KR101885793B1 - Master mold having fine scale pattern and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미세 패턴을 갖는 마스터 몰드 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 마스터 몰드는, 기판; 상기 기판의 전면에 도포 된 제1 금속층; 상기 제1 금속층의 전면에 도포 된 제2 금속층; 상기 제2 금속층의 표면 위에서 패턴의 양각 영역은 상기 제2 금속층을 노출하고, 상기 패턴의 음각 영역에 형성된 제3 금속층; 그리고 상기 양각 영역에 노출된 상기 제2 금속의 표면에서 상기 제3 금속층보다 높은 높이를 갖도록 수직 상부로 연장되어 형성된 제4 금속층을 포함한다. 본 발명에 의한 마스터 몰드는 패턴의 측벽이 수직벽으로 형성되어, 패턴의 단면이 직사각형의 형상을 가지므로 수백 나노미터 단위의 미세한 선 폭의 임계 치수를 확보할 수 있다.The present invention relates to a master mold having a fine pattern and a manufacturing method thereof. A master mold according to the present invention comprises: a substrate; A first metal layer applied over the entire surface of the substrate; A second metal layer applied over the entire surface of the first metal layer; A burying region of the pattern on the surface of the second metal layer exposes the second metal layer; a third metal layer formed on the intaglio region of the pattern; And a fourth metal layer extending from the surface of the second metal exposed to the relief region to a vertical upper portion so as to have a higher height than the third metal layer. Since the master mold according to the present invention has the sidewalls of the pattern formed as vertical walls and the cross section of the pattern has a rectangular shape, a critical dimension of a fine line width of several hundreds of nanometers can be secured.

Description

미세 패턴을 갖는 마스터 몰드 및 그 제조 방법{MASTER MOLD HAVING FINE SCALE PATTERN AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a master mold having a fine pattern,

본 발명은 미세 패턴을 갖는 마스터 몰드(Master Mold) 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 수백 나노 미터의 미세 선 폭을 갖는 선 격자(Line Grating) 또는 스트라이프(Strip) 패턴을 전사 방법으로 형성하는 데 사용하는 마스터 몰드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a master mold having a fine pattern and a manufacturing method thereof. More particularly, the present invention relates to a master mold used for forming a line grating or stripe pattern having a fine line width of several hundred nanometers by a transfer method and a manufacturing method thereof.

일반적으로, 선 격자 또는 스트라이프 패턴을 갖는 기판을 제조하기 위해서는 포토리소그래피(Photolithography) 기법을 이용하여 기재 위에 직접 패턴을 형성하는 것이 보통이다. 특히, 동일한 크기의 패턴을 반복해서 제조할 필요가 있는 경우, 마스터 몰드로 제조한 2차 몰드를 이용한 임프린팅(Imprinting) 공정을 이용하여, 오차범위가 극히 적은 동일한 미세 패턴을 형성할 수 있다.Generally, in order to produce a substrate having a line grid or a stripe pattern, it is common to form a pattern directly on a substrate using a photolithography technique. In particular, when it is necessary to repeatedly produce patterns of the same size, it is possible to form the same fine pattern with an extremely small error range by using an imprinting process using a secondary mold made of a master mold.

그러나 임프린팅 기법에 사용할 마스터 몰드를 제작할 때, 포토리소그래피 기법을 이용한 서브트랙티브(Subtractive) 공정으로 제조하는 경우, 미세 패턴을 형성하는 데 한계가 있다. 도 1a 내지 1d는 종래 기술에 의한 포토리소그래피 기법을 이용한 서브트랙티브 공정으로 마스터 몰드를 제조하는 방법을 나타내는 단면도들이다.However, when a master mold to be used for the imprinting method is manufactured, it is limited to form a fine pattern when manufactured by a subtractive process using a photolithography technique. FIGS. 1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a master mold by a subtractive process using a photolithography technique according to the prior art.

기판(SUB) 위에 버퍼층(BUF)을 형성한다. 버퍼층(BUF) 위에 금속층(ME)을 도포한다. 금속층(ME) 표면 위에 포토레지스트 층(PR)을 도포한다. (도 1a)A buffer layer BUF is formed on the substrate SUB. A metal layer (ME) is applied on the buffer layer (BUF). A photoresist layer (PR) is applied on the surface of the metal layer (ME). (Fig. 1A)

포토레지스트 층(PR)이 도포 된 기판(SUB) 상부에 선 격자 또는 스트라이프 패턴에 대응하는 마스크(MA)를 정렬한다. 마스크(MA)에서 해치가 있는 부분은 빛이 통과하지 못하는 차단부이며, 해치가 없는 부분은 빛이 통과하는 개구부를 나타낸다. 마스크(MA)의 상부에서 포토레지스트 층(PR)을 향해 자외선(UV)을 조사하는 노광을 한다. 그러면, 빛이 통과하는 개구부에 대응하는 포토레지스트 층(PR)과, 빛이 통과하지 않은 차단부에 대응하는 포토레지스트 층(PR)의 상태가 달라진다. 예를 들어, 포지티브 형 포토레지스트를 사용한 경우라면, 빛을 통과하는 개구부에 대응하는 포토레지스트 층(PR)은 파괴되고, 차단부에 대응하는 포토레지스트 층(PR)은 연결성을 유지한다. 마스크(MA)의 개구부에 대응하는 포토레지스트 층(PR)과 차단부에 대응하는 포토레지스트 층(PR)을 구분하기 위해서 차단부에 대응하는 포토레지스트 층(PR)에 해치를 넣어서 표시하였다. (도 1b)And aligns the mask MA corresponding to the line grating or the stripe pattern on the substrate SUB to which the photoresist layer PR is applied. In the mask MA, the hatched portion is a blocking portion through which light can not pass, and the hatched portion represents an opening through which light passes. Exposure is performed by irradiating ultraviolet rays (UV) toward the photoresist layer PR from above the mask MA. Then, the state of the photoresist layer (PR) corresponding to the opening through which light passes and the state of the photoresist layer (PR) corresponding to the blocking portion through which light does not pass are different. For example, in the case of using a positive photoresist, the photoresist layer PR corresponding to the opening passing through the light is broken, and the photoresist layer PR corresponding to the blocking portion maintains the connectivity. In order to distinguish the photoresist layer PR corresponding to the opening portion of the mask MA from the photoresist layer PR corresponding to the blocking portion, the photoresist layer PR corresponding to the blocking portion is indicated by hatching. (Fig. 1B)

노광 과정을 거친 포토레지스트 층(PR)을 구비한 기판(SUB)을 현상과정 실시한다. 그 결과, 개구부에 대응하는 포토레지스트 (PR)은 자외선(UV)에 의해 결합성이 파괴되었으므로 현상액에 의해 제거되고, 차단부에 대응하는 포토레지스트 층(PR)만이 금속층(ME) 위에 남는다. (도 1c)The substrate SUB having the photoresist layer PR exposed through the exposure process is developed. As a result, the photoresist PR corresponding to the opening portion is removed by the developing solution because the bonding property is destroyed by ultraviolet (UV), and only the photoresist layer PR corresponding to the blocking portion remains on the metal layer ME. (Fig. 1C)

이와 같이 선 격자 또는 스트라이프 패턴으로 형성된 포토레지스트 층(PR)을 이용하여 금속층(ME)을 식각한다. 그리고 포토레지스트 층(PR)을 제거하면, 선 격자 또는 스트라이프 패턴을 갖는 금속층(ME)이 형성된다. (도 1d)The metal layer (ME) is etched using the photoresist layer (PR) formed in a line or stripe pattern. Then, when the photoresist layer PR is removed, a metal layer ME having a line grid or a stripe pattern is formed. (Figure 1d)

이와 같이, 선 격자 또는 스트라이프 패턴을 갖는 마스터 몰드를 이용하여 임프린팅 공정에 사용할 2차 몰드를 제작하고, 2차 몰드를 이용하여 임프린팅 공정으로 최종 패턴 기판을 제작한다. 마스터 몰드를 이용하여 최종 패턴 기판을 제작할 수도 있지만, 마스터 몰드를 수차례 반복하여 사용할 경우, 마모 및 변형에 의해 최종 패턴 기판들의 크기와 형태가 변형되어 품질의 균일성을 확보할 수 없다.Thus, a secondary mold to be used in the imprinting process is manufactured by using a master mold having a line grating or a stripe pattern, and a final patterned substrate is manufactured by imprinting using a secondary mold. Although the final pattern substrate can be manufactured by using the master mold, when the master mold is repeatedly used several times, the size and shape of the final pattern substrates are deformed due to wear and deformation, so that uniformity of quality can not be ensured.

따라서, 2차 몰드를 이용하여 2차 몰드로 최종 제품을 제작하고, 2차 몰드의 재현성이 저하될 때, 마스터 몰드로 다시 2차 몰드를 제조하여 최종 제품을 제작하면, 제품의 재현성 및 품질의 균일성을 확보할 수 있다. 하여, 임프린팅 공정에서, 제품의 품질 균일성과 제조의 재현성을 확보하기 위해서는 마스터 몰드의 제조 방법이 가장 중요하다.Therefore, when a final product is manufactured using a secondary mold by using a secondary mold, and when the reproducibility of the secondary mold is lowered, a secondary mold is produced again with the master mold to produce a final product. Uniformity can be ensured. In the imprinting process, the master mold production method is most important in order to ensure the uniformity of product quality and the reproducibility of production.

이와 같이, 서브트랙티브 공정으로 제조하는 방법으로 형성된 마스터 몰드의 패턴의 상부 단면 길이는 짧고 하부의 단면 길이는 긴 형태를 갖는다. 즉, 종래 기술에 의한 금속층의 패턴 단면을 확대한 도면인, 도 2에 도시한 바와 같이, 패턴된 포토레지스트 층(PR)의 단면이 사다리꼴을 갖는 것이 보통이다. 도 2에서 점선은 금속층(ME)이 식각되는 프로파일을 나타낸다. 식각이 진행되면서 금속층(ME)이 두께방향으로만 제거되는 것이 아니고, 측면 방향으로 즉, 포토레지스트 층(PR)의 아랫부분으로도 식각이 진행되는 언더 컷이 발생하는 것을 보여준다. 이와 같은 사다리꼴로 패턴이 형성되기 때문에 패턴의 폭을 얼마만큼 미세하게 형성할 수 있는가 하는 데에도 한계가 있다. 즉, 패턴 된 금속층(ME)의 측벽이 완벽한 수직벽 형태를 이루지 못하므로, 미세 패턴을 형성할 경우, 패턴을 이루는 선 폭의 임계 치수(Critical Dimension: CD)에 직접적인 영향을 준다. 이러한 문제로 인해, 종래 기술로는 수백 나노 미터 단위의 미세 패턴을 갖는 마스터 몰드를 형성하는 데 문제가 있다.As described above, the pattern of the master mold formed by the method of manufacturing by the subtractive process has a short upper end section and a lower end cross section. That is, as shown in FIG. 2, which is an enlarged cross-sectional view of a patterned metal layer according to the prior art, it is common that the cross section of the patterned photoresist layer PR has a trapezoidal shape. 2, the dashed line represents a profile in which the metal layer (ME) is etched. As the etching proceeds, the metal layer ME is not only removed in the thickness direction, but also undercuts occur in the lateral direction, that is, the lower portion of the photoresist layer PR. Since the pattern is formed in such a trapezoid, there is a limit to how much the width of the pattern can be finely formed. That is, since the sidewalls of the patterned metal layer ME do not form a perfect vertical wall, when a fine pattern is formed, it directly affects a critical dimension (CD) of the line width of the pattern. Due to such a problem, there is a problem in forming a master mold having a minute pattern of several hundred nanometers in the prior art.

임프린팅 공정에 사용할 마스터 몰드를 제조하는 방법에 대해서 여러 가지 제안된 기술이 있다. 예를 들어, 일본 특허공개 평11-251722호, 평4-260389호, 평11-266069호, 평11-266070호 등에서 개시된 방법들도 있으나, 미세 패턴을 형성하기 위한 구체적이고 실질적인 방법을 제시하고 있지 못하다.There are a number of proposed techniques for producing master molds for imprinting processes. For example, there are methods disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 11-251722, 4-260389, 11-266069, and 11-266070, but a specific practical method for forming a fine pattern is proposed I can not.

또한, JP 2005-00288043호에서는 임프린팅 공정에서 사용할 미세 패턴용 마스터 몰드를 제조하는 방법을 제시하고 있으나, 마스터 몰드의 제조 공정이 복잡하고, 마스터 몰드의 패턴의 견고성이 충분히 확보되지 못해서, 다수의 제품을 생산하기 위해 다수의 2차 몰드를 형성하는 공정에서 제조의 재현성을 확보하는 데 문제가 있다.JP 2005-00288043 discloses a method of manufacturing a master mold for a fine pattern to be used in an imprinting process. However, since the master mold is manufactured in a complicated process and the firmness of the pattern of the master mold is not sufficiently secured, There is a problem in securing the reproducibility of manufacturing in a process of forming a plurality of secondary molds for producing a product.

상기 종래 기술에 의한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 패턴 된 포토레지스트 층의 형상 그대로를 반영한 수직 측벽을 갖는 미세 패턴을 구현한 마스터 몰드 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 제조 공정이 단순하고, 패턴의 견고성을 확보하여, 제조 재현성이 우수한 마스터 몰드 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a master mold having a fine pattern having vertical sidewalls reflecting the shape of a patterned photoresist layer and a method of manufacturing the master mold. Another object of the present invention is to provide a master mold having a simple manufacturing process, securing the rigidity of a pattern, and excellent manufacturing reproducibility, and a manufacturing method thereof.

본 발명에 의한 마스터 몰드는, 기판; 상기 기판의 전면에 도포 된 제1 금속층; 상기 제1 금속층의 전면에 도포 된 제2 금속층; 상기 제2 금속층의 표면 위에서 패턴의 양각 영역은 상기 제2 금속층을 노출하고, 상기 패턴의 음각 영역에 형성된 제3 금속층; 그리고 상기 양각 영역에 노출된 상기 제2 금속의 표면에서 상기 제3 금속층보다 높은 높이를 갖도록 수직 상부로 연장되어 형성된 제4 금속층을 포함한다.A master mold according to the present invention comprises: a substrate; A first metal layer applied over the entire surface of the substrate; A second metal layer applied over the entire surface of the first metal layer; A burying region of the pattern on the surface of the second metal layer exposes the second metal layer; a third metal layer formed on the intaglio region of the pattern; And a fourth metal layer extending from the surface of the second metal exposed to the relief region to a vertical upper portion so as to have a higher height than the third metal layer.

상기 양각 영역에 형성된 상기 제4 금속층의 단면 형상은 상면의 길이와 하면의 길이가 실질적으로 동일한 직사각형 형태인 것을 특징으로 한다.And the cross-sectional shape of the fourth metal layer formed in the relief region is a rectangular shape having substantially the same length as the length of the upper surface.

상기 제1 금속층과 상기 제3 금속층은 제1 금속물질을 포함하고; 상기 제2 금속층과 상기 제4 금속층은 상기 제1 금속물질과 결합특성이 우수한 제2 금속물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the first metal layer and the third metal layer comprise a first metal material; And the second metal layer and the fourth metal layer include a second metal material having an excellent bonding property with the first metal material.

상기 제1 금속물질은 크롬을 포함하며; 상기 제2 금속물질은 니켈을 포함하는 것을 특징으로 한다.The first metallic material comprises chromium; And the second metallic material comprises nickel.

또한, 본 발명에 의한 마스터 몰드의 제조 방법은, 기판 위에 제1 금속층, 제2 금속층 및 제3 금속층을 연속으로 도포하는 단계; 상기 제3 금속층 위에 포토레지스트 층을 형성하고 마스크로 패턴하는 단계; 상기 패턴 된 포토레지스트 층을 마스크로 하여 상기 제3 금속층을 패턴하는 단계; 상기 패턴 된 포토레지스트 층의 표면과 상기 패턴 된 제3 금속층 사이에 노출된 상기 제2 금속층의 표면 위에 상기 제3 금속층의 표면보다 높게 제4 금속층을 도포하는 단계; 상기 패턴 된 포토레지스트 층을 제거하는 단계를 포함한다.In addition, a method of manufacturing a master mold according to the present invention includes sequentially applying a first metal layer, a second metal layer, and a third metal layer on a substrate; Forming a photoresist layer on the third metal layer and patterning the photoresist layer with a mask; Patterning the third metal layer using the patterned photoresist layer as a mask; Applying a fourth metal layer above the surface of the third metal layer on the surface of the second metal layer exposed between the surface of the patterned photoresist layer and the patterned third metal layer; And removing the patterned photoresist layer.

상기 제1 금속층, 상기 제2 금속층 및 상기 제3 금속층은 동일한 두께를 갖도록 증착하고; 상기 포토레지스트 층은 상기 제3 금속층 보다 두꺼운 두께를 갖도록 도포하고; 상기 제4 금속층은 상기 제3 금속층의 상부 표면과 상기 포토레지스트 층의 상부 표면 사이의 높이를 갖도록 증착하는 것을 특징으로 한다.Depositing the first metal layer, the second metal layer and the third metal layer to have the same thickness; Wherein the photoresist layer has a thickness greater than that of the third metal layer; And the fourth metal layer is deposited to have a height between the upper surface of the third metal layer and the upper surface of the photoresist layer.

상기 제4 금속층은 상기 제3 금속층의 상부 표면과 상기 포토레지스트 층의 상부 표면 사이에서 25% 내지 75% 사이의 높이를 갖도록 증착하는 것을 특징으로 한다.And the fourth metal layer is deposited to have a height between 25% and 75% between the upper surface of the third metal layer and the upper surface of the photoresist layer.

상기 제1 금속층과 상기 제3 금속층은 제1 금속물질을 포함하고; 상기 제2 금속층과 상기 제4 금속층은 상기 제1 금속물질과 결합특성이 우수한 제2 금속물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the first metal layer and the third metal layer comprise a first metal material; And the second metal layer and the fourth metal layer include a second metal material having an excellent bonding property with the first metal material.

상기 제1 금속물질은 크롬을 포함하며; 상기 제2 금속물질은 니켈을 포함하는 것을 특징으로 한다.The first metallic material comprises chromium; And the second metallic material comprises nickel.

본 발명에 의한 마스터 몰드는 패턴의 측벽이 수직벽으로 형성되어, 패턴의 단면이 직사각형의 형상을 갖는다. 따라서, 본 발명은 수백 나노미터 단위의 패턴 폭을 갖는 마스터 몰드를 제공한다. 또한, 본 발명에 의한 마스터 몰드는 동일한 금속물질이 연속으로 증착되어 형성된 단면 구조를 갖는다. 따라서, 패턴의 견고성이 우수하여 반복적인 2차 몰드 제조시에 제품의 균일성과 제작의 재현성을 확보할 수 있다. 그리고 본 발명에 의한 마스터 몰드의 제조 방법은, 수직벽을 갖도록 패턴 된 포토레지스트 층을 이용하여 수직 측벽을 갖는 미세 패턴을 형성하므로, 마스터 몰드의 제조 공정이 단순하다.In the master mold according to the present invention, the side wall of the pattern is formed as a vertical wall, and the cross section of the pattern has a rectangular shape. Accordingly, the present invention provides a master mold having a pattern width of several hundred nanometer units. Further, the master mold according to the present invention has a cross-sectional structure formed by continuously depositing the same metal material. Therefore, it is possible to ensure the uniformity of the product and the reproducibility of production at the time of producing the secondary mold with repetition, because the pattern is robust. In the method of manufacturing a master mold according to the present invention, a fine pattern having vertical sidewalls is formed by using a photoresist layer patterned to have a vertical wall, so that the manufacturing process of the master mold is simple.

도 1a 내지 1d는 종래 기술에 의한 포토리소그래피 기법을 이용한 서브트랙티브 공정으로 마스터 몰드를 제조하는 방법을 나타내는 단면도들,
도 2는 종래 기술에 의한 마스터 몰드에서 금속층의 패턴 단면을 확대한 단면도,
도 3a 내지 3f는 본 발명에 의한 마스터 몰드를 제조하는 방법을 나타내는 단면도들.
도 4는 본 발명에 의한 마스터 몰드에서 금속층의 패턴 단면을 확대한 단면도.FIGS. 1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a master mold in a subtractive process using a photolithography technique according to the prior art,
2 is a cross-sectional view of a patterned section of a metal layer in a master mold according to the prior art,
3A to 3F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a master mold according to the present invention.
4 is an enlarged cross-sectional view of a patterned section of a metal layer in a master mold according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. Like reference numerals throughout the specification denote substantially identical components. In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

이하, 도 3a 내지 3f 그리고 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다. 도 3a 내지 3f는 본 발명에 의한 마스터 몰드를 제조하는 방법을 나타내는 단면도들이다. 도 4는 본 발명에 의한 마스터 몰드에서 금속층의 패턴 단면을 확대한 단면도이다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A to 3F and FIG. 3A to 3F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a master mold according to the present invention. 4 is an enlarged cross-sectional view of a patterned section of a metal layer in a master mold according to the present invention.

기판(SUB) 전면 위에 제1 금속층(M1)을 도포한다. 제1 금속층(M1)은 버퍼층의 역할을 수행하기도 한다. 연속하여, 제1 금속층(M1) 위에 순차적으로 제2 금속층(M2)과 제3 금속층(M3)을 도포한다. 예를 들어, 제1 금속층(M1)은 크롬(Chrome)과 같이 버퍼층으로서 특성이 좋고, 비 등방 식각성을 갖는 금속물질을 포함하며, 두께는 약 1μm 정도의 두께로 증착한다. 제2 금속층(M2)은 내 마모성이 우수하며, 증착시 금속 결합력이 우수한 니켈(Nickel)과 같은 금속물질을 포함하며, 두께는 약 1μm 정도의 두께로 증착한다. 또한, 제3 금속층(M3)은 제1 금속층(M1)과 동일한 금속물질로 동일한 두께로 증착한다. 즉, 제3 금속층(M3)은 크롬을 포함하며, 두께는 약 1μm 정도의 두께로 증착한다. 제3 금속층(M3) 위에 포토레지스트 층(PR)을 전면 도포한다. 이때, 포토레지스트 층(PR)의 두께가 중요하다. 본 발명에서는 포토레지스트 층(PR)을 이용하여 마스터 몰드에 미세 패턴을 형성하기 때문에, 포토레지스트 층(PR)의 두께는 제3 금속층(M3)의 두께보다 두꺼운 것이 바람직하다. 예를 들어, 포토레지스트 층(PR)의 두께는 적어도 2μm 이상인 것이 바람직하다. (도 3a)A first metal layer (M1) is coated on the entire surface of the substrate (SUB). The first metal layer Ml also serves as a buffer layer. Subsequently, the second metal layer M2 and the third metal layer M3 are sequentially coated on the first metal layer M1. For example, the first metal layer M1 includes a metal material having good characteristics as a buffer layer and having anisotropic arousal, such as chromium, and the thickness thereof is deposited to a thickness of about 1 mu m. The second metal layer M2 has excellent abrasion resistance and includes a metal material such as nickel, which is excellent in the metal binding force at the time of vapor deposition. The thickness of the second metal layer M2 is about 1 μm. The third metal layer M3 is deposited with the same metal material as the first metal layer M1 to have the same thickness. That is, the third metal layer M3 includes chromium and has a thickness of about 1 mu m. A photoresist layer (PR) is entirely coated on the third metal layer (M3). At this time, the thickness of the photoresist layer PR is important. In the present invention, since the fine pattern is formed on the master mold by using the photoresist layer PR, the thickness of the photoresist layer PR is preferably thicker than the thickness of the third metal layer M3. For example, the thickness of the photoresist layer PR is preferably at least 2 탆 or more. (Fig. 3A)

포토레지스트 층(PR)이 도포 된 기판(SUB) 상부에 선 격자 또는 스트라이프 패턴에 대응하는 마스크(MA)를 정렬한다. 마스크(MA)에서 해치가 있는 부분은 빛이 통과하지 못하는 차단부이며, 해치가 없는 부분은 빛이 통과하는 개구부를 나타낸다. 마스크(MA)의 상부에서 포토레지스트 층(PR)을 향해 자외선(UV)을 조사하는 노광 공정을 실시한다. 그러면, 빛이 통과하는 개구부에 대응하는 포토레지스트 층(PR)과, 빛이 통과하지 않은 차단부에 대응하는 포토레지스트 층(PR)의 상태가 달라진다. 예를 들어, 포지티브 형 포토레지스트를 사용한 경우라면, 빛을 통과시키는 개구부에 대응하는 포토레지스트 층(PR)은 파괴되고, 차단부에 대응하는 포토레지스트 층(PR)은 연결성을 유지한다. 마스크(MA)의 개구부에 대응하는 포토레지스트 층(PR)과 차단부에 대응하는 포토레지스트 층(PR)을 구분하기 위해서 차단부에 대응하는 포토레지스트 층(PR)에 해치를 넣어서 표시하였다. (도 3b)And aligns the mask MA corresponding to the line grating or the stripe pattern on the substrate SUB to which the photoresist layer PR is applied. In the mask MA, the hatched portion is a blocking portion through which light can not pass, and the hatched portion represents an opening through which light passes. An exposure process for irradiating ultraviolet rays (UV) toward the photoresist layer PR is performed from the top of the mask MA. Then, the state of the photoresist layer (PR) corresponding to the opening through which light passes and the state of the photoresist layer (PR) corresponding to the blocking portion through which light does not pass are different. For example, in the case of using a positive type photoresist, the photoresist layer PR corresponding to the opening through which light passes is broken, and the photoresist layer PR corresponding to the blocking portion maintains the connectivity. In order to distinguish the photoresist layer PR corresponding to the opening portion of the mask MA from the photoresist layer PR corresponding to the blocking portion, the photoresist layer PR corresponding to the blocking portion is indicated by hatching. (Figure 3b)

노광 과정을 거친 포토레지스트 층(PR)을 구비한 기판(SUB)을 가지고서 현상공정을 실시한다. 그러면, 개구부에 대응하는 포토레지스트 층(PR)은 자외선(UV)에 의해 결합성이 파괴되었으므로 현상액에 의해 제거되고, 차단부에 대응하는 포토레지스트 층(PR)만이 제3 금속층(M3) 위에 남는다. 즉, 포토레지스트 층(PR)의 패턴의 양각 영역과 동일한 형태를 갖는다. (도 3c)A development process is performed with a substrate SUB having a photoresist layer PR exposed through an exposure process. Then, the photoresist layer PR corresponding to the opening portion is removed by the developing solution because the bonding property is destroyed by ultraviolet (UV), and only the photoresist layer PR corresponding to the blocking portion remains on the third metal layer M3 . That is, it has the same shape as the relief region of the pattern of the photoresist layer PR. (Figure 3c)

이와 같이 선 격자 또는 스트라이프 패턴으로 형성된 포토레지스트 층(PR)을 이용하여 제3 금속층(M3)을 식각한다. 그러면, 포토레지스트 층(PR)의 패턴과 동일한, 제3 금속층(M3)도 선 격자 또는 스트라이프 패턴을 갖는다. 즉, 포토레지스트 층(PR) 및 제3 금속층(M3)은 패턴의 양각 영역이 되며, 패턴의 음각 영역에 해당하는 부분에는 제2 금속층(M2)이 노출된 상태가 된다. (도 3d)The third metal layer M3 is etched using the photoresist layer PR formed in a line or stripe pattern. Then, the third metal layer M3, which is the same as the pattern of the photoresist layer PR, also has a line grating or stripe pattern. That is, the photoresist layer PR and the third metal layer M3 become a relief region of the pattern, and the second metal layer M2 is exposed to a portion corresponding to the relief region of the pattern. (Fig. 3d)

선 격자 또는 스트라이프 패턴을 갖는 제3 금속층(M3) 위에, 동일한 패턴을 갖는 포토레지스트 층(PR)이 남아 있는 상태에서, 제4 금속층(M4)을 기판(SUB) 전면에 증착한다. 그러면, 패턴의 양각 영역에 해당하는 포토레지스트 층(PR)의 상부면에 제4 금속층(M4)이 도포된다. 이와 동시에, 패턴의 음각 영역에 해당하는 노출된 제2 금속층(M2) 위에도 제4 금속층(M4)이 도포된다. 이때, 제4 금속층(M4)의 도포 두께가 아주 중요한데, 제3 금속층(M3)의 두께보다 두꺼워야 한다. 특히, 도포 된 제4 금속층(M4)의 두께 중에서 제3 금속층(M3)의 상부 표면으로부터 제4 금속층(M4)의 상부 표면까지의 두께가 최종 마스터 몰드가 갖는 최종 패턴의 두께에 해당한다. 또한, 제4 금속층(M4)의 두께는, 제4 금속층(M4)의 상부 표면이 포토레지스트 층(PR)의 상부 표면보다 낮은 위치에 오는 두께이어야 한다. 즉, 제4 금속층(M4)의 상부 표면이 제3 금속층(M3)의 상부 표면과 포토레지스트 층(PR)의 상부 표면 사이에서 25% 내지 75% 사이의 위치에 이르도록 증착하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제3 금속층(M3)가 1μm의 두께를, 그리고 포토레지스트 층(PR)이 2μm의 두께를 갖는다면, 제4 금속층(M4)의 두께는 1μm보다는 크고 3μm보다는 작은 값을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 제4 금속층(M4)은 약 1.5μm ~ 2.5μm 정도의 두께로 증착하는 것이 바람직하다. 특히, 제4 금속층(M4)의 두께는 마스터 몰드가 갖는 최종 패턴의 양각 영역의 두께에 따라 결정하는 것이 바람직하다. 일례로, 마스터 몰드가 갖는 최종 패턴의 양각 영역과 음각 영역의 두께 차이를 0.5μm가 되도록 하고자한다면, 제4 금속층(M4)은 1.5μm의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 다른 예로, 마스터 몰드가 갖는 최종 패턴의 양각 영역과 음각 영역의 두께 차이를 1μm가 되도록 하고자한다면, 제4 금속층(M4)은 2μm의 두께를 갖는 것이 바람직하다. (도 3e)The fourth metal layer M4 is deposited on the entire surface of the substrate SUB in the state that the photoresist layer PR having the same pattern remains on the third metal layer M3 having the stripe pattern or the stripe pattern. Then, the fourth metal layer M4 is applied to the upper surface of the photoresist layer PR corresponding to the embossed area of the pattern. At the same time, the fourth metal layer M4 is also coated on the exposed second metal layer M2 corresponding to the intaglio region of the pattern. At this time, the coating thickness of the fourth metal layer M4 is very important, and it should be thicker than the thickness of the third metal layer M3. In particular, the thickness of the applied fourth metal layer M4 from the upper surface of the third metal layer M3 to the upper surface of the fourth metal layer M4 corresponds to the thickness of the final pattern of the final master mold. The thickness of the fourth metal layer M4 should be such that the upper surface of the fourth metal layer M4 is located lower than the upper surface of the photoresist layer PR. That is, it is preferable that the upper surface of the fourth metal layer M4 be deposited to a position between 25% and 75% between the upper surface of the third metal layer M3 and the upper surface of the photoresist layer PR. For example, if the third metal layer M3 has a thickness of 1 mu m and the photoresist layer PR has a thickness of 2 mu m, then the thickness of the fourth metal layer M4 is greater than 1 mu m and less than 3 mu m desirable. In this case, the fourth metal layer M4 is preferably deposited to a thickness of about 1.5 to 2.5 mu m. In particular, the thickness of the fourth metal layer M4 is preferably determined according to the thickness of the embossed area of the final pattern of the master mold. For example, if the difference in thickness between the embossed area and the intaglio area of the final pattern of the master mold is 0.5 mu m, it is preferable that the fourth metal layer M4 has a thickness of 1.5 mu m. As another example, if the difference in thickness between the embossed area and the intaglio area of the final pattern of the master mold is to be 1 mu m, it is preferable that the fourth metal layer M4 has a thickness of 2 mu m. (Fig. 3E)

제4 금속층(M4)을 증착한 후에, 포토레지스트 층(PR)을 박리한다. 그러면, 포토레지스트 층(PR)이 제거되면서, 포토레지스트 층(PR) 위에 도포 된 제4 금속층(M4)도 함께 박리된다. 하지만, 패턴의 음각 영역에 노출된 제2 금속층(M2) 위에 증착된 제4 금속층(M4)은 그대로 남아 있다. 그 결과, 기판(SUB) 위에 최종적으로 마스터 몰드의 패턴이 형성된다. 이때, 마스터 몰드의 최종 패턴은 제4 금속층(M4)이 양각 영역이 되고, 제3 금속층(M3)이 음각 영역이 되어, 포토레지스트 층(PR)을 패턴 했을 때와 역상인 패턴이 만들어진다. 특히, 제4 금속층(M4)은 제2 금속층(M2)의 표면 위에 증착되어 제2 금속층(M2)에서 제3 금속층(M3)을 뚫고 성장된 형태를 갖는다. 제4 금속층(M4)과 제2 금속층(M2) 사이의 결합도가 우수하여야 마스터 몰드의 패턴이 견고성을 보장할 수 있다. 따라서, 제4 금속층(M4)은 제2 금속층(M2)과 동일한 니켈을 사용하는 것이 바람직하다. (도 3f)After depositing the fourth metal layer M4, the photoresist layer PR is peeled off. Then, the photoresist layer PR is removed, and the fourth metal layer M4 applied on the photoresist layer PR is also peeled off. However, the fourth metal layer M4 deposited on the second metal layer M2 exposed in the intaglio region of the pattern remains. As a result, a pattern of the master mold is finally formed on the substrate SUB. At this time, the final pattern of the master mold is a pattern in which the fourth metal layer M4 is a relief area and the third metal layer M3 is a depressed area, which is opposite to the pattern when the photoresist layer PR is patterned. Particularly, the fourth metal layer M4 is deposited on the surface of the second metal layer M2, and is grown by penetrating the third metal layer M3 from the second metal layer M2. If the degree of coupling between the fourth metal layer M4 and the second metal layer M2 is excellent, the pattern of the master mold can ensure the rigidity. Therefore, it is preferable that the fourth metal layer M4 uses the same nickel as the second metal layer M2. (Figure 3f)

도 4를 참조하여 마스터 몰드가 갖는 패턴의 구체적인 형상 및 특징에 대하여 좀 더 상세히 설명한다. 본 발명에 의한 마스터 몰드는 기판(SUB)과, 기판(SUB)의 표면 전면에 증착된 버퍼 역할을 하는 제1 금속층(M1)과, 제1 금속층(M1) 위에서 마스터 몰드의 최종 패턴의 기저 부분이 되도록 전면에 증착된 제2 금속층(M2)과, 제2 금속층(M2) 위에서 최종 패턴의 역상으로 형성된 제3 금속층(M3)과, 제3 금속층(M3)의 음각 패턴 영역에 노출된 제2 금속층(M2)의 표면에서 연장되어 수직 상부로 연장되어 양각 패턴 영역으로 형성함으로써 최종 패턴의 모양으로 형성된 제4 금속층(M4)을 포함한다.Referring to FIG. 4, the specific shapes and features of the patterns of the master mold will be described in more detail. The master mold according to the present invention comprises a substrate SUB, a first metal layer M1 serving as a buffer deposited on the entire surface of the substrate SUB, a base metal layer M1 on the first metal layer M1, A third metal layer M3 formed on the second metal layer M2 in a reverse pattern of the final pattern and a second metal layer M2 formed on the second metal layer M2, And a fourth metal layer (M4) extending from the surface of the metal layer (M2) and extending vertically to form a bony pattern region to form a final pattern.

포토레지스트 층(PR)은 자외선 경화법을 이용하여 패턴이 형성된다. 따라서, 포토레지스트 층(PR)의 패턴은 수직 측벽을 갖도록 패턴이 가능하다. 하지만, 포토레지스트 층(PR)을 마스크로 하여 그 하부에 도포 된 제3 금속층(M3)을 식각하면, 포토레지스트 층(PR)의 하부 측면으로도 식각이 수행되는 언더 컷(Under Cut) 현상이 일어난다. 제3 금속층(M3)을 비 등방 식각성이 있는 물질을 선택하더라도 포토레지스트 층(PR) 하부에서 측벽 방향으로의 식각을 원천적으로 방지할 수는 없다.The photoresist layer (PR) is patterned by ultraviolet curing. Thus, the pattern of the photoresist layer PR can be patterned to have vertical sidewalls. However, when the third metal layer M3 is etched using the photoresist layer PR as a mask, the undercut phenomenon is also performed on the lower side surface of the photoresist layer PR It happens. Even if the third metal layer M3 is made of a material having anisotropic etching, etching from the bottom of the photoresist layer PR toward the sidewall can not be prevented originally.

본 발명에서는 언더 컷이 발생한 제3 금속층(M3)으로 마스터 몰드의 패턴을 형성하는 것이 아니므로 제3 금속층(M3)에서 언더 컷 현상이 발생해도 큰 문제가 되지 않는다. 즉, 제3 금속층(M3)이 패턴 되면서 노출된 제2 금속층(M2) 표면 위로 제4 금속층(M4)을 형성하되, 수직 측벽을 갖는 포토레지스트 층(PR)의 일정 높이까지 형성하면, 제4 금속층(M4)의 측벽은 수직 벽의 형상으로 형성할 수 있다. 이때, 포토레지스트 층(PR)의 하부에서 언더 컷에 의해 형성된 공동(Cavity) 부분은 제4 금속층(M4)의 금속 물질이 증착되면서 채워질 수 있다. 특히, 제3 금속층(M3)의 금속 물질과 제2 금속층(M2) 및 제4 금속층(M4)의 금속 물질을 선택함에 있어서, 특성이 유사하고, 서로 금속 결합성이 우수한 금속 물질을 선택하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 크롬과 니켈을 선택하여 사용하여 최상의 결과를 얻을 수 있다.In the present invention, since the pattern of the master mold is not formed by the third metal layer (M3) undercut, even if the undercut phenomenon occurs in the third metal layer (M3), it does not become a big problem. That is, when the fourth metal layer M4 is formed on the exposed surface of the second metal layer M2 while the third metal layer M3 is patterned and the photoresist layer PR having the vertical sidewall is formed up to a certain height, The side wall of the metal layer M4 may be formed in the shape of a vertical wall. At this time, a cavity portion formed by the undercut at the lower portion of the photoresist layer PR may be filled with the metal material of the fourth metal layer M4 while being deposited. Particularly, in selecting the metal material of the third metal layer (M3) and the metal material of the second metal layer (M2) and the fourth metal layer (M4), it is preferable to select a metal material having similar characteristics and excellent in metal- desirable. In the present invention, chromium and nickel are selected and used to obtain the best results.

그 결과, 제3 금속층(M3)의 상부 표면에서 제4 금속층(M4)의 상부 표면 사이인, 마스터 몰드의 패턴은 양각 영역과 음각 영역 사이의 경계인 측벽이 거의 완벽한 수직에 가까운 형태를 갖는다. 즉, 본 발명에 의한 마스터 몰드에 형성된 패턴은 양각 영역의 단면 형상이 상부면과 하부면의 길이가 동일한 직사각형 혹은 정방형의 형상을 갖는다. 따라서, 수백 나노미터 단위의 미세 선 폭을 갖는 패턴을 형성할 경우에도, 선 폭의 임계 치수(Critial Dimension)를 나노미터 단위까지 미세한 패턴을 형성할 수 있다는 장점이 있다.As a result, the pattern of the master mold, which is between the upper surface of the third metal layer M3 and the upper surface of the fourth metal layer M4, has a shape in which the sidewall, which is the boundary between the relief region and the intaglio region, is nearly perfectly vertical. That is, the pattern formed on the master mold according to the present invention has a rectangular or square shape in which the cross-sectional shape of the embossed area is the same in length between the upper surface and the lower surface. Therefore, even when a pattern having a fine line width of several hundreds of nanometers is formed, it is possible to form a fine pattern with a critical dimension of the line width up to the nanometer scale.

본 발명에 의한 마스터 몰드를 제조함에 있어서, 기판(SUB) 위에 형성되는 각 층을 서로 결합 특성이 우수한 2종의 금속층들을 선택하여 형성하였다. 또한, 버퍼 층을 별도의 물질을 사용하지 않고, 2종의 금속층 중에서 하나를 선택하여 사용하였다. 따라서, 재료 선택 및 제조 공정이 단순하다는 부수적인 장점도 얻을 수 있다.In producing the master mold according to the present invention, the two layers formed on the substrate (SUB) were formed by selecting two types of metal layers having excellent bonding properties. Also, one of the two metal layers was selected and used without using a separate material for the buffer layer. Therefore, there is an additional advantage that the material selection and the manufacturing process are simple.

본 발명에서는 포토레지스트 층(PR)의 양각 영역이 마스터 몰드의 음각 영역으로 형성되므로, 본 발명에 의한 마스터 몰드는 마스크(MA) 패턴과 역상인 패턴을 갖는다. 본 발명에 의해 형성한 마스터 몰드를 이용하여 임프린팅 공정에 사용할 2차 몰드를 제조할 수 있다. 이때, 2차 몰드는 마스터 몰드와 역상인 패턴을 갖는다. 그리고 2차 몰드로 최종 패턴 기판을 제조할 경우, 최종 제품은 2차 몰드의 패턴과 역상인 패턴을 갖는다. 즉, 최종 제품은 마스터 몰드와 동일한 상(Phase)을 갖는 패턴으로 형성된다.In the present invention, since the embossed area of the photoresist layer PR is formed as the intaglio area of the master mold, the master mold according to the present invention has a pattern which is opposite to the pattern of the mask MA. The master mold formed by the present invention can be used to prepare a secondary mold for use in the imprinting process. At this time, the secondary mold has a pattern which is opposite to that of the master mold. And, when the final pattern substrate is fabricated with the secondary mold, the final product has a pattern that is opposite to the pattern of the secondary mold. That is, the final product is formed in a pattern having the same phase as the master mold.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

SUB: 기판 BUF: 버퍼층
ME: 금속층 PR: 포토레지스트 층
MA: 마스크 UV: 자외선
M1: 제1 금속층 M2: 제2 금속층
M3: 제3 금속층 M4: 제4 금속층SUB: Substrate BUF: Buffer layer
ME: metal layer PR: photoresist layer
MA: mask UV: ultraviolet
M1: first metal layer M2: second metal layer
M3: third metal layer M4: fourth metal layer

Claims (9)

기판;
상기 기판의 전면에 도포 된 제1 금속층;
상기 제1 금속층의 전면에 도포 된 제2 금속층;
상기 제2 금속층의 표면 위에서 패턴의 양각 영역은 상기 제2 금속층을 노출하고, 상기 패턴의 음각 영역에 형성된 제3 금속층; 그리고
상기 양각 영역에 노출된 상기 제2 금속의 표면에서 상기 제3 금속층보다 높은 높이를 갖도록 수직 상부로 연장되어 형성된 제4 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스터 몰드.
Board;
A first metal layer applied over the entire surface of the substrate;
A second metal layer applied over the entire surface of the first metal layer;
A burying region of the pattern on the surface of the second metal layer exposes the second metal layer; a third metal layer formed on the intaglio region of the pattern; And
And a fourth metal layer formed on the surface of the second metal exposed to the relief region so as to extend vertically above the third metal layer.
제 1 항에 있어서,
상기 양각 영역에 형성된 상기 제4 금속층의 단면 형상은 상면의 길이와 하면의 길이가 동일한 직사각형 형태인 것을 특징으로 하는 마스터 몰드.
The method according to claim 1,
Wherein the cross-sectional shape of the fourth metal layer formed in the relief region is a rectangular shape having the same length as the length of the upper surface.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제1 금속층과 상기 제3 금속층은 크롬을 포함하며;
상기 제2 금속층과 상기 제4 금속층은 니켈을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스터 몰드.
The method according to claim 1,
Wherein the first metal layer and the third metal layer comprise chromium;
Wherein the second metal layer and the fourth metal layer comprise nickel.
기판 위에 제1 금속층, 제2 금속층 및 제3 금속층을 연속으로 도포하는 단계;
상기 제3 금속층 위에 포토레지스트 층을 형성하고 마스크로 패턴하는 단계;
상기 패턴 된 포토레지스트 층을 마스크로 하여 상기 제3 금속층을 패턴하는 단계;
상기 패턴 된 포토레지스트 층의 표면과 상기 패턴 된 제3 금속층 사이에 노출된 상기 제2 금속층의 표면 위에 상기 제3 금속층의 표면보다 높게 제4 금속층을 도포하는 단계;
상기 패턴 된 포토레지스트 층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스터 몰드 제조 방법.
Sequentially applying a first metal layer, a second metal layer and a third metal layer on a substrate;
Forming a photoresist layer on the third metal layer and patterning the photoresist layer with a mask;
Patterning the third metal layer using the patterned photoresist layer as a mask;
Applying a fourth metal layer above the surface of the third metal layer on the surface of the second metal layer exposed between the surface of the patterned photoresist layer and the patterned third metal layer;
And removing the patterned photoresist layer. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 5 항에 있어서,
상기 제1 금속층, 상기 제2 금속층 및 상기 제3 금속층은 동일한 두께를 갖도록 증착하고;
상기 포토레지스트 층은 상기 제3 금속층 보다 두꺼운 두께를 갖도록 도포하고;
상기 제4 금속층은 상기 제3 금속층의 상부 표면과 상기 포토레지스트 층의 상부 표면 사이의 높이를 갖도록 증착하는 것을 특징으로 하는 마스터 몰드 제조 방법.
6. The method of claim 5,
Depositing the first metal layer, the second metal layer and the third metal layer to have the same thickness;
Wherein the photoresist layer has a thickness greater than that of the third metal layer;
Wherein the fourth metal layer is deposited to have a height between an upper surface of the third metal layer and an upper surface of the photoresist layer.
제 6 항에 있어서,
상기 제4 금속층은 상기 제3 금속층의 상부 표면과 상기 포토레지스트 층의 상부 표면 사이에서 25% 내지 75% 사이의 높이를 갖도록 증착하는 것을 특징으로 하는 마스터 몰드 제조 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the fourth metal layer is deposited to have a height between 25% and 75% between the upper surface of the third metal layer and the upper surface of the photoresist layer.
삭제delete 제 5 항에 있어서,
상기 제1 금속층과 상기 제3 금속층은 크롬을 포함하며;
상기 제2 금속층과 상기 제4 금속층은 니켈을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스터 몰드 제조 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the first metal layer and the third metal layer comprise chromium;
Wherein the second metal layer and the fourth metal layer comprise nickel.
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