KR101566263B1 - 초해상막 및 이를 이용한 리소그래피 방법 - Google Patents

초해상막 및 이를 이용한 리소그래피 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일측면에 따르면 기판에 패턴을 형성하기 위한 광학 리소그래피 장치에서, 상기 기판에 탈착가능한 초해상막으로써, 상기 초해상막은 상부에 제1유전층이 위치하고, 하부에 제2유전층이 위치하며, 상기 제1유전층과 상기 제2유전층 사이에 상변화물질층이 위치하되, 상기 상변화물질층은 Sb-Se 화합물인 초해상막이 제공될 수 있다.

Description

초해상막 및 이를 이용한 리소그래피 방법{super resolution film and lithography method using thereof}
본 발명은 초해상막 및 이를 이용한 리소그래피 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 상하층의 유전층 및 중간층에 상변화물질층을 둔 초해상막 및 이를 이용한 근접장 광 리소그래피 방법에 관한 것이다.
정보화 시대로 진입함에 따라서 우리 일상생활의 편리함을 위한 디스플레이, 컴퓨터, 태양전지 등 다양한 전자장비의 성능 및 편의성이 날로 향상되고 있으며, 이에 따라서 전자부품의 소형화, 고밀도 직접화를 위한 연구가 활발이 이루어지고 있다. 이러한 고직접화의 가장 핵심적인 역할을 하는 것은 바로 노광 기술이며, 반도체 제작에 있어서 수백가지 공정을 거치게 되며 노광 공정은 전체생산공정 시간의 60% 소요하는 중요한 기술이다. 일반적으로 노광 공정은 밀착 노광(contact printing), 근접 노광(proximity printing), 투영 노광(projection printing)으로 구분이 되며, 밀착 노광 및 근접 노광은 포토마스크를 사용하는 방법으로 전자부품 생산공정에서 가장 널리 이용되고 있다. 포토마스크를 사용하는 노광 공정에서는 각 모델에 따른 고가의 마스크 설계 및 제작비용과 마스크 제작 후 유지 및 관리비용이 발생되어 다품종 소량생산에 있어서 어려움이 존재한다. 또한 고정밀 패턴을 제작하기 위하여 투영 노광(projection printing)을 거친 레이저빛을 이용하여 노광하게 되는데, 이때 고가의 낮은 파장 광원 및 고배율광학계가 요구된다. 투영 노광(projection printing)중 마스크리스 리소그래피(masklesslithography)기술은 포토마스크를 사용하지 않고 임의의 형상을 제작하는 방법으로 고비용의 마스크를 사용하지 않음으로써 매우 경제적인 방법으로 다양한 품종 및 소량생산이 가능하다. 하지만 광원의 파장 및 렌즈의 개구수 (numerical aperture)로 인하여 빛의 분해능(회절한계)이 존재하게 되어, 고정밀 패턴제작의 한계가 존재한다. 이런 회절한계를 극복하기 위한 방법으로 EUV(extreme ultraviolet), nanoimprinting lithography, e-beam lithography, focused ion beam lithography, scanning probe lithography, SIL based lithography. plasmonic lithography 등 다양한 공정기술이 존재하며, 초정밀 Gap 제어, 낮은 스캔속도 및 투과효율로 인한 높은 공정비용과 긴 공정시간이 여전히 중요한 문제로 남아 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 일본공개특허 2001-066783 에서는 근접장 광을 이용한 광 리소그래피 법에 의해 미세 패턴을 형성하는 방법이 제시하였다. 특정 구조의 복합막을 감광층에 적층해 근접장 광을 발생시킴으로써, 노광에 최적인 조건으로 조정하는 방식이다. 복합막은 상하부에 유전체층이 있고, 중간에 비선형성 광학 물질층으로 상변화물질층을 두는데, 일본공개특허 2001-066783에서는 중간층에 안티몬과 같은 금속, Ge-Sb-Te합금, Ag-In-Sb-Te합금, Ag-In-Sb-Te-V합금과 같은 합금, 니오브산 리튬, 메틸 니트로 아닐린과 같은 화합물을 이용하였다.
그러나 종래의 방식은 중간층의 상변화 온도가 높아 높은 에너지 광원이 필요하며, 또한 상변화 속도도 느려 급속 냉각을 위한 고속의 회전 패터닝 방식에 효과적이었고, 특히 디스플레이, 반도체 생산에 이용되고 있는 스캐닝 방식의 공정속도인 mm/s 단위에서는 빛/열 퍼짐 현상으로 초미세 패터닝이 어려운 문제가 있었다.
일본공개특허 2001-066783
본 발명의 실시 예들은 상변화물질층으로 Sb-Se 화합물을 이용하되, 바람직하게는 Sb65Se35 를 이용하여, 상변화 온도를 낮추어 낮은 에너지 광원으로 마이크로렌즈 어레이를 이용한 대면적 패터닝이 가능하도록 하고, 빠른 응답속도로 인해 광/열 퍼짐 현상이 감소하여 초 미세패턴 형성이 가능하도록 하고자 한다.
또한, mm/s 단위의 스캐닝 방식 패터닝이 가능하도록 하여 X, Y 스테이지를 이용한 스캐닝 방식의 대면적 나노 패터닝 가능하도록 하고자 하며, 이를 통해 디스플레이, 반도체 등 다양한 전자부품생산에 적용할 수 있도록 하고자 한다.
또한, 초해상막의 기판층이 유연 탄성소재로 하여 굴곡면 등 다양한 형상의 기판에 용이하게 결합할 수 있도록 하고자 한다.
본 발명의 일측면에 따르면 기판(210)에 패턴을 형성하기 위한 광학 리소그래피 장치에서, 상기 기판(210)에 탈착가능한 초해상막(100)으로써, 상기 초해상막(100)은 상부에 제1유전층(110)이 위치하고, 하부에 제2유전층(130)이 위치하며, 상기 제1유전층(110)과 상기 제2유전층(130) 사이에 상변화물질층(120)이 위치하되, 상기 상변화물질층(120)은 Sb-Se 화합물인 초해상막(100)이 제공될 수 있다.
또한, 상기 Sb-Se 화합물은 Sb65Se35인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1유전층(110) 및 제2유전층(130)은 산화물계, 질화물계, 탄화물계 또는 칼코지나이드계　물질인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 산화물계 물질은 SiO2, ZnS-SiO2, GeO2, BeO2, ZrO2, BaTiO3, SrTiO3,　TaO　인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 질화물계 물질은 SiN4, BN, AlN 인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 탄화물계 물질은 SiC 인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 칼코지나이드계 물질은 ZnS, ZnSe 인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1유전층(110) 및 제2유전층(130)은 ZnS-SiO2 인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1유전층(110) 상부에는 상기 제1유전층(110), 상기 상변화물질층(120) 및 상기 제2유전층(130)의 적층 구조를 지지하기 위한 기판층(140)이 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 기판층(140)은 증착면이 곡면인 경우, 유연한 탄성을 지닌 소재로 이루어질 수 있으며, 평면인 경우에는 단단한 글라스와 같은 소재로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 기판층(140)은 필름류로써, PC, COP, PI, PET, OPP, PE, PP,　PMMA, 아크릴이 이용되거나, 글라스류로써는 소다라임(Sodalime glass), borosilicate glass, fused silica glass, 석영(quartz) 중 어느 하나가 이용되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제2유전층(130) 하면은 포토레지스트(220)와의 분리를 용이하게 하기 위하여 소수성코팅층(150)을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 소수성코팅층(150)은 PDMS의 자기조립소중합체(self-assembled oligomer)을 이용하여 형성되거나, 자기조립단분자막(self-assembled monolayer)이 증착되어 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 자기조립단분자막은 실란(silane) 또는 사이얼(thiol) 계열의 자기조립단분자막인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1유전층(110)의 두께는 30 ~ 500 nm 이고, 상기 상변화물질층(120)의 두께는 5 ~ 30 nm, 상기 제2유전층(130)의 두께는 5 ~ 60 nm 인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 필름류는 두께가 5 ~　300 um인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 기판(210)에 패턴을 형성하기 위하여, 기판(210)을 스테이지(400) 상에 올리는 기판(210)준비단계; 상기 기판(210)에 포토레지스트(220)를 코팅하는 포토레지스트(220)코팅단계; 상기 포토레지스트(220) 상에 초해상막(100)을 결합하는 초해상막(100)결합단계; 레이저빔을 조사하고 상기 스테이지(400)를 이동시키며 기판(210)에 패턴을 형성하는 패턴형성단계 및 초해상막(100)분리단계를 포함하되, 상기 초해상막(100)은 상부에 제1유전층(110)이 위치하고, 하부에 제2유전층(130)이 위치하며, 상기 제1유전층(110)과 상기 제2유전체층 사이에 상변화물질층(120)이 위치하되, 상기 상변화물질층(120)은 Sb-Se 화합물이고, 상기 패턴형성단계에서 레이저빔이 조사되면, 상기 초해상막(100)의 상변화물질층(120)에서 근접장 개구(near-field aperture)가 형성되어 레이저빔이 투과되며 패턴을 형성하는 초해상막(100)을 이용한 리소그래피 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 패턴형성단계는 레이저빔이 모듈레이션을 통해 입사되고 이를 마이크로렌즈 어레이(300)를 통해 포커싱하여 패턴을 형성하거나, DMD (digital micro mirror device)를 이용하는 등 마스크리스 방식으로 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 상변화물질층으로 Sb-Se 화합물을 이용하되, 바람직하게는 Sb65Se35 를 이용하여, 상변화 온도를 낮추어 낮은 에너지 광원으로 마이크로렌즈 어레이를 이용한 대면적 패터닝이 가능하도록 하고, 빠른 응답속도로 인해 광/열 퍼짐 현상이 감소하여 초 미세패턴 형성이 가능하도록 할 수 있다.
즉, Sb65Se35 는 일반적인 상변화 물질인 Ge2Sb2Te5 620 ℃, Sb2Se3 611℃, Sb2Te 620℃ 및 Sb 630℃ 비교해서 Sb65Se35는 538 ℃로 낮은 값을 가져 이와 같은 효과가 발생한다.
또한, mm/s 단위의 스캐닝 방식 패터닝이 가능하도록 하여 X,Y 스테이지를 이용한 스캐닝 방식의 대면적 나노 패터닝 가능하도록 하며, 이를 통해 디스플레이, 반도체 생산에 적용할 수 있다.
또한, 초해상막의 기판층이 유연 탄성소재로 하여 굴곡면 등 다양한 형상의 기판에 용이하게 증착할 수 있다.
도 1은 초해상막을 이용한 리소그래피 장치를 도시한 것으로 (a)는 전체 시스템을 도시한 것이고, (b)는 다중병렬 빔어레이와 초해상막 및 패터닝부를 확대 도시한 것이며, (c)는 기판 상에 초해상막이 결합된 형태를 확대 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초해상막의 제작 공정을 도시한 것이다.
도 3은 기판이 곡면 형상인 경우 본 발명의 일실시예에 따른 초해상막이 결합된 형태를 도시한 것이다.
도 4는 Sb65Se35의 특성을 실험한 결과를 나타낸 것이다. (a)는 DSC 를 이용한 target 의 열분석 결과를 도시한 것이고, (b)에서 좌측 그래프는 온도변화에 따른 광학계수를 엘립소미터장비를 이용하여 측정한 결과를 도시한 것이며, 우측 그래프는 빛의 전 파장에서의 광학계수(n, k) 측정 값을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 초해상막을 이용한 리소그래피 방법을 도시한 것이다.
도 6은 초해상막을 패터닝 기판에 진공합착하는 방식을 도시한 것이다.
도 7은 초해상막의 상변화물질층 및 제1유전층의 두께를 변화시키면서 알아본 상변화물질층에서의 광학적 가변 나노개구 크기의 시뮬레이션 결과이다.
도 8은 마이크로 렌즈 어레이를 통한 패턴 형성을 도시한 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 초해상막을 이용한 리소그래피 장치를 도시한 것으로 (a)는 전체 시스템을 도시한 것이고, (b)는 다중병렬 빔어레이와 초해상막 및 패터닝부를 확대 도시한 것이며, (c)는 기판 상에 초해상막이 결합된 형태를 확대 도시한 것이다.
도 1을 참조하여 초해상막(100)을 살펴보면, 초해상막(100)은 상부에 제1유전층(110)이 위치하고, 하부에 제2유전층(130)이 위치하며, 상기 제1유전층(110)과 상기 제2유전층(130) 사이에 상변화물질층(120)이 위치한다.
초해상막(100)은 렌즈로부터 집광되는 빛이 제1유전층(110)와 제2유전층(130)으로 둘러싸인 상변화물질층(120)을 투과하면서 집속 영역을 감소시킨다. 이때 제1유전층(110)과 제2유전층(130)은 상변화물질층(120)과 광감성 폴리머 및 기판(210)과의 상호확산에 의한 열화 및 믹싱(mixing)을 방지하며, 제2유전층(130)은 SIL 리소그래피에서의 에어 갭(air gap) 역할을 하여 초해상막(100)과 광감성 폴리머(패턴닝부)와의 일정한 간격을 유지시켜 줌으로써 정밀한 나노패턴 제작이 가능하게 한다.
제1유전층(110) 및 제2유전층(130)은 산화물계, 질화물계, 탄화물계 또는 칼코지나이드계　물질이 이용될 수 있는데, 산화물계 물질로는 SiO2, ZnS-SiO2, GeO2, BeO2, ZrO2, BaTiO3, SrTiO3,　TaO　등이 이용될 수 있고, 질화물계물질은 SiN4, BN, AlN 등이 이용될 수 있다. 또한, 탄화물계 물질은 SiC 등이 이용될 수 있으며, 칼코지나이드계 물질은 ZnS, ZnSe 등이 이용될 수 있다. 이와 같은 다양한 물질 중에서 ZnS-SiO2 은 높은 수준의 고온, 기계적 강도를 유지하면서 열변형이 적으므로 제1유전층(110) 및 제2유전층(130)으로 가장 적합하게 이용될 수 있다.
제1유전층(110) 상부에는 상기 제1유전층(110), 상기 상변화물질층(120) 및 상기 제2유전층(130)의 적층 구조를 지지하기 위한 기판층(140)이 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다. 기판층(140)은 증착면이 곡면인 경우, 유연한 탄성을 지닌 소재로 이루어질 수 있으며, 평면인 경우에는 유연한 탄성소재뿐만 아니라 단단한 글라스와 같은 소재로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다. 기판층(140)에는 필름류로써, PC, COP, PI, PET, OPP, PE, PP,　PMMA, 아크릴이 이용되거나, 글라스류로써는 소다라임(sodalime glass), borosilicate glass, fused silica glass, 석영(quartz) 중 어느 하나가 이용될 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 초해상막(100)은 기판(210)에 탈부착이 가능하므로, 부착이후 탈착되는 과정에서 초해상막(100)이나 기판(210)이 손상되는 것을 방지하기 위하여 소수성코팅층(150)을 더 포함할 수 있다. 소수성코팅층(150)은 제2유전층(130) 하면에 코팅된다.
일반적으로 박막의 분리를 원활하게 하기 위해서는 이형재를 이용하여 박막을 코팅하게 된다. 테프론, 다이아몬드 등 다양한 재료가 존재하지만 근접광에서 제어하기 위해서는 높은 투과율과 얇은 두께의 소재가 필요하다. 테프론, 다이아몬드 코팅은 두께가 높아서 근접광의 초해상막(100)에 코팅하여 빛을 투과하는 것은 힘들며, 자기조립단분자막(self-assembled monolayer)의 경우 증착과정에서 산성가스의 발생으로 필름(film)으로 구성된 초해상막(100)에 손상을 입히게 된다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 일실시예에서는 소수성코팅층(150)을 PDMS의 자기조립소중합체(self-assembled oligomer)을 이용하여 형성되거나, 내산성 소재의 경우 자기조립단분자막(self-assembled monolayer)이 증착되어 형성되도록 하며 자기조립단분자막은 실란(silane) 또는 사이얼(thiol) 계열의 자기조립단분자막이 이용될 수 있다.
특히, PDMS는 이형성이 좋아 소수성코팅층(150)으로 적합하며, PDMS 전사의 경우 10 nm 미만의 높이로 안정적으로 제작이 가능하고 소재의 투광성이 높아서 광투과 손실이 적다는 장점과 함께 다른 anti-adhesion (silane SAM) 소재와 비교하여 carbon-based [C-C-C]n main chain bonding 과 다르게 Strong [Si-O-Si]n main chain bonding 을 하고 있어서 고온 및 광에서의 표면에너지 값이 변화가 적다는 점에 특징이 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초해상막(100)의 제작 공정을 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 초해상막(100)은 먼저 (a) 기판층(140)을 준비하고, (b) 제1유전층(110), 상변화물질층(120), 제2유전층(130)을 증착시킨다. 이후 적당히 가열함으로써 재료의 내부 구조 속에 남아있는 열 이력 및 가공에 의한 영향을 제거함과 동시에 상변화물질 결정화를 위한 (c) 어닐링 공정을 거친다. 즉, 일정 온도까지 가열했다가 서서히 식히고, (d) 제2유전층(130)에 소수성코팅층(150)을 코팅하여 초해상막(100)을 완성하게 된다.
도 3은 기판(210)이 곡면 형상인 경우 본 발명의 일실시예에 따른 초해상막(100)이 결합된 형태를 도시한 것이다. 본 발명의 일실시예에 따른 초해상막(100)은 유연한 탄성재질의 기판층(140) 상에 박막이 증착된 구조이어서, 도 3과 같이 곡면 형상의 기판(210)에도 용이하게 결합하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시예에서는 상변화물질층(120)으로 Sb-Se 화합물을 이용하며, 바람직하게는 Sb65Se35를 이용한다.
도 4는 Sb65Se35의 특성을 실험한 결과를 나타낸 것이다. 도 4에서 (a)는 DSC 를 이용한 target 의 열분석 결과를 도시한 것이고, (b)는 온도변화에 따른 광학계수를 엘립소미터장비를 이용하여 측정한 결과와 빛의 전 파장에서의 광학계수(n, k) 측정 값을 도시한 것이다.
(a)를 참조하면, Sb65Se35 는 일반적인 상변화 물질인 Ge2Sb2Te5 620 ℃, Sb2Se3 611℃, Sb2Te 620℃ 및 Sb 630℃ 비교해서 Sb65Se35는 538 ℃로 낮은 값을 가짐을 확인할 수 있는데, 이는 낮은 melting point 로 인하여 낮은 에너지 광원으로 초해상막(100)의 광학 개구를 제작할 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, DSC는 시료에 일정한 속도로 가열하면서 상변화에 따른 열량의 변화 관측하게 되며, 이를 이용하면 물질의 Tg, Tc, Tm, 을 관측할 수 있다. 도 4 (a)의 그래프에서 피크치는 물질의 Tg 지점이 된다. 즉 레이저를 통하여 상변화물질층(120)에 열을 가할 때 Tg 이상 지점에서 crystal 에서 amorphous 또는 molten 한 상태로 변화게 되며 광 흡수계수가 감소하며 투과율이 증가한다.
도 4의 (b)에서 좌측 그래프는 온도변화에 따른 광학계수를 엘립소미터장비를 이용하여 광학계수인 (n, k) 값을 나타낸 것인데, Tg 이상에서 k 값이 감소함을 관측할 수 있으며, 이를 통해 초해상막(100)의 광 투과율이 증가함을 알 수 있다. 특히 405 nm 파장의 레이저 광원에서의 그래프를 통해 이를 확인할 수 있다.
도 4의 (b)에서 우측 그래프는 빛의 전 파장에서의 광학계수(n, k) 측정 값을 나타낸 것으로, 본 소재가 자외선부터 가시광선 영역까지 n, k 값 차이가 남을 보여주고 있으며, 이를 통하여 다양한 레이저 소스를 사용할 수 있음을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 초해상막(100)의 두께는 상변화를 돕는 제1유전층(110)은 30 ~ 500 nm 범위이고, 상변화물질층(120)은 노광 시 상변화막이 두꺼우면 빛 투광성이 떨어서 기판(210) 노광이 이루어 지지 않으므로 5 ~ 30 nm 범위에서 이용될 수 있다.
또한 제2유전층(130)은 보호층 및 상변화물질층(120)의 상변화를 돕는 역할을 하며 동시에 근접장 발현을 위하여 낮은 두께가 필요하므로 5 ~ 60 nm 범위에서 이용될 수 있다.
또한, 필름류는 곡면상 및 평면상에 접합하기 위해서는 어느 정도 탄성을 지닌 두께가 요구되므로 5 ~　300 um가 이용되고, 글라스류는 광학 초점거리만 허용이 되면 두께는 특별히 제한될 필요가 없다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 초해상막(100)을 이용한 리소그래피 방법을 도시한 것이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 초해상막(100)을 이용한 리소그래피 방법은 (a) 먼저 기판(210)을 스테이지(400) 상에 올리고, 포토레지스트(220)를 증착한 이후 포토레지스트(220) 상에 초해상막(100)을 진공합착방식 등을 통하여 결합시킨다. (b) 이후 레이저 빔을 조사하여 다중 병렬 빔 어레이 등을 거쳐 패터닝 기판(210)에 패턴을 형성하게 된다. (c) 이후 초해상막(100)은 분리하게 되고, (d) 어닐링 공정을 거쳐 초해상막(100)은 다시 재사용할 수 있다.
도 6은 초해상막(100)을 패터닝 기판(210)에 진공합착하는 방식을 도시한 것이다. 도 6의 (a)와 같이 초해상막(100)과 패터닝 사이에는 갭(gap)이 존재하므로 이러한 갭이 발생하지 하지 않도록 진공으로 합착하게 된다. 이 때, 도 6 (b)와 같이 초해상막(100)을 진공상태에서 롤링으로 접합시켜 균일하게 기판(210)에 밀착할 수 있다.
도 7은 초해상막(100)의 상변화물질층(120) 및 제1유전층(110)의 두께를 변화시키면서 알아본 상변화물질층(120)에서의 광학적 가변 나노개구 크기의 시뮬레이션 결과이다. 도 7 (a)는 광학적 가변 나노개구가 형성됨을 나타낸 것이고, (b)는 광학적 가변 나노개구의 크기를 나타낸 것이다.
상변화물질층(120)에서는 Tg 이상의 온도에서 상변화가 발생하며 나노 개구가 생성되는데, 초해상막(100)의 두께에 따라서 조금씩 크기의 차이가 있으며, 생성된 개구를 통하여 근접장이 형성된다.
기판(210)에 증착되는 포토레지스트(220)의 노광은 근접장과 동시에 상변화물질층(120)의 투과율 증가의 영향으로 이루어진다.
도 8은 마이크로렌즈 어레이를 통한 패턴 형성을 도시한 것이다. 도 8에서와 같이 마이크로렌즈 어레이을 이용하면 동시 다발적으로 나노패턴을 구현하는 것이 가능하다.
100 : 초해상막
110 : 제1유전층
120 : 상변화물질층
130 : 제2유전층
140 : 기판층
150 : 소수성코팅층
200 : 패터닝부
210 : 기판
220 : 포토레지스트
300 : 마이크로렌즈 어레이
400 : 스테이지

Claims (33)

  1. 기판(210)에 패턴을 형성하기 위한 광학 리소그래피 장치에서, 상기 기판(210)에 탈착가능한 초해상막(100)으로서,
    상기 초해상막(100)은 상부에 제1유전층(110)이 위치하고, 하부에 제2유전층(130)이 위치하며, 상기 제1유전층(110)과 상기 제2유전층(130) 사이에 상변화물질층(120)이 위치하되, 초 미세패턴의 형성이 가능하도록, 상기 상변화물질층(120)이 Ge2Sb2Te5, Sb2Te, Sb 중에서 하나로 형성된 경우보다 상변화 온도가 낮아지게 하고, 상기 상변화물질층(120)이 Sb, Ge-Sb-Te합금, Ag-In-Sb-Te합금 중에서 하나로 형성된 경우보다 광 또는 열의 퍼짐 현상이 줄어들게 하기 위해서 상기 상변화물질층(120)은 Sb-Se 화합물로 형성되며, 상기 제1유전층(110) 및 제2유전층(130)은 산화물계, 질화물계, 탄화물계 또는 칼코지나이드계 물질이고, 상기 제1유전층(110) 상부에는 기판층(140)이 위치하며, 상기 기판층(140)은 증착면이 곡면인 경우, 유연한 탄성을 지닌 소재로 이루어질 수 있으며, 평면인 경우에는 단단한 글라스와 같은 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초해상막.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 Sb-Se 화합물은 Sb65Se35인 초해상막.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화물계 물질은 SiO2, ZnS-SiO2, GeO2, BeO2, ZrO2, BaTiO3, SrTiO3,　TaO　인 것을 특징으로 하는 초해상막.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 질화물계 물질은 SiN4, BN, AlN 인 것을 특징으로 하는 초해상막.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄화물계 물질은 SiC 인 것을 특징으로 하는 초해상막.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 칼코지나이드계 물질은 ZnS, ZnSe 인 것을 특징으로 하는 초해상막.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판층(140)은 필름류로써, PC, COP, PI, PET, OPP, PE, PP,　PMMA, 아크릴이 이용되거나, 글라스류로써는 소다라임(sodalime glass), borosilicate glass, fused silica glass, 석영(quartz) 중 어느 하나가 이용되는 것을 특징으로 하는 초해상막.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2유전층(130) 하면은 포토레지스트(220)와의 분리를 용이하게 하기 위하여 소수성코팅층(150)을 더 포함하는 초해상막.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 소수성코팅층(150)은 PDMS의 자기조립소중합체(self-assembled oligomer)을 이용하여 형성되거나, 자기조립단분자막(self-assembled monolayer)이 증착되어 형성되는 것을 특징으로 하는 초해상막.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 자기조립단분자막은 실란(silane) 또는 사이얼(thiol) 계얼의 자기조립단분자막인 것을 특징으로 하는 초해상막.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1유전층(110)의 두께는 30 ~ 500 nm 이고, 상기 상변화물질층(120)의 두께는 5 ~ 30 nm, 상기 제2유전층(130)의 두께는 5 ~ 60 nm 인 것을 특징으로 하는 초해상막.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 필름류는 두께가 5 ~　300 um인 것을 특징으로 하는 초해상막.
  17. 기판(210)에 패턴을 형성하기 위하여,
    기판(210)을 스테이지(400) 상에 올리는 기판(210)준비단계;
    상기 기판(210)에 포토레지스트(220)를 코팅하는 포토레지스트(220)코팅단계;
    상기 포토레지스트(220) 상에 초해상막(100)을 결합하는 초해상막(100)결합단계;
    레이저빔을 조사하고 상기 스테이지(400)를 이동시키며 기판(210)에 패턴을 형성하는 패턴형성단계 및
    초해상막(100)분리단계를 포함하되,
    상기 초해상막(100)은 상부에 제1유전층(110)이 위치하고, 하부에 제2유전층(130)이 위치하며, 상기 제1유전층(110)과 상기 제2유전층(130) 사이에 상변화물질층(120)이 위치하되, 상기 상변화물질층(120)은 Sb-Se 화합물이고, 상기 제1유전층(110) 및 제2유전층(130)은 산화물계, 질화물계, 탄화물계 또는 칼코지나이드계 물질이되,
    상기 패턴형성단계에서 레이저빔이 조사되면, 상기 초해상막(100)의 상변화물질층(120)에서 근접장 개구(near-field aperture)가 형성되어 레이저빔이 투과되며 패턴을 형성하는 초해상막을 이용한 리소그래피 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 패턴형성단계는 레이저빔이 모듈레이션을 통해 입사되고 이를 마이크로렌즈 어레이(300)를 통해 포커싱하여 패턴을 형성하거나, DMD (digital micro mirror device)를 이용하는 등 마스크리스 방식으로 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 초해상막을 이용한 리소그래피 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 Sb-Se 화합물은 Sb65Se35인 초해상막을 이용한 리소그래피 방법.
  20. 삭제
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 산화물계 물질은 SiO2, ZnS-SiO2, GeO2, BeO2, ZrO2, BaTiO3, SrTiO3,　TaO　인 것을 특징으로 하는 초해상막을 이용한 리소그래피 방법.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 질화물계 물질은 SiN4, BN, AlN 인 것을 특징으로 하는 초해상막을 이용한 리소그래피 방법.
  23. 제 17 항에 있어서,
    상기 탄화물계 물질은 SiC 인 것을 특징으로 하는 초해상막을 이용한 리소그래피 방법.
  24. 제 17 항에 있어서,
    상기 칼코지나이드계 물질은 ZnS, ZnSe 인 것을 특징으로 하는 초해상막을 이용한 리소그래피 방법.
  25. 삭제
  26. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1유전층(110) 상부에는 상기 제1유전층(110), 상기 상변화물질층(120) 및 상기 제2유전층(130)의 적층 구조를 지지하기 위한 기판층(140)이 위치하는 초해상막을 이용한 리소그래피 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 기판층(140)은 증착면이 곡면인 경우, 유연한 탄성을 지닌 소재로 이루어질 수 있으며, 평면인 경우에는 단단한 글라스와 같은 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초해상막을 이용한 리소그래피 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 기판층(140)은 필름류로써, PC, COP, PI, PET, OPP, PE, PP,　PMMA, 아크릴이 이용되거나, 글라스류로써는 소다라임(sodalime glass), borosilicate glass, fused silica glass, 석영(quartz) 중 어느 하나가 이용되는 것을 특징으로 하는 초해상막을 이용한 리소그래피 방법.
  29. 제 17 항에 있어서,
    상기 제2유전층(130) 하면은 포토레지스트(220)와의 분리를 용이하게 하기 위하여 소수성코팅층(150)을 더 포함하는 초해상막을 이용한 리소그래피 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 소수성코팅층(150)은 PDMS의 자기조립소중합체(self-assembled oligomer)을 이용하여 형성되거나, 자기조립단분자막(self-assembled monolayer)이 증착되어 형성되는 것을 특징으로 하는 초해상막을 이용한 리소그래피 방법.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 자기조립단분자막은 실란(silane) 또는 사이얼(thiol) 계얼의 자기조립단분자막인 것을 특징으로 하는 초해상막을 이용한 리소그래피 방법.
  32. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1유전층(110)의 두께는 30 ~ 500 nm 이고, 상기 상변화물질층(120)의 두께는 5 ~ 30 nm, 상기 제2유전층(130)의 두께는 5 ~ 60 nm 인 것을 특징으로 하는 초해상막을 이용한 리소그래피 방법.
  33. 제 28 항에 있어서,
    상기 필름류는 두께가 5 ~　300 um인 것을 특징으로 하는 초해상막을 이용한 리소그래피 방법.
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