KR20050090839A

KR20050090839A - Imprint device and the imprinting method

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Publication number: KR20050090839A
Application number: KR1020040016112A
Authority: KR
Inventors: 윤상수; 이기동; 이성은; 김진성; 안세원; 박주도; 김규태
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2005-09-14

Abstract

본 발명은 고효율의 임프린트 장치 및 임프린트 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high efficiency imprint apparatus and an imprint method.

본 발명은 기 제작된 여러 개의 작은 스탬프를 결합하여 인쇄할 수 있는 고효율의 임프린트 장치를 이용하는데, 이때 작은 스탬프를 여러 개 만들어 이를 조합하여 사용함으로써 다양한 패턴을 간단하게 형성할 수 있으며 반복해서 사용할 수 있도록 한다.The present invention uses a high-efficiency imprint apparatus that can be printed by combining a plurality of small stamps made in advance, at this time, by forming a number of small stamps and using them in combination can easily form a variety of patterns can be used repeatedly Make sure

따라서, 본 발명은 기존의 스탬프를 이용하여 간단하게 미세 패턴을 형성할 수 있으므로 저가로 대량 생산이 가능하고 반복 사용이 가능하므로 비용이 절감되는 효과가 있다.Therefore, since the present invention can simply form a fine pattern using a conventional stamp, it is possible to mass-produce at low cost and to be repeatedly used, thereby reducing costs.

또한, 본 발명은 기 제작된 여러 개의 작은 스탬프를 결합하여 활자 인쇄술 방식으로 인쇄할 수 있어 고효율로 패터닝할 수 있다.In addition, the present invention can be printed by printing typography by combining a plurality of small stamps made in advance can be patterned with high efficiency.

Description

Imprint device and the imprinting method}

일반적으로 임프린트(imprint) 방법은 폴리머(polymer) 물질의 가공에 아주 오래 전부터 사용되어 온 기술중의 하나이다. In general, the imprint method is one of the technologies that have been used for a long time for processing polymer materials.

이 방법은 먼저 원하는 형상의 몰드를 금속 재질로 제작한 후, 주 몰드 내부로 폴리머 물질을 도포하여 패턴을 형성하는 기술이다.This method is a technique of first forming a mold of a desired shape with a metal material, and then applying a polymer material into the main mold to form a pattern.

이 때, 폴리머 물질은 압력을 가해주는 방법에 의해 몰드 내부로 충진되어야 하므로 유동성을 가져야 한다. At this time, the polymer material must be fluidized because it must be filled into the mold by applying pressure.

원하는 패턴을 형성하기 위하여 상기 몰드 내부로 폴리머 물질을 충진하고 난 후에는 적절한 시간 혹은 적절한 온도를 가하여 폴리머의 유동성을 제거하여 고형화 시킨 후 상기 고형화된 폴리머 물질을 몰드로부터 분해하면 상기 몰드의 형상을 가지는 고체상의 폴리머 성형물이 만들어진다.After filling the polymer material into the mold in order to form a desired pattern, the fluidity of the polymer is removed and solidified by applying an appropriate time or an appropriate temperature to decompose the solidified polymer material from the mold. Solid polymer moldings are made.

최근에는 트랜지스터가 발명되고 수십년 간 눈부신 발전을 거듭한 전자 전기 기술은 21세기 고도 정보 통신 사회의 구현에 발 맞추기 위하여 더 많은 용량의 정보 저장, 더 빠른 정보 처리와 전송, 더 간편한 정보 통신망의 구축을 위해 빠르게 발전해가고 있다.In recent years, transistors have been invented and decades of remarkable advances have been made in electronic and electrical technologies to accommodate more capacity, faster information processing and transmission, and simpler information networks to keep pace with the 21st century. It is developing rapidly for.

특히, 주어진 정보 전송 속도의 유한성이라는 조건 하에서, 이러한 요구 조건을 충족시킬 수 있는 한 방법으로서 원자/분자 레벨의 구조 제작, 조작/제어를 통해 그 구성 소자들을 가능한 더욱 작게하여 새로운 기능성을 부여하는 것이 제안되고 있다.In particular, under the condition of the finiteness of a given information transmission rate, one way to meet these requirements is to make the components as small as possible and give new functionality through atomic / molecular level structure fabrication, manipulation and control. It is proposed.

따라서, 이러한 레벨의 소자를 제작할 수 있는 미세 구조 제작 방법(microfabrication)은 현대 과학과 기술에서 중요한 위치를 차지하고 있다.Thus, microfabrication, which is capable of fabricating devices at this level, occupies an important place in modern science and technology.

지금까지 가장 널리 사용되고 있는 미세 구조 제작 기술 중의 하나는 포토리소그래피(photolithography)으로써, 포토레지스트 박막이 입혀진 기판 위에 패턴을 형성시키는 방법이다.One of the most widely used microstructure fabrication techniques to date is photolithography, a method of forming a pattern on a substrate coated with a photoresist thin film.

이때 형성되는 패턴의 크기는 광학적 회절 현상에 의해 제한을 받게 되며, 분해능은 거의 사용 광선의 파장에 비례한다.At this time, the size of the pattern is limited by the optical diffraction phenomenon, the resolution is almost proportional to the wavelength of the light used.

따라서, 반도체 소자의 집적도가 높아질수록 미세 패턴을 형성하기 위해 파장이 짧은 노광 기술이 요구된다.Therefore, as the degree of integration of semiconductor devices increases, shorter wavelength exposure techniques are required to form fine patterns.

그런데, 반도체 소자의 집적도가 커짐에 따라 광학적 방법에 의한 포토레지스트 패턴 형성 방법은 다음과 같은 문제점이 발생된다.However, as the degree of integration of semiconductor devices increases, the following problems arise in the method of forming a photoresist pattern by an optical method.

우선, 빛을 사용하여 포토레지스트를 패터닝하므로 빛에 의한 간섭효과의 영향으로 포토레지스트 패턴 자체 또는 패턴 사이에서 물리적인 형태가 달라지게 된다.First, since the photoresist is patterned using light, the physical shape of the photoresist pattern itself or between the patterns is changed due to the influence of interference caused by light.

여기서, 주로 문제가 되는 것은 포토레지스트 패턴의 CD(critical dimension)의 불균일한 변화이다. 포토레지스트 패턴의 CD가 전체적으로 균일하지 않고 하부막의 영역에 따라 달라지게 되면, 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 패터닝되어 형성되는 물질층 패턴도 처음에 원하던 형태와는 다른 형태로 형성된다.The main problem here is a nonuniform change in the CD (critical dimension) of the photoresist pattern. When the CD of the photoresist pattern is not uniform as a whole and varies depending on the region of the lower layer, the material layer pattern formed by patterning the photoresist pattern as a mask is also formed in a different form from that originally desired.

또 다른 문제점은, 공정중에 발생하는 불순물과 포토레지스트가 반응하여 포토레지스트가 침식되어 포토레지스트 패턴이 변하게 된다.Another problem is that the photoresist is eroded due to the reaction of impurities and photoresist generated during the process to change the photoresist pattern.

상기 포토레지스트의 침식은 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 패터닝되어 형성되는 물질층 패턴도 처음에 원하던 형태와는 다른 형태를 갖게 된다.In the erosion of the photoresist, the material layer pattern formed by patterning the photoresist pattern as a mask also has a form different from that originally desired.

최근에는 반도체 소자의 집적도가 더욱 높아지는 추세이며 그에 따라 나노 기술(NT : Nano Techonology)을 이용한 미세 패턴을 형성하는 방법에 대한 연구가 더욱 활발해지고 있다.Recently, the degree of integration of semiconductor devices is increasing, and accordingly, researches on a method of forming a micro pattern using nano technology (NT) have become more active.

이와 같은 나노기술은 정보 기술(IT : Information Technology) 및 생명 공학 기술(BT : Bio Technology)과 더불어 21세기 산업 발전을 주도할 새로운 패러다임의 기술로 주목받고 있다.Nanotechnology is attracting attention as a new paradigm that will lead industrial development in the 21st century along with Information Technology (IT) and Biotechnology (BT).

특히, 나노 기술은 물리학, 화학, 생물학, 전자 공학 및 재료 공학 등 여러 과학, 기술 분야가 융합되어 기존 기술의 한계를 돌파하고 다양한 산업 분야의 기술혁신을 주도함으로써 인류의 삶의 질을 획기적으로 향상시킬 것으로 기대되고 있다.In particular, nanotechnology has fused several scientific and technological fields, including physics, chemistry, biology, electronics, and materials engineering, to break the limits of existing technologies and lead technological innovation in various industrial fields to dramatically improve the quality of human life. It is expected to be.

상기에서 언급한 바와 같이 원자/분자 크기에서 근본적인 물질의 특정한 용도를 결정할 수 있는 구조와 조성을 제어/조작하는 기술의 하나로서, 폴리머(polymer) 물질을 사용하는 방법이 있다.As mentioned above, one of the techniques for controlling / manipulating structures and compositions that can determine the specific use of materials fundamental to atomic / molecular size is a method using polymer materials.

상기 폴리머는 선택적인 에칭 레지스터, 광학 디바이스, 생화학적 센서, 나아가 티슈 엔지니어링에까지 이르는 폭넓은 응용범위를 가지고 있어 차세대 신소재 개발에 큰 영향을 줄 수 있을 것으로 기대되어 최근 많은 관심의 대상이 되고 있다.The polymers have a wide range of applications ranging from selective etching resistors, optical devices, biochemical sensors, and even tissue engineering, and are expected to have a great influence on the development of next generation new materials.

상기와 같이 나노 미터(nanometer) 크기의 미세 패턴을 폴리머 박막을 이용하여 형성하는 데 있어서, 종래 레이저 직접 전사법을 이용하는 방법이 있다.As described above, there is a method using a conventional laser direct transfer method in forming a nanometer-sized fine pattern using a polymer thin film.

상기 레이저 직접 전사법은 높은 해상도를 갖는 미세한 패턴을 빠른 속도로 형성시킬 수 있는 방법이다.The laser direct transfer method is a method capable of rapidly forming a fine pattern having a high resolution.

물질에 조사되는 레이저 빔은 매우 짧은 시간에 국부적인 온도 상승을 일으켜 물질의 표면에 간섭성 또는 비간섭성 구조를 형성시킨다.The laser beam irradiated onto the material causes a local temperature rise in a very short time, forming a coherent or incoherent structure on the surface of the material.

상기 간섭성 구조의 주기성은 사용되는 레이저 변수와 물질 자체의 변수들에 의해 좌우되게 된다. The periodicity of the coherent structure depends on the laser parameters used and the variables of the material itself.

상기 레이저 빔의 변수로는 스팟 사이즈(spot size), 레이저의 파장 등이 있으며, 그리고 기판의 물질의 변수로서는 입사 빛에 대한 흡수도, 반사도, 열 확산율, 열 전도율 등을 들 수 있다.The parameters of the laser beam include spot size, the wavelength of the laser, and the like, and the parameters of the material of the substrate include absorbance, reflectance, thermal diffusivity, and thermal conductivity of incident light.

상기 레이저 직접 전사법은 광학계의 구성이 간단하고 짧은 시간에 대면적에 걸쳐 폴리머 박막 패터닝에 사용될 수 있으나, 패턴의 미세화가 진행됨에 따른 노광 장비 자체의 초기 투자 비용의 지수 함수적인 증가와 더불어 사용되는 빛의 파장과 같은 정도의 해상도를 갖는 마스크의 가격 급등으로 인하여 산업적 응용을 위한 저가의 대량 생산에는 부적합하다.The laser direct transfer method is simple to construct an optical system and can be used for polymer thin film patterning over a large area in a short time, but it is used together with an exponential increase in the initial investment cost of the exposure apparatus itself as the pattern becomes finer. The skyrocketing price of masks with resolutions comparable to the wavelength of light makes them unsuitable for low-cost mass production for industrial applications.

상기 레이저 직접 전사법 외에도 앞서 설명한 바 있는 임프린트 방법을 이용한 미세 패턴 제작 방법이 있다.In addition to the laser direct transfer method, there is a method of manufacturing a fine pattern using the imprint method described above.

상기 나노 스케일로 임프린트하는 방법(nanoimprint)는 미국 프린스턴 대학교의 스테판 쵸우(Stephen Chou) 등에 의하여 발명된 방법으로 상대적 강도가 강한 물질의 표면에 필요로 하는 형상을 미리 제작하여 이를 다른 물질 위에 마치 도장을 찍듯이 찍어서 패터닝을 시키거나 원하는 형상의 몰드를 제작한 후, 몰드 내부로 폴리머 물질을 도포하여 패턴을 형성하는 방법이다.The nanoscale imprint method (nanoimprint) is a method invented by Stephen Chou of Princeton University, USA. It is a method of forming a pattern by applying a polymer material to the inside of the mold after making a pattern by dipping or patterning a desired shape.

상기 나노 임프린트 방법은 생산성이 낮다는 문제점을 극복하여, 나노 크기의 미세 패턴을 대량 제조할 수 있다는 장점이 있다. The nanoimprint method has an advantage of overcoming a problem of low productivity and mass production of fine patterns of nano size.

상기 나노 임프린트 방법을 이용하여 폴리머 미세 패턴을 형성 시키는 과정을 간략하게 살펴보면 도 1과 같다.A process of forming a polymer micropattern using the nanoimprint method will be briefly described with reference to FIG. 1.

우선, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 나노 스케일의 원하는 패턴을 가지는 스탬프(120)를 제작하고, 기판(100) 상에 피가공층(110)을 형성한다.First, as shown in (a) of FIG. 1, a stamp 120 having a desired pattern on a nano scale is manufactured, and a processing layer 110 is formed on the substrate 100.

상기 제작된 스탬프(120)의 재질은 실리콘 또는 금속 또는 다이아몬드 또는 석영 유리와 같이 재질의 강도가 높은 것으로 한다.The material of the stamp 120 is made of silicon or metal, or diamond or quartz glass, the strength of the material is high.

다음으로, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 제작된 스탬프(120)를 고분자 박막으로 이루어지는 피가공층(110)에 각인하여 나노스케일의 구조를 전사한다.Next, as shown in FIG. 1B, the fabricated stamp 120 is imprinted on the processing layer 110 formed of a polymer thin film to transfer the nanoscale structure.

그리고, 도 1의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이, 상기 스탬프(120)를 제거하면 원하는 패턴을 형성하는 피가공층(110)을 얻을 수 있다.And, as shown in (c) and (d) of Figure 1, by removing the stamp 120 can be obtained a layer 110 to form a desired pattern.

상기와 같은 임프린트 방법은 높은 온도와 압력을 필요로 하지 않기 때문에 최근에 많은 연구가 진행되고 있다.Since the above imprint method does not require high temperature and pressure, a lot of research has recently been conducted.

최근에는 관련 장비 기술의 발달에 힘입어, 작은 면적의 스탬프를 제작하여 임프린트 공정을 수행한 후에 스탬프의 위치를 이동시켜 반복 작업을 수행하게 하는 스텝 반복(step and repeat) 방식의 기술에 대한 연구가 활발하다.Recently, due to the development of related equipment technology, a research on the step and repeat method of producing a small area stamp and performing the imprinting process after moving the stamp is performed. It is actively.

이때, 상기 스탬프의 크기는 한 번에 인쇄할 수 있는 면적을 결정하며, 이것은 스탬프 제작시에 결정되게 된다.At this time, the size of the stamp determines the printable area at one time, which is determined at the time of stamp production.

따라서, 작은 면적의 스탬프를 이용하여 임프린트시에 시간이 오래 걸리는 단점이 있다.Therefore, there is a disadvantage in that it takes a long time at the time of imprint using a stamp of a small area.

또한, 복잡한 패턴을 형성하고자 할 경우에는 하나의 단순한 패턴을 가지는 스탬프를 이용해서는 원하는 패턴을 얻을 수 없다.In addition, when a complicated pattern is to be formed, a desired pattern cannot be obtained by using a stamp having one simple pattern.

그러므로, 서로 다른 패턴을 가지는 스탬프를 제작하여 각각 임프린트하는 방법을 사용하여야 하므로 생산성 및 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.Therefore, there is a problem in that productivity and efficiency are inferior because a method of making imprints by using stamps having different patterns must be used.

본 발명은 기 제작된 여러 개의 작은 스탬프를 결합하여 인쇄할 수 있는 고효율의 임프린트 장치를 제공하는 데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a high-efficiency imprint apparatus capable of printing by combining a plurality of small stamps made in advance.

또한, 본 발명은 활자인쇄술 방식으로 작은 스탬프를 여러 개 만들어 이를 조합하여 사용함으로써 다양한 패턴을 간단하게 형성할 수 있으며 반복해서 사용할 수 있는 저렴한 임프린트 장치 및 임프린트 방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an inexpensive imprint apparatus and an imprint method which can easily form various patterns by using a plurality of small stamps in combination with a typography and can be used repeatedly.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 임프린트 장치는, 일면이 패터닝된 다수의 서브 스탬프(sub stamp)와; 상기 서브 스탬프가 끼워지는 홀이 다수 개 형성되어 있는 프레임(frame)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an imprint apparatus according to the present invention comprises: a plurality of sub stamps having one surface patterned; It is characterized by consisting of a frame (frame) is formed with a plurality of holes in which the sub stamp is inserted.

상기 서브 스탬프는 의 재질은 실리콘(Si), SiO₂, 쿼츠 글래스(quartz glass), 니켈(Ni), 플래티늄(Pt), 크롬(Cr), 고분자 물질 중 하나인 것을 특징으로 한다.The sub-stamp is characterized in that the material of the silicon (Si), SiO₂, quartz glass (quartz glass), nickel (Ni), platinum (Pt), chromium (Cr), a polymer material.

상기 서브 스탬프와 프레임 상에 덮어지는 금속 박막을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And a metal thin film covered on the sub stamp and the frame.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 임프린트 방법은, 다수의 서브 스탬프(sub-stamp)와 프레임(frame)을 결합하여 마더 스탬프(mother-stamp)를 제작하는 단계와; 기판 상에 금속 박막과 폴리머를 순서대로 형성하는 단계와; 상기 마더 스탬프를 이용하여 폴리머를 성형하는 단계와; 상기 성형된 폴리머를 이용해 금속 박막을 식각하여 금속 패턴을 형성하는 단계와; 상기 폴리머를 제거하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, an imprint method according to the present invention comprises the steps of: manufacturing a mother-stamp by combining a plurality of sub-stamps and frames; Sequentially forming a metal thin film and a polymer on the substrate; Shaping a polymer using the mother stamp; Etching a metal thin film using the molded polymer to form a metal pattern; Removing the polymer; characterized in that comprises a.

상기 스탬프의 재질은 실리콘(Si), SiO₂, 쿼츠 글래스(quartz glass), 니켈(Ni), 플래티늄(Pt), 크롬(Cr), 고분자 물질 중 하나인 것을 특징으로 한다.The material of the stamp is characterized in that the silicon (Si), SiO₂, quartz glass (quartz glass), nickel (Ni), platinum (Pt), chromium (Cr), a polymer material.

상기 마더 스탬프를 이용하여 폴리머를 성형하는 단계는, 상기 몰드를 폴리머에 눌러 패턴을 전사하는 단계와; 상기 폴리머를 경화시키는 단계와; 상기 몰드를 폴리머로부터 분리시키는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Molding the polymer using the mother stamp, the step of pressing the mold on the polymer to transfer the pattern; Curing the polymer; Separating the mold from the polymer.

상기 폴리머는 열 경화 물질 또는 자외선 경화 물질인 것을 특징으로 한다.The polymer is characterized in that it is a heat curable material or an ultraviolet curable material.

상기 금속 박막을 식각하는 방법은 건식 식각(dry etching) 또는 습식 식각(wet etching) 방법인 것을 특징으로 한다.The method of etching the metal thin film is characterized in that the dry etching (wet etching) or wet etching (wet etching) method.

이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 임프린트 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.2 is a view schematically showing an imprint apparatus according to the present invention.

도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 임프린트 장치는 여러 개의 작은 서브 스탬프(sub-stamp)(210)와, 상기 서브 스탬프를 결합하기 위한 프레임(frame)(220)으로 이루어진다.As shown in FIG. 2A, the imprint apparatus according to the present invention includes a plurality of small sub-stamps 210 and a frame 220 for combining the sub-stamps. .

상기 서브 스탬프(210)는 일면에 요철로 이루어지는 패턴이 형성되어 있으며, 상기 프레임(220)은 틀 형태로 상기 서브 스탬프(210)를 끼워 지지할 수 있다. The sub stamp 210 has a pattern made of irregularities on one surface thereof, and the frame 220 may support the sub stamp 210 in a frame shape.

상기와 같이 서브 스탬프(210)와 프레임(220)의 결합으로 형성되는 마더 스탬프(mother stamp)의 A-A' 단면은 도 2의 (b)와 같다.A-A 'cross section of the mother stamp formed by the combination of the sub stamp 210 and the frame 220 as described above is as shown in FIG.

서로 다른 패턴을 가지는 서브 스탬프(210a, 210b, 210c)는 다양한 크기와 모양으로 여러 개를 기 제작하여 사용할 수 있다.Sub stamps 210a, 210b, and 210c having different patterns may be manufactured by using a plurality of sub stamps having various sizes and shapes.

상기 스탬프의 재료로는 실리콘(Si), 쿼츠 글래스(quartz glass), 니켈(Ni), 플래티늄(Pt), 크롬(Cr), SiO₂, 고분자 물질 등이 사용될 수 있다.The material of the stamp may be silicon (Si), quartz glass (quartz glass), nickel (Ni), platinum (Pt), chromium (Cr), SiO ₂ , a polymeric material.

그리고, 상기 프레임(220)의 재질은 임프린트가 용이하도록 얇고 연성이 좋은 물질을 이용하여 형성한다.In addition, the material of the frame 220 is formed using a thin and ductile material to facilitate the imprint.

도 3은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 임프린트 장치를 이용하여 임프린트하는 방법을 보여주는 공정 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a method of imprinting using an imprint apparatus according to an embodiment of the present invention.

여기서, 상기 임프린트 장치는 기본적으로 여러 개의 작은 서브 스탬프(sub-stamp)(330a, 330b, 330c)와, 상기 서브 스탬프(330a, 330b, 330c)를 결합하기 위한 프레임(frame)으로 이루어지고, 상기 서브 스탬프(330a, 330b, 330c)가 틀 형태의 프레임에 끼워져 지지되는 형태로 이루어진다. Here, the imprint apparatus basically includes a plurality of small sub-stamps 330a, 330b, and 330c, and a frame for combining the sub-stamps 330a, 330b, and 330c. The sub stamps 330a, 330b, and 330c are inserted into and supported by a frame-shaped frame.

상기 서브 스탬프(330a, 330b, 330c)로 사용되는 몰드의 재료로는 실리콘(Si), SiO₂, 쿼츠 글래스(quartz glass), 니켈(Ni), 플래티늄(Pt), 크롬(Cr), 고분자 물질 등이 사용될 수 있다.Materials of the mold used as the sub stamps 330a, 330b, and 330c include silicon (Si), SiO 2, quartz glass, nickel (Ni), platinum (Pt), chromium (Cr), polymer materials, and the like. This can be used.

그리고, 상기 서브 스탬프(330a, 330b, 330c)의 일면에는 소정의 패턴을 형성하는 요철로 이루어져 있으며, 이를 제작하기 위해서 간략하게 설명하면 다음과 같다.In addition, one surface of the sub stamps 330a, 330b, and 330c is formed of irregularities that form a predetermined pattern.

먼저, 스탬프로 사용될 재료 위에 감광성 폴리머를 코팅한 후, 전자빔 리소그라피(e-beam lithography), 레이저 리소그라피(laser lithography), 반도체 노광 장비 등을 사용하여 감광성 폴리머를 패팅한다.First, the photosensitive polymer is coated on a material to be used as a stamp, and then the photosensitive polymer is patterned by using electron beam lithography, laser lithography, semiconductor exposure equipment, and the like.

다음, 패터닝된 감광성 폴리머를 식각 마스크로 사용하여 스탬프를 건식 식각 또는 습식 식각하고, 상기 식각 마스크로 사용한 감광성 폴리머를 제거하면 임프린트용 서브 스탬프(330a, 330b, 330c)가 완성된다.Next, the stamp is dry or wet etched using the patterned photosensitive polymer as an etch mask, and the sub stamps 330a, 330b, and 330c for imprint are completed by removing the photosensitive polymer used as the etch mask.

상기 서브 스탬프(330a, 330b, 330c)는 다양한 패턴을 가진 스탬프를 여러 개 제작하여 원하는 패턴을 가지는 서브 스탬프(330a, 330b, 330c)를 조합하여 프레임에 끼움으로써 원하는 임프린트 장치를 제작할 수 있다.The sub stamps 330a, 330b, and 330c may manufacture a plurality of stamps having various patterns, and insert the sub stamps 330a, 330b, and 330c having a desired pattern into a frame to manufacture a desired imprint apparatus.

상기 서브 스탬프(330a, 330b, 330c)의 크기는 모두같을 필요가 없으며, 각각의 스탬프가 들어갈 수 있는 프레임이 준비되도록 한다.The sizes of the sub stamps 330a, 330b, and 330c do not have to be the same, and a frame for each stamp can be prepared.

도 3a에 도시된 바와 같이, 양면이 연마된 기판(300)을 준비한다.As shown in FIG. 3A, a substrate 300 having both surfaces polished is prepared.

그리고, 도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 기판(300) 위에 금속 박막(310a)을 증착한다.As shown in FIG. 3B, a metal thin film 310a is deposited on the substrate 300.

상기 금속 박막(310a)으로는 알루미늄(Al), 은(Ag), 크롬(Cr) 등을 적용할 수 있다.Aluminum (Al), silver (Ag), chromium (Cr), or the like may be used as the metal thin film 310a.

이어서, 도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 금속 박막(310a) 상에 폴리머(320a)를 코팅한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 3C, a polymer 320a is coated on the metal thin film 310a.

그리고, 기 제작된 임프린트 장치(330)로 상기 폴리머(320a)에 압력을 가하여 눌러 스탬프의 패턴이 폴리머(320a)에 전사될 수 있도록 한다.In addition, the pre-printed imprint apparatus 330 may apply pressure to the polymer 320a so that the pattern of the stamp may be transferred to the polymer 320a.

한편, 상기 임프린트 장치(330)와 함께 얇은 알루미늄 박막(350)을 준비한다.Meanwhile, a thin aluminum thin film 350 is prepared together with the imprint apparatus 330.

여기서, 상기 폴리머(320a)가 열 경화 재료일 경우에는 스탬프의 재질로 금속을 사용하며, 자외선 경화 재료일 경우는 투명한 고분자 스탬프를 사용한다.Here, when the polymer 320a is a heat curable material, a metal is used as a stamp material, and when the UV light curable material is used, a transparent polymer stamp is used.

그리고, 상기 폴리머(320a)가 열 경화 재료일 경우 열 각인 기법(hot embossing)을 사용하며 폴리머를 선경화(pre-bake)하고, 상기 폴리머가 자외선 경화 재료일 경우에는 자외선 각인 기법(UV embossing)을 사용하며 폴리머를 경화시키지 않고 투명한 스탬프를 사용한다.When the polymer 320a is a heat curable material, hot embossing is used to pre-bake the polymer, and when the polymer is an ultraviolet curable material, UV embossing. Use a transparent stamp without curing the polymer.

이어서, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 임프린트 장치(330)를 상기 폴리머(320a) 상에 놓고 압력을 가하여 눌러 스탬프의 패턴을 폴리머(320a)에 전사한다.Next, as shown in FIG. 3D, the imprint apparatus 330 is placed on the polymer 320a and pressurized to transfer the pattern of the stamp to the polymer 320a.

이때, 상기 임프린트 장치(330) 상에 알루미늄 박막(350)을 덮고 고압의 기체를 이용하여 압력을 가해 눌러준다.In this case, the aluminum thin film 350 is covered on the imprint apparatus 330 and pressed by applying pressure using a gas of high pressure.

상기 알루미늄 박막(350)을 임프린트 장치(330) 상에 덮는 이유는 폴리머(320a)에 균일한 압력을 가해주기 위해서이다.The reason for covering the aluminum thin film 350 on the imprint apparatus 330 is to apply uniform pressure to the polymer 320a.

즉, 서로 다른 평평도를 가지는 여러 개의 서브 스탬프에 의하여 임프린팅 시에 폴리머에 형성된 패턴이 균일하지 않게 형성될 수 있으므로 알루미늄 박막을 이용한다.That is, since the pattern formed on the polymer may be unevenly formed at the time of imprinting by a plurality of sub stamps having different flatness, the aluminum thin film is used.

상기 알루미늄 박막을 서브 스탬프 상에 덮고 기체의 압력으로 눌러주면 상기 알루미늄 박막이 변형되어 상기 서브 스탬프를 감싸게 되고, 균일한 압력으로 각각의 서브 스탬프를 눌러 주게 된다.When the aluminum thin film is covered on the sub stamp and pressed by gas pressure, the aluminum thin film is deformed to surround the sub stamp, and each sub stamp is pressed at a uniform pressure.

이후, 상기 임프린트 장치(330)에 열을 가하거나 자외선을 조사하여 상기 폴리머(320b)를 경화시킨다. Thereafter, the polymer 320b is cured by applying heat to the imprint apparatus 330 or irradiating ultraviolet rays.

그리고, 상기와 같이 폴리머 경화 작업이 끝난 후에, 도 3e와 같이 상기 몰드(330)를 폴리머(320b)로부터 분리한다.After the polymer curing operation is completed as described above, the mold 330 is separated from the polymer 320b as shown in FIG. 3E.

그러면, 상기 폴리머(320b)에는 임프린트 장치(330)의 패턴이 전사되어 상기 서브 스탬프(330)와 음양이 반대인 패턴이 형성된다.Then, the pattern of the imprint apparatus 330 is transferred to the polymer 320b to form a pattern in which yin and yang are opposite to the sub stamp 330.

여기서, 열 각인 기법을 사용한 경우에는 기판의 온도가 냉각된 후에 폴리머(320b)로부터 임프린트 장치(330)를 분리시킨다.Here, in the case of using the thermal stamping technique, the imprint apparatus 330 is separated from the polymer 320b after the temperature of the substrate is cooled.

그리고, 자외선 기법을 사용한 경우에는 자외선 경화가 끝난 다음 임프린트 장치(330)를 폴리머(320b)로부터 분리시킨다.In the case of using the UV technique, after the UV curing is completed, the imprint apparatus 330 is separated from the polymer 320b.

다음으로, 금속 박막(310a)의 표면이 노출되도록 폴리머(320b) 패턴 전면을 건식 식각(dry etching)한다.Next, dry etching is performed on the entire surface of the polymer 320b pattern so that the surface of the metal thin film 310a is exposed.

그러면, 상기 폴리머(320b)는 앞서 몰드(330)에 의해서 요철이 형성되어 단차가 있으므로 얇은 두께의 폴리머(320b)는 상기 식각 공정에 의해 제거되어 금속 박막(310a)을 표면에 노출시키게 된다.Then, since the polymer 320b is previously formed with irregularities by the mold 330, the polymer 320b having a thin thickness is removed by the etching process to expose the metal thin film 310a to the surface.

이후, 도 3f에 도시된 바와 같이, 표면에 노출된 금속 박막(310a)을 건식 식각 또는 습식 식각 공정을 통해서 식각하여 금속 격자 패턴(310b)을 형성한다.Thereafter, as illustrated in FIG. 3F, the metal thin film 310a exposed on the surface is etched through a dry etching process or a wet etching process to form a metal grid pattern 310b.

최종적으로, 도 3g에 도시된 바와 같이, 상기 금속 격자 패턴(310b) 상에 남아 있는 폴리머(320b)를 제거하여 원하는 패턴을 가진다.Finally, as shown in FIG. 3G, the polymer 320b remaining on the metal lattice pattern 310b is removed to have a desired pattern.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 임프린트 장치 및 임프린트 방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.Although the present invention has been described in detail through specific embodiments, this is for describing the present invention in detail, and the imprint apparatus and the imprint method according to the present invention are not limited thereto, and the technical features of the present invention may be used. It is obvious that modifications and improvements are possible by those skilled in the art.

본 발명은 단순한 패턴의 여러 가지 스탬프를 조합, 결합하여 복잡한 패턴을 만들어 내기가 용이하며, 기존의 스탬프를 이용하여 미세 패턴을 형성할 수 있으므로 저가로 대량 생산이 가능하며 다양한 패턴에 적용하여 반복 사용이 가능하므로 비용이 절감되는 효과가 있다.The present invention is easy to produce a complex pattern by combining and combining a variety of stamps of a simple pattern, it is possible to form a fine pattern using a conventional stamp, it is possible to mass-produce at low cost and repeatedly applied to various patterns This can reduce costs.

또한, 본 발명은 기 제작된 여러 개의 작은 스탬프를 결합하여 활자 인쇄술 방식으로 인쇄할 수 있어 고효율로 패터닝하는 효과가 있다. In addition, the present invention can be printed by printing typography by combining a plurality of small stamps made in advance has the effect of patterning with high efficiency.

도 1은 종래 폴리머 미세 패턴을 형성 시키는 과정을 보여주는 순서도.1 is a flow chart showing a process for forming a conventional polymer fine pattern.

도 2는 본 발명에 따른 임프린트 장치를 개략적으로 보여주는 도면.2 schematically shows an imprint apparatus according to the invention.

도 3은 본 발명에 따른 임프린트 장치를 이용하여 임프린트하는 방법을 보여주는 공정 순서도.3 is a process flowchart showing a method of imprinting using an imprint apparatus according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

210, 330a, 330b, 330c : 서브 스탬프 220 : 프레임210, 330a, 330b, 330c: sub stamp 220: frame

300 : 기판 310a, 310b : 금속 박막300: substrate 310a, 310b: metal thin film

320a, 320b : 폴리머 330 : 임프린트 장치320a, 320b: polymer 330: imprint apparatus

350 : 알루미늄 박막350: aluminum thin film

Claims

A plurality of sub stamps patterned on one surface;

An imprint apparatus comprising a frame in which a plurality of holes into which the sub stamp is inserted is formed.

The method of claim 1,

The sub stamp may be made of silicon (Si), SiO 2, quartz glass, quartz glass, nickel, platinum, platinum, chromium, or an imprint apparatus.

The method of claim 1,

And a metal thin film overlying the sub stamp and the frame.

Combining a plurality of sub-stamps and a frame to produce a mother-stamp;

Sequentially forming a metal thin film and a polymer on the substrate;

Shaping a polymer using the mother stamp;

Etching a metal thin film using the molded polymer to form a metal pattern;

And removing the polymer.

The method of claim 4, wherein

The material of the stamp is silicon (Si), SiO₂, quartz glass (quartz glass), nickel (Ni), platinum (Pt), chromium (Cr), the imprint method, characterized in that one of the polymeric materials.

The method of claim 4, wherein

Molding the polymer using the mother stamp,

Pressing the mold onto a polymer to transfer a pattern;

Curing the polymer;

Separating the mold from a polymer.

The method of claim 4, wherein

And said polymer is a heat curable material or an ultraviolet curable material.

The method of claim 4, wherein

The method of etching the metal thin film is a dry etching (dry etching) or wet etching (wet etching) method, characterized in that the method.