KR20090041088A - The fabricating method of pattened sapphire substrate using imprinting - Google Patents

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박세근
김한형
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인하대학교 산학협력단
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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0002Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping

Abstract

A method for fabricating a sapphire substrate patterned by using an imprinting process is provided to improve efficiency of illuminance by using the sapphire substrate with various surface patterns as a reflector through difference of a refractive index. A molder with an engraved pattern is manufactured. The polymer resin is laminated on a sapphire substrate(20). The molder with the engraved pattern is covered on the sapphire substrate laminated with the polymer resin. When the molder is covered on the sapphire substrate, the polymer resin is cured by applying the heat or UV after giving the pressure. The sapphire substrate and the molder are separated. The molder is made by using at least one of silicon, polymer resin, nickel, and silica or more. The polymer resin is thermosetting polymer resin or UV curable polymer resin.

Description

임프린팅 공정을 이용한 패턴된 사파이어 기판 제조 방법{The Fabricating Method of Pattened Sapphire Substrate Using Imprinting}The Fabricating Method of Pattened Sapphire Substrate Using Imprinting}

본 발명은 반도체 기판 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스텝퍼 장비로 식각장애물을 제작할 시의 노광 패턴 경계면의 정렬 오류로 인한 불량패턴 양산과 하드 베이킹(hard baking) 과정에 의해 생기는 패턴 변형 및 이에 따른 소자 수율 감소의 문제점을 해결하기 위해서, 소정의 패턴이 음각으로 형성된 몰더를 이용하여 임프린틴 공정을 사파이어 기판 가공 공정에 적용시킨 임프린팅 공정을 이용한 패턴된 사파이어 기판 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor substrate, and more particularly, to pattern deformation caused by a bad pattern mass production and a hard baking process due to misalignment of an interface pattern of an exposure pattern when an etch obstacle is manufactured by a stepper device. The present invention relates to a method for manufacturing a patterned sapphire substrate using an imprinting process in which an imprinting process is applied to a sapphire substrate processing process by using a molder in which a predetermined pattern is engraved.

질화갈륨의 결맞는 성장 기술은 반도체 레이저와 발광다이오드를 제조하는데 있어서 혁신적인 기술이다. 일본에서 질화갈륨의 결맞는 성장을 통한 파란색 발광다이오드의 개발 이후, 질화갈륨류의 결맞는 성장 기술은 많은 발전을 해오고 있으며, 수요는 계속 늘어날 것이다.The coherent growth technology of gallium nitride is an innovative technique for manufacturing semiconductor lasers and light emitting diodes. Since the development of blue light emitting diodes through coherent growth of gallium nitride in Japan, coherent growth technology of gallium nitrides has developed a lot, and demand will continue to increase.

질화갈륨의 성장기술은 주로 금속 유기물 증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 분자빔 결맞는 성장법(Molecular Beam Epitaxy)을 통해서 이루어지며, 질화갈륨 성장층을 만들기 위해서는 성장기판이 필요하다. 성장기판은 질화갈륨의 격자상수(格子常數)와 같거나 유사한 조건의 기판을 사용하여야 하며, 흔히 쓰이는 것은 탄화실리콘, 사파이어 기판들이다.The growth technology of gallium nitride is mainly achieved through metal organic chemical vapor deposition and molecular beam epitaxy. A growth substrate is required to make a gallium nitride growth layer. The growth substrate should use a substrate having the same or similar lattice constant as gallium nitride, and commonly used silicon carbide and sapphire substrates.

하지만, 이러한 기판들은 질화갈륨의 격자상수가 정확하지 않아서 질화갈륨의 성장층에 많은 결점들을 만들어 낸다. 이러한 문제점을 최소화하는 일반적인 방법은 패턴된 사파이어 기판(Patterned Sapphire Substrate)을 사용하여 질화갈륨을 성장시키는 것이다.However, these substrates do not have an accurate lattice constant of gallium nitride, which creates many defects in the growth layer of gallium nitride. A common way to minimize this problem is to grow gallium nitride using a patterned sapphire substrate.

패턴된 사파이어 기판공정은 평평한 사파이어 기판에 석판사진인쇄술을 사용하여 고분자 식각장애물을 제조하고, 건식 또는 습식식각을 통하여 기판 면에 평면이 아닌 일정한 주기의 패턴을 가지는 패턴들을 만드는 것이다. 현재 많은 곳에서 이 기술을 사용하여 질화갈륨의 결맞는 성장막의 결점을 줄여서 발광(發光) 효율과 수율을 증가시키고 있다. The patterned sapphire substrate process is to produce polymer etch barriers using flat lithography on flat sapphire substrates, and to create patterns with regular patterns on the surface of the substrate through dry or wet etching. In many places, this technique has been used to reduce the defects of gallium nitride coherent growth films, thereby increasing luminous efficiency and yield.

이러한 기존의 패턴된 사파이어 기판 제조 공정 중에서 석판사진인쇄술 공정은 접촉식과 비접촉식 방법이 있는데, 수 마이크로 이하의 고분자 패턴을 정의할 때는 주로 비접촉식 방법의 석판사진인쇄술을 사용한다.Lithographic printing processes of the conventional patterned sapphire substrate manufacturing process has a contact and a non-contact method, when using a non-contact lithography method to define a polymer pattern of several micro or less.

이러한 비접촉식 석판사진인쇄술은 흔히 "스텝퍼(Stepper)" 라는 장비를 사용하며, 이는 하나의 패턴군을 정의하는데 있어서 한번에 한 장의 웨이퍼를 전부 노광을 하는 것이 아니라 일정한 부분 면적을 노광하여 정의하는 방식이다. 이때, 노광 노출 순서가 다른 패턴의 경계면에서 정렬오류로 인하여 패턴의 왜곡(歪曲), 훼손(毁損)이 나타나서 수율을 낮추고 있다.Such non-contact lithography often uses a device called "stepper," which is a method of defining a pattern group by exposing a certain area instead of exposing one wafer at a time. At this time, distortion and damage of the pattern appear due to misalignment at the interface of the patterns having different exposure exposure order, thereby lowering the yield.

석판사진인쇄술에 사용되는 감광제(感光劑)는 건식 또는 습식 식각을 시행할 때, 식각을 방해하기 위한 물질이다. 상기 감광제 패턴의 너비와 폭을 정의할 수 있는 것이 노광(露光) 장치이고, 상기 노광 장치에 의해 노광된 감광제는 현상액을 이용하여 소정의 패턴을 가지게 된다.Photosensitizers used in lithography are materials that interfere with etching when dry or wet etching is performed. It is an exposure apparatus which can define the width | variety and the width | variety of the said photosensitive agent pattern, and the photosensitive agent exposed by the said exposure apparatus will have a predetermined pattern using a developing solution.

하지만, 이렇게 패턴이 형성된 감광제는 식각시의 외부 충격과 화학적인 작용에 약하기 때문에 100℃ 이상의 온도에 몇 분간 놓아두는 “하드 베이킹(Hard baking)”을 진행시킨다. 하지만 이 공정은 고분자인 감광제에 높은 열을 가하므로 노광에 의해 정의된 패턴이 무너지거나 패턴이 변형이 되는 문제점이 생긴다.However, the patterned photoresist is weak to external impact and chemical action during etching, so it proceeds with "hard baking", which is left at a temperature of more than 100 ° C for a few minutes. However, this process applies high heat to the photoresist, which is a polymer, so that the pattern defined by the exposure collapses or the pattern is deformed.

이렇게 변형된 패턴으로 식각할 때, 사파이어 기판에도 변형된 패턴이 전사(轉寫)되기 때문에 수율을 낮아지는 문제점이 발생한다.When etching with the deformed pattern as described above, the deformed pattern is also transferred to the sapphire substrate, which causes a problem of lowering the yield.

또한, 석판사진인쇄술에서 감광제의 패턴을 정의할 때는 빛을 노출시켜서 노출시킬 곳에 있는 감광제의 분자들의 연결고리가 변화하여 변화된 곳과 변화하지 않은 곳으로 구분한다. 이러한 석판사진인쇄술의 문제점은 감광제의 위에서 빛을 노광시키기 때문에 단순한 기둥형태로만 패턴이 된다는 것이다.Also, in lithographic printing, the pattern of photoresist is defined as the link between the molecules of photoresist that is exposed and exposed to light. The problem with such lithography is that the light is only exposed on top of the photoresist, so the pattern is only in the form of a column.

예를 들면 원기둥, 사각기둥, 오각기둥 등이 있다. 이러한 식각 장애물의 패턴은 식각 후의 사파이어 기판의 패턴들에 많은 부분 전사되기 때문에 만들 수 있 는 패턴에 한계를 준다. 특히, 가장 많이 쓰이고 있는 원뿔 형태의 패턴을 가지는 사파이어 기판의 경우는 식각장애물로 원기둥의 감광제 패턴을 사용하여 제작을 하게 된다. 하지만 플라즈마 식각은 식각장애물의 패턴을 전사하기 때문에 식각공정이 끝난 후에 패턴이 불균일하거나 원기둥의 형태를 가지는 등의 패턴의 불량이 나타난다. 또한, 석판사진인쇄술을 통하여 기둥이 아닌 다른 패턴을 만들었다고 하더라고 이는 대량생산의 차원에서 신뢰받지 못한다는 문제점이 있다.For example, there are cylinders, square columns, pentagonal columns. This pattern of etch obstacles limits the patterns that can be made because they are partially transferred to the patterns of the sapphire substrate after etching. In particular, in the case of the sapphire substrate having the most used cone-shaped pattern is manufactured using the photoresist pattern of the cylinder as an etch obstacle. However, since the plasma etch transfers the pattern of the etch barrier, after the etching process is finished, a pattern defect such as a non-uniform pattern or a cylindrical shape appears. In addition, even though it is said that a pattern other than pillars is made through lithographic printing, it is not reliable in terms of mass production.

본 발명은 상기한 바와 같은, 석판사진인쇄술공정에서의 정렬 오류로 인한 불량패턴 양산, 하드 베이킹(hard baking) 과정에 의해 생기는 패턴 변형 및 이에 따른 소자 수율 감소의 문제점을 해결하고, 다양한 패턴을 사파이어 기판에 형성할 수 있도록 하여, 소자의 사용 용도에 따른 조도의 효율을 향상시킬 수 있으며, 공정 단계를 간소화하여 제조 시간을 줄임으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 사파이어 기판 제조 방법에 관한 것이다.The present invention solves the problems of mass production of defective patterns due to misalignment in lithographic printing process, pattern deformation caused by hard baking, and reduction of device yield, and various patterns of sapphire. The present invention relates to a method for manufacturing a sapphire substrate which can be formed on a substrate, thereby improving the efficiency of roughness according to the use purpose of the device, and improving productivity by reducing the manufacturing time by simplifying the process steps.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사파이어 기판의 제1 제조 방법은,The first manufacturing method of the sapphire substrate according to the present invention for achieving the above object,

음각으로 패턴이 형성된 몰더를 제조하는 단계;Manufacturing a molder in which a pattern is formed in an intaglio;

사파이어 기판 위에 고분자 수지를 적층하는 단계;Stacking a polymer resin on a sapphire substrate;

상기 고분자 수지가 적층된 사파이어 기판 위에 상기 음각으로 패턴이 형성된 몰더를 덮는 단계;Covering the molder having the intaglio pattern on the sapphire substrate on which the polymer resin is laminated;

상기 사파이어 기판 위에 상기 몰더가 덮여져 있는 상태에서 압력을 가한 후, 열 또는 자외선(UV)을 가하여 상기 고분자 수지를 경화시키는 단계;Applying pressure in a state where the molder is covered on the sapphire substrate, and then curing the polymer resin by applying heat or ultraviolet (UV);

상기 사파이어 기판과 상기 몰더를 분리시키는 단계Separating the sapphire substrate and the molder

를 포함하여 이루어진다.It is made, including.

본 발명에 따른 사파이어 기판의 제2 제조 방법은,The second manufacturing method of the sapphire substrate according to the present invention,

음각으로 패턴이 형성된 몰더를 제조하는 단계;Manufacturing a molder in which a pattern is formed in an intaglio;

상기 몰더 위에 고분자 수지를 적층하는 단계;Stacking a polymer resin on the molder;

상기 고분자 수지가 적층된 몰더 위에 사파이어 기판을 덮는 단계;Covering the sapphire substrate on a molder in which the polymer resin is laminated;

상기 몰더 위에 상기 사파이어 기판이 덮여져 있는 상태에서 압력을 가한 후, 열 또는 자외선(UV)을 가하여 상기 고분자 수지를 경화시키는 단계;Applying pressure in a state in which the sapphire substrate is covered on the molder, and then curing the polymer resin by applying heat or ultraviolet (UV);

상기 사파이어 기판과 상기 몰더를 분리시키는 단계Separating the sapphire substrate and the molder

를 포함하여 이루어진다.It is made, including.

상기 제1, 제2 제조 방법에서, 상기 음각으로 형성된 패턴은 원기둥, 다각기둥, 원뿔, 다각뿔, 원뿔대, 또는 다각뿔대 중 적어도 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.In the first and second manufacturing methods, the intaglio pattern is characterized in that at least one or more of a cylinder, a polygonal pillar, a cone, a polygonal pyramid, a truncated cone, or a polygonal truncated cone.

상기 제1, 제2 제조 방법에서, 상기 몰더는 실리콘, 고분자 수지, 니켈, 실리카 중 적어도 어느 하나 이상을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 한다.In the first and second manufacturing methods, the molder is manufactured using at least one or more of silicon, polymer resin, nickel and silica.

상기 제1, 제2 제조 방법에서, 상기 고분자 수지는 열경화성 고분자 수지 또는 자외선 경화성 고분자 수지인 것을 특징으로 한다.In the first and second production method, the polymer resin is characterized in that the thermosetting polymer resin or ultraviolet curable polymer resin.

상기 제1, 제2 제조 방법에서, 상기 고분자 수지는 3um의 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.In the first and second manufacturing method, the polymer resin is characterized in that formed to a thickness of 3um.

상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 사파이어 기판 제조 방법에 의하면,According to the sapphire substrate manufacturing method according to the present invention having the configuration as described above,

몰더와 사파이어 기판 사이에는 1:1로 패턴이 전사되기 때문에 수율 불량이 감소하며, 석판사진인쇄술과 달리 "하드 베이킹(Hard baking)" 공정이 없이 패턴이 만들어지기 때문에 패턴의 변형에 따른 수율 감소를 방지할 수 있다.Since the pattern is transferred 1: 1 between the molder and the sapphire substrate, poor yield is reduced, and unlike lithography, the pattern is made without a "hard baking" process, thereby reducing the yield caused by the deformation of the pattern. You can prevent it.

또한, 다양한 공정이 적용되는 석판사진인쇄술과는 달리 임프린팅 공정은 단순하기 때문에 공정기간을 줄일 수 있다.In addition, unlike lithography, in which a variety of processes are applied, the imprinting process is simple, thereby reducing the process period.

또한, 본 발명에 따라 제조되는 다양한 패턴의 식각 장애물은 사파이어기판의 표면 패턴들을 다양하게 만들 수 있기 때문에, 제조된 후에 사파이어 기판은 굴절률 차이로 인하여 반사판 역할을 하게 되고, 사파이어 기판에 제작되는 패턴들은 소자의 소자의 조도에 영향력을 주어 소자의 사용 용도에 따른 조도의 효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, since the etching obstacles of the various patterns manufactured according to the present invention may make various surface patterns of the sapphire substrate, the sapphire substrate after the manufacture serves as a reflector due to the refractive index difference, the patterns produced on the sapphire substrate Influence on the roughness of the device of the device has the effect of increasing the efficiency of the roughness according to the use of the device.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; First, it should be noted that the same components or parts in the drawings represent the same reference numerals as much as possible. In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the gist of the present invention.

도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 사파이어 기판의 제1 제조 방법을 도시한 공정도, 도 6 내지 도 10은 본 발명에 따른 사파이어 기판의 제2 제조 방법을 도시한 공정도, 도 11은 본 발명에 따른 사파이어 기판의 제조방법에 의해 제조된 사파이어 기판의 표면을 시뮬레이션하여 개략적으로 도시한 도, 도 12는 도 11에 도시된 사파이어 기판을 사용한 경우, 반도체 소자의 조도에 미치는 영향을 컴퓨터로 계산한 결과를 기존의 기판과 대비하여 나타낸 그래프이다.1 to 5 are process charts showing a first method of manufacturing a sapphire substrate according to the present invention, FIGS. 6 to 10 are process charts showing a second method of manufacturing a sapphire substrate according to the present invention, and FIG. FIG. 12 schematically illustrates the surface of a sapphire substrate manufactured by the method for manufacturing a sapphire substrate according to the present invention. FIG. 12 is a computer calculation of the influence on the roughness of a semiconductor device when the sapphire substrate shown in FIG. 11 is used. One graph shows the results compared to the existing substrate.

도 1 내지 도 5를 참조하여 사파이어 기판의 제1 제조 방법을 설명한다.A first manufacturing method of the sapphire substrate will be described with reference to FIGS. 1 to 5.

도 1을 참조하면, 먼저, 음각으로 패턴(11, 12, 13)이 형성된 몰더(10)를 제조한다. 상기 음각으로 형성된 패턴(11, 12, 13)은 원기둥, 다각기둥, 원뿔, 다각뿔, 원뿔대, 또는 다각뿔대 중 적어도 어느 하나 이상이다.Referring to FIG. 1, first, a molder 10 in which patterns 11, 12, and 13 are formed in an intaglio is manufactured. The intaglio pattern 11, 12, 13 is at least one of a cylinder, a polygonal pillar, a cone, a polygonal pyramid, a truncated cone, or a polypyramid.

본 발명은 음각으로 패턴이 형성된 몰더(10)를 사용함으로써 기존의 방법과는 달리, 원뿔이나 다각뿔, 원뿔대나 다각뿔대 등 원하는 형상으로 패턴을 형성할 수 있다는 장점이 있다. 물론, 패턴의 형상은 예시일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니다.The present invention has an advantage that the pattern can be formed in a desired shape such as a cone, a polygonal pyramid, a truncated cone or a polypyramid, unlike the conventional method, by using a molder 10 having a pattern formed in an intaglio. Of course, the shape of the pattern is only an example, but is not limited thereto.

또한, 이때, 상기 몰더(10)는 실리콘, 고분자 수지, 니켈, 실리카 등의 재료에서 적어도 어느 하나 이상을 사용하여 제조한다. 상기 몰더의 재료에 따라 몰더를 가공하는 방식은 다르며, 이는 공지의 방법으로 제조 가능하다.In this case, the molder 10 is manufactured using at least one of materials such as silicon, polymer resin, nickel, and silica. The method of processing the molder differs depending on the material of the molder, which can be manufactured by a known method.

그 다음, 도 2를 참조하면, 사파이어 기판(20) 위에 고분자 수지(30)를 적층한다. 이때, 상기 고분자 수지(30)는 열경화성 고분자 수지 또는 자외선 경화성 고분자 수지이며, 구체적으로는 사파이어 기판 위에 스핀코팅 등의 장비를 사용하여 고분자 수지를 균일한 두께로 제어하며, 두께의 경우는 적층되는 고분자의 점도와 스핀코팅의 분당회전율을 사용하여 두께를 제어할 수가 있다. 두께의 제어는 임프린팅 공정을 마친 후에 원하지 않는 부분에 남는 고분자 수지의 두께를 결정짓는 요소 중의 하나로 중요하다.Next, referring to FIG. 2, the polymer resin 30 is laminated on the sapphire substrate 20. In this case, the polymer resin 30 is a thermosetting polymer resin or an ultraviolet curable polymer resin, and specifically, the polymer resin is controlled to a uniform thickness by using equipment such as spin coating on a sapphire substrate, and in the case of thickness, the polymer is laminated. The thickness can be controlled using the viscosity of and the rotation rate per minute of spin coating. The control of the thickness is important as one of the factors that determine the thickness of the polymer resin remaining in the unwanted portion after completing the imprinting process.

바람직한 일 실시예로서 상기 고분자 수지는 3um의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 고분자 수지를 3um의 두께로 형성하였을 때, 후술하는 가압 과정과 열 또는 자외선 경화 과정을 거친 후에, 상기 몰더와 사파이어 기판을 분리하면, 상기 패턴은 대략 0.0001um의 높이만 남게 되어, 패턴으로 형성된 고분자 수지 이외의 부분이 사파이어 기판에 잔류하는 것을 최소화할 수 있게 된다.As a preferred embodiment, the polymer resin is preferably formed to a thickness of 3um. When the polymer resin is formed to a thickness of 3um, after the pressurization process and heat or ultraviolet curing process to be described later, if the molder and the sapphire substrate is separated, the pattern is left only approximately 0.0001um height, formed in a pattern It is possible to minimize the residue other than the polymer resin on the sapphire substrate.

그 다음, 도 3을 참조하면, 상기 고분자 수지(30)가 적층된 사파이어 기 판(20) 위에 상기 음각으로 패턴(11, 12, 13)이 형성된 몰더(10)를 덮는다.Next, referring to FIG. 3, the molder 10 on which the patterns 11, 12, and 13 are formed at the intaglio is formed on the sapphire substrate 20 on which the polymer resin 30 is stacked.

그 다음, 도 4를 참조하면, 상기 사파이어 기판(20) 위에 상기 몰더(10)가 덮여져 있는 상태에서 소정의 압력을 가한다. 그 후, 상기 사파이어 기판 위에 적층된 고분자 수지의 종류에 따라, 열 또는 자외선(UV)을 가하여 상기 고분자 수지(30)를 경화시킨다. 이때, 적층되어 있는 고분자의 종류에 따라 공정은 달라진다.Next, referring to FIG. 4, a predetermined pressure is applied while the molder 10 is covered on the sapphire substrate 20. Thereafter, depending on the type of polymer resin laminated on the sapphire substrate, heat or ultraviolet (UV) is applied to cure the polymer resin 30. At this time, the process varies depending on the type of the polymer laminated.

예를 들면, 자외선 경화성 고분자 수지인 "켐옵틱스(Chemoptics)사의 CO-150모델"의 경우 몰더와 부착한 후에 적당한 압력을 가한 후에 질소분위기에서 2500mJ/cm2이상의 자외선을 노광을 시켜야 하며, 노광이 끝난 후에는 160℃정도에서 베이킹을 한 후 몰더와 분리를 하게 된다. 열경화성 고분자 수지인 아크릴수지(PMMA : Polymethly Methacrylate)의 경우는 몰더와 접착 후에 적당한 압력과 100℃이상의 온도를 가해주고, 몰더와 분리를 하게 된다.For example, "Chemoptics CO-150 model", an ultraviolet curable polymer resin, needs to be exposed to ultraviolet light of 2500mJ / cm 2 or more in a nitrogen atmosphere after applying appropriate pressure after attaching with a molder. After finishing baking at about 160 ℃ is separated from the molder. In the case of a thermosetting polymer resin (PMMA: Polymethly Methacrylate), after bonding with a molder, an appropriate pressure and a temperature of 100 ° C. or more are applied and separated from the molder.

그 다음, 도 5를 참조하면, 공지의 분리 장치를 사용하여 상기 사파이어 기판(20)과 상기 몰더(10)를 분리시킨다. 상기 몰더와 사파이어 기판을 분리하면, 상기 사파이어 기판 위에 적층되었던 고분자 수지는 몰더의 음각 형상에 따라 패턴(11a, 12a, 13a)이 형성된다. 이를 시뮬레이션으로 나타낸 도면이 도 11이다. 도 11에서 (a)는 기존의 사파이어 기판으로, 패턴을 형성하지 않은 경우이고, (b)는 반구 형태로 패턴을 형성한 것이며, (c)는 원뿔 형태로 패턴을 형성한 것이다.Next, referring to FIG. 5, the sapphire substrate 20 and the molder 10 are separated using a known separation device. When the molder and the sapphire substrate are separated, the polymer resin stacked on the sapphire substrate may have patterns 11a, 12a, and 13a according to the intaglio shape of the molder. 11 is a diagram illustrating this by simulation. In FIG. 11, (a) is a conventional sapphire substrate, and a pattern is not formed, (b) is a pattern formed in a hemispherical shape, and (c) is a pattern formed in a cone shape.

또한, 패턴된 고분자 수지는 이 후의 식각 공정에서 식각 장애물로 사용된다. 식각 공정을 진행한 후, 통상적인 반도체 소자의 제조 공정을 진행한다.In addition, the patterned polymer resin is used as an etching obstacle in a subsequent etching process. After the etching process, a conventional semiconductor device manufacturing process is performed.

도 6 내지 도 10를 참조하여 사파이어 기판의 제2 제조 방법을 설명한다.A second manufacturing method of the sapphire substrate will be described with reference to FIGS. 6 to 10.

도 6을 참조하면, 먼저, 음각으로 패턴(11, 12, 13)이 형성된 몰더(10)를 제조한다. 상기 패턴과 몰더에 대한 설명은 전술한 사파이어 기판의 제1 제조 방법과 동일하다.Referring to FIG. 6, first, a molder 10 in which patterns 11, 12, and 13 are formed in an intaglio is manufactured. The description of the pattern and the molder is the same as the first manufacturing method of the sapphire substrate described above.

그 다음, 도 7를 참조하면, 사파이어 기판 위에 고분자 수지를 적층하였던 제1 제조 방법과는 달리, 상기 몰더(10) 위에 고분자 수지(30)를 적층한다. 이때, 상기 고분자 수지에 대한 설명은 전술한 사파이어 기판의 제1 제조 방법과 동일하다.Next, referring to FIG. 7, unlike the first manufacturing method in which the polymer resin is laminated on the sapphire substrate, the polymer resin 30 is laminated on the molder 10. In this case, the description of the polymer resin is the same as the first manufacturing method of the sapphire substrate described above.

그 다음, 도 8을 참조하면, 상기 고분자 수지(30)가 적층된 몰더(10) 위에 사파이어 기판(20)을 덮는다.Next, referring to FIG. 8, the sapphire substrate 20 is covered on the molder 10 in which the polymer resin 30 is stacked.

그 다음, 도 9를 참조하면, 상기 몰더(10) 위에 상기 사파이어 기판(20)이 덮여져 있는 상태에서 소정의 압력을 가한다. 그 후, 상기 사파이어 기판(20) 위에 적층된 고분자 수지의 종류에 따라, 열 또는 자외선(UV)을 가하여 상기 고분자 수 지(30)를 경화시킨다. 이때, 적층되어 있는 고분자의 종류에 따라 공정은 달라지며, 이는 전술한 제1 제조 방법의 경우와 동일하다.Next, referring to FIG. 9, a predetermined pressure is applied while the sapphire substrate 20 is covered on the molder 10. Thereafter, depending on the type of polymer resin laminated on the sapphire substrate 20, heat or ultraviolet (UV) is applied to cure the polymer resin 30. At this time, the process varies depending on the type of the polymer laminated, which is the same as the case of the first manufacturing method described above.

그 다음, 도 10를 참조하면, 공지의 분리 장치를 사용하여 상기 사파이어 기판(20)과 상기 몰더(10)를 분리시킨다. 상기 몰더와 사파이어 기판을 분리하면, 상기 사파이어 기판 위에 적층되었던 고분자 수지는 몰더의 음각 형상에 따라 패턴이 형성된다. 이를 시뮬레이션으로 나타낸 도면이 도 11이다. 도 11에서 (a)는 기존의 사파이어 기판으로, 패턴을 형성하지 않은 경우이고, (b)는 반구 형태로 패턴을 형성한 것이며, (c)는 원뿔 형태로 패턴을 형성한 것이다.Next, referring to FIG. 10, the sapphire substrate 20 and the molder 10 are separated using a known separation device. When the molder and the sapphire substrate are separated, the polymer resin stacked on the sapphire substrate is patterned according to the intaglio shape of the molder. 11 is a diagram illustrating this by simulation. In FIG. 11, (a) is a conventional sapphire substrate, and a pattern is not formed, (b) is a pattern formed in a hemispherical shape, and (c) is a pattern formed in a cone shape.

또한, 패턴된 고분자 수지는 이 후의 식각 공정에서 식각 장애물로 사용된다. 식각 공정을 진행한 후, 통상적인 반도체 소자의 제조 공정을 진행한다.In addition, the patterned polymer resin is used as an etching obstacle in a subsequent etching process. After the etching process, a conventional semiconductor device manufacturing process is performed.

기존의 건식 또는 습식 식각은 식각 장애물의 패턴에 영향을 받아서 전사된 패턴을 얻는다. 또한, 기존의 석판사진인쇄술이 패턴의 너비와 폭만 정의를 할 수 있기 때문에, 원기둥 또는 다각기둥을 제외하고는 다양한 형상의 패턴을 형성하는 것이 불가능하다.Conventional dry or wet etching is influenced by the pattern of the etching obstacle to obtain a transferred pattern. In addition, since the conventional lithography can only define the width and width of the pattern, it is impossible to form a pattern of various shapes except a cylinder or a polygonal column.

그러나, 본 발명의 제1, 제2 제조 방법은 음각으로 패턴이 형성된 몰더를 사용함으로써 기존의 방법과는 달리, 원뿔이나 다각뿔, 원뿔대나 다각뿔대 등 원하는 형상으로 패턴을 형성할 수 있다는 장점이 있다. 물론, 패턴의 형상은 예시일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니다.However, unlike the conventional method, the first and second manufacturing methods of the present invention have the advantage of being able to form a pattern in a desired shape such as a cone, a polygonal pyramid, a truncated cone or a polypyramid, unlike the conventional method. . Of course, the shape of the pattern is only an example, but is not limited thereto.

다양한 패턴이 형성된 사파이어의 기판은 소자공정이 끝난 후에는 반사판으로 사용될 수 있으며 소자의 제조 용도에 따라서 조도의 영향에 줄 수 있다.The substrate of sapphire formed with various patterns can be used as a reflecting plate after the device process is completed and may affect the roughness depending on the purpose of manufacturing the device.

도 12는 도 11에 도시된 사파이어 기판을 사용한 경우, 반도체 소자의 조도에 미치는 영향을 컴퓨터로 계산한 결과를 기존의 기판과 대비하여 나타낸 그래프이다.FIG. 12 is a graph illustrating a computer-calculated result of the influence on the roughness of a semiconductor device in comparison with a conventional substrate when the sapphire substrate shown in FIG. 11 is used.

이를 참조하면, 도 11에 도시된 사파이어 기판은 평판(즉, 원기둥 또는 다각기둥으로 패턴이 형성된 사파이어 기판)에 비해 조도가 7.84% 증가된 것을 확인할 수 있다. 따라서, 패턴의 다양성이 반사판의 성질을 다양하게 해주어 조도에 긍정적인 효과를 준다는 것을 알 수 있다.Referring to this, it can be seen that the sapphire substrate shown in FIG. 11 has a 7.84% increase in illuminance compared to a flat plate (ie, a sapphire substrate having a pattern formed by a cylinder or a polygonal pillar). Therefore, it can be seen that the variety of patterns can vary the properties of the reflector to have a positive effect on the illuminance.

이상과 같이 본 발명에 따른 사파이어 기판 제조 방법을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.As described above with reference to the drawings illustrating a method for manufacturing a sapphire substrate according to the present invention, the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed herein, but to those skilled in the art within the technical scope of the present invention Of course, various modifications can be made.

도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 사파이어 기판의 제1 제조 방법을 도시한 공정도,1 to 5 is a process chart showing a first manufacturing method of a sapphire substrate according to the present invention,

도 6 내지 도 10은 본 발명에 따른 사파이어 기판의 제2 제조 방법을 도시한 공정도,6 to 10 is a process chart showing a second manufacturing method of the sapphire substrate according to the present invention,

도 11은 본 발명에 따른 사파이어 기판의 제조방법에 의해 제조된 사파이어 기판의 표면을 시뮬레이션하여 개략적으로 도시한 도,11 is a schematic view showing a simulation of the surface of the sapphire substrate produced by the method for manufacturing a sapphire substrate according to the present invention;

도 12는 도 11에 도시된 사파이어 기판을 사용한 경우, 반도체 소자의 조도에 미치는 영향을 컴퓨터로 계산한 결과를 기존의 기판과 대비하여 나타낸 그래프이다.FIG. 12 is a graph illustrating a computer-calculated result of the influence on the roughness of a semiconductor device in comparison with a conventional substrate when the sapphire substrate shown in FIG. 11 is used.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 몰더 20 : 사파이어 기판10: Molder 20: Sapphire substrate

30 : 고분자 수지 11 ~ 13 : 패턴30: polymer resin 11-13: pattern

Claims (10)

음각으로 패턴이 형성된 몰더를 제조하는 단계;Manufacturing a molder in which a pattern is formed in an intaglio; 사파이어 기판 위에 고분자 수지를 적층하는 단계;Stacking a polymer resin on a sapphire substrate; 상기 고분자 수지가 적층된 사파이어 기판 위에 상기 음각으로 패턴이 형성된 몰더를 덮는 단계;Covering the molder having the intaglio pattern on the sapphire substrate on which the polymer resin is laminated; 상기 사파이어 기판 위에 상기 몰더가 덮여져 있는 상태에서 압력을 가한 후, 열 또는 자외선(UV)을 가하여 상기 고분자 수지를 경화시키는 단계;Applying pressure in a state where the molder is covered on the sapphire substrate, and then curing the polymer resin by applying heat or ultraviolet (UV); 상기 사파이어 기판과 상기 몰더를 분리시키는 단계Separating the sapphire substrate and the molder 를 포함하는 임프린팅 공정을 이용한 패턴된 사파이어 기판 제조 방법.Patterned sapphire substrate manufacturing method using an imprinting process comprising a. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 음각으로 형성된 패턴은 원기둥, 다각기둥, 원뿔, 다각뿔, 원뿔대, 또는 다각뿔대 중 적어도 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 임프린팅 공정을 이용한 패턴된 사파이어 기판 제조 방법.The engraved pattern is a patterned sapphire substrate manufacturing method using an imprinting process, characterized in that at least one or more of a cylinder, a polygonal pillar, a cone, a polygonal pyramid, a truncated cone, or a polygonal truncated cone. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 몰더는 실리콘, 고분자 수지, 니켈, 실리카 중 적어도 어느 하나 이상 을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 임프린팅 공정을 이용한 패턴된 사파이어 기판 제조 방법.The molder is a patterned sapphire substrate manufacturing method using an imprinting process, characterized in that using at least one of silicon, polymer resin, nickel, silica. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 고분자 수지는 열경화성 고분자 수지 또는 자외선 경화성 고분자 수지인 것을 특징으로 하는 임프린팅 공정을 이용한 패턴된 사파이어 기판 제조 방법.The polymeric resin is a patterned sapphire substrate manufacturing method using an imprinting process, characterized in that the thermosetting polymer resin or ultraviolet curable polymer resin. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 고분자 수지는 3um의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 임프린팅 공정을 이용한 패턴된 사파이어 기판 제조 방법.The polymer resin is a patterned sapphire substrate manufacturing method using an imprinting process, characterized in that formed to a thickness of 3um. 음각으로 패턴이 형성된 몰더를 제조하는 단계;Manufacturing a molder in which a pattern is formed in an intaglio; 상기 몰더 위에 고분자 수지를 적층하는 단계;Stacking a polymer resin on the molder; 상기 고분자 수지가 적층된 몰더 위에 사파이어 기판을 덮는 단계;Covering the sapphire substrate on a molder in which the polymer resin is laminated; 상기 몰더 위에 상기 사파이어 기판이 덮여져 있는 상태에서 압력을 가한 후, 열 또는 자외선(UV)을 가하여 상기 고분자 수지를 경화시키는 단계;Applying pressure in a state in which the sapphire substrate is covered on the molder, and then curing the polymer resin by applying heat or ultraviolet (UV); 상기 사파이어 기판과 상기 몰더를 분리시키는 단계Separating the sapphire substrate and the molder 를 포함하는 임프린팅 공정을 이용한 패턴된 사파이어 기판 제조 방법.Patterned sapphire substrate manufacturing method using an imprinting process comprising a. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6, 상기 음각으로 형성된 패턴은 원기둥, 다각기둥, 원뿔, 다각뿔, 원뿔대, 또는 다각뿔대 중 적어도 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 임프린팅 공정을 이용한 패턴된 사파이어 기판 제조 방법.The engraved pattern is a patterned sapphire substrate manufacturing method using an imprinting process, characterized in that at least one or more of a cylinder, a polygonal pillar, a cone, a polygonal pyramid, a truncated cone, or a polygonal truncated cone. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 몰더는 실리콘, 고분자 수지, 니켈, 실리카 중 적어도 어느 하나 이상을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 임프린팅 공정을 이용한 패턴된 사파이어 기판 제조 방법.The molder is a patterned sapphire substrate manufacturing method using an imprinting process, characterized in that using at least one of silicon, polymer resin, nickel, silica. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 고분자 수지는 열경화성 고분자 수지 또는 자외선 경화성 고분자 수지인 것을 특징으로 하는 임프린팅 공정을 이용한 패턴된 사파이어 기판 제조 방법.The polymeric resin is a patterned sapphire substrate manufacturing method using an imprinting process, characterized in that the thermosetting polymer resin or ultraviolet curable polymer resin. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6, 상기 고분자 수지는 3um의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 임프린팅 공정을 이용한 패턴된 사파이어 기판 제조 방법.The polymer resin is a patterned sapphire substrate manufacturing method using an imprinting process, characterized in that formed to a thickness of 3um.
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