KR101541814B1 - 나노 임프린트 리소그래피 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나노 임프린트 리소그래피 방법에 관한 것으로, 기판의 면적보다 작은 면적을 가지는 몰드를 이용하여 기판에 패턴오차 없이 패턴을 형성할 수 있도록 하기 위해, 본 발명에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법은 에칭층의 복수영역들 중 일부에 도포된 레진을 제1 몰드로 제1 레진 패턴 형성한 후 상기 제1 레진 패턴을 마스크로 하여 상기 에칭층을 에칭하는 단계; 및 상기 복수영역들 중 다른 일부에 다시 도포된 레진을 제2 몰드로 제2 레진 패턴을 형성한 후 상기 제2 레진 패턴을 마스크로 하여 상기 에칭층을 에칭하는 단계를 포함한다.

나노 임프린트, 리소그래피, 몰드, 기판

Description

나노 임프린트 리소그래피 방법{Nano-imprint lithography process}

본 발명은 나노 임프린트 리소그래피 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판의 면적보다 작은 면적을 가지는 몰드를 이용하여 기판에 패턴오차 없이 패턴을 형성할 수 있는 나노 임프린트 리소그래피 방법에 관한 것이다.

일반적으로 나노 임프린트(Nano imprint) 리소그래피 방법은 기판 위에 열가소성 레진이나 광경화성 레진를 도포한 후 나노 크기(1~100㎚)의 미세패턴이 형성된 몰드로 기판에 도포된 레진을 가압한 상태에서 레진을 경화시켜 레진 패턴을 형성하는 임프린트 공정에 의해 형성된 레진 패턴을 에칭마스크로 하여 기판을 에칭하는 기술이다.

이러한 나노 임프린트 리소그래피 방법은 기존의 포토리소그래피(photolithography)방법과 비교할 때 미세패턴을 비교적 간단한 공정을 통해 형성함으로써 고생산성과 저비용의 이점 등을 갖고 있어 차세대 반도체 및 평판 디스플레이용 회로 형성하기 위한 기술로서 주목받고 있다.

그리고 나노 임프린트 리소그래피 방법은 전자빔 리소그래피(e-beam lithography) 방법이나 레이저 리소그래피(laser lithography) 방법에 의해 새겨진 미세패턴을 가지는 몰드가 필수적으로 요구된다.

한편, 나노 임프린트 리소그래피 방법으로 대면적의 기판에 패턴을 형성하기 위해서는 대면적의 몰드가 필요하다. 그러나 대면적의 몰드를 제작하기는 매우 어렵다.

이에 따라, 대면적의 기판에 패턴을 형성하기 위해 소면적의 몰드를 이용하여 대면적의 기판에 반복적으로 레진 패턴을 형성한 후에 에칭을 하는 방법이 제안되고 있다.

그러나, 제안된 종래의 소면적의 몰드를 이용하여 대면적의 기판에 반복적으로 임프린팅에 의해 레진 패턴을 형성한 후 에칭을 하는 방법은 반복적인 임프린팅에 의해 형성된 레진 패턴들의 경계가 서로 일치하지 않는 오차가 발생하고, 이로 인하여 기판에 형성되는 패턴의 경계에서 오차가 발생하는 단점이 있다. 즉, 기판 전체 면에 레진을 도포하고, 기판의 제1 영역에 임프린트를 하여 레진 패턴을 형성하고 인접한 제2 영역에 바로 임프린트를 하여 레진 패턴을 형성하는 경우, 제1 영역에 임프린트하기 위한 레진의 경화과정에서 제2 영역에 도포된 레진도 함께 경화되어 레진패턴들의 경계에서 오차가 발생하게 되고, 이러한 레진 패턴을 에칭마스크로 하여 기판을 에칭함으로써 기판에 형성되는 패턴에서 오차가 발생하는 단점이 있다.

본 발명의 사상은 기판의 면적보다 작은 면적을 가지는 몰드를 이용하여 기판에 패턴오차 없이 패턴을 형성할 수 있는 나노 임프린트 리소그래피 방법을 제공함에 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법은 에칭층의 복수영역들 중 일부에 도포된 레진을 제1 몰드로 제1 레진 패턴 형성한 후 상기 제1 레진 패턴을 마스크로 하여 상기 에칭층을 에칭하는 단계; 및 상기 복수영역들 중 다른 일부에 다시 도포된 레진을 제2 몰드로 제2 레진 패턴을 형성한 후 상기 제2 레진 패턴을 마스크로 하여 상기 에칭층을 에칭하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 에칭층은 기판과 기판을 에칭하기 위한 하드 마스크층들 중 일부이다.

그리고 상기 레진은 열경화 레진 또는 자외선경화 레진이다.

그리고 상기 제2 몰드는 상기 제1 몰드와 동일한 패턴을 가지거나 다른 패턴을 가진다.

그리고 상기 제 1 몰드의 면적과 상기 제 2 몰드의 면적은 상기 에칭층의 면적보다 작다.

그리고 상기 제1 레진패턴이 형성되는 영역은 복수이고, 상기 복수의 영역 각각은 서로 이격 된다.

이와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법에 의해 기판의 면적보다 작은 면적을 가지는 몰드를 이용하여 기판에 패턴오차 없이 패턴을 형성할 수 있게 된다.

이하에서는 첨부되는 도면과 함께 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법을 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법은 에칭층의 복수의 영역들 중 일부의 영역이 임프린트 공정에 의해 형성되는 레진 패턴을 에칭 마스크로 하여 해당 영역을 에칭하는 단계(S110)와 에칭층의 복수의 영역들 중 다른 일부의 영역이 임프린트 공정에 의해 형성되는 레진 패턴을 에칭 마스크로 하여 해당 영역을 에칭하는 단계(S120)를 포함한다. 그리고 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법에서 에칭되는 에칭층은 기판이다.

이를 더욱 구체적으로 설명하면, 우선, 기판(10)의 제1 영역(11)에 대하여 임프린트 공정 및 에칭공정을 수행한다(110). 즉, 도 2의 (a)와 같이 기판(10) 위에 임프린트용 레진(15)을 도포한다(S111). 여기서, 기판(10) 위에 임프린트용 레진을 도포하는 방법으로는 스핀 코팅 방법과 슬릿 코팅방법 및 디스펜싱 방법을 이용할 수 있다. 그리고 임프린트용 레진(15)의 재질은 후속의 임프린트 공정이 열경화 임프린트 공정인가 아니면 자외선 경화 임프린트 공정인가에 따라 변경된다.

이어서, 도 2의 (b) 및 (c)와 같이 기판(10)의 제1 영역(11)에 몰드(M1)를 이용하여 임프린트 공정을 수행한다(S112). 즉, 몰드(M1)를 임프린트용 레진(15)에 가압한 상태에서 임프린트용 레진(15)을 경화시킨다. 여기서, 몰드(M1)를 이용한 임프린트 공정은 일반적으로 알려진 열경화 임프린트 방식 또는 자외선 경화 임프린트 방식이 이용될 수 있다.

이어서, 임프린트 공정 후에 도 2의 (c)와 같이 남게 되는 잔류막(20)을 제거 한다(S113). 이때, 에싱 공정이 잔류막 제거방법으로 이용된다. 이에 따라, 기판(10) 위에는 도 2의 (d)와 같이 잔류막(20)이 제거되어 레진 패턴(30)이 형성된다.

이어서, 위에서 설명된 S111 내지 S113 공정을 거쳐 기판(10) 위에 형성된 레진 패턴(30)을 에칭마스크로 하여 기판(10)을 에칭한다(S114). 이에 따라, 도 2의 (e)와 같이 기판은 레진 패턴에 대응하는 패턴(40)이 형성된다.

그 다음, 에칭층(10)의 제2 영역(12)에 대하여 임프린트 공정 및 에칭공정을 수행한다(120). 즉, 도 2의 (f)와 같이 패턴이 형성된 기판(10) 위에 다시 임프린트용 레진(15)을 도포한다(S121).

그 다음, 도 2의 (g) 및 (h)와 같이 기판(10)의 제2 영역(12)을 몰드(M2)를 이용하여 임프린트 공정을 수행한다(S122). 여기서, 임프린트 공정에 이용되는 몰드(M2)는 S112 단계에서 이용된 몰드(M1)와 동일한 패턴 또는 다른 패턴을 가질 수 있다.

그 다음, 임프린트 공정 후에 도2의 (h)와 같이 남게되는 잔류막(20)을 제거 한다(123). 이때, S113에서와 같이 에싱 공정이 잔류막 제거방법으로 이용된다. 이에 따라, 기판(10) 위에는 도 2의 (i)와 같이 잔류막(20)이 제거되어 제2 레진 패턴(30)이 형성된다.

그 다음, 위에서 설명된 S121 내지 S123 단계를 거쳐 기판(10) 위에 형성된 레진패턴(30)을 에칭마스크로 하여 기판(10)에 대하여 에칭한다(S124). 이에 따라, 도 2의 (j)와 같이 기판(10)은 레진 패턴에 대응하는 패턴(40)이 형성된다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법에 의해, 나노 임프린트 공정으로 제1 영역에 레진 패턴을 형성한 후에 에칭을 하지 않고 바로 제2 영역에 레진패턴을 형성함으로써 발생하는 레진패턴의 이어 붙이기 오차를 감소시킬 수 있다. 즉, 임프린트 공정->에칭공정->임프린트공정->에칭공정과 같이 임프린트공정과 에칭공정을 교대하며 반복함으로써 레진패턴의 이어 붙이기 오차를 감소할 수 있다.

도 4 내지 도 6와 함께 본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법에 대하여 설명하기로 하되, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법과 비교되는 부분에 한정하기로 한다.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법과 다르게 기판(510) 위에 임프린트용 레진(520)을 도포하기 전에 하드마스크층(515)을 증착 하는 단계(410)가 추가된다. 그리고 하드마스크층(515)의 제1 영역(201)에 대해 임프린트 공정과 하드마스크층 에칭공정(S420)을 수행하고, 제2 영역(202)에 대해 임프린트 공정과 하드 마스크층 에칭공정(S430)을 수행하여 하드마스크 패턴(516)을 형성하고, 하드마스크 패턴(516)을 에칭 마스크로 하여 기판(510)을 에칭한다. 여기서, 하드마스크층(515)의 재질은 임프린트용 레진(520)과 다른 에칭 마스크 기능을 수행하기에 적합한 재질로 선택되며, SiO2와 SiN 등이 일례일 것이다.

한편, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법의 설명되지 않은 부분의 설명은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법을 참조하여 도 4 내지 도 6과 도면의 주요부분에 대한 부호설명을 참조하면 명확해질 것임으로 생략하기로 한다.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법에 의해 임프린트용 레진(520)과 다른 하드마스크패턴(516)이 에칭 마스크로 기능하여 에칭 마스크의 향상될 수 있다.

이하, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 나도 임프린트 리소그래피 방법에 대하여 도면과 함께 설명하되, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법과 비교되는 부분에 한정하기로 한다.

본 발명의 제3 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법과 다르게, 임프린트용 레진을 도포하기 전에 기판(900)에 에칭되어야 할 에칭층(910)을 증착 하는 단계(710)가 추가된다. 여기서, 에칭층(910)의 재질은 SiN 등이 일례일 것이다. 그리고 에칭층(910)이 에칭공정(724, 734)에서 에칭 됨은 물론이다.

그리고 도 8에서 도시되는 바와 같이, 임프린트 공정과 에칭층 에칭공정의 대상이되는 제1 내지 제4 영역(901~904) 즉, 레진 패턴(925: 도9 참조)이 형성되는 영역은 복수이고, 복수의 영역들 각각은 서로 이격 된다.

한편, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법의 설명되지 않은 부분에 대한 설명은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법을 참조하여, 도 7 내지 도 9와 도면의 주요부분에 대한 부호설명을 참조하면 명확해질 것임으로 생략하기로 한다.

본 발명의 제3 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법에 의해, 임프린트 공정의 정밀도가 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법이 적용되는 기판을 개략적으로 나타낸 평면도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법의 순서에 따라 도2의 A-A'를 절취한 단면도들이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법이 적용되는 기판을 개략적으로 나타낸 평면도이다.

도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법의 순서에 따라 도 5의 B-B'를 절취한 단면도들이다.

도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법이 적용되는 기판을 개략적으로 나타낸 평면도이다.

도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 나노 임프린트 리소그래피 방법의 순서에 따라 도 8의 C-C'를 절취한 단면도들이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10, 510, 900: 기판 15, 520, 920: 임프린트용 레진

M1~M6: 몰드 20, 521, 921: 잔류막

30, 525, 925: 레진 패턴 515: 하드 마스크 층

910: 에칭층

Claims (6)

1. 에칭층의 복수영역들 중 제1 영역에 도포된 레진을 제1 몰드로 제1 레진 패턴을 형성한 후 상기 제1 레진 패턴을 마스크로 하여 상기 에칭층을 에칭하는 단계; 및

   상기 복수영역들 중 상기 제1 영역과 다른 제2 영역에 다시 도포된 레진을 제2 몰드로 제2 레진 패턴을 형성한 후 상기 제2 레진 패턴을 마스크로 하여 상기 에칭층을 에칭하는 단계를 포함하되,

   상기 제2 영역을 에칭하는 단계에서, 상기 제1 영역은 에칭되지 않는 것을 포함하는 나노 임프린트 리소그래피 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 몰드의 면적과 상기 제 2 몰드의 면적은 상기 에칭층의 면적보다 작은 나노 임프린트 리소그래피 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 레진은 열경화 레진 또는 자외선경화 레진인 나노 임프린트 리소그래피 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 몰드는 상기 제1 몰드와 동일한 패턴을 가지거나 다른 패턴을 가지는 나노 임프린트 리소그래피 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 에칭층은 기판과 기판을 에칭하기 위한 하드 마스크층들 중 일부인 나노 임프린트 리소그래피 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 레진 패턴이 형성되는 영역은 복수이고, 상기 복수의 영역 각각은 서로 이격 되는 나노 임프린트 리소그래피 방법.

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