KR20100043541A - 나노 임프린트용 몰드 제조방법 및 이를 이용한 광결정 제조방법 - Google Patents

나노 임프린트용 몰드 제조방법 및 이를 이용한 광결정 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 나노 임프린트와 건식 식각 공정을 결합하여 격자형상의 패턴을 가지는 임프린트용 리플리카 몰드의 제조방법을 제공한다.
이를 위해 본 발명의 일측면에 따른 나노 임프린트용 몰드 제조방법은 상호 평행한 제1패턴이 패터닝된 마스터 몰드와 상호 평행한 금속패턴이 패터닝된 기판을 상기 제1패턴과 상기 금속패턴이 상호 교차되게 배치하는 단계; 상기 마스터 몰드와 상기 기판사이에 레진을 도포하는 단계; 상기 기판과 마스터 몰드를 임프린트하고 상기 레진을 경화시키는 단계; 상기 마스터 몰드를 이형시킨 후 상기 경화된 레진을 식각하여 나노 임프린용 리플리카 몰드를 제조하는 단계를 포함함으로서, 나노 임프린트공정과 식각공정을 이용하여 복잡한 구조의 패턴을 손쉽게 제작하여 공정 시간 단축 및 제조 수율을 향상할 수 있다.

Description

나노 임프린트용 몰드 제조방법 및 이를 이용한 광결정 제조방법{Manufacturing method of mold for nano imprint and Manufacturing method of photonic crystal by using the same}
본 발명은 나노 임프린트용 몰드 제조방법 및 이를 이용한 광결정 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나노 임프린트와 건식 식각 공정을 이용하여 격자구조의 나노 임프린트용 몰드를 제조하는 방법과 제조된 나노 임프린트용 몰드를 가지고 나노 임프린트 공정을 이용하여 광결정을 제조하는 방법에 관한 것이다.
몰드(mold)를 이용하여 임프린트(imprint) 형태로 나노 크기(1~100㎚)의 패턴을 성형하는 나노 임프린트(nano imprint) 공정은 마스터(Master) 몰드를 이용하여 기판 위에 직접 패턴을 성형할 수도 있지만 마스터 몰드로부터 리플리카(Replica) 몰드를 제작하고 제작된 리플리카 몰드를 이용하여 패턴을 성형할 수 있다.
이러한 나노 임프린트 공정은 기존의 포토 리소그라피(photo-lithography) 공정에 비해 비교적 간단한 공정을 통해 패턴을 성형할 수 있으며, 3차원 형태의 몰드를 이용할 경우 3차원 패턴을 쉽게 성형할 수 있고, 30㎚ 이하의 미세 선폭을 가지는 몰드를 이용할 경우 포토 리소그라피(photo lithography) 공정으로 구현이 불가능한 미세 선폭의 패턴을 성형할 수 있기 때문에 고생산성, 저비용의 이점을 두루 갖추고 있는 바 반도체 공정이나 평판 디스플레이 제조 공정에 널리 적용되고 있다.
나노 임프린트 공정을 이용하여 패턴을 성형하기 위해서는 먼저 원하는 형태의 패턴을 가지는 몰드를 제작해야 한다. 예를 들어, 미세 선폭을 가지는 몰드를 제작하기 위해서는 현재 E-빔 리소그라피(E-beam lithography), 초점 이온 빔 리소그라피(focused ion beam lithography) 등을 이용하여 주로 제작되고 있다. 그러나 수 나노미터(㎚)의 분해능을 가진 E-빔 리소그라피나 초점 이온 빔 리소그라피의 경우, 50㎚ 이하의 패턴을 제작하는데 많은 어려움이 있다.
또한, 광결정 구조로 이용할 수 있는 도트 구조의 반복적인 3차원 패턴을 가지는 나노급 패턴을 제조하기 위해서는 노광 공정을 여러 번 거치거나 레이저 가공과 같은 고비용의 공정을 거쳐야 한다.
본 발명의 일측면은 나노 임프린트와 건식 식각 공정을 결합하여 격자형상의 패턴을 가지는 임프린트용 리플리카 몰드의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면은 제조된 임프린트용 리플리카 몰드를 이용하여 도트 구조의 반복 패턴을 가지는 광결정의 제조방법을 제공한다.
이를 위해 본 발명의 일 측면에 따른 나노 임프린트용 몰드 제조방법은 상호 평행한 제1패턴이 패터닝된 마스터 몰드와 상호 평행한 금속패턴이 패터닝된 기판을 상기 제1패턴과 상기 금속패턴이 상호 교차되게 배치하는 단계; 상기 마스터 몰드와 상기 기판사이에 레진을 도포하는 단계; 상기 기판과 마스터 몰드를 임프린트하고 상기 레진을 경화시키는 단계; 상기 마스터 몰드를 이형시킨 후 상기 경화된 레진을 식각하여 나노 임프린용 리플리카 몰드를 제조하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 제1패턴과 상기 금속패턴을 상호 교차 배치하는 것은, 상기 제1패턴과 상기 금속패턴이 서로 직교하도록 정렬하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1패턴과 상기 금속패턴과의 교차 각도에 따라 패턴의 형상이 변경될 수 있다.
상기 나노 임프린트용 리플리카 몰드를 제조하는 단계는, 상기 레진을 식각할 수 있는 가스를 사용하여 잔류막이 제거될 때까지 진행하는 건식 식각 공정을 수행한다.
상기 나노 임프린트용 리플리카 몰드를 제조하는 단계는, 상기 레진을 식각 하여 격자형의 제2패턴을 형성한다.
상기 식각이 완료된 상기 리플리카 몰드에 접착 방지막을 사용하여 표면 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 마스터 몰드와 상기 기판사이에 레진을 도포하는 단계는, 상기 금속패턴이 형성된 기판과 상기 레진사이의 접착력을 강화하기 위해 접착프로모터(adhesion promoter)를 부가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 측면에 따른 나노 임프린트용 몰드 제조방법은 상호 평행한 직선형의 제1패턴이 패터닝된 마스터 몰드를 준비하는 단계; 상호 평행한 직선형의 금속패턴이 패터닝된 기판을 준비하는 단계; 상기 제1패턴과 상기 금속패턴이 상호 교차하도록 상기 마스터 몰드와 상기 기판을 정렬하는 단계; 상기 마스터 몰드와 상기 기판사이에 레진을 도포하는 단계; 상기 기판과 마스터 몰드를 임프린트하고 상기 레진을 경화시키는 단계; 상기 마스터 몰드를 이형시킨 후 상기 경화된 레진을 식각하여 격자형의 제2패턴이 형성된 나노 임프린용 리플리카 몰드를 제조하는 단계를 포함한다.
그리고, 본 발명의 어느 일측면에 따른 광결정 제조방법은 마스터 몰드와 제1기판사이에 몰드용 레진을 도포하고 임프린트하는 단계; 상기 경화된 몰드용 레진을 식각하여 격자형상의 패턴이 형성된 나노 임프린트용 리플리카 몰드를 형성하는 단계; 제2기판에 임프린트용 레진을 도포하는 단계; 상기 임프린트용 레진이 도포된 상기 제2기판을 상기 나노 임프린트용 리플리카 몰드로 가압하여 패턴을 임프린팅하는 단계, 상기 나노 임프린트용 리플리카 몰드를 상기 제2기판으로부터 이형시 키는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 마스터 몰드와 제1기판사이에 몰드용 레진을 도포하고 임프린트하는 단계는, 상호 평행한 제1패턴이 패터닝된 마스터 몰드와 상호 평행한 금속패턴이 패터닝된 기판을 상기 제1패턴과 상기 금속패턴이 상호 교차되게 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 리플리카 몰드를 형성하는 단계는, 상기 리플리카 몰드에 접착 방지막을 사용하여 표면 처리하는 단계를 더 포함한다.
상기 임프린트용 레진은 자외선에 의해 경화되는 레진인 나노 임프린트를 이용한다.
상기 제2기판은 상호 이격되며 균일한 크기의 4각형 형상의 돌출부가 형성된다.
이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 임프린트용 몰드 제조방법은 임프린트와 식각 공정을 이용하여 격자형상의 패턴이 형성된 나노 임프린트용 몰드를 제조할 수 있다. 이와 같이 복잡한 도트 구조의 반복 패턴을 한 번의 공정으로 성형함으로서 고비용의 노광 공정을 대체할 수 있으며 이를 광결정으로 이용할 수 있다.
또한, 상기와 같이 제조된 나노 임프린트용 몰드를 이용하여 광결정을 제조할 수 있기 때문에 광결정 제조의 공정 비용 감소, 공정 시간 단축 및 제조 수율 향상에 기여할 수 있다.
이하, 본 발명의 제1실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1a ~ 도 1e는 본 발명의 제1실시예에 의한 나노 임프린트와 건식 식각 공정을 이용하여 나노 임프린트용 리플리카 몰드를 제조하는 방법을 설명하는 공정도이다.
도 1a에서, 마스터 몰드(10)와 제1기판(20)을 준비한다. 이 마스터 몰드(10)와 제1기판(20)은 포토 리소그라피, 나노 임프린트 리소그라피 또는 E-빔 리소그라피 등의 패터닝(patterning) 공정을 통해 일정 패턴(11, 21)이 형성되어 있는 구조로 제작될 수 있다.
본 실시예에서는 일정 패턴(11,21)은 일정한 방향성을 가지고 등간격으로 평행하게 배치된 직선형의 패턴을 일 예로 하고 있으나, 등간격이 아닌 경우의 평행하게 배치되는 직선형의 패턴, 또는 상호 평행하게 배치되는 유선형의 패턴 등도 가능하다.
또한, 마스터 몰드(10)의 제1패턴(11)과 제1기판(20)의 금속패턴(21)이 서로 상이한 경우도 가능하다.
이와 같은 일정 패턴(11,21)이 형성된 마스터 몰드(10)와 제1기판(20)은 마스터 몰드(10)의 제1패턴(11)과 제1기판(20)의 금속패턴(21)이 상호 교차되게 정렬한다. 이때, 마스터 몰드(10)의 A방향으로 형성된 제1패턴(11)과, 제1기판(20)의 B방향으로 형성된 금속패턴(21)의 교차각도(a)에 따라 이후에 성형할 제2패턴(23: 도1e참조)의 형상이 결정되는데, 본 실시예에서는 일 예로 마스터 몰드의 패턴과 제1기판의 패턴이 이루는 교차각도(a)가 수직이 되도록 하고 있다.
도 1b에서, 마스터 몰드(10)와 제1기판(20) 사이에 자외선(UV) 경화가 가능한 몰드용 레진(22)을 도포한다.
이때, 마스터 몰드(10)와 제1기판(20)을 먼저 정렬하고 이후, 마스터 몰드(10)와 제1기판(20) 사이에 몰드용 레진(22)을 도포하는 방식으로 일 예로 설명하고 있으나, 먼저 제1기판(20)에 몰드용 레진(22)을 도포하고 이 후 마스터 몰드(10)를 상기와 같이 정렬할 수 있음은 물론이다.
도 1c에서, 몰드용 레진(22)의 도포가 완료되면 마스터 몰드(10)와 제1기판(20)을 합착하는데 마스터 몰드(10)를 이용하여 마스터 몰드(10)와 제1기판(20) 사이에 도포된 몰드용 레진(22)을 가압하여 몰드용 레진(23)에 패턴을 임프린팅한다. 이후 마스터 몰드(10) 쪽에서 UV를 조사하여 몰드용 레진(22)을 경화시킨다.
도 1d에서, 마스터 몰드(10)를 몰드용 레진(22)으로부터 이형시키면 금속패턴(21)이 패터닝된 제1기판(20) 위에 몰드용 레진(22)이 패터닝된다. 이때 금속패턴(21)과 몰드용 레진(22) 사이의 접착력을 키우기 위해 접착 프로모터(adhesion promoter) 등이 사용될 수 있다.
도 1e에서, 몰드용 레진(22)만을 식각할 수 있는 가스를 사용하여 RIE(Reactive Ion Etching)와 같은 건식 식각 공정을 진행한다. 이때 잔류막이 완전히 제거될 때까지 건식 식각 공정을 진행하면 3차원 패턴인 제2패턴(23)을 가지는 나노 임프린트용 리플리카 몰드(25: 나노 임프린트용 몰드)가 완성된다.
이 때, 제2패턴(23)은 격자형상으로 형성되고 격자의 내부에는 사각형 형상의 홀(24)이 형성된다.
상기와 같은 공정을 통해 제조된 격자형상의 3차원 패턴인 제2패턴(23)을 가지는 나노 임프린트용 리플리카 몰드의 경우, 광 결정을 제조하는데 사용될 수 있다.
광 결정이란 광 밴드 갭(Photonic Band Gap), 광의 국소화, 광의 비선형성, 그리고 강한 분산 특성을 보이는 광 구조물을 말하며, 특히 빛의 파장과 비슷한 길이의 격자 주기를 갖는 형상이나 패턴 등을 의미한다.
이러한 광 결정을 활용하면 빛의 전파를 제어할 수 있을 뿐만 아니라 자발 방출의 제어도 가능하여 광 소자의 성능 향상과 소형화에 크게 기여할 수 있다.
격자형상의 제2패턴(23)을 가지는 나노 임프린트용 리플리카 몰드를 이용하여 임프린트하는 경우 도트 구조의 반복 패턴의 제작이 가능하고 이러한 방식으로 제작된 도트 구조는 광밴드갭 구조가 되어 광결정을 제조하는 방법이 될 수 있다.
도 2a ~ 도 2d는 본 발명의 제1실시예에 의한 나노 임프린트용 리플리카 몰드를 이용하여 광결정을 제조하는 방법을 설명하는 공정도이다.
도 2a에서, 도 1a ~ 도 1e에 도시한 본 발명의 실시예를 통해 완성된 격자형의 제2패턴(23)을 가지는 나노 임프린트용 리플리카 몰드(25)를 준비한다.
도 2b에서, 기둥형태로 형성된 도트 구조의 반복적인 3차원 패턴이 성형될 제2기판(30)에 UV 경화가 가능한 임프린트용 제1레진(31)을 도포한다. 제2기판(30)은 UV 나노 임프린트 공정이 용이한 재질의 기판이 바람직하며, 본 실시예에서는 자외선(UV) 투과가 가능한 유리(glass), 석영(quartz), 금속(metal)과 같은 플랫(flat) 기판이나 PET, PEN 등과 같은 모든 플렉시블(flexible) 기판을 이용한다.
임프린트용 레진(31)은 나노 임프린트용 몰드(25)를 제작하기 위해 패터닝된 몰드용 레진(22)과 마찬가지로 UV에 의해 경화되는 고분자 수지를 이용한다. 이때 UV 경화 타입 간에 접착 현상을 방지하기 위해 나노 임프린트용 몰드(25)에 패터닝된 몰드용 레진(22)과 제2기판(30)에 도포된 임프린트용 레진(31)은 서로 다른 재질을 사용하거나 같은 재질을 사용하고자 할 경우에는 나노 임프린트용 몰드(25)의 몰드용 레진(22)에 이형 특성을 확보하기 위한 접착 방지막(anti adhesion layer)을 코팅하는 것이 바람직하다.
도 2c에서, 제2기판(30)과 격자형의 3차원 패턴을 가지는 나노 임프린트용 몰드(25)를 합착하는데 나노 임프린트용 몰드(25)를 이용하여 제2기판(30)에 도포된 임프린트용 레진(31)을 가압하여 임프린트용 레진(31)에 패턴을 임프린팅한다.
이 때, 임프린트용 레진(31)은 나노 임프린트용 몰드(25)의 격자형의 제2패턴(23)에 의해 구획된 홀(24)에 유입된다.
이후 나노 임프린트용 몰드(25)측에서 평행광 UV를 조사하면 제2패턴(23)이 패터닝된 영역에는 UV가 투과되지 못하고 제2패턴(23)이 패터닝되지 않은 영역에만 UV가 투과되어 제2패턴(23)이 패터닝되지 않은 영역에 정렬된 임프린트용 레진(31) 부분만이 UV 조사에 의해 경화된다.
도 2d에서, 나노 임프린트용 몰드(25)를 임프린트용 레진(31)으로부터 이형시키고, 이형하고 난 후 경화되지 않은 임프린트용 레진(31)을 알코올 등을 이용하여 세척함으로서 경화되지 않은 임프린트용 레진(31)을 제거하고 나면 제2기판(30)에 도트 구조의 반복 패턴(32)이 성형된 광결정(34)이 완성된다.
이 때, 격자의 형태에 따라 도트의 형상이 변화될 수 있으며, 본 실시예에서는 격자의 형태가 일정간격이 이격된 직선이 수직하게 교차하는 형태로 형성되므로, 도트의 형상은 균일한 간격 및 형상을 가지는 직사각형 또는 정사각형 단면을 가지는 기둥 형태의 패턴(32)이 성형된다.
다음은 본 발명의 제2실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 3a ~ 도 3e는 본 발명의 제2실시예에 의한 나노 임프린트와 건식 식각 공정을 이용하여 나노 임프린트용 리플리카 몰드를 제조하는 방법을 설명하는 공정도이다.
도 3a에서, 마스터 몰드(40)와 제1기판(50)을 준비한다. 이 마스터 몰드(40)와 제1기판(50)은 포토 리소그라피, 나노 임프린트 리소그라피 또는 E-빔 리소그라피 등의 패터닝(patterning) 공정을 통해 일정 패턴(41,51)이 형성되어 있는 구조로 제작될 수 있다.
본 실시예에서는 일정 패턴(41,51)은 일정한 방향성을 가지고 등간격으로 평행하게 배치된 직선형의 패턴을 일 예로 하고 있으나, 등간격이 아닌 경우의 평행하게 배치되는 직선형의 패턴, 또는 상호 평행하게 배치되는 유선형의 패턴 등도 가능하다.
또한, 마스터 몰드(40)의 제1패턴(41)과 제1기판(50)의 금속패턴(51)이 서로 상이한 경우도 가능하다.
이와 같은 일정 패턴(41,51)이 형성된 마스터 몰드(40)와 제1기판(50)은 마스터 몰드(40)의 제1패턴(41)과 제1기판(50)의 금속패턴(51)이 상호 교차되게 정렬 한다. 이때, 마스터 몰드(40)의 A방향으로 형성된 제1패턴(41)과, 제1기판(50)의 B방향으로 형성된 금속패턴(51)의 교차각도(a)에 따라 이후에 성형할 제2패턴(53: 도3e참조)의 형상이 결정되는데, 제2실시예에서는 일 예로 마스터 몰드의 패턴과 기판의 패턴이 이루는 교차각도(a)가 45도가 되도록 하고 있다.
도 3b 내지 도 3d에서는 본 발명의 제1실시예와 동일하게 마스터 몰드(40)와 제1기판(50) 사이에 자외선(UV) 경화가 가능한 몰드용 레진(52)하고, 몰드용 레진(52)의 도포가 완료되면 마스터 몰드(40)와 제1기판(50)을 합착한 후 마스터 몰드(40)를 이용하여 마스터 몰드(40)와 제1기판(50) 사이에 도포된 몰드용 레진(52)을 가압하여 몰드용 레진(52)에 패턴을 임프린팅한다. 이후 마스터 몰드(40) 쪽에서 UV를 조사하여 몰드용 레진(52)을 경화시킨 후, 마스터 몰드(40)를 몰드용 레진(52)으로부터 이형시키면 금속패턴(51)이 패터닝된 제1기판(50) 위에 몰드용 레진(52)이 패터닝된다.
도 1e에서, 몰드용 레진(52)만을 식각할 수 있는 가스를 사용하여 RIE(Reactive Ion Etching)와 같은 건식 식각 공정을 진행한다. 이때 잔류막이 완전히 제거될 때까지 건식 식각 공정을 진행하면 3차원 패턴인 제2패턴(53)을 가지는 나노 임프린트용 리플리카 몰드(55)가 완성된다.
이 때, 제2패턴(53)은 격자형상으로 형성되고 격자의 내부에는 마름모 형상의 홀(54)이 형성된다.
도 4a ~ 도 4d는 본 발명의 제2실시예에 의한 나노 임프린트용 리플리카 몰드를 이용하여 광결정을 제조하는 방법을 설명하는 공정도이다.
도 4a에서, 도 3a ~ 도 3e에 도시한 본 발명의 실시예를 통해 완성된 격자형의 제2패턴(53)을 가지는 나노 임프린트용 리플리카 몰드(55)를 준비한다.
도 4b와 도 4c에서, 제1실시예와 동일하게 도트형 패턴(62)이 성형될 제2기판(60)에 UV 경화가 가능한 임프린트용 레진(61)을 도포하고, 제2기판(60)과 격자형의 3차원 패턴을 가지는 나노 임프린트용 몰드(55)를 합착하는데 나노 임프린트용 몰드(55)를 이용하여 제2기판(60)에 도포된 임프린트용 레진(61)을 가압하여 임프린트용 레진(61)에 패턴을 임프린팅한다.
이 때, 임프린트용 레진(61)은 나노 임프린트용 몰드(55)의 격자형의 제2패턴(53)에 의해 구획된 마름모 형태의 홀(54)에 유입된다.
이후 나노 임프린트용 몰드(55)측에서 평행광 UV를 조사하면 제2패턴(53)이 패터닝된 영역에는 UV가 투과되지 못하고 제2패턴(53)이 패터닝되지 않은 영역에만 UV가 투과되어 제2패턴(53)이 패터닝되지 않은 영역에 정렬된 임프린트용 레진(61) 부분만이 UV 조사에 의해 경화된다.
도 2d에서, 나노 임프린트용 몰드(55)를 임프린트용 레진(61)으로부터 이형시키고, 이형하고 난 후 경화되지 않은 임프린트용 레진(61)을 알코올 등을 이용하여 세척함으로서 경화되지 않은 임프린트용 레진(61)을 제거하고 나면 제2기판(60)에 마름모 형상의 도트 구조의 반복 패턴(62)이 성형된다.
제1,2 실시예에 나타낸 바와 같이 제1패턴과 금속패턴사이의 교차각도에 따라 직사각형, 마름모 등의 다양한 홀형상을 가지는 격자구조를 가지는 패턴이 형성될 수 있으며, 이와 같은 다양한 격자구조를 가지는 패턴을 이용하여 홀 형상에 대 응하는 다양한 형상의 단면을 가지는 기둥형상의 도트 구조의 반복 패턴이 성형될 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성된 나노 임프린트용 몰드(25,55)를 가지고 나노 임프린트 공정을 이용하여 도트 구조의 반복 패턴(32,62)을 성형하는 방법의 동작과정 및 작용효과를 설명한다.
도 5는 본 발명의 제1 및 제2실시예에 의한 나노 임프린트 공정을 이용하여 도트 구조의 반복 패턴이 성형된 광결정을 제조하는 방법을 설명한 동작 순서도이다.
도 5에서, 본 발명의 실시예를 통해 도트 구조의 반복 패턴을 가지는 나노 임프린트용 몰드(25,55)를 제조한다(100;도 1a ~ 도 1e, 도 3a ~ 도 3e 참조).
다양한 홀형상의 격자형 패턴(32,62)을 가지는 나노 임프린트용 몰드(25,55)는 금속 패턴(21,51)이 패터닝된 기판(20,50)에 몰드용 레진(22,52)이 식각되어 있는 형태로 나노 임프린트 공정을 적용하기에 어려움이 많았던 나노 임프린트용 몰드를 쉽게 제작할 수 있다.
이후, UV 경화가 가능한 임프린트용 레진(31,61)을 도트 구조의 반복 패턴이 성형될 기판(30,60) 위에 도포하고(102), 제2기판(30,60)과 나노 임프린트용 몰드(25,55)를 합착하는데 나노 임프린트용 몰드(25,55)를 이용하여 임프린트용 레진(31,61)이 도포된 제2기판(30, 60)을 가압한다(104).
평행광 UV를 나노 임프린트용 몰드(25,55)측에서 조사하여 임프린트용 레진(31,61)을 경화시킨다(106).
이후, 나노 임프린트용 몰드(25,55)를 임프린트용 레진(31,61)으로부터 이형시키고, 경화되지 않은 임프린트용 레진(31,61)을 알코올 등을 이용하여 세척하면(108) 제2기판(30,60)에 직사각형 또는 정사각형 또는 마름모형태의 기둥이 도트 구조로 반복하여 패터닝된다.(110;도 2d 및 도 4d 참조).
이와 같이, 제2기판(30,60)에 도트 구조의 반복 패턴(32,62)이 성형되면 UV 나노 임프린트 공정을 종료한다.
본 실시예는 자외선 경화 방식의 나노 임프린트 공정을 일 예로 설명하고 있으나, 자외선 경화 방식 뿐만 아니라 열 경화 방식의 나노 임프린트 공정을 이용할 수 있음은 물론이다.
결론적으로, 본 발명의 실시예는 격자형상의 패턴이 형성된 나노 임프린트용 몰드를 이용하여 도트 구조의 반복 패턴의 성형이 가능해진다. 이와 같은 복잡한 도트 구조의 반복 패턴을 한 번의 공정으로 성형함으로서 고비용의 노광 공정을 대체할 수 있으며 이를 광결정으로 이용할 수 있다.
이와 같이 손쉽고 반복적인 방식으로 광결정을 제조할 수 있기 때문에 공정 비용 감소, 공정 시간 단축 및 제조 수율 향상에 기여할 수 있다.
또한, 제조된 광결정은 마이크로 레이저, 고효율 LED, 광 스위치, 광도파로 등의 다양한 광학 소자의 제작에 응용 가능할 뿐만 아니라 광결정 구조를 이용한 TFT-LCD의 color filter 제조 공정에도 적용 가능하다.
도 1a ~ 도 1e는 본 발명의 제1실시예에 의한 나노 임프린트와 건식 식각 공정을 이용하여 나노 임프린트용 리플리카 몰드를 제조하는 방법을 설명하는 공정도이다.
도 2a ~ 도 2d는 본 발명의 제1실시예에 의한 나노 임프린트용 리플리카 몰드를 이용하여 광결정을 제조하는 방법을 설명하는 공정도이다.
도 3a ~ 도 3e는 본 발명의 제2실시예에 의한 나노 임프린트와 건식 식각 공정을 이용하여 나노 임프린트용 리플리카 몰드를 제조하는 방법을 설명하는 공정도이다.
도 4a ~ 도 4d는 본 발명의 제2실시예에 의한 나노 임프린트용 리플리카 몰드를 이용하여 광결정을 제조하는 방법을 설명하는 공정도이다.
도 5는 본 발명의 제1 및 제2실시예에 의한 나노 임프린트 공정을 이용하여 도트 구조의 반복 패턴이 성형된 광결정을 제조하는 방법을 설명한 동작 순서도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10,40 : 마스터 몰드 11,41 : 제1패턴
20,50 : 제1기판 21,51 : 금속패턴
22,52 : 몰드용 레진 23,53 : 제2패턴
25,45 : 나노 임프린트용 몰드 30,60 : 제2기판
31,61 : 임프린트용 레진 32,62 : 도트 구조 패턴
34, 64 : 광 결정.

Claims (13)

  1. 상호 평행한 제1패턴이 패터닝된 마스터 몰드와 상호 평행한 금속패턴이 패터닝된 기판을 상기 제1패턴과 상기 금속패턴이 상호 교차되게 배치하는 단계;
    상기 마스터 몰드와 상기 기판사이에 레진을 도포하는 단계;
    상기 기판과 마스터 몰드를 임프린트하고 상기 레진을 경화시키는 단계;
    상기 마스터 몰드를 이형시킨 후 상기 경화된 레진을 식각하여 나노 임프린용 리플리카 몰드를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트용 몰드 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1패턴과 상기 금속패턴을 상호 교차 배치하는 것은,
    상기 제1패턴과 상기 금속패턴이 서로 직교하도록 정렬하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트용 몰드 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1패턴과 상기 금속패턴과의 교차 각도에 따라 패턴의 형상이 변경되는 나노 임프린트용 몰드 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 나노 임프린트용 리플리카 몰드를 제조하는 단계는,
    상기 레진을 식각할 수 있는 가스를 사용하여 잔류막이 제거될 때까지 진행하는 건식 식각 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트용 몰드 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 나노 임프린트용 리플리카 몰드를 제조하는 단계는,
    상기 레진을 식각하여 격자형의 제2패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트용 몰드 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 식각이 완료된 상기 리플리카 몰드에 접착 방지막을 사용하여 표면 처리하는 단계를 더 포함하는 나노 임프린트용 몰드 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 마스터 몰드와 상기 기판사이에 레진을 도포하는 단계는
    상기 금속패턴이 형성된 기판과 상기 레진사이의 접착력을 강화하기 위해 접착프로모터(adhesion promoter)를 부가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트용 몰드 제조방법.
  8. 상호 평행한 직선형의 제1패턴이 패터닝된 마스터 몰드를 준비하는 단계;
    상호 평행한 직선형의 금속패턴이 패터닝된 기판을 준비하는 단계;
    상기 제1패턴과 상기 금속패턴이 상호 교차하도록 상기 마스터 몰드와 상기 기판을 정렬하는 단계;
    상기 마스터 몰드와 상기 기판사이에 레진을 도포하는 단계;
    상기 기판과 마스터 몰드를 임프린트하고 상기 레진을 경화시키는 단계;
    상기 마스터 몰드를 이형시킨 후 상기 경화된 레진을 식각하여 격자형의 제2패턴이 형성된 나노 임프린용 리플리카 몰드를 제조하는 단계를 포함하는 나노 임프린트용 몰드 제조방법.
  9. 마스터 몰드와 제1기판사이에 몰드용 레진을 도포하고 임프린트하는 단계;
    상기 경화된 몰드용 레진을 식각하여 격자형상의 패턴이 형성된 나노 임프린트용 리플리카 몰드를 형성하는 단계;
    제2기판에 임프린트용 레진을 도포하는 단계;
    상기 임프린트용 레진이 도포된 상기 제2기판을 상기 나노 임프린트용 리플리카 몰드로 가압하여 패턴을 임프린팅하는 단계;
    상기 나노 임프린트용 리플리카 몰드를 상기 제2기판으로부터 이형시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 결정 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 마스터 몰드와 제1기판사이에 몰드용 레진을 도포하고 임프린트하는 단계는,
    상호 평행한 제1패턴이 패터닝된 마스터 몰드와 상호 평행한 금속패턴이 패터닝된 기판을 상기 제1패턴과 상기 금속패턴이 상호 교차되게 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 결정 제조방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 리플리카 몰드를 형성하는 단계는,
    상기 리플리카 몰드에 접착 방지막을 사용하여 표면 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 결정 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 임프린트용 레진은 자외선에 의해 경화되는 레진인 나노 임프린트를 이용하는 것을 특징으로 하는 광 결정 제조방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제2기판은 상호 이격되며 균일한 크기의 4각형 형상의 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 광 결정 제조방법.
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