KR20060007755A - Stamper for soft lithography and manufacturing process thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소프트리소그래피용 스템퍼 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 스템퍼를 이용하여 피전사 기판의 표면을 패터닝하는 공정에서 복수의 스탬퍼 패턴이 서로 붙거나 휘어지는 문제점을 해결할 수 있어서, 스템퍼의 수명을 증가시킬 수 있는 동시에 재현성 높게 피전사 기판의 표면을 패터닝할 수 있도록 하는 스템퍼 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stamper for soft lithography and a method of manufacturing the same, in particular, in the process of patterning a surface of a substrate to be transferred using a stamper, a plurality of stamper patterns may be stuck to each other or bent, thereby solving a stamper The present invention relates to a stamper and a method for manufacturing the same, which can increase the service life of the substrate and at the same time make it possible to pattern the surface of the transfer substrate with high reproducibility.
본 발명에 의한 스템퍼는 기판의 일면에 복수의 볼록부가 구비된 스템퍼 패턴을 포함하며, 전체적으로 금속 물질로 이루어짐을 특징으로 한다. Stamper according to the present invention includes a stamper pattern having a plurality of convex portions on one surface of the substrate, characterized in that made of a metal material as a whole.
스템퍼, 금속, 금, 은, 스템퍼 패턴Stamper, Metal, Gold, Silver, Stamper Pattern
Description
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일실시예에 따라 스템퍼를 제조하는 공정 순서도이며, 1a to 1d is a process flow chart for manufacturing a stamper according to an embodiment of the present invention,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 스템퍼를 이용하여 피전사 기판의 표면에 패터닝하는 공정을 나타내는 공정 모식도이다.
2 is a process schematic diagram showing a process of patterning a surface of a substrate to be transferred using a stamper manufactured according to an embodiment of the present invention.
- 도면의 부호에 대한 간략한 설명 --Brief description of the symbols in the drawing-
100 : 수정 래티클 102 : PDMS막 100
104 : 제 1 소프트 스탬퍼 106 : 금속막104: first soft stamper 106: metal film
108 : 제 2 메탈 스템퍼(스템퍼) 110 : 피전사 기판108: second metal stamper (stamper) 110: transfer substrate
112 : 중합체막
112: polymer film
본 발명은 소프트리소그래피용 스템퍼 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특 히, 스템퍼를 이용하여 피전사 기판의 표면을 패터닝하는 공정에서 복수의 스탬퍼 패턴이 서로 붙거나 휘어지는 문제점을 해결할 수 있어서, 스템퍼의 수명을 증가시킬 수 있는 동시에 재현성 높게 피전사 기판의 표면을 패터닝할 수 있도록 하는 스템퍼 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a stamper for soft lithography and a method of manufacturing the same, and in particular, in the process of patterning the surface of the substrate to be transferred using the stamper, a plurality of stamper patterns may be stuck or bent to each other, thereby solving a stem The present invention relates to a stamper and a method for manufacturing the same, which can increase the life of the fur and at the same time make it possible to pattern the surface of the transfer substrate with high reproducibility.
피전사 기판의 표면에 임의의 패턴을 형성하는 여러가지 리소그래피 기술이 제안된 바 있다. 예를 들어, 포토리소그래피는 집적 회로의 제조에 가장 일반적으로 사용되는 기술로써, 소정 파장의 빛을 발생시키는 노광 장치를 이용하여 기하학적 형상의 패턴을 마스크로부터 피전사 기판 표면의 감광막에 전사하고 현상액으로 상기 감광막을 선택적으로 제거함으로써 패턴을 형성하는 기술이다.Various lithographic techniques have been proposed for forming an arbitrary pattern on the surface of a transfer substrate. Photolithography, for example, is the most commonly used technique for the manufacture of integrated circuits, in which a geometric pattern is transferred from a mask to a photoresist on the surface of a transfer substrate using an exposure apparatus that generates light of a predetermined wavelength and then transferred into a developer solution. It is a technique of forming a pattern by selectively removing the photosensitive film.
한편, 상기 포토리소그래피 기술 이외에도, 이의 해상도와 정합도를 향상시키기 위한 여러 가지 종류의 리소그래피 기술이 개발되고 있는데, 이러한 기술로는 ,예를 들어, 임프린트 리소그래피 기술, 소프트 리소그래피 기술 등이 있다. 상기 임프린트 리소그래피 및 소프트 리소그래피 등은 모두 광을 사용하지 않고, 소정 형상의 패턴이 포함된 스템퍼 등을 도장처럼 사용하여 피전사 기판의 표면에 패턴을 형성하는 기술이다. On the other hand, in addition to the photolithography technique, various kinds of lithography techniques have been developed for improving the resolution and the degree of matching thereof. Such techniques include, for example, imprint lithography techniques, soft lithography techniques, and the like. The imprint lithography, the soft lithography, and the like are all techniques for forming a pattern on the surface of a transfer substrate by using a stamper or the like containing a pattern of a predetermined shape as a coating without using light.
특히, 소프트 리소그래피는 30-100nm 급의 패턴을 형성하기 위해 사용 가능한 기술로써, 종래에는 PDMS(폴리디메틸실록산)과 같은 중합체 물질로 이루어진 스템퍼를 도장과 같이 사용하여, 피전사 기판의 표면에 형성된 중합체막 상에 패턴을 형성하고 있었다. In particular, soft lithography is a technique that can be used to form a pattern of 30-100 nm, conventionally formed on the surface of the transfer substrate using a stamper made of a polymer material such as PDMS (polydimethylsiloxane) as a coating The pattern was formed on the polymer film.
그런데, 이러한 종래 기술의 소프트 리소그래피 기술에서, 스템퍼를 이루는 PDMS와 같은 중합체 물질은 비교적 무른 성질을 가지는 강도 및 경도가 낮은 물질이다. 즉, 상기한 바와 같은 종래의 소프트 리소그래피 기술을 통해 피전사 기판의 표면에 패턴을 형성하는 경우, 상기 PDMS와 같은 물질이 가지는 저강도 및 저경도의 특성으로 인해, 피전사 기판의 표면에 패턴을 형성하는 공정에서, 스템퍼 표면의 복수의 스템퍼 패턴이 서로 붙어버리거나 이러한 패턴이 휘어지면서 내려앉는 등의 문제점이 발생하였다. By the way, in this prior art soft lithography technique, the polymeric material, such as PDMS, which constitutes the stamper, is a material having low strength and hardness with relatively soft properties. That is, when the pattern is formed on the surface of the substrate to be transferred through the conventional soft lithography technique as described above, the pattern is formed on the surface of the substrate to be transferred due to the characteristics of the low strength and the hardness of the material such as the PDMS. In the forming process, a plurality of stamper patterns on the surface of the stamper are stuck to each other, or such a pattern is bent down, causing problems.
더구나, 상기 스템퍼를 사용하여 피전사 기판의 표면에 패턴을 형성하는 공정에서는, 상기 스템퍼를 중합체막이 형성된 피전사 기판 상에 위치시키고 높은 압력을 가하거나, 피전사 기판을 그 표면의 중합체막에 대한 유리 전이 온도 이상으로 가열하여 상기 중합체막을 무르게 하고, 이러한 중합체막의 표면에 상기 스템퍼 패턴을 찍어내어 최종적으로 피전사 기판의 패턴을 형성하는 방법 등을 취하게 되는데, 이와 같이, 피전사 기판에 높은 열 또는 압력 등을 가하면 상기한 바와 같은 문제점, 즉, 스텐퍼 패턴이 서로 붙거나, 휘어져서 내려앉는 등의 문제점이 더욱 크게 발생하게 된다. Moreover, in the process of forming a pattern on the surface of the transfer substrate using the stamper, the stamper is placed on the transfer substrate on which the polymer film is formed and a high pressure is applied, or the transfer substrate is placed on the polymer film on the surface. The polymer film is softened by heating to a glass transition temperature or higher, and the stamper pattern is imprinted on the surface of the polymer film to finally form a pattern of the substrate to be transferred. When high heat or pressure is applied to the above-described problems, that is, the problems such as sticking to each other or bending down of the stapler patterns may occur.
따라서, 종래 기술에 의한 스템퍼는 수명이 매우 짧고, 피전사 기판의 표면에 재현성 높게 패턴을 형성할 수 없었던 것이 사실이다.
Therefore, it is true that the stamper according to the prior art has a very short lifespan and was unable to form a pattern with high reproducibility on the surface of the transfer substrate.
이에 본 발명은 스템퍼를 이용하여 피전사 기판의 표면을 패터닝하는 공정에서 복수의 스탬퍼 패턴이 서로 붙거나 휘어지는 현상을 방지할 수 있어서, 스템퍼 의 수명을 증가시킬 수 있는 동시에 재현성 높게 피전사 기판의 표면을 패터닝할 수 있도록 하는 스템퍼 및 그의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
Accordingly, the present invention can prevent the phenomenon in which a plurality of stamper patterns adhere to each other or bend in the process of patterning the surface of the substrate to be transferred using a stamper, which can increase the life of the stamper and at the same time reproducibly increase the substrate to be transferred. It is to provide a stamper and a method for producing the same that allow the surface of the to be patterned.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판의 일면에 복수의 볼록부가 구비된 스템퍼 패턴을 포함하며, 전체적으로 금속 물질로 이루어진 스템퍼를 제공한다. In order to achieve this object, the present invention includes a stamper pattern having a plurality of convex portions on one surface of a substrate, and provides a stamper made entirely of a metal material.
또한, 본 발명은 기판의 일면에 복수의 볼록부가 구비된 패턴을 포함하며 전체적으로 PDMS로 이루어진 제 1 소프트 스템퍼를 형성하는 단계와, 상기 제 1 소프트 스템퍼 상에 상기 패턴이 매립되도록 금속막을 형성하는 단계와, 상기 금속막과 제 1 소프트 스템퍼를 분리하여 제 2 메탈 스템퍼를 형성하는 단계를 포함하는 스템퍼의 제조 방법을 제공한다. In addition, the present invention comprises the step of forming a first soft stamper comprising a pattern having a plurality of convex portions on one surface of the substrate as a whole made of PDMS, and forming a metal film so that the pattern is embedded on the first soft stamper And separating the metal film and the first soft stamper to form a second metal stamper.
즉, 상기 본 발명에 의한 스템퍼 및 그의 제조 방법은, 종래의 PDMS 대신 금속 물질을 사용하여 스템퍼를 형성함을 그 특징으로 하고 있는 바, 금속 물질은 상기 PDMS에 비해 고강도 및 고경도의 특성을 가지므로, 이러한 본 발명의 스템퍼를 통하여 피전사 기판의 표면에 패턴을 형성함으로써 피전사 기판의 표면에 패턴을 형성하는 공정에서 복수의 스탬퍼 패턴이 서로 붙거나 휘어지는 현상을 방지할 수 있다. That is, the stamper according to the present invention and its manufacturing method, characterized in that the stamper is formed using a metal material instead of the conventional PDMS, the metal material has a high strength and high hardness characteristics compared to the PDMS Since it is possible to form a pattern on the surface of the substrate to be transferred through the stamper of the present invention, a plurality of stamper patterns may be prevented from sticking together or bent in the process of forming a pattern on the surface of the substrate to be transferred.
상기 본 발명에 의한 스템퍼 및 그의 제조 방법에 있어서, 상기 금속 물질 또는 금속막으로는 금(Au) 또는 은(Ag)을 사용함이 바람직하다. 상기 금 및 은은 여러가지 금속 물질 중에서도 강도 및 경도가 가장 높은 견고한 물질로써, 이러한 금속 물질을 사용하여 스템퍼를 형성하면 상기 피전사 기판의 표면에 패턴을 형성하는 공정에서 복수의 패턴이 서로 붙거나 휘어지는 현상을 극소화시킬 수 있으며, 이에 따라, 스템퍼의 수명을 크게 증가시킬 수 있는 동시에, 스템퍼를 장기간 사용하더라도 재현성 높게 패턴을 형성할 수 있다.
In the stamper according to the present invention and a method of manufacturing the same, it is preferable to use gold (Au) or silver (Ag) as the metal material or the metal film. The gold and silver is a rigid material having the highest strength and hardness among various metal materials. When the stamper is formed using the metal material, the gold and silver are bonded or bent to each other in the process of forming a pattern on the surface of the transfer substrate. The phenomenon can be minimized, and thus the life of the stamper can be greatly increased, and a pattern can be formed with high reproducibility even when the stamper is used for a long time.
이하, 본 발명에 의한 바람직한 일실시예를 통하여, 본 발명에 의한 스템퍼 및 그의 제조 방법을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 하나의 예시로 제시된 것으로 이에 의해 본 발명의 권리 범위가 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, a stamper and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described in more detail with reference to a preferred embodiment of the present invention. However, this is presented as an example and thereby does not limit the scope of the present invention.
우선, 도 1d에는 본 발명의 일실시예에 따라 최종 제조된 스템퍼의 구성이 나타나 있다. First, Figure 1d shows the configuration of the final stamper according to an embodiment of the present invention.
상기 도 1d에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 스템퍼(108)는 기판의 일면에 복수의 볼록부가 구비된 소정의 스템퍼 패턴을 포함하며, 전체적으로 금속 물질로 이루어진다. As shown in FIG. 1D, the
여기서, 상기 스탬퍼 패턴은 추후에 전사되어 피전사 패턴의 표면에 소정의 패턴을 형성하기 위한 것으로, 피전사 기판에 형성된 패턴과 역상을 가진다. 또한, 이러한 스템퍼 패턴을 포함하는 본 발명의 스템퍼는 전체적으로 고강도 및 고경도의 금속 물질로 이루어지며, 특히, 이 중에서도, 강도 및 경도가 가장 높은 특성을 가지는 금 또는 은으로 이루어질 수 있다. Here, the stamper pattern is later transferred to form a predetermined pattern on the surface of the transfer pattern, and has a reverse phase with the pattern formed on the transfer substrate. In addition, the stamper of the present invention including such a stamper pattern is made of a metal material of high strength and high hardness as a whole, in particular, it may be made of gold or silver having the highest strength and hardness among these.
이러한 본 발명의 스템퍼(108)를 이용하여, 피전사 기판의 표면에 소정의 패 턴을 형성하는 공정은 도 2에 나타나 있다. The process of forming a predetermined pattern on the surface of the transfer substrate using the
즉, 도 2를 참고하면, 소정의 스템퍼 패턴을 포함하며 금속 물질로 이루어진 본 발명의 스템퍼(108)를, 중합체막(112)이 표면에 형성된 피전사 기판(110) 상에 위치시키고, 상기 스템퍼(108) 위에서 높은 압력을 가하면 상기 피전사 기판(110) 표면의 중합체막(112) 상에 소정의 패턴이 형성된다. That is, referring to FIG. 2, the
그런데, 본 발명의 스템퍼(108)는 금 또는 은과 같은 고강도·고경도의 금속 물질로 형성되므로, 이와 같이 높은 압력을 가하여 피전사 기판(110) 상에 패턴을 형성하는 공정을 진행하더라도, 복수의 스템퍼 패턴이 서로 붙거나 이들 패턴이 휘어지면서 내려앉지 않는다. By the way, the
따라서, 본 발명의 스템퍼는 수명이 크게 증가되며, 재현성 높게 피전사 기판의 표면에 소정의 패턴을 형성할 수 있게 되는 것이다. Therefore, the stamper of the present invention greatly increases the service life, and it is possible to form a predetermined pattern on the surface of the transfer substrate with high reproducibility.
이하 본 발명에 의한 스템퍼 제조 방법의 일실시예를 상술하기로 한다. Hereinafter, an embodiment of a method for manufacturing a stamper according to the present invention will be described in detail.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일실시예에 따라 스템퍼를 제조하는 공정 순서도이다. 1A to 1D are flowcharts of a process for manufacturing a stamper according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따라 스템퍼를 형성함에 있어서는, 우선, 도 1a에서 볼 수 있는 바와 같이, 소정의 패턴이 구비된 수정 래티클(100) 상에 PDMS막(102)을 형성한 후, 도 1b에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 PDMS막(102)과 수정 래티클(100)을 분리함으로써, 제 1 소프트 스탬퍼(104)를 형성한다. In forming the stamper according to the present embodiment, first, as shown in FIG. 1A, the PDMS
여기서, 상기 제 1 소프트 스탬퍼(104)는 기판의 일면에 복수의 볼록부가 구비된 패턴을 포함하게 되며, 전체적으로 PDMS로 이루어지게 된다. 상기 제 1 소프 트 스탬퍼(104)는 추후에 제 2 메탈 스탬퍼(최종적인 본 실시예의 스탬퍼)를 제조하기 위한 주형으로 사용되는 것으로, 그 표면 상의 상기 패턴은 추후에 형성될 제 2 메탈 스탬퍼 상의 스템퍼 패턴과 역상을 띄게 되며, 피전사 기판 상에 형성된 패턴과 동일한 형상을 띄게 된다. Here, the first
또한, 상기한 바와 같은 제 1 소프트 스탬퍼(104)의 형성 방법은, PDMS로 이루어진 종래의 스템퍼를 제조하는 방법과 동일한 것으로, 이의 구체적인 구성은 당업자에게 자명하며, 이러한 방법 이외에도, 종래에 PDMS로 이루어진 스템퍼를 제조하기 위해 사용되던 여러 가지 방법을 통하여 상기 제 1 소프트 스탬퍼(104)를 형성할 수 있다. In addition, the method of forming the first
한편, 상기 제 1 소프트 스템퍼(104)를 형성한 후에는, 도 1c에서 볼 수 있는 바와 같이, 이러한 제 1 소프트 스템퍼(104) 상의 패턴이 매립되도록 금속막(106)을 형성한다. 이 때, 상기 금속막(106)은 고강도·고경도의 금속 물질로 형성하며, 특히, 가장 높은 강도 및 경도를 가지는 금 또는 은으로 형성할 수 있다. On the other hand, after the first
그리고 나서, 도 1d에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 금속막(106)과 제 1 소프트 스템퍼(104)를 분리하여 제 2 메탈 스템퍼(108)를 형성한다. 이러한 메탈스탬퍼(108)가 바로 본 실시예에 따라 최종 제조된 스템퍼로써, 이러한 스템퍼는 기판의 일면에 복수의 볼록부가 구비된 소정의 스템퍼 패턴을 포함하며, 전체적으로 금 또는 은과 같은 고강도·고경도의 금속 물질로 이루어진다.Then, as shown in FIG. 1D, the
상기한 바와 같이, 이러한 방법으로 제조된 본 발명의 스템퍼를 사용하여, 피전사 기판의 표면에 패턴을 형성하면, 금속 물질이 가지는 고강도·고경도의 특 성으로 인해, 상기 피전사 기판 표면에 대한 패턴 형성 공정 중에, 복수의 스탬퍼 패턴이 서로 붙거나, 이들 스템퍼 패턴이 휘어져 내려앉는 문제점이 전혀 발생하지 않는다.
As described above, when a pattern is formed on the surface of the substrate to be transferred using the stamper of the present invention manufactured by such a method, due to the high strength and high hardness of the metal material, During the pattern forming process, there is no problem in that a plurality of stamper patterns stick to each other or these stamper patterns are bent down.
본 발명에 따르면, 스템퍼를 이용한 피전사 기판에 대한 패턴 형성 공정 중에, 복수의 스탬퍼 패턴이 서로 붙거나, 이들 스템퍼 패턴이 휘어져 내려앉는 문제점이 전혀 발생하지 않는다. According to the present invention, there is no problem in that a plurality of stamper patterns adhere to each other or the stamper patterns are bent down during the pattern forming process for the transfer substrate using the stamper.
따라서, 스템퍼의 수명을 크게 증가시킬 수 있는 동시에, 스템퍼를 장기간 사용하더라도 재현성 높게 피전사 기판 상의 패턴을 형성할 수 있어서, 반도체 소자 제조 공정 등의 신뢰성 및 경제성 향상에 크게 기여할 수 있다. Therefore, the life of the stamper can be greatly increased, and a pattern on the transfer substrate can be formed with high reproducibility even when the stamper is used for a long period of time, which can greatly contribute to the improvement in reliability and economical efficiency of semiconductor device manufacturing processes and the like.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |