KR101555230B1 - 나노임프린트 리소그래피를 이용한 미세 패턴의 형성 방법 - Google Patents

나노임프린트 리소그래피를 이용한 미세 패턴의 형성 방법 Download PDF

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Abstract

향상된 패턴 분산도를 가지는 미세 패턴의 형성 방법에 있어서, 기판 상에 광경화성 코팅막을 형성한다. 패턴 크기에 관하여 제1 분산도를 갖는 복수개의 제1 패턴들을 제1 면에 구비하고 적어도 일부에 광 감쇠 부재를 포함하는 템플레이트의 제1 면을 광경화성 코팅막에 접촉시킨다. 템플레이트를 통해 광경화성 코팅막에 빛을 조사하여 제1 패턴들로부터 전사되고 제1 분산도보다 낮은 제2 분산도를 갖는 제2 패턴들을 구비하는 경화된 코팅막을 형성한 다음, 템플레이트를 경화된 코팅막으로부터 분리한다. 나노임프린트 공정에 사용되는 템플레이트의 패턴 분산도를 광 감쇠 부재를 통해 보정함으로써 패턴 분산도가 개선된 미세 패턴을 제조할 수 있다.

Description

나노임프린트 리소그래피를 이용한 미세 패턴의 형성 방법{Methods of forming a fine pattern using a nanoimprint lithography}
본 발명은 미세 패턴의 형성 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 나노임프린트 리소그래피를 이용한 미세 패턴의 형성방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 집적도가 높아짐에 따라 나노미터 수준의 소자를 제조할 수 있는 신뢰성 있는 패터닝 기술이 요구되고 있다. 포토리소그래피(photolithography) 공정은 집적회로의 미세 패턴을 형성하는데 널리 사용되어 왔으나, 선폭을 감소시키고 해상도를 개선하는데 있어 한계에 이르고 있다. 이는 빛의 파장이 100nm 이하 크기인 경우에 발생되는 빛의 간섭 현상이나, 레지스트의 해상도 한계 등에 기인하는 것으로 알려져 있다. 포토리소그래피를 대체하는 방법으로, 전자빔 리소그래피, X선 리소그래피, 주사 탐침 리소그래피, 나노임프린트 리소그래피, 마이크로접촉 인쇄 등의 방법이 제안되어 왔다.
나노임프린트 리소그래피(nanoimprit lithography)는 전자선 노광이나 에칭 기술에 의해 미세 패턴을 각인한 몰드(금형, 스탬퍼 또는 템플릿이라고도 함)를 기판 상에 도포한 수지 재료에 가압하여 미세 패턴의 형상을 전사하는 방법이다. 예 를 들어, 열가소성 수지를 사용하여 나노임프린트를 하는 경우, 유리 전이 온도 이상으로 가열하여 연화된 수지에 몰드를 가압하여 미세 패턴을 전사한다.
나노임프린트 리소그래피는 집적회로 장치, 바이오칩, 광기억 미디어, 광도파로 등의 제조에의 응용을 기대할 수 있다. 나노임프린트 리소그래피는 패턴의 선폭을 수 나노미터 수준으로 줄일 수 있는 이점이 있으나, 몰드 제조의 어려움, 대면적 적용시 결함 발생, 고분자 잔류물의 발생, 접촉식 얼라인먼트의 정확도 개선 등이 과제로 남아있다.
따라서 본 발명의 일 실시예는 나노임프린트 리소그래피에서 템플레이트에 존재하는 패턴 크기의 분산도를 보정하여 산포가 개선된 미세 패턴을 형성하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴의 형성 방법에서는, 기판 상에 광경화성 코팅막을 형성한다. 패턴 크기에 관하여 제1 분산도를 갖는 복수개의 제1 패턴들을 제1 면에 구비하고 적어도 일부에 광 감쇠 부재를 포함하는 템플레이트의 상기 제1 면을 광경화성 코팅막에 접촉시킨다. 상기 템플레이트를 통해 상기 광경화성 코팅막에 빛을 조사하여 상기 제1 패턴들로부터 전사되고 상기 제1 분산도보다 낮은 제2 분산도를 갖는 제2 패턴들을 구비하는 경화된 코팅막을 형성한 다음, 상기 템플레이트를 상기 경화된 코팅막으로부터 분리한다.
일 실시예에 있어서, 상기 템플레이트는 부분적으로 내부에 형성된 미세 기포를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 템플레이트는 상기 제1 면과 마주보는 제2 면의 적어도 일부에 부착된 광학 필터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 미세 패턴의 형성 방법은, 상기 템플레이트의 상기 제1 면을 상기 광경화성 코팅막에 접촉시키기 전에, 상기 템플레이트의 상기 패턴들의 크기 분포를 평가하고, 상기 템플레이트의 패턴 크기 편차가 상대적으로 큰 부분에 상기 광 감쇠 부재를 형성하는 것을 추가적으로 수행할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들에 따른 미세 패턴의 형성 방법에서는, 나노임프린트 공정에 사용되는 템플레이트의 패턴 분산도를 광 감쇠 부재를 통해 보정함으로써 넓은 면적에서 패턴 분산도가 개선된 미세 패턴을 제조할 수 있다. 불균일한 크기의 패턴 영역을 포함하는 템플레이트가 준비되는 경우, 불균일한 패턴의 템플레이트를 폐기하고 새로운 템플레이트를 제작하는 것이 아니라, 리페어의 관점에서 템플레이트의 불균일성을 보정함으로써 보다 경제적이고 효율적으로 균일한 크기의 미세 패턴을 형성할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 미세 패턴의 형성 방법에 대하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예들에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로, 본 발명을 제한하는 의도로 사용되는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하고, "포함하다" 또는 "이루어지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
첨부된 도면에 있어서, 기판, 층(막), 영역, 패턴들 또는 구조물들 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 본 발명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역 또는 패턴들의 "상에", "상부에" 또는 "하부"에 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 직접 기판, 각 층(막), 영역 또는 패턴들 위에 형성되거나 아래에 위치하는 것을 의미하거나, 다른 층(막), 다른 영역, 다른 패턴 또는 다른 구조물들이 기판 상에 추가적으로 형성될 수 있다. 또한, 물질, 층(막), 영역, 구조물 또는 공정들이 "제1" 및/또는 "제2"로 언급되는 경우, 이러한 부재들을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 각 물질, 층(막), 영역, 전극, 패드, 패턴, 구조물 및 공정들을 구분하기 위한 것이다. 따라서 "제1" 및/또는 "제2"는 각 물질, 층(막), 영역, 패턴, 구조물 및 공정들에 대하여 각기 선택적으로 또는 교환적으로 사용될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 미세 패턴의 형성 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 나노임프린트 리소그래피에 사용되는 템플레이트에 구비된 패턴들의 분산도를 평가한다(S10). 상기 템플레이트는 광 나노임프린트 리소그래피에 사용되는 것으로서, 석영, 유리 등과 같은 투명한 소재로 이루어질 수 있다. 상기 템플레이트는 어느 한 면에 패턴들을 구비하고 있어, 템플레이트의 패턴들을 전사층에 임프린트할 수 있다. 템플레이트는 광투과성 플레이트의 한쪽 면에 전자 빔 식각과 같은 미세 식각 공정을 수행하여 패턴들을 형성하여 제조될 수 있다.
상기 템플레이트에 패턴들을 형성함에 있어서, 넓은 면적에 걸쳐 복수개의 패턴들을 일정한 크기로 형성하는 것은 기술적으로 어려울 수 있다. 예를 들어, 도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 같이, 패턴들은 크기가 일정하지 않고 소정의 분산도 또는 산포를 가지는 형태로 형성될 수 있다. 도 2a 및 도 2b는 각기 소정의 분산도를 가지는 패턴 구조물이 형성된 템플레이트를 예시적으로 설명하기 위한 사시도들이다.
도 2a를 참조하면, 제1 면(102)에 복수개의 패턴들(112)이 형성되어 있는 템 플레이트(100)가 사용될 수 있다. 패턴들(112) 각각은 라인 형상의 요부(108) 및 철부(110)를 포함할 수 있다. 제1 면(102)은 의도되거나 혹은 평균적인 패턴의 크기(패턴의 폭 또는 패턴 간격)와 동일하거나 유사한 크기(d1)의 패턴이 형성된 제1 영역(104)과, 의도된 패턴의 크기와의 편차가 상대적으로 큰 크기(d2)의 패턴이 형성된 제2 영역(106)으로 구분될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 제1 면(122)에 복수개의 홀(128)을 패턴으로 포함하는 템플레이트(120)가 사용될 수 있다. 템플레이트(120)의 제1 면(122)은 의도된 홀의 크기와의 편차가 상대적으로 작은 크기(d1)의 홀을 포함하는 제1 영역(124)과 의도된 홀의 크기와의 편차가 상대적으로 큰 크기(d2)의 홀을 포함하는 제2 영역(126)을 포함할 수 있다.
이러한 소정의 분산도를 가지는 템플레이트(100, 120)를 사용하여 일반적인 나노임프린트 리소그래피 공정을 수행하는 경우, 템플레이트(100, 120)의 패턴들 간의 크기 분산도가 전사된 패턴들에 그대로 옮아간다. 이 경우, 최종적인 패턴들의 크기의 균일성이 저하되고, 산포 불량이 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 미세 패턴 형성방법에서는, 템플레이트에 존재하는 패턴들에 대한 크기 분산도를 평가한 다음, 분산도를 보정하는 단계를 거쳐 전사된 패턴들의 산포를 개선할 수 있다. 패턴들의 분산도는, 전자현미경과 같은 미세 패턴 계측 장비로 템플레이트의 패턴들이 형성된 면을 스캐닝하여 각각의 패턴의 폭(또는 패턴 사이의 간격)을 측정하고, 분포도 및 편차를 산출하여 평가할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 템플레이트에 부분적으로 광 감쇠(light attenuation) 부재를 형성한다(S20). 광 감쇠 부재는 광을 산란 또는 흡수하여 템플레이트를 통과하는 빛의 세기를 국부적으로 감소시킬 수 있다. 광 감쇠 부재를 템플레이트에서 패턴 크기의 편차가 심한 영역에 형성함으로써 패턴 분산도를 보정할 수 있다. 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한 템플레이트(100, 120)에서, 편차가 상대적으로 큰 패턴이 형성된 제2 영역(106, 126)에 상기 광 감쇠 부재가 형성될 수 있다. 예시적으로, 광 감쇠 부재로는 광을 산란시킬 수 있는 미세 기포, 혹은 투과하는 빛의 세기를 줄일 수 있는 광학 필터가 사용될 수 있다.
이하에서는, 예시적인 실시예들에 따라 광 감쇠 부재로 미세 기포를 구비하는 템플레이트를 사용하여 미세 패턴을 형성하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 3a 내지 도 3c는 예시적인 실시예들에 따라 광 감쇠 부재로 미세 기포가 형성된 템플레이트 및 그 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다. 도 3a는 도 2a에 도시된 템플레이트를 A-A' 라인을 따라 절단한 단면도이고, 도 3b 및 도 3c는 도 2a에 도시된 템플레이트의 평면도이다.
도 3a 내지 도 3b를 참조하면, 템플레이트(100)는 제2 영역(106)에 광 감쇠 부재로 미세 기포(114)를 구비할 수 있다. 미세 기포(114)는 제2 영역(106)에 해당하는 템플레이트(100)의 내부에 분포하여 제2 영역(106)을 통과하는 광을 산란시킬 수 있다. 템플레이트(100)의 제2 영역(106) 즉, 미세 기포(114)가 위치하는 부분은 의도된 패턴의 크기에서 편차가 심한 크기의 패턴이 형성된 영역으로서, 템플레이 트(100) 내에 적어도 한 부분 이상 존재할 수 있다.
도 3c에 도시된 것과 같이, 미세 기포(114)는 템플레이트(100)의 제2 영역(106) 레이저 빔(116)을 조사하여 형성될 수 있다. 레이저 빔(116)을 템플레이트(100)의 소정 부위에 조사하면, 국소부위에 단시간 내 에너지가 집중되어 열이 발생하고, 조사된 부위에서 열적 변형이 일어나 미세 기포(114)가 생성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 미세 기포(114)는 석영 템플레이트에 두 개 이상의 레이저 빔(114)을 교차된 형태로 조사하여 형성될 수 있다. 레이저 빔(116)으로 인하여 석영의 전체적인 구조가 변하지 않으면서 내부에 미세 기포(114)가 생성될 수 있을 정도로 레이저 빔(116)의 조사량 및 조사 시간을 조절할 수 있다. 미세 기포(114)는 수지 경화에 사용되는 광을 산란시킬 수 있는 정도의 크기로 형성될 수 있다. 예를 들어, 미세 기포(114)는 평균적으로 수 nm 내지 수 ㎛의 크기로 형성될 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 예시적인 실시예들에 따라 도 3a에 도시된 광 감쇠 부재를 사용하여 미세 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 1 및 도 4a를 참조하면, 하부막(152)이 형성된 기판(150)을 마련하고, 하부막(152) 상에 광경화성 코팅막(154)을 형성한다(S30). 기판(150)으로 반도체 기판, SOI 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판, 세라믹 기판 등이 사용될 수 있으나, 이들에 한정되지 않는다. 하부막(152)은 후속 공정에서 식각될 대상이 되는 막으로서, 절연막, 도전막, 반도체막 등을 들 수 있으나 이들에 한정되는 것은 아니다. 도면에 도시되지 않았으나, 기판(150) 상에는 다른 구조물들, 박막, 패턴, 배선, 반도체 소자, 플러그, 콘택 등이 형성되어 있을 수 있다. 다른 실시예에 있어서 하부막(152)이 형성되지 않은 기판(150) 상에 광경화성 코팅막(154)이 형성될 수도 있다.
광경화성 코팅막(154)은 광경화성 조성물을 하부막(152) 상에 도포하여 형성될 수 있다. 광경화성 코팅막(154)은 경화되지 않고 점도가 낮은 액상 조성물로 이루어질 수 있다. 광경화성 코팅막(154)은 후속 공정에서 광(예를 들면, UV)에 노출되어 경화될 수 있다. 광경화성 코팅막(154)은 광개시제의 작용으로 고분자 중합 및/또는 가교결합을 통해 경화될 수 있다. 상기 광경화성 조성물은, 불포화 단량체, 불포화 올리고머 또는 고분자와 같은 수지 성분 및 광개시제를 포함하고, 가교제, 용매, 계면활성제 등의 성분도 포함할 수 있다. 불포화 단량체의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예시적으로 t-부틸 아크릴레이트, 실리콘 함유 아크릴레이트 등이 사용될 수 있다.
광경화성 코팅막(154)이 형성된 기판(150) 상에 템플레이트(100)를 정렬시킨다(S40). 하부막(152)에서 패턴이 형성될 부위 상에 템플레이트(100)의 패턴들(112)이 정확히 얼라인되도록 템플레이트(100)를 위치시킨다. 이하에서는, 경화된 코팅막의 전사된 패턴들과 구별하기 위하여 템플레이트(100)의 패턴들을 제1 패턴들(112)로 지칭하기로 한다.
일 실시예에 있어서, 도 5a에 도시된 것과 같이, 템플레이트(100)를 정렬시키기에 앞서, 템플레이트(100) 상에 분리용 박막(115)이 선택적으로 형성될 수 있다. 분리용 박막(115)은 템플레이트를 광경화성 코팅막(154)에 압착시킨 후 분리할 때, 경화된 코팅막으로부터 템플레이트(100)의 분리를 용이하게 할 수 있다.
도 1 및 도 4b를 참조하면, 템플레이트(100)를 광경화성 코팅막(154)에 접촉시킨다(S50). 템플레이트(100)와 광경화성 코팅막(154) 사이에 기포가 발생하지 않도록 조절하면서 가까이 밀착시킨다. 템플레이트(100)는 광경화성 코팅막(154) 아래에 위치하는 하부막(152)과 소정의 간격으로 이격되도록 압착될 수 있다. 이어서, 템플레이트(100)가 광경화성 코팅막(154)에 밀착된 상태에서 광을 조사함으로써, 템플레이트(100) 상의 제1 패턴들(112)을 임프린트하면서 광경화성 코팅막(154)을 경화시킬 수 있다(S60).
광원에서 제공된 광(일예로, 자외선)은 투명한 재질의 템플레이트(100)를 통과하여 템플레이트(100)의 제1 패턴들(112)에 접촉하는 광경화성 코팅막(154)에 도달할 수 있다. 템플레이트(100)에서 패턴 크기의 편차가 크지 않은 제1 영역(104)에서는 광이 템플레이트(100)를 장애 없이 투과할 수 있다. 이에 비하여, 패턴 크기의 편차가 상대적으로 큰 제2 영역(106)에서는 광 감쇠 부재인 미세 기포(114)에 의하여 입사된 광이 불규칙하게 산란될 수 있다. 입사된 광의 일부는 광경화성 코팅막(106)의 반대방향으로 반사될 수 있고, 일부는 불규칙하게 광경화성 코팅막(106) 쪽으로 산란될 수 있다. 이에 따라 제1 영역(104)과 비교하여, 제2 영역(106)과 접촉하는 광경화성 코팅막(106) 부분에는, 제1 패턴들(112)의 프로파일을 따라 상대적으로 감소된 세기의 광이 조사될 수 있다.
광이 조사됨에 따라 광경화성 코팅막(154)에서는 고분자 중합 및/또는 가교결합에 의한 경화가 일어날 수 있다. 템플레이트(100)의 제1 영역(104)과 제2 영 역(106)을 통과하는 광의 세기가 다르기 때문에, 이로 인해 광경화성 코팅막(154)의 경화 정도가 제1 영역(104)과 제2 영역(106)에서 차이가 발생할 수 있다. 경화 반응 속도론의 관점에서, 광의 세기 혹은 조사량이 변화함에 따라 고분자의 경화도가 함께 변화할 수 있다. 광의 조사량이 현저히 낮은 범위에서는 고분자가 거의 경화되지 않고, 광의 조사량이 일정 수준 이상 충분한 경우에는 고분자가 대부분 경화될 수 있다. 광의 조사량 또는 광의 세기를 상기 두 경우의 중간 범위에서 변화시켜 고분자의 경화 정도를 조절할 수 있다.
제1 영역(104)에서는 광경화성 코팅막(154)에 중합이나 가교 반응에 요구되는 자외선이 충분히 조사됨으로써, 템플레이트의 패턴 프로파일을 따라 고분자가 충분히 경화되어 템플레이트(100)의 패턴 형상이 선명하게 광경화성 코팅막(154)에 임프린트될 수 있다. 제2 영역(106)에서는, 광의 산란으로 패턴 프로파일을 따라 충분한 양의 광이 조사되지 못하고, 이로 인하여 패턴의 경계 부위에서 경화가 다소 불충분하게 일어날 수 있다. 이에 따라 제2 영역(106)에서는 템플레이트(100)의 패턴 형상에 정확히 일치하지 않고 근사한 형태로 광경화성 코팅막(154)에 임프린트될 수 있다.
도 1 및 도 4c를 참조하면, 경화된 코팅막(156)이 형성된 기판(150)에서 템플레이트(100)를 분리할 수 있다(S70). 경화된 코팅막(156)은 상면에 전사된 패턴들(162, 이하, '제2 패턴들'로 칭한다)을 포함할 수 있다. 패턴 크기 편차가 상대적으로 심한 제2 영역(106)에서 광 감쇠 부재를 이용하여 경화된 패턴의 프로파일을 조절함으로써, 경화된 코팅막(156)의 제2 패턴들(162)은 템플레이트(100)의 제1 패턴들(112)의 분산도에 비하여 감소된 분산도를 가질 수 있다.
임프린트의 결과로서, 템플레이트(100)의 제1 패턴들(112)에서 요부(108) 및 철부(110)는 각기 경화된 코팅막(156)의 제2 패턴들(162)에서 철부(158) 및 요부(160)에 대응하게 된다. 제1 영역(104)에서는 패턴들이 보다 선명하고 정확하게 임프린트됨으로써, 경화된 코팅막(156)의 철부(158)의 폭(d3)은 템플레이트(100)의 요부(108)의 폭(d1)과 거의 비슷하게 형성될 수 있다. 제2 영역(106)에서는 광 감쇠 부재에 의하여 패턴의 경계 부위에서 경화가 다소 불충분하게 일어남으로써, 경화된 코팅막(156)의 철부(158)의 폭(d4)이 템플레이트(100)의 요부(108)의 폭(d2)보다 감소하여, 제1 영역(104)의 경화 코팅막의 철부(158)의 폭(d3)에 보다 가까워질 수 있다. 이에 따라 템플레이트(100)의 제1 패턴들(112)의 분산도와 비교하여, 경화된 코팅막(156)의 제2 패턴들(162)은 감소된 분산도를 가질 수 있다.
다시 도 1 및 도 4d를 참조하면, 경화된 코팅막(156)의 철부(158)를 식각 마스크로 사용하여 하부막(152)을 식각하여 기판(150) 상에 하부막 패턴(157)을 형성할 수 있다(S80). 예를 들면, 플라즈마 및/또는 반응성 이온을 경화된 코팅막(156)에 조사하여 요부(160)의 아래쪽에 위치하는 부분을 제거하여 경화된 코팅막 패턴(164)을 형성한다. 이후, 경화된 코팅막 패턴(164)을 식각 마스크로 사용한 식각 공정을 수행하여 하부막 패턴(166)을 형성할 수 있다.
이하에서는, 다른 예시적인 실시예들에 따라 광 감쇠 부재로 광학 필터를 구비하는 템플레이트를 사용하여 미세 패턴을 형성하는 방법에 대하여 설명하기로 한 다. 도 5a 및 도 5b는 예시적인 실시예들에 따라 광 감쇠 부재로 광학 필터를 구비하는 템플레이트를 설명하기 위한 단면도들이다. 도 3a를 참조하여 설명한 템플레이트와 다른 점이 설명된다.
도 5a에 도시된 것과 같이, 일부 실시예에 있어서 템플레이트는 광이 투과하는 면의 일부에 광학 필터를 구비할 수 있다. 템플레이트(200)는 제1 패턴들(212)의 패턴 크기 편차가 큰 영역 즉, 제2 영역(206)에 광 감쇠 부재로 광학 필터(214)를 구비할 수 있다. 광학 필터(214)는 요부(218) 및 철부(210)로 이루어진 제1 패턴들(212)이 형성된 템플레이트(200)의 제1 면(202)과 마주보는 제2 면(203)에 부착될 수 있다. 제2 영역(206)에서, 템플레이트(200)의 상기 제2 면(203)으로 입사되는 광은 광학 필터(214)를 통과하면서 산란, 흡수, 차단 등의 작용에 의하여 광의 세기가 감소될 수 있다. 광학 필터(214)로는, 편광필름, UV 차단 필름, UV 흡수 필름 등을 사용할 수 있으며, 이들에 제한되는 것은 아니다.
도 5b에 도시된 것과 같이, 다른 실시예에 있어서 템플레이트는 광이 투과하는 면의 전면에 광학 필터를 구비할 수 있다. 템플레이트(200)는 패턴 크기 편차가 상대적으로 작은 제1 영역(204)에 형성된 제1 광학 필터(216)와, 패턴 크기 편차가 상대적으로 큰 제2 영역(206)에 형성된 제2 광학 필터(218)를 구비할 수 있다. 제1 및 제2 광학 필터(216, 218)는 패턴들이 형성된 제1 면(202)과 마주보는 제2 면(203)에 부착될 수 있다. 제1 광학 필터(216)는 광의 세기에 관하여 제1 투과율을 가지고, 제2 광학 필터(218)는 상기 제1 투과율보다 낮은 제2 투과율을 가질 수 있다. 이에 따라 제1 영역(204)과 제2 영역(206)을 투과하는 빛의 세기를 다르게 조절할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 예시적인 실시예들에 따라 도 5a에 도시된 광 감쇠 부재를 사용하여 미세 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6a를 참조하면, 템플레이트(200)의 제1 패턴들(212)이 형성된 면을 광경화성 코팅막(254)에 접촉시킨다. 일 실시예에 있어서, 템플레이트(200)를 광경화성 코팅막(254)에 접촉시키기에 앞서, 템플레이트(200) 상에 분리용 박막(215)이 선택적으로 형성될 수 있다.
템플레이트(200)가 광경화성 코팅막(254)에 밀착된 상태에서 광을 조사함으로써, 템플레이트(200) 상의 제1 패턴들(212)을 임프린트하면서 광경화성 코팅막(254)을 경화시킬 수 있다. 템플레이트(200)에서 패턴 크기의 편차가 크지 않은 제1 영역(204)에서는 광이 템플레이트(200)를 장애 없이 투과할 수 있다. 이에 비하여, 패턴 크기의 편차가 상대적으로 큰 제2 영역(206)에서는 광 감쇠 부재인 광학 필터(214)에 의하여 제1 패턴들(212)의 프로파일을 따라 감소된 세기의 광이 조사될 수 있다.
광이 조사됨에 따라 광경화성 코팅막(254)에서는 고분자 중합 및/또는 가교결합에 의한 경화가 일어날 수 있다. 제1 영역(204)에서는 광경화성 코팅막(254)에 중합이나 가교 반응에 요구되는 자외선이 충분히 조사됨으로써, 템플레이트의 패턴 프로파일을 따라 고분자가 충분히 경화되어 템플레이트(200)의 패턴 형상이 선명하게 광경화성 코팅막(254)에 임프린트될 수 있다. 제2 영역(206)에서는, 광의 산란 또는 흡수에 의해 패턴 프로파일을 따라 충분한 양의 광이 조사되지 못하고, 이로 인하여 패턴의 경계 부위에서 경화가 다소 불충분하게 일어날 수 있다. 이에 따라 제2 영역(206)에서는 템플레이트(200)의 패턴 형상에 정확히 일치하지 않고 근사한 형태로 광경화성 코팅막(254)에 임프린트될 수 있다.
도 6b를 참조하면, 경화된 코팅막(256)이 형성된 기판(250)에서 템플레이트(200)를 분리할 수 있다. 경화된 코팅막(256)은 상면에 전사된 제2 패턴들(262)을 포함할 수 있다. 패턴 크기 편차가 상대적으로 심한 제2 영역(206)에서 광 감쇠 부재를 이용하여 경화된 패턴의 프로파일을 조절함으로써, 경화된 코팅막(256)의 제2 패턴들(262)은 템플레이트(200)의 제1 패턴들(212)의 분산도에 비하여 감소된 분산도를 가질 수 있다.
제1 영역(204)에서는 패턴들이 보다 선명하고 정확하게 임프린트됨으로써, 경화된 코팅막(256)의 철부(258)의 폭(d3)은 템플레이트(200)의 요부(208)의 폭(d1)과 거의 비슷하게 형성될 수 있다. 제2 영역(206)에서는 광 감쇠 부재에 의하여 패턴의 경계 부위에서 경화가 다소 불충분하게 일어남으로써, 경화된 코팅막(256)의 철부(258)의 폭(d4)이 템플레이트(200)의 요부(208)의 폭(d2)보다 감소하여, 제1 영역(204)의 경화 코팅막의 철부(258)의 폭(d3)에 보다 가까워질 수 있다. 이에 따라 템플레이트(200)의 제1 패턴들(212)의 분산도와 비교하여, 경화된 코팅막(256)의 제2 패턴들(262)은 감소된 분산도를 가질 수 있다.
이후, 경화된 코팅막(256)의 철부(258)를 식각 마스크로 사용하여 요부(260) 아래의 경화된 코팅막(256) 부분과 하부막(252)을 식각하여 기판(250) 상에 하부막 패턴(257)을 형성할 수 있다. 하부막 패턴(257)도 템플레이트(200)에 구비된 제1 패턴들(212)의 크기 산포에 비하여, 개선된 패턴 크기 산포를 가질 수 있다.
이상, 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것으로 해석되지는 않는다. 오히려, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 실시예들을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 미세 패턴의 형성 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2a 및 도 2b는 각기 소정의 분산도를 가지는 패턴 구조물이 형성된 템플레이트를 예시적으로 설명하기 위한 사시도들이다.
도 3a 내지 도 3c는 예시적인 실시예들에 따라 광 감쇠 부재로 미세 기포가 형성된 템플레이트 및 그 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라 도 3a에 도시된 광 감쇠 부재를 사용하여 미세 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라 광 감쇠 부재로 광학 필터를 구비하는 템플레이트를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6a 및 도 6b는 예시적인 실시예들에 따라 도 5a에 도시된 광 감쇠 부재를 사용하여 미세 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

Claims (10)

  1. 기판 상에 광경화성 코팅막을 형성하는 단계;
    패턴 크기에 관하여 제1 분산도를 갖는 복수개의 제1 패턴들을 제1 면에 구비하는 템플레이트의 상기 제1 면을 상기 광경화성 코팅막에 접촉시키는 단계;
    상기 템플레이트를 통해 상기 광경화성 코팅막에 빛을 조사하여 상기 제1 패턴들로부터 전사되고 상기 제1 분산도보다 낮은 제2 분산도를 갖는 제2 패턴들을 구비하는 경화된 코팅막을 형성하는 단계; 및
    상기 템플레이트를 상기 경화된 코팅막으로부터 분리하는 단계를 포함하며,
    상기 템플레이트는 제1 패턴 크기 편차를 가지는 제1 영역과 상기 제1 패턴 크기 편차보다 큰 제2 패턴 크기 편차를 가지는 제2 영역을 포함하고,
    상기 템플레이트는 상기 제2 영역의 내부에 형성되어 있는 미세 기포, 또는 상기 제2 영역에 부착된 광학 필터를 포함하는 미세 패턴의 형성방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 템플레이트는 석영(quartz)을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴의 형성방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 템플레이트는 상기 제1 영역에 부착되고 제1 광 투과율을 가지는 제1 광학 필터와, 상기 제2 영역에 부착되고 상기 제1 광 투과율보다 낮은 제2 광 투과율을 가지는 제2 광학 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴의 형성 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 광학 필터는 편광 필름, 광 차단 필름 또는 광 흡수 필름인 것을 특징으로 하는 미세 패턴의 형성방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 템플레이트의 상기 제1 면을 상기 광경화성 코팅막에 접촉시키기 전에,
    상기 템플레이트의 상기 패턴들의 크기 분포를 평가하는 단계; 및
    상기 템플레이트의 패턴 크기 편차가 상대적으로 큰 부분에 상기 미세 기포 또는 상기 광학 필터를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴의 형성방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 미세 기포는 상기 템플레이트에 레이저 빔을 조사하여 형성되는 것을 특징으로 하는 미세 패턴의 형성방법.
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