기 크기가 크고 넓은 패턴은 상기 크기가 작은 패턴 보다 단면의 높이가 작게 구비된 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the soft mold of the present invention includes a small pattern; Large and wide patterns; The large sized and wide patterns are characterized in that the height of the cross section is provided smaller than the small sized pattern.

본 발명의 이루기 위한 수단으로, 소프트몰드를 제조하는 공정은 하프톤 마스크를 마련하는 단계와; 마스터기판 상에 감광성막을 형성하는 단계와; 상기 하프톤 마스크를 사용하여 상기 감광성막을 노광하여 경화시키는 단계와; 상기 노광된 감광성막에 미경화 영역을 식각하여 마스터몰드을 형성하는 단계와; 상기 마스터몰드에 소프트몰드 재료를 도포하는 단계와; 상기 소프트몰드 재료를 경화하는 단계와; 상기 경화된 소프트몰드 재료를 상기 마스터몰드에서 탈착시켜 소프트몰드를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.As a means for achieving the present invention, the process of manufacturing a soft mold comprises the steps of providing a halftone mask; Forming a photosensitive film on the master substrate; Exposing and curing the photosensitive film using the halftone mask; Etching the uncured region on the exposed photosensitive film to form a master mold; Applying a soft mold material to the master mold; Curing the soft mold material; And removing the cured soft mold material from the master mold to form a soft mold.

그리고, 본 발명의 소프트몰드를 사용하여 소프트 패턴방법은 높이가 다른 다수의 패턴을 구비한 소프트몰드를 마련하는 단계와; 기판 상에 기저층을 형성하는 단계와; 상기 기저층 상에 합성수지층을 형성하는 단계와; 상기 합성수지층에 상기 소프트몰드를 접촉시키는 단계와; 상기 합성수지층에 상기 소프트몰드의 패턴이 전사되는 단계와; 상기 소프트몰드의 패턴이 전사된 상기 합성수지층에서 상기 소프트몰드를 탈착시켜 합성수지패턴을 형성하는 단계와; 상기 합성수지패턴 하부의 상기 기저층을 제외한 상기 기저층을 식각하는 단계와; 상기 합성수지패턴을 탈착시켜 기저패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the soft pattern method using the soft mold of the present invention comprises the steps of: providing a soft mold having a plurality of patterns having different heights; Forming a base layer on the substrate; Forming a synthetic resin layer on the base layer; Contacting the soft mold with the synthetic resin layer; Transferring the pattern of the soft mold to the synthetic resin layer; Removing the soft mold from the synthetic resin layer to which the pattern of the soft mold is transferred to form a synthetic resin pattern; Etching the base layer except the base layer under the synthetic resin pattern; And removing the synthetic resin pattern to form a base pattern.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 다음의 실시 예를 통하여 자세히 설명하도록 하며, 당업자는 본 발명의 교시를 사용하여 다른 많은 실시형태를 구현 할 수 있고 본 발명은 예시적인 목적이며 다음 실시형태로 제한되지 않음을 명시한다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and those skilled in the art can implement many other embodiments using the teachings of the present invention. It is not limited to this.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 소프트몰드 제조공정도이다. 4a to 4d is a soft mold manufacturing process chart of the present invention.

소프트몰드(1)의 패턴 형성을 위하여 광전사법에 의해 제작된 마스터몰드(100)에 소프트몰드(1)의 재료가 되는 고분자를 경화하고 건조하여 미세화상을 구현할 수 있는 소프트몰드(1)를 제작한다. 상기의 소프트몰드(1)를 제작하는 공정은 다음과 같다. In order to form the pattern of the soft mold (1), to produce a soft mold (1) capable of realizing a fine image by curing and drying the polymer used as the material of the soft mold (1) to the master mold 100 produced by the photoelectric method do. The process for producing the soft mold 1 is as follows.

도 4a에 도시된 바와 같이, 마스터몰드(100)를 형성하는 마스터기판(110)을 마련하고, 마스터기판(110)에 감광성 재료를 도포하여 감광성막(120a)을 형성한다. 그리고 하프톤 마스크(200)를 마련하고 자외선(UV)을 감광성막(120a)에 조사한다. As shown in FIG. 4A, a master substrate 110 forming the master mold 100 is provided, and a photosensitive material is coated on the master substrate 110 to form a photosensitive film 120a. Then, the halftone mask 200 is provided and ultraviolet (UV) light is irradiated to the photosensitive film 120a.

하프톤 마스크(200)는 투명한 마스크기판(210)과; 마스크기판(210)에 자외선을 차광하는 재료가 형성된 차광영역(230)과; 마스크기판(210)에 자외선이 일부만 투과하도록 반투과 재료가 형성된 반투과영역(220)을 포함하고 있다. The halftone mask 200 may include a transparent mask substrate 210; A light blocking region 230 in which a material for blocking ultraviolet rays is formed on the mask substrate 210; The mask substrate 210 includes a transflective region 220 in which a transflective material is formed so that only a part of ultraviolet rays pass through the mask substrate 210.

도 4b에 도시된 바와 같이, 하프톤 마스크(200)에 의해서 자외선이 차광된 차광영역(230)에는 감광성막(120a)이 남아 있게 되고, 자외선이 투명한 마스크기판(210)을 통과하여 노광된 영역에는 감광성막(120a)을 제거하게 된다. 그리고 자외선이 일부만 투과하도록 반투과 재료가 형성된 반투과영역(220)에는 자외선의 강도가 약하여 감광성막(120a)의 일부가 남아 있게 된다. As shown in FIG. 4B, the photosensitive film 120a remains in the light blocking region 230 where ultraviolet rays are blocked by the halftone mask 200, and the ultraviolet rays are exposed through the transparent mask substrate 210. The photosensitive film 120a is removed. In addition, in the semi-transmissive region 220 in which the transflective material is formed so that only a portion of the ultraviolet rays pass through, the intensity of the ultraviolet rays is weak so that a part of the photosensitive layer 120a remains.

도 4c에 도시된 바와 같이, 차광영역(230)과 반투과영역(220)에 대응하여 형성된 감광성막(120a)은 패턴이 형성된다. 상기 패턴을 마스터패턴(120)으로 정의 한다. As shown in FIG. 4C, a pattern is formed on the photosensitive layer 120a corresponding to the light blocking region 230 and the transflective region 220. The pattern is defined as a master pattern 120.

그리고 상기의 하프톤 마스크(200)를 통해 단차가 발생한 마스터패턴(120)이 마련된 마스터몰드(100)를 형성하게 된다. 그리고 마스터몰드(100) 상에 소프트몰 드(1)로써 사용할 수 있는 재료를 도포하여 경화시키게 된다. The master mold 100 having the master pattern 120 having the step difference is formed through the halftone mask 200. Then, a material that can be used as the soft mold 1 on the master mold 100 is applied and cured.

여기서 소프트몰드의 재료(1a)는 다른 폴리머를 몰딩할 때 접착이 일어나지 않도록 계면자유에너지가 낮아 성형가공이 용이한 재료인 것을 특징으로 한다. 그리고 내구성이 강한 탄성체인 것을 특징으로 하며, 상대적으로 평탄하지 않은 기판의 넓은 영역에 안정적으로 점착할 수 있는 것을 특징으로 한다. Herein, the material 1a of the soft mold is characterized in that the material having low interfacial free energy is easy to mold processing so that adhesion does not occur when molding other polymers. And it is characterized in that the durable elastic body, it can be stably adhered to a large area of the relatively uneven substrate.

도 4d에 도시된 바와 같이, 마스터기판(100)에서 경화된 소프트몰드재료(1a)를 때어내어 소프트몰드(1)를 형성한다. 여기서, 소프트 몰드(1)는 내부로 함몰된 A영역의 패턴과 B영역의 패턴을 가진다. 여기서 소프트몰드(1)는 A영역의 패턴은 작은 크기 및 작은 폭을 가지면서 패턴의 깊이가 크게 형성하고, 패턴의 크기가 크고 넓은 폭을 갖는 B영역의 패턴은 패턴의 깊이를 줄여 형성하는 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 4D, the soft mold material 1a hardened on the master substrate 100 is removed to form the soft mold 1. Here, the soft mold 1 has a pattern of an area A and a pattern of an area B, which are recessed therein. Herein, the soft mold 1 has a pattern of region A having a small size and a small width, and the pattern depth is large, and the pattern of region B having a large pattern and a large width is formed by reducing the depth of the pattern. It features.

도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 소프트 몰드를 사용하여 패턴을 형성하는 공정도이다.5A to 5F are process drawings for forming a pattern using the soft mold of the present invention.

도 5a에 도시된 바와 같이, 패턴을 형성하기 위한 기판(10)과; 기판(10) 상에 금속 등의 재료의 기저층(20a)과; 기저층(20a) 상에 도포되는 합성수지층(50a)을 마련한다. As shown in Fig. 5A, a substrate 10 for forming a pattern; A base layer 20a of a material such as metal on the substrate 10; The synthetic resin layer 50a applied on the base layer 20a is prepared.

도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 도 5a에 도시된 단계에서 소프트몰드(1)를 합성수지(50a)과 접촉시키게 된다. 여기서 합성수지(50a)와 소프트몰드(1) 사이에 반발력이 발생하고, 모세관 현상으로 인해 합성수지(50a)가 소프트몰드(1)의 파여진 패턴으로 물질이동을 하게 된다. As shown in FIG. 5B, the soft mold 1 is brought into contact with the synthetic resin 50a in the step shown in FIG. 5A. Here, a repulsion force is generated between the synthetic resin 50a and the soft mold 1, and the synthetic resin 50a moves in the pattern of the soft mold 1 due to the capillary phenomenon.

여기서 소프트몰드(1)에 형성된 패턴은 상기의 도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와 같이, 하프톤 마스크(200)를 사용하여 패턴의 크기에 따라 패턴의 깊이가 다르게 형성된 패턴을 하고 있다. The pattern formed on the soft mold 1 has a pattern in which the depth of the pattern is formed differently according to the size of the pattern using the halftone mask 200 as shown in FIGS. 4A to 4D.

패턴의 크기가 크고 넓은 폭을 갖는 영역(B)에는 단면의 깊이를 줄여서 형성이 되어 있고, 패턴의 크기 및 폭이 작은 영역(A)에는 패턴의 단면의 깊이를 크게하여 형성되어 있다. 여기서 A영역과 B영역의 패턴의 깊이를 다르게 형성하는 것은 합성수지(50a)가 모세관 현상에 의해 소프트몰드의 패턴에 합성수지 물질이 채워질 때 A영역과 B영역은 패턴의 크기가 다르기 때문에 A영역과 B영역에 합성수지(50a)가 채워지는 속도차이를 최소화하기 위한 것이다. The area B having a large pattern size and a wide width is formed by reducing the depth of the cross section, and the area A having a small size and width of the pattern is formed by increasing the depth of the cross section of the pattern. Here, the pattern depths of the A region and the B region are different from that of the A region and the B region because the synthetic resin material is filled in the pattern of the soft mold by the capillary phenomenon. This is to minimize the speed difference in which the synthetic resin 50a is filled in the area.

이에 따라, 도 2a 및 2b와 도 3a및 도 3b에 도시된 바와 같이, 패턴의 크기가 다름으로 인해 발생하는 밀도차로 a영역에서 b영역으로 레진(550)이 이동하여 패턴불량이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.Accordingly, as shown in FIGS. 2A and 2B, and FIGS. 3A and 3B, the resin 550 is prevented from moving in the region a to the region b by the density difference caused by the difference in the size of the pattern. You can do it.

도 5c에 도시된 바와 같이, 자외선을 합성수지(50a)에 조사시켜 합성수지(50a)를 경화시키게 된다. 여기서 종래에는 A영역에는 패턴의 크기가 작아 레진이 채워지고 B영역에는 레진이 일부만을 채워서 공동영역(참조 도 1d의 530)이 발생하여 자외선을 조사하면 공기가 레진(참조 도1d의 530)이 경화되는 것을 방해하여 레진(530a)이 일정하게 경화되지 않았다. 이에 따라 패턴불량이 발생하였다.As shown in FIG. 5C, ultraviolet rays are irradiated onto the synthetic resin 50a to cure the synthetic resin 50a. Here, conventionally, the area A is filled with a small pattern of resin, and the area B is filled with only a part of the resin, so that a cavity area (see 530 of FIG. 1D) is generated, and when ultraviolet rays are irradiated, the air (resin 530 of FIG. 1D) The resin 530a did not cure constantly because it prevented it from curing. As a result, a pattern defect occurred.

그러나 본 발명에는 A영역과 B영역에 패턴의 깊이를 다르게 형성하여 합성수지(50a)를 소프트몰드(1)의 패턴에 채워지게 함으로써 공기가 소프트몰드의 패턴 안에 형성되는 것을 방지할 수 있게 된다. 이에 따라 공기로 인해 합성수지(50a)가 미경화되는 것을 해소할 수 있게 된다.However, in the present invention, the depth of the pattern is formed differently in the A region and the B region so that the synthetic resin 50a is filled in the pattern of the soft mold 1, thereby preventing air from being formed in the pattern of the soft mold. Accordingly, it is possible to eliminate the uncured synthetic resin (50a) due to the air.

도 5d에 도시된 바와 같이, 소프트몰드(1)를 탈착시켜고, 소프트몰드(1)의 패턴에 의해 합성수지 패턴(50)이 형성된다. As shown in FIG. 5D, the soft mold 1 is detached and a synthetic resin pattern 50 is formed by the pattern of the soft mold 1.

도 5e에 도시된 바와 같이, 식각액을 사용하여 합성수지패턴(50)에 하부에 있는 기저층(20a)의 금속재료를 남기고, 기저층(20a)을 식각하여 기저패턴(20)을 형성한다.As shown in FIG. 5E, the base material 20 is formed by etching the base layer 20a while leaving the metal material of the base layer 20a in the lower portion of the synthetic resin pattern 50 using the etching solution.

도 5f에 도시된 바와 같이, 기저패턴(20) 상에 있는 합성수지패턴(50)을 스트립함으로써 원하는 기저패턴(20)을 형성할 수 있다.As shown in FIG. 5F, the desired base pattern 20 may be formed by stripping the synthetic resin pattern 50 on the base pattern 20.

그러므로 소프트몰드(1)의 패턴의 크기가 작은 A영역과 패턴의 크기가 크고 넓은 B영역에 패턴의 깊이를 다르게 형성함으로써 모세관 현상으로 크기가 다른 패턴에 합성수지(50a)가 불균일하게 형성되는 것을 완화할 수 있게 된다. Therefore, by forming the depth of the pattern differently in the A region where the size of the pattern of the soft mold 1 and the pattern B where the size of the pattern is large and wide, the synthetic resin 50a is reduced in the pattern having different sizes by capillary action. You can do it.

이로 인해 공정이 간단한 소프트 리소그래피 통해서 패턴을 형성하기 위해 소프트몰드(1)를 사용함에 있어서 소프트몰드(1)의 패턴의 깊이를 다르게 형성하여 합성수지(50a)가 일정하게 소프트몰드(1)의 패턴 안에 형성되게함으로써 합성수지패턴(50a)의 형성에 신뢰도를 높이고 패턴불량을 최소화시킬 수 있게 된다. Therefore, in using the soft mold 1 to form a pattern through a simple soft lithography process, the depth of the pattern of the soft mold 1 is formed differently so that the synthetic resin 50a is constantly in the pattern of the soft mold 1. By forming, the reliability of the synthetic resin pattern 50a can be increased and the pattern defect can be minimized.

따라서, 소프트몰드(1)의 크기가 다른 패턴과 단차가 발생하도록 형성함으로써 합성수지(50a)가 패턴이 일정하게 형성됨으로 신뢰성 있는 기저패턴(20)을 형성할 수 있게 된다. 이에 따라 신뢰성 있는 간소하고 저가의 소프트 리소그래피 공정을 할 수 있게 된다. Therefore, by forming the soft mold 1 so as to generate a step and a pattern having a different size, the synthetic resin 50a can form a stable base pattern 20 since the pattern is uniformly formed. This results in a reliable, simple and low cost soft lithography process.

상술한 바와 같이, 본 발명은 소프트몰드에 패턴의 깊이가 다르게 형성함과, 상기의 깊이가 다른 패턴을 구비한 소프트몰드를 합성수지와 접촉하여 패턴의 밀도차에 의한 패턴두께 불균일을 해소하고 기저패턴을 신뢰성 있게 형성시킬 수 있게 됨에 따라 저가이고 간소한 공정을 신뢰성도 있게 수행할 수 있게 된다.As described above, the present invention forms a different pattern depth in the soft mold, the soft mold having a pattern having a different depth of contact with the synthetic resin to solve the pattern thickness unevenness due to the density difference of the pattern and the base pattern As a result, the low cost and simple process can be reliably performed.

이상 설명한 내용을 통해 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다.Those skilled in the art through the above description will be capable of various changes and modifications without departing from the spirit of the present invention.

Claims (9)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 기판 상에 기저층을 형성하는 단계와; Forming a base layer on the substrate; 상기 기저층 상에 합성수지층을 형성하는 단계와;Forming a synthetic resin layer on the base layer; 상기 합성수지층에 소프트몰드를 접촉시키는 단계와;Contacting the soft mold with the synthetic resin layer; 상기 합성수지층에 상기 소프트몰드의 패턴이 전사되는 단계와; Transferring the pattern of the soft mold to the synthetic resin layer; 상기 소프트몰드의 패턴이 전사된 상기 합성수지층에서 상기 소프트몰드를 탈착시켜 합성수지패턴을 형성하는 단계와;Removing the soft mold from the synthetic resin layer to which the pattern of the soft mold is transferred to form a synthetic resin pattern; 상기 합성수지패턴 하부의 상기 기저층을 제외한 상기 기저층을 식각하는 단계와;Etching the base layer except the base layer under the synthetic resin pattern; 상기 합성수지패턴을 탈착시켜 기저패턴을 형성하는 단계를 포함하며,Removing the synthetic resin pattern to form a base pattern, 상기 소프트 몰드는 제 1 패턴과, 상기 제 1 패턴보다 큰 폭 및 큰 크기를 가지며 상기 제 1 패턴의 형성영역과 다른 영역에 형성된 제 2 패턴을 구비하며, 상기 제 1 패턴은 상기 제 2 패턴보다 큰 깊이를 가지며 내부로 함몰되어 형성된 것을 특징으로 하는 소프트 패턴방법.The soft mold has a first pattern and a second pattern having a width and a larger size than that of the first pattern, and having a second pattern formed in a region different from the region in which the first pattern is formed, wherein the first pattern is larger than the second pattern. Soft pattern method characterized in that formed with a large depth recessed inside. 제 7항에 있어서,8. The method of claim 7, 상기 합성수지층은 레진으로 형성되는 것을 특징으로 하는 소프트 패턴방법.The synthetic resin layer is a soft pattern method, characterized in that formed of resin. 제 7항에 있어서,8. The method of claim 7, 상기 소프트몰드는 PDMS로 형성되는 것을 특징으로 하는 소프트 패턴방법.Soft pattern method, characterized in that the soft mold is formed of PDMS.
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