KR20080104737A - 패턴 형성용 테프론 몰드 제조 방법 - Google Patents

패턴 형성용 테프론 몰드 제조 방법 Download PDF

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KR20080104737A
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Abstract

본 발명은 무정형 또는 결정형의 테프론 물질을 몰드 재료로 이용함으로써, 비전통적 리소그라피법들에 공통적으로 적용 가능한 테프론 몰드를 제조할 수 있도록 한다는 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 다양한 종류의 비전통적 리소그라피법별로 서로 다른 재질의 몰드를 사용하는 전술한 종래 방법과는 달리, 무정형 또는 결정형의 테프론 물질을 몰드 재료로 이용하여 패터닝 공정에서의 반복 사용 및 우수한 내구성을 갖는 몰드의 제조를 실현함으로써, 다양한 비전통적 리소그라피법에 공통으로 적용 가능하며, 수 나노(㎚)에서부터 수 센티(㎝)까지의 다양한 크기를 갖는 패턴의 실현을 통해 패터닝 공정에서의 생산성(양산성)을 대폭 증진시킬 수 있으며, 낮은 표면 에너지를 갖는 테프론 몰드의 제작을 통해 패터닝 공정에서 별도의 표면 처리를 생략할 수 있도록 함으로써 제조 공정의 간소화를 실현할 수 있는 것이다.

Description

패턴 형성용 테프론 몰드 제조 방법{TEFLON MOLD FABRICATION METHOD FOR PATTERN FORMING}
도 1a 내지 1c는 본 발명의 일 실시 예에 따라 패턴 형성용 테프론 몰드를 제조하는 과정을 도시한 공정 순서도,
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 패턴 형성용 테프론 몰드를 제조하는 과정을 도시한 공정 순서도,
도 3a는 본 발명의 제조 방법을 이용하여 제조한 500㎛ 두께를 갖는 테프론 몰드의 실제 광학사진,
도 3b는 본 발명의 제조 방법을 이용하여 제조한 3㎜ 두께를 갖는 테프론 몰드의 실제 광학사진,
도 4는 본 발명의 제조 방법을 이용하여 제조한 테프론 양각 몰드의 전자 현미경 사진으로서, 4a는 선 폭과 선 간격이 80 및 270㎚인 테프론 양각 몰드, 4b는 선 폭과 선 간격이 1.2 및 1.0㎛인 테프론 양각 몰드, 4c는 도트 및 높이가 420 및 700㎚인 테프론 양각 몰드, 도 4d는 도트 및 높이가 700 및 700㎚인 테프론 양각 몰드,
도 5는 본 발명의 제조 방법을 이용하여 제조한 테프론 음각 몰드의 전자 현미경 사진으로서, 5a는 선 폭과 선 간격이 270 및 80㎚인 테프론 음각 몰드, 5b는 선 폭과 선 간격이 1.0 및 1.2㎛인 테프론 음각 몰드, 5c는 도트 및 높이가 420 및 700㎚인 테프론 음각 몰드, 도 5d는 도트 및 높이가 700 및 700㎚인 테프론 음각 몰드,
도 6은 본 발명에 따라 제조된 테프론 몰드를 비전통 리소그라피법에 적용하여 패터닝한 결과의 전자 현미경 사진으로서, 6a는 본 발명에 따라 제조된 테프론 몰드를 각인 리소그라피법에 적용하여 패터닝한 결과의 전자 현미경 사진, 도 6b는 본 발명에 따라 제조된 테프론 몰드를 자외선 경화 기법에 적용하여 패터닝한 결과의 전자 현미경 사진, 도 6c는 본 발명에 따라 제조된 테프론 몰드를 모세관력 리소그라피법에 적용하여 패터닝한 결과의 전자 현미경 사진, 도 6d는 본 발명에 따라 제조된 테프론 몰드를 연성 몰딩법에 적용하여 패터닝한 결과의 전자 현미경 사진.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
102, 202 : 마스터 104 : 테프론 필름
106, 206 : 테프론 시트 108, 204 : 테프론 용액
110, 208 : 지지판 112, 210 : 가압판
114, 212 : 테프론 몰드
본 발명은 기판 등에 미세 패턴을 형성하는데 사용되는 몰드를 제조하는 기 법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무정형 또는 결정형의 테프론 물질을 이용하여 선폭이 수 ㎚ 내지 수십 ㎚(100㎚ 이하) 정도의 미세 크기를 갖거나 혹은 수 ㎛ 내지 수 ㎝ 정도의 크기를 갖는 패턴 형성용 몰드를 제조하는데 적합한 몰드 제조 방법에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 반도체 공정 등에서 이용되는 리소그라피 공정인 노광 기술은 투사 인쇄(projection printing) 기법에 바탕을 두고 있으며, 단파장의 광원과 수 많은 광학 렌즈를 사용함으로써 형상(패턴)을 축소 인쇄하여 원하는 크기의 미세 형상을 간접적으로 웨이퍼 상에 전사하는 기술이다.
최근 들어, 회로 선폭 간의 간격이 100㎚ 혹은 그 이하 수준으로 근접하면서 이에 대응할 수 있는 해상도를 얻기 위해 보다 짧은 파장의 광원과 이에 대응하는 광학적 장치들이 사용되고 있으며, 이러한 장비의 개발을 통해 요구되는 수준의 선폭과 집적도를 실현하고 있다. 그러나, 이러한 방식의 경우 생산 장비의 개발이 매우 어려울 뿐만 아니라 장비의 제작비용이 기하급수적으로 상승하게 되는 문제가 있으며, 이러한 문제는 결국 상용화에 큰 걸림돌로 작용하고 있는 실정이다.
한편, 상기한 바와 같은 노광 기술(광 리소그라피)의 문제점을 해결하기 위한 대체 기술로서는 전자빔 리소그라피(e-beam lithography), X선 리소그라피(X-ray lithography), 주사 탐침 리소그라피(scanning probe lithography) 등의 방법이 개발되었다. 그러나, 이러한 대체 기술들은 고가의 장비를 요구할 뿐만 아니라 공정시간이 상대적으로 많이 소요되어 경제성이 현저하게 떨어지는 문제가 있다.
따라서, 경제성을 충족시킬 수 있는 방편으로서, 고가의 장비를 사용하지 않 으면서 단순한 공정을 갖는 비전통적 리소그라피 방법들이 개발되었다.
즉, 종래의 광 리소그라피 방법과 구별되는 비전통적 방법의 기술로서는 나노 각인 리소그라피(nano-imprint lithography), 연성 리소그라피(soft lithography), 모세관력 리소그라피(capillary force lithography) 등이 있다.
종래의 비전통적 방법 중 하나인 나노 각인 리소그라피법은 실리콘, 석영, 스텐레스강과 같은 강성(hard) 몰드를 사용하는데 공정상 상대적으로 높은 압력 조건이 요구되므로 몰드 손상이 쉽게 발생하게 되는 문제가 있을 뿐만 아니라 나노 구조의 몰드를 제작하는데는 그 기술적인 어려움으로 인해 상당히 큰 소요비용이 발생하게 되는 문제가 있다. 또한, 이 방법은 강성 몰드를 사용하기 때문에 패터닝 후 몰드와 고분자 물질과의 원활한 분리를 위해 몰드에 별도의 표면 처리를 해야만 하는 단점이 있다.
한편, 종래의 비전통적 방법 중 연성 리소그라피법과 모세관련 리소그라피법은 연성(soft) 몰드를 사용하는데, 이 방법은 몰드 재료의 기계적 물성의 한계로 인해 나노 구조의 몰드를 만들기 어렵다는 근본적인 한계를 가지며, 또한 반복 사용이 불가능하기 때문에 상용화를 위한 양산에 적합하지 않다는 문제가 있다.
또한, 종래의 비전통적 방법 중 태프론 물질을 몰드 재료로 이용한 방법으로는 테프론 용액을 마스터 패턴에 부어 건조시킨 후 얇은 필름 몰드로 이용하는 전자의 방법과 실리콘 웨이퍼를 식각하여 만든 마스터에 테프론 분말을 넣고 고온에서 높은 압력을 가하여 성형하는 후자의 방법이 있다.
그러나, 테프론 물질을 사용하는 상기한 방법 중 전자의 방법은 필름이 너무 얇아 찢어지거나 파손되기 쉬워 그 취급이 어려울 뿐만 아니라 반복 사용이 곤란하다는 근본적인 문제점을 가지며, 후자의 방법은 마스터가 파손되기 쉬울 뿐만 아니라 성형 후 마스터에서 몰드를 분리하기가 용이하지 않다는 문제가 있고, 포토레지스트 등과 같은 유기물로 구현된 마스터의 경우에는 높은 온도를 요하는 공정 조건상 사용할 수가 없으며, 양각 또는 음각으로 된 어떤 한 가지 형태의 몰드만을 제작하기 때문에 역상 패턴의 경우에는 마스터를 다시 제작해야만 하는 번거로움과 그로 인한 비용 손실의 문제가 있다.
더욱이, 비전통적 방법들에 있어서는 공통적으로 가장 중요한 요소 중의 하나는 몰드 재료라고 볼 수 있는데, 상술한 바와 같이, 현재까지 개발된 몰드 재료들 중에서 비전통적 리소그라피에 모두 적용할 수 있는 몰드 재료는 없는 실정이며, 또한 각각의 방법들에 사용되어 왔던 몰드 재료들은 재료 특성상의 한계로 인해 실제 양산 공정에 적용하기에는 여러 가지 문제점을 갖고 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 무정형 또는 결정형의 테프론 물질을 몰드 재료로 이용함으로써, 비전통적 리소그라피법들에 공통적으로 적용 가능한 테프론 몰드를 제조할 수 있는 몰드 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 무정형 또는 결정형의 테프론 물질을 몰드 재료로 이용함으로써, 양각 및 음각 패턴에 관계없이 수 나노에서부터 수 센티까지의 적응적인 패턴 크기를 갖는 테프론 몰드를 제조할 수 있는 몰드 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 형태에 따른 본 발명은, 양각 패턴 또는 음각 패턴을 갖는 테프론 몰드를 제조하는 방법으로서, 음각 또는 양각 패턴 면을 갖는 마스터에 테프론 필름 캐스팅을 실시하여 상기 패턴 면의 음각 부분을 완전히 매립하는 형태로 테프론 필름을 형성하는 과정과, 상기 테프론 필름 상에 소정량의 테프론 용액을 제공하는 과정과, 상기 테프론 용액이 제공된 테프론 필름 상에 소정 두께를 갖는 테프론 시트를 밀착 접촉시키는 과정과, 상기 테프론 시트를 기 설정된 압력 조건으로 가압하여 상기 테프론 필름과 상기 테프론 시트를 접착시켜 상기 테프론 몰드의 구조체를 완성하는 과정과, 상기 구조체를 상기 마스터로부터 분리하여 상기 테프론 몰드를 완성하는 과정을 포함하는 패턴 형성용 테프론 몰드 제조 방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 형태에 따른 본 발명은, 양각 패턴 또는 음각 패턴을 갖는 테프론 몰드를 제조하는 방법으로서, 음각 또는 양각 패턴 면을 갖는 마스터를 준비하는 과정과, 상기 마스터의 패턴 면에 소정량의 테프론 용액을 형성하는 과정과, 상기 테프론 용액 상에 소정 두께를 갖는 테프론 시트를 접촉시키는 과정과, 상기 테프론 용액의 일부가 상기 패턴 면의 음각 부분을 완전히 매립하도록 상기 테프론 시트를 기 설정된 압력 조건과 온도 조건으로 가압하여 상기 테프론 몰드의 구조체를 완성하는 과정과, 상기 구조체를 상기 마스터로부터 분리하여 상기 테프론 몰드를 완성하는 과정을 포함하는 패턴 형성용 테프론 몰드 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 기술요지는, 다양한 종류의 비전통적 리소그라피법별로 서로 다른 재질의 몰드를 사용하는 전술한 종래 방법과는 달리, 무정형 또는 결정형의 테프론 물질을 몰드 재료로 이용하여 패터닝 공정에서의 반복 사용 및 우수한 내구성을 갖는 몰드의 제조를 실현함으로써, 다양한 비전통적 리소그라피법에 공통으로 적용 가능하며, 수 나노(㎚)에서부터 수 센티(㎝)까지의 다양한 크기를 갖는 패턴의 실현을 통해 패터닝 공정에서의 생산성(양산성)을 대폭 증진시킨다는 것으로, 이러한 기술적 수단을 통해 본 발명에서 목적으로 하는 바를 쉽게 달성할 수 있다.
여기에서, 무정형 또는 결정형의 테프론 물질로는, 예컨대 플루오르계 테프론 물질들인 PDD(2,2 - bistrifluoromethyl - 4,5 - difluoro - 1,3 - dioxole), TFE(tetrafluoroethylene), 폴리(tetrafluoroethylene), 폴리(vinylidene fluoride) 등을 이용하거나 적어도 두 가지 이상 물질의 공중합체를 이용할 수 있으며, PDD와 TFE의 공중합체는 미합중국의 듀폰사에서 개발하여 AF2400과 AF1600 등으로 명명하여 사용하는 물질을 의미한다.
잘 알려진 바와 같이, 무정형 또는 결정형의 테프론 물질을 재료로 이용하는 본 발명의 테프론 몰드는 기계적 강도가 상대적으로 우수(Young's modulus, 1.5GPa)하기 때문에 나노 각인 리소그라피법을 이용한 반복 사용이 가능할 뿐만 아니라 기체 투과성이 우수하여 PDMS(polydimethylsiloxane) 몰드를 기반으로 하는 연성 리소그라피법, 모세관력 리소그라피법 등에도 모두 적용이 가능하다.
또한, 테프론 몰드는 가시영역에서의 광 투과성이 우수하기 때문에 자외선 경화형 물질을 이용한 패터닝에도 적용할 수 있으며, 낮은 표면 에너지(15.6 dyne/㎝)를 갖기 때문에 별도의 표면처리를 필요로 하지 않아 기존의 몰드 재료에 비해 그 제조 공정을 단순화시킬 수 있는 장점을 갖는다. 이외에도, 테프론 물질은 열안정성(유리전이온도 240℃), 내용제성 등 기존의 몰드 재료에 비해 다양한 장점을 가지고 있어 패터닝을 위한 몰드 재료로서 매우 적합한 물질이라고 할 수 있다.
[실시 예1]
도 1a 내지 1c는 본 발명의 일 실시 예에 따라 패턴 형성용 테프론 몰드를 제조하는 과정을 도시한 공정 순서도이다.
도 1a를 참조하면, 테프론 필름 캐스팅 공정을 실시하여 마스터(102)의 패턴 면에 테프론 필름(104)을 형성하는데, 먼저 수 나노 내지 수백 나노 크기의 패턴(예컨대, 음각 패턴)(102a)이 상부에 형성된 마스터(102)를 준비하고, 마스터(102)의 패턴 면에 음각 부분을 충분하게 매립할 수 있는 정도의 테프론 용액을 부은 후 용제를 증발시킴으로써 마스터(102)의 패턴 면에 테프론 필름(104)을 형성한다. 이때, 테프론 용액은 용제 대비 혼합비가 대략 0.5 내지 2wt% 정도이다. 여기에서, 마스터(102)의 패턴 면에 형성된 테프론 필름(104)은 5 내지 10℃의 냉장온도를 갖는 냉장고에서 대략 20시간 내지 30시간(바람직하게는, 24시간) 정도 건조시킨다. 이와 같이 테프론 용액에 혼합되어 있는 용제를 오랜 시간 동안 서서히 증발시키는 것은 용제가 너무 빠르게 증발할 경우 그 표면에 미세 기공(pore) 등이 형성될 수 있기 때문이다.
여기에서, 마스터(102)는, 예컨대 포토레지스트를 이용한 광 리소그라피법을 이용하여 수 나노 내지 수백 나노 크기의 패턴을 양각 또는 음각으로 만들거나 혹은 전자빔이나 엑스레이 리소그라피법을 이용하여 양각 또는 음각 패턴으로 만들 수 있으며, 이와 같이 만들어진 마스터를 직접 사용하거나 혹은 자외선 경화형 몰드 재료(예컨대, 모델명 MINS 301, 311, MINUTA 등)를 이용하여 역상의 마스터를 복제하거나 혹은 역상의 역상(원래의 마스터와 동상)을 자유롭게 복제하여 마스터로 사용할 수 있다.
다음에, 편평한 형태의 테프론 시트(106)를 준비하는데, 이러한 테프론 시트(106)는 원하는 두께(예컨대, 100㎛ 내지 1㎝)의 지그에 테프론 분말을 충전하고, 고온(예컨대, 300 내지 340℃)의 온도 조건에서 수 내지 수십 분(예컨대, 5 내지 30분) 동안 가압(예컨대, 1000 내지 3000 psi)함으로써 원하는 두께로 만들 수 있다. 즉, 테프론 시트(106)의 두께는 제작하고자 하는 테프론 몰드의 크기를 고려하여 자유롭게 할 수 있으며, 이를 통해 테프론 몰드의 기계적 강도를 유연하게 조절할 수 있다.
여기에서, 테프론 필름(104)과 테프론 시트(106)에 사용되는 테프론은 무정 형 또는 결정형의 테프론 물질로서, 예컨대 플루오르계 테프론 물질들인 PDD(2,2 - bistrifluoromethyl - 4,5 - difluoro - 1,3 - dioxole), TFE(tetrafluoroethylene), 폴리(tetrafluoroethylene), 폴리(vinylidene fluoride) 등이 될 수 있다.
이어서, 가압용 장비(도시 생략)의 지지판(110)상에 마스터(102)를 올려놓고 그 패턴 면에 형성된 테프론 필름(104) 상에 소정량의 테프론 용액(108)을 떨어뜨리거나 혹은 분사하며, 이후 테프론 시트(106)를 테프론 필름(104) 상에 정렬시켜 올려놓은 후, 일 예로서 도 1b에 도시된 바와 같이, 기 설정된 온도 조건(예컨대, 50 내지 150℃)에서 가압판(112)을 테프론 시트(106)에 접촉시켜 소정의 압력(예컨대, 1 내지 5 bar)으로 가압한다. 여기에서, 소정량의 테프론 용액(108)을 테프론 필름(104) 상에 떨어뜨리거나 분사하는 것은 테프론 용액(108)이 테프론 필름(104)의 상부 전면을 얇게 서서히 녹여 줌으로써 가압 공정에서 테프론 필름(104)과 테프론 시트(106)의 접착력이 증대되도록 하기 위해서이다. 즉, 이러한 고온의 가압 공정을 통해 테프론 필름(104)과 테프론 시트(106)가 완전히 접착됨으로써, 테프론 몰드의 구조체가 완성된다.
마지막으로, 테프론 몰드 구조체를 마스터(102)로부터 분리(탈거)함으로써, 일 예로서 도 1c에 도시된 바와 같이, 무정형 또는 결정형의 테프론 재질로 된 테프론 몰드(114)가 완성된다.
따라서, 본 실시 예에 따라 제조된 테프론 몰드는, 기계적 강도가 우수하고, 기체 투과성과 광 투과성이 우수하며, 별도의 표면 처리를 필요로 하지 않을 정도 로 낮은 표면 에너지(15.6 dyne/㎝)를 갖는 무정형 또는 결정형의 테프론 물질로 된 테프론 몰드를 제조할 수 있으며, 이러한 특성을 통해 다양한 형태의 비전통적 리소그라피법(예컨대, 나노 각인 리소그라피법, 연성 리소그라피법, 모세관련 리소그라피법, 자외선 경화형 물질을 이용한 패터닝법 등)에 적용할 수 있다.
또한, 본 실시 예의 테프론 몰드는 재료의 특성(낮은 표면 에너지)상 별도의 표면 처리를 필요로 하지 않으므로 패터닝 공정을 간소화할 수 있고, 마스터의 패턴 물질(유기물 또는 무기물)에도 전혀 제약을 받지 않으며, 패터닝 공정을 위해 반복 사용하더라도 몰드의 파손이나 변형이 없어 효과적인 양산 적용을 실현할 수 있다.
한편, 본 실시 예에 따른 제조 방법, 특히 테프론 필름 캐스팅 공정을 이용하는 본 실시 예의 몰드 제조 방법은 수 나노 내지 수백 나노 정도의 패턴 크기를 갖는 테프론 몰드의 제작에 적용하는 것이 바람직하다.
다른 한편, 본 실시 예에서는, 일 예로서 양각 패턴을 갖는 테프론 몰드를 제조하는 과정에 대해 일 예로서 설명하고 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 패턴 구조(양각 패턴 구조)가 다른 마스터를 이용하는 동일한 공정을 통해 음각 패턴을 갖는 테프론 몰드를 제조할 수 있음은 물론이다.
[실시 예2]
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 패턴 형성용 테프론 몰드를 제조하는 과정을 도시한 공정 순서도이다.
도 2a를 참조하면, 수 마이크로(㎛) 내지 수 센티(㎝) 크기의 패턴(예컨대, 음각 패턴)(202a)이 상부에 형성된 마스터(202)를 준비하고, 마스터(102)의 패턴 면에 음각 부분을 충분하게 매립할 수 있는 정도의 테프론 용액(204)을 형성한다. 이때, 테프론 용액(204)(대부분이 용제인 저점도의 액체 용제(예컨대, FC-77 등))은 스핀 코팅 등의 방법을 통해 마스터(202)의 패턴 면상에 형성될 수 있다. 또한, 마스터(202)는, 전술한 실시 예1에서 이미 기술하고 있는 바와 같은 거의 동일 내지 유사한 방법으로 만들 수 있다.
이어서, 편평한 형태의 테프론 시트(206)를 준비하는데, 이러한 테프론 시트(206)는, 전술한 실시 예1에서 이미 기술한 바와 같은 거의 동일 내지 유사한 방법으로 제조할 수 있다.
또한, 테프론 시트(206)에 사용되는 테프론은 무정형 또는 결정형의 테프론 물질로서, 예컨대 플루오르계 테프론 물질들인 PDD(2,2 - bistrifluoromethyl - 4,5 - difluoro - 1,3 - dioxole), TFE(tetrafluoroethylene), 폴리(tetrafluoroethylene), 폴리(vinylidene fluoride) 등이 될 수 있다.
다음에, 가압용 장비(도시 생략)의 지지판(208)에 마스터(202)를 올려놓고 그 패턴 면에 형성된 테프론 용액(204) 상에 테프론 시트(206)를 정렬시켜 올려놓은 후, 일 예로서 도 2b에 도시된 바와 같이, 기 설정된 온도 조건(예컨대, 50 내지 150℃)에서 가압판(210)을 테프론 시트(206)에 접촉시켜 소정의 압력(예컨대, 1 내지 5 bar)으로 가압한다. 이러한 가압 공정을 통해 테프론 용액(204)의 일부가 마스터(202)의 패턴 면에 형성된 음각 부분을 충전시키게 되며, 또한 테프론 용액(204)과 테프론 시트(206)가 완전히 접착되어 테프론 몰드의 구조체가 완성된다.
마지막으로, 테프론 몰드 구조체를 마스터(202)로부터 분리(탈거)함으로써, 일 예로서 도 2c에 도시된 바와 같이, 무정형 또는 결정형의 테프론 재질로 된 테프론 몰드(212)가 완성된다.
따라서, 본 실시 예에 따라 제조된 테프론 몰드는, 비록 제조 공정 면에 있어서 전술한 실시 예1에서와 방법과 다소 다른 점을 갖기는 하지만, 전술한 실시 예1의 방법을 통해 제조되는 테프론 몰드와 실질적으로 동일한 결과 및 효과를 얻을 수 있다.
한편, 본 발명의 발명자들은 본 발명에 따른 방법을 이용하여 무정형 또는 결정형의 테프론 몰드를 제조하는 많은 실험을 실시하였으며, 또한 본 발명에 따라 제조된 테프론 몰드를 이용하여 패턴을 형성하는 실험을 하였으며, 그 실험 결과는 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같다.
즉, 도 3a는 본 발명의 제조 방법을 이용하여 제조한 500㎛ 두께를 갖는 테프론 몰드의 실제 광학사진이고, 도 3b는 본 발명의 제조 방법을 이용하여 제조한 3㎜ 두께를 갖는 테프론 몰드의 실제 광학사진인 것으로, 본 발명의 발명자들은 본 발명에 따른 제조 방법을 이용하여 500㎛의 패턴 크기를 갖는 테프론 몰드와 3㎜의 패턴 크기를 갖는 테프론 몰드를 실제 제조할 수 있음을 분명하게 알 수 있었다.
도 4는 본 발명의 제조 방법을 이용하여 제조한 테프론 양각 몰드의 전자 현미경 사진으로서, 4a는 선 폭과 선 간격이 80 및 270㎚인 테프론 양각 몰드이고, 4b는 선 폭과 선 간격이 1.2 및 1.0㎛인 테프론 양각 몰드이며, 4c는 도트 및 높이가 420 및 700㎚인 테프론 양각 몰드이고, 도 4d는 도트 및 높이가 700 및 700㎚인 테프론 양각 몰드이다.
따라서, 본 발명의 발명자들은 본 실험을 통해 수십 내지 수백 나노의 패턴 크기를 갖는 양각 몰드, 수 마이크로의 패턴 크기를 갖는 양각 몰드 및 수백 나노의 크기와 높이를 갖는 도트 양각 몰드를 실제 제조할 수 있음을 분명하게 알 수 있었다.
도 5는 본 발명의 제조 방법을 이용하여 제조한 테프론 음각 몰드의 전자 현미경 사진으로서, 5a는 선 폭과 선 간격이 270 및 80㎚인 테프론 음각 몰드이고, 5b는 선 폭과 선 간격이 1.0 및 1.2㎛인 테프론 음각 몰드이며, 5c는 도트 및 높이가 420 및 700㎚인 테프론 음각 몰드이고, 도 5d는 도트 및 높이가 700 및 700㎚인 테프론 음각 몰드이다.
따라서, 본 발명의 발명자들은 본 실험을 통해 수십 내지 수백 나노의 패턴 크기를 갖는 음각 몰드, 수 마이크로의 패턴 크기를 갖는 음각 몰드 및 수백 나노의 크기와 높이를 갖는 도트 음각 몰드를 실제 제조할 수 있음을 분명하게 알 수 있었다.
도 6은 본 발명에 따라 제조된 테프론 몰드를 비전통 리소그라피법에 적용하여 패터닝한 결과의 전자 현미경 사진으로서, 6a는 본 발명에 따라 제조된 테프론 몰드를 각인 리소그라피법에 적용하여 패터닝한 결과의 전자 현미경 사진이고, 도 6b는 본 발명에 따라 제조된 테프론 몰드를 자외선 경화 기법에 적용하여 패터닝한 결과의 전자 현미경 사진이며, 도 6c는 본 발명에 따라 제조된 테프론 몰드를 모세관력 리소그라피법에 적용하여 패터닝한 결과의 전자 현미경 사진이고, 도 6d는 본 발명에 따라 제조된 테프론 몰드를 연성 몰딩법에 적용하여 패터닝한 결과의 전자 현미경 사진이다.
따라서, 본 발명의 발명자들은 본 실험을 통해 본 발명에 따라 제조한 테프론 몰드를 각인 리소그라피법, 자외선 경화 기법, 모세관력 리소그라피법, 연성 몰딩법 등에 적용함으로써, 원하는 크기 및 형태의 패턴을 효과적으로 형성할 수 있음을 분명하게 알 수 있었다.
이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 제시하여 기재하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 다양한 종류의 비전통적 리소그라피법별로 서로 다른 재질의 몰드를 사용하는 전술한 종래 방법과는 달리, 무정형 또는 결정형의 테프론 물질을 몰드 재료로 이용하여 패터닝 공정에서의 반복 사용 및 우수한 내구성을 갖는 몰드의 제조를 실현함으로써, 다양한 비전통적 리소그라피법에 공통으로 적용 가능하며, 수 나노(㎚)에서부터 수 센티(㎝)까지의 다양한 크기를 갖는 패턴의 실현을 통해 패터닝 공정에서의 생산성(양산성)을 대폭 증진시킬 수 있으며, 낮은 표면 에너지를 갖는 테프론 몰드의 제작을 통해 패터닝 공정에서 별도의 표면 처리를 생략할 수 있도록 함으로써 제조 공정의 간소화를 실현할 수 있다.

Claims (18)

  1. 양각 패턴 또는 음각 패턴을 갖는 테프론 몰드를 제조하는 방법으로서,
    음각 또는 양각 패턴 면을 갖는 마스터에 테프론 필름 캐스팅을 실시하여 상기 패턴 면의 음각 부분을 완전히 매립하는 형태로 테프론 필름을 형성하는 과정과,
    상기 테프론 필름 상에 소정량의 테프론 용액을 제공하는 과정과,
    상기 테프론 용액이 제공된 테프론 필름 상에 소정 두께를 갖는 테프론 시트를 밀착 접촉시키는 과정과,
    상기 테프론 시트를 기 설정된 압력 조건으로 가압하여 상기 테프론 필름과 상기 테프론 시트를 접착시켜 상기 테프론 몰드의 구조체를 완성하는 과정과,
    상기 구조체를 상기 마스터로부터 분리하여 상기 테프론 몰드를 완성하는 과정
    을 포함하는 패턴 형성용 테프론 몰드 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 테프론 몰드는, 수 나노 내지 수백 나노 단위의 양각 또는 음각 패턴을 갖는 몰드인 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 테프론 몰드 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 테프론은, 플루오르계 테프론 물질인 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 테프론 몰드 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 플루오르계 테프론 물질은, PDD(2,2 - bistrifluoromethyl - 4,5 - difluoro - 1,3 - dioxole), TFE(tetrafluoroethylene), 폴리(tetrafluoroethylene), 폴리(vinylidene fluoride) 중 어느 하나 또는 두 가지 이상의 공중합체인 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 테프론 몰드 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 테프론 용액은, 분사 방식을 통해 상기 테프론 필름 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 테프론 몰드 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테프론 필름 형성 과정은,
    상기 마스터에 테프론 용액을 도포하는 과정과,
    상기 테프론 용액에 혼합된 용제를 증발시켜 상기 테프론 필름을 형성하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 테프론 몰드 제조 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테프론 용액의 용제 대비 혼합비는, 0.5 내지 2wt% 인 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 테프론 몰드 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테프론 시트는,
    특정 두께의 지그에 테프론 분말을 충전하는 과정과, 상기 충전된 테프론 분말을 기 설정된 압력 조건으로 가압하는 과정을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 테프론 몰드 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 테프론 분말의 가압은, 수천 psi의 압력 조건에서 수 내지 수십 분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 테프론 몰드 제조 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테프론 시트의 가압은, 수 bar의 압력 조건과 수십 내지 수백의 온도 조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 테프론 몰드 제조 방법.
  11. 양각 패턴 또는 음각 패턴을 갖는 테프론 몰드를 제조하는 방법으로서,
    음각 또는 양각 패턴 면을 갖는 마스터를 준비하는 과정과,
    상기 마스터의 패턴 면에 소정량의 테프론 용액을 형성하는 과정과,
    상기 테프론 용액 상에 소정 두께를 갖는 테프론 시트를 접촉시키는 과정과,
    상기 테프론 용액의 일부가 상기 패턴 면의 음각 부분을 완전히 매립하도록 상기 테프론 시트를 기 설정된 압력 조건과 온도 조건으로 가압하여 상기 테프론 몰드의 구조체를 완성하는 과정과,
    상기 구조체를 상기 마스터로부터 분리하여 상기 테프론 몰드를 완성하는 과정
    을 포함하는 패턴 형성용 테프론 몰드 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 테프론 몰드는, 수 마이크로 내지 수 센티 단위의 양각 또는 음각 패턴을 갖는 몰드인 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 테프론 몰드 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 테프론은, 플루오르계 테프론 물질인 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 테프론 몰드 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 플루오르계 테프론 물질은, PDD(2,2 - bistrifluoromethyl - 4,5 - difluoro - 1,3 - dioxole), TFE(tetrafluoroethylene), 폴 리(tetrafluoroethylene), 폴리(vinylidene fluoride) 중 어느 하나 또는 두 가지 이상의 공중합체인 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 테프론 몰드 제조 방법.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테프론 필름 형성 과정은,
    상기 마스터에 테프론 용액을 도포하는 과정과,
    상기 테프론 용액에 혼합된 용제를 증발시켜 상기 테프론 필름을 형성하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 테프론 몰드 제조 방법.
  16. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테프론 시트는,
    특정 두께의 지그에 테프론 분말을 충전하는 과정과, 상기 충전된 테프론 분말을 기 설정된 압력 조건으로 가압하는 과정을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 테프론 몰드 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 테프론 분말의 가압은, 수천 psi의 압력 조건에서 수 내지 수십 분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 테프론 몰드 제조 방법.
  18. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테프론 시트의 가압은, 수 bar의 압력 조건과 수십 내지 수백의 온도 조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성용 테프론 몰드 제조 방법.
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