KR20100068830A - 임프린트 몰드, 임프린트 장치 및 패턴 형성 방법 - Google Patents

임프린트 몰드, 임프린트 장치 및 패턴 형성 방법 Download PDF

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Abstract

열변형이 적어 정밀도가 우수하며 공정 조건에 따른 변형이 가능하여 생산 효율을 증가시킬 수 있는 임프린트 몰드, 임프린트 장치 및 패턴 형성 방법이 제공된다. 임프린트 몰드는, 가요성이며 열팽창 계수(CTE)가 17 ppm/℃ 이하인 베이스 플레이트와, 베이스 플레이트 상에 형성된 몰드 패턴을 포함한다.
임프린트 몰드, 유리 섬유, 패턴

Description

임프린트 몰드, 임프린트 장치 및 패턴 형성 방법{Imprint mold, imprint apparatus and method of manucacturing pattern}
본 발명은 임프린트 몰드, 임프린트 장치 및 패턴 형성 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열변형이 적어 정밀도가 우수하며 공정 조건에 따른 변형이 가능하여 생산 효율을 증가시킬 수 있는 임프린트 몰드, 임프린트 장치 및 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
현대 사회가 고도로 정보화 되어감에 따라 표시 장치는 대형화 및 박형화에 대한 시장의 요구에 직면하고 있으며, 종래의 CRT 장치로는 이러한 요구를 충분히 만족시키지 못함에 따라 PDP(Plasma Display Panel) 장치, PALC(Plasma Address Liquid Crystal display panel) 장치, LCD(Liquid Crystal Display) 장치, OLED(Organic Light Emitting Diode) 장치 등으로 대표되는 평판 표시 장치에 대한 수요가 폭발적으로 늘어나고 있다.
표시 장치는 점차 대형화되고 있으며, 이에 따라 표시 장치를 형성하기 위한 유리 기판의 크기가 점차 대면적화되고 있다. 이와 같은 표시 장치는 대부분 유리 기판 상에 포토리소그래피법(photolithography method)을 이용하여 각종 소자를 패 터닝하여 형성하게 되는데, 표시 장치용 유리 기판의 크기가 점차 대형화 됨에 따라 포토리소그래피법에 의한 제조 방법은 많은 문제점을 발생시키고 있다. 예를 들면, 대면적의 마스크를 필요로 함에 따른 비용과 라인 설비의 투자비 부담이 천문학적으로 늘고 있으며, 패턴의 치수가 노광에 사용되는 빛의 파장에 의해 제한을 받아 미세한 패턴을 형성하는데 어려움이 발생되고 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 임프린트 공정이 활발하게 연구되고 있다. 현재 사용되고 있은 임프린트 몰드는 열공정에 의한 열변형을 최소화하기 위해 유리 기판을 사용하고 있는데, 이와 같은 유리 기판을 이용한 임프린트 몰드는 변형이 어렵고 파손의 위험이 있어 공정 조건에 제약이 있다.
이에 따라, 가요성 재질로 형성되어 다양한 공정 조건에 따라 변형이 가능하며, 열에 의한 변형이 작아 미세한 패턴의 형성이 가능한 임프린트 몰드가 필요하게 되었다.
본 발명이 이루고자 하는 과제는 열변형이 적어 정밀도가 우수하며 공정 조건에 따른 변형이 가능하여 생산 효율을 증가시킬 수 있는 임프린트 몰드 및 이를 포함하는 임프린트 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 과제는 열변형이 적어 정밀도가 우수하며 공정 조건에 따른 변형이 가능하여 생산 효율을 증가시킬 수 있는 임프린트 몰드를 이용한 패턴 형성 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 몰드는, 가요성이며 열팽창 계수(CTE)가 17 ppm/℃ 이하인 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트 상에 형성된 몰드 패턴을 포함한다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 장치는, 가요성이며 열팽창 계수(CTE)가 17 ppm/℃ 이하인 베이스 플레이트와, 상기 베 이스 플레이트 상에 형성된 몰드 패턴을 포함하는 임프린트 몰드를 포함한다.
상기 또 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형성 방법은, 가요성이며 열팽창 계수(CTE)가 17 ppm/℃ 이하인 베이스 플레이트, 및 상기 베이스 플레이트 상에 형성된 몰드 패턴을 포함하는 임프린트 몰드를 형성하는 단계와, 기판 상에 경화성 재료를 도포하는 단계와, 상기 경화성 재로 상에 상기 임프린트 몰드를 가압하는 단계를 포함한다.
상기 또 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 패턴 형성 방법은, 가요성이며 열팽창 계수(CTE)가 17 ppm/℃ 이하인 베이스 플레이트, 및 상기 베이스 플레이트 상에 형성된 몰드 패턴을 포함하는 임프린트 몰드를 형성하는 단계와, 기판 상에 경화성 재료를 도포하는 단계와, 상기 경화성 재로 상에 상기 임프린트 몰드를 가압하는 단계와, 상기 경화성 재료를 경화시켜 박막 트랜지스터 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 몰드의 제조 방법에 관하여 상세하게 설명한다. 도 1 내지 도 3을 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 몰드의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
먼저 도 1을 참조하면, 마스터 몰드(master mold)(20) 상에 몰드용 재료(L)를 도포한다. 마스터 몰드(20)는 임프린트 몰드(imprint mold)(도 3의 10 참조)를 형성하기 위한 일종의 주형을 의미한다. 이러한 마스터 몰드(20)를 이용하여 임프린트 몰드(10)의 일면에 몰드 패턴(도 3의 12 참조)를 형성하게 된다.
마스터 몰드(20)는 마스터 플레이트(21)와 마스터 패턴(22)을 포함한다. 마스터 몰드(20)는 다수의 임프린트 몰드(10)를 형성하기 위하여, 다수의 공정에도 변형이 최소화될 수 있는 재질과 구조로 형성된다. 예를 들어, 마스터 플레이트(21)는 유리 기판과 같이 고온의 공정에도 길이 및 면적의 변화가 거의 없는 재질로 형성될 수 있다. 마스터 플레이트(21)의 일면에는 제품의 패턴과 동일한 형상의 마스터 패턴(22)이 형성되어 있다. 마스터 패턴(22)은 마스터 플레이트(21) 상에 포토리소그래피법(photolithography method)을 이용하여 형성할 수 있다. 이러 한 마스터 패턴(22)은 제조 방식에 따라 마스터 플레이트(21)와 일체로 형성할 수 있다.
이와 같은, 마스터 몰드(20)의 마스터 패턴(22) 상에 몰드용 재료(L)를 도포한다. 몰드용 재료(L)는 투명 수지로서, 열경화성 수지 및 광경화성 수지들이 다양하게 사용될 수 있으며 상기 투명 수지에 첨가제로서 광활성화제(photo active compound)를 첨가할 수 있다. 구체적으로, 몰드용 재료(L)는 HDDA(1,6-hexanediol-diacrylate), 노볼락 레진(novolak resin) 및HEBDM(bis(hydroxyethyl)bisphenol-A dimethacrylate) 등의 광경화 수지를 사용하거나, 페놀 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 아세테이트(acetate) 및 폴리이미드 등과 같은 열경화성 수지를 사용할 수 있다.
다음으로 도 2를 참조하면, 몰드용 재료 상부에 베이스 플레이트(11)를 덮고 몰드용 재료를 경화시켜 몰드 패턴(12)을 형성한다.
여기서, 베이스 플레이트(11)는 가요성(flexible) 연성 필름으로 형성될 수 있다. 가요성 연성 필름이라 함은, 평판 형태를 유지하면서 외력이 가해지면 일정한 정도까지는 변형이 가능한 플레이트를 의미한다. 예를 들면, 베이스 플레이트(11)는 평판 형태를 유지하다가 롤(roll) 형태로 말아서 보관이 가능할 수 있으며, 종이와 같이 접어서 크기를 줄일 수도 있다.
또한, 베이스 플레이트(11)는 빛이 투과될 수 있는 투명 재질로 형성될 수 있다. 구체적으로 설명하면, 베이스 플레이트(11)는 플라스틱 형태의 투명 수지로 형성될 수 있으며, 임프린트 몰드(10)를 형성하기 위한 기본 구조로서 필요한 강성 에 따라 베이스 플레이트(11)의 두께를 조절할 수 있다. 이와 같은 베이스 플레이트(11)는 얇은 막형태로 형성될 수 있으며, 투명 섬유를 포함하는 구조가 될 수 있다. 투명 섬유는 유리 섬유 등을 의미할 수 있으며, 이와 같은 투명 섬유를 직조하여 투명 직물의 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 직조한 유리 섬유는 유리 필라멘트(glass filament)를 가닥(strand)으로 꼬아서 방사(yarn)로 만든 다음 상기 방사를 직조한 것이다. 직조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 평직, 능직, 주자직, 후레이직, 모사직 등의 방식을 이용할 수 있다. 따라서, 베이스 플레이트(11)는 유리 섬유(glass fiber) 또는 유리 섬유를 이용한 방적사(yarn)나 직물를 에폭시 수지와 같은 유기물 수지에 함침하여 제조할 수 있고, 얇은 막형태, 섬유를 직조한 직물 형태, 또는 섬유 또는 얇은 막형태를 적층한 적층 구조가 될 수 있다.
베이스 플레이트(11)에 사용되는 수지는 에폭시(epoxy)계 수지, 페놀(phenol) 수지, 페놀(phenol)-에폭시(epoxy)계 수지 혼합계, 비스 말레 이미드(vis Male imide)-트리아진(triazin) 수지 혼합계 등의 열경화 수지나, 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리 에테르 술폰(poly ether sulfone), 폴리 에테르 이미드(poly etherimide) 등의 열가소성 수지를 사용할 수 있다.
베이스 플레이트(11)는 외력이 전달되면 일정한 정도로 변형되는 특성을 갖고 있으며, 일정한 외력에 대해서는 임프린트 몰드(10)의 구조를 지지할 수 있어야 한다.
임프린트 몰드(10)의 광학적 특성과 기계적 특성을 모두 구비하기 위하여 투명 섬유를 포함하는 베이스 플레이트(11)를 사용할 수 있다. 여기서, 기계적 특성 이란 열 치수 안정성(thermal dimension stability)를 의미한다. 구체적으로, 플라스틱과 같은 재질은 열팽창 계수(coefficient of thermal expansion: CTE)가 크기 때문에 이와 같은 재질만으로 베이스 플레이트(11)를 형성할 경우, 임프린트 몰드(10)의 정밀도가 떨어지게 된다. 따라서, 유리 섬유와 같은 투명 섬유를 베이스 플레이트(11) 내에 포함할 경우, 베이스 플레이트(11)의 열팽창 계수(CTE)를 낮출 수 있어 안정성이 향상된다. 이때, 유리 섬유를 직물 형태로 직조하여 베이스 플레이트(11)의 네 방향의 팽창 계수를 같도록 조절할 수 있다. 이와 같은 베이스 플레이트(11)를 섬유 강화 플라스틱(fiber reinforced plastic)이라 한다.
한편, 베이스 플레이트(11)는 가요성이면서 열팽창 계수(CTE)가 17 ppm/℃이하로 형성될 수 있다. 유리 섬유의 열팽창 계수가 약 5.5ppm/℃일 때, 유리 섬유를 레진에 함침시키면 열팽창 계수가 증가할 수 있다. 이 경우에도 베이스 플레이트(11)의 열팽창 계수를 7.2~7.3ppm/℃ 보다 작도록 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 베이스 플레이트(11)에 몰드 패턴(12)을 형성할 경우, 열팽창 계수는 변할 수 있다..
열에 의한 임프린트 몰드(10)의 변형량은 정렬키(alignment key)의 오차 범위 이내에서 이루어지도록 제어하여야 한다. 실제로 정렬키의 오차 범위가 ±2.5㎛라는 점을 고려하면 임프린트 몰드(10)의 변형량은 정렬키의 오차 범위 이내에서 이루어져야 한다. 구체적으로 370×470mm 크기의 패널을 예를 들어 설명한다. 열팽창 계수가 약 70ppm/℃인 폴리카보네이트(polycarbonate)를 기준으로 계산하면, 1℃ 변화에 따른 대각선의 변형량이 약 40㎛임을 알 수 있다. 그러나, 실제 폴리카 보네이트를 이용하여 테스트한 결과, 측정 기준으로 약 30㎛ 정도가 변화된다. 이와 같은 결과로 베이스 플레이트(11) 상의 몰드 패턴(12) 등에 의해 기판의 변형량을 줄여주는 힘이 작용한는 것을 알 수 있다. 따라서, 베이스 플레이트(11)의 변형량 중 약 10㎛ 정도를 보상해줄 수 있는 힘의 존재를 고려하여, 베이스 플레이트(11)의 변형량을 약 10㎛이내로 제어하면 정렬키의 오차 범위 내의 변형량을 갖는 임프린트 몰드(10)를 형성할 수 있다.
이와 같은 방식으로 베이스 플레이트(11)의 허용 열팽창 계수를 역산하면, 약 17 ppm/℃임을 알 수 있다.
몰드용 재료 상부에 베이스 플레이트(11)를 덮은 다음 가압하여 몰드용 재료를 성형한다. 이렇게 성형된 몰드용 재료를 열경화 또는 광경화시켜 몰드 패턴(12)을 형성한다.
다음으로 도 3을 참조하면, 몰드 패턴(12)으로부터 마스터 몰드(20)를 제거하여 임프린트 몰드(10)를 완성한다.
몰드 패턴(12)은 베이스 플레이트(11)의 일면에 부착되어 있으며, 몰드 패턴(12)과 베이스 플레이트(11)가 결합하여 가요성 임프린트 몰드(10)를 형성하게 된다. 이러한 임프린트 몰드(10)는 투명 재질로 형성되어 빛이 투과될 수 있으며, 평판 형태를 유지하거나 롤(roll) 형태로 변형이 가능하다.
임프린트 몰드(10)는 일면에 형성된 몰드 패턴(12)을 이용하여, 유동성 재질의 재료를 가압하여 패턴을 형성할 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 장 치를 이용하여 패턴을 형성하는 방법에 관하여 상세히 설명한다. 여기서, 도 4 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 장치를 이용하여 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
먼저 도 4를 참조하면, 기판(S) 상에 광경화성 유기물인 포토레지스트(30)를 도포한다. 포토레지스트(30)는 몰드 패턴(도 5a의 12 참조)의 두께를 고려하여 기판(S) 상에 도포한다. 이때, 포토레지스트(30)는 패턴을 형성하기 위한 하나의 재료에 불과한 것으로 반드시 광경화성 유기물일 필요는 없으며, 상기 몰드용 재료와 같은 열경화성 수지나 광경화성 수지 등 필요에 따라 다양한 물질이 사용될 수 있다.
다음으로 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 포토레지스트(30) 위에 임프린트 몰드(10)의 일측부를 중첩시킨다. 임프린트 몰드(10)는 가요성 재질로 형성되어 있으므로 임프린트 몰드(10)의 일측부분부터 포토레지스트(30) 상에 접촉시킨 후, 순차적으로 나머지 부분을 포토레지스트(30) 상에 접촉시켜 포토레지스트(30) 상에 패턴을 형성할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 임프린트 몰드(10)의 일측부분을 포토레지스트(30) 상에 접촉시키고, 얼라인 마크(41a, 41b)를 이용하여 기판(S)과 임프린트 몰드(10) 사이를 정렬한다.
임프린트 몰드(10)는 포토레지스트(30) 상에 몰드 패턴(12)을 접촉시킨 후, 기판(S)과 임프린트 몰드(10)를 정렬하는 구조로 되어 있다. 이때, 임프린트 몰드(10)의 전체면을 포토레지스트(30) 상에 접촉시키면서 정렬을 진행할 경우, 포토 레지스트(30)와 몰드 패턴(12) 사이의 부착력이 매우 강하기 때문에 임프린트 몰드(10) 또는 기판(S)을 이동시키기 위한 매우 강한 힘을 필요로 한다. 또한, 정렬 과정에서 임프린트 몰드(10)가 파손될 가능성이 있다.
따라서, 가요성 재질로 형성된 임프린트 몰드(10)를 사용하여, 임프린트 몰드(10)의 일측 부분 만을 접촉시켜 정렬한 후, 순차적으로 임프린트 몰드(10)의 모든 부분을 포토레지스트(30)에 접촉시킬 수 있다.
이와 같이, 임프린트 몰드(10)의 일측 부분 만을 접촉시켜 정렬을 하게 되면, 작은 힘으로 임프린트 몰드(10)와 기판(S)의 정렬을 신속하게 진행할 수 있다.
다음으로 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 임프린트 몰드(10)을 포토레지스트(30)에 접촉시키면서 포토레지스트(30)를 경화시킨다.
임프린트 몰드(10)는 일측 부분부터 점차 포토레지스트(30)와의 접촉 면적을 증가시킨다. 이때, 임프린트 몰드(10)는 롤(roll) 형태로 말린 형태를 유지할 수 있으며, 일측 부분부터 순차적으로 풀리면서 포토레지스트(30)와 접촉할 수 있다.
한편, 포토레지스트(30)와 접촉된 임프린트 몰드(10)의 상부에는 경화 유닛(50)을 이용하여 임프린트 몰드(10)를 가압함과 동시에 광경화를 시킬 수 있다. 경화 유닛(50)은 임프린트 몰드(10)를 가압할 수 있는 가압 부재(52)와 가압 부재(52)와 인접한 램프(51)를 포함한다.
경화 유닛(50)은 임프린트 몰드(10)의 일측으로부터 타측으로 이동하면서, 기판(S) 상에 위치하는 임프린트 몰드(10)를 가압한다. 이때, 경화 유닛(50)이 이동하는 방향은 임프린트 몰드(10)가 포토레지스트(30)와 순차적으로 접촉하는 방향 과 동일하며, 임프린트 몰드(10)가 포토레지스트(30)와 접촉하는 속도와 동일하게 경화 유닛(50)을 이동시킬 수 있다.
경화 유닛(50)은 진행 방향을 기준으로 앞부분에 가압 부재(52)가 형성되고, 가압 부재(52)의 뒤에 램프(51)가 형성될 수 있다. 즉, 가압 부재(52)에 의해 포토레지스트(30)에 몰드 패턴(12)의 형상이 형성되도록 하고, 램프(51)에 의해 빛을 조사하여 포토레지스트(30)를 광경화시킬 수 있다.
가압 부재(52)는 임프린트 몰드(10)의 표면을 슬라이딩하면서 가압할 수 있는 형태로 형성될 수 있다. 이러한 가압 부재(52)는 임프린트 몰드(10)의 표면과 접하도록 배치될 수 있으며, 램프(51)는 가압 부재(52)와 인접하여 성형된 포토레지스트(30)를 경화시켜 패턴(31)을 형성하게 된다.
포토레지스트(30)는 임프린트 몰드(10)가 접촉되지 않은 미경화 영역(A1)과 임프린트 몰드(10)가 접촉되고 경화 유닛(50)이 진행된 경화 영역(A2)으로 구분될 수 있다. 경화 유닛(50)이 진행됨에 따라 포토레지스트(30)는 미경화 영역(A1)으로부터 경화 영역(A2)으로 변화하게 된다.
다음으로 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 임프린트 몰드(10)의 일측 부분을 포토레지스트(30)에 접촉시킴과 동시에 타측 부분을 경화된 포토레지스트(30)로부터 분리하여 패턴(31)을 형성한다.
상술한 바와 같이, 임프린트 몰드(10)는 일측 부분부터 연속적으로 포토레지스트(30)와 접촉하며, 임프린트 몰드(10) 상에는 경화 유닛(50)이 이동하게 된다. 이때, 포토레지스트(30)가 경화되어 패턴(31)을 형성한 부분에 대해서는 기판(S)으 로부터 임프린트 몰드(10)를 분리한다. 임프린트 몰드(10)가 기판(S)으로부터 분리되기 시작하는 부분은 임프린트 몰드(10)가 포토레지스트(30)에 가장 먼저 접촉한 부분이 된다.
임프린트 몰드(10)와 기판(S)은 분리 부재(60)에 의해서 분리될 수 있다. 분리 부재(60)는 기판(S)과 임프린트 몰드(10) 사이의 접착면에 삽입되어, 기판(S)과 임프린트 몰드(10) 사이에 간격이 발생되면 임프린트 몰드(10)를 상부로 당겨 기판(S)으로부터 분리시킨다.
이와 같이 임프린트 몰드(10)를 기판(S)으로부터 분리시킴으로써, 기판(S) 상의 포토레지스트(30)는 미경화 영역(A1), 경화 영역(A2) 및 패턴 영역(A3)으로 구분될 수 있다.
다음으로 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 임프린트 몰드(10)의 모든 부분을 경화 유닛(50)이 이동하여 모든 포토레지스트(30)가 경화된다. 이때, 임프린트 몰드(10)는 경화 유닛(50)의 이동 방향과 같은 방향으로 기판(S)으로부터 분리된다.
기판(S) 상의 포토레지스트(30)는 경화 영역(A2)과 패턴 영역(A3)으로 나뉘어지며, 임프린트 몰드(10)가 기판(S)으로부터 분리됨에 따라 점차 패턴 영역(A3)이 증가하게 된다.
다음으로 도 9를 참조하면, 기판(S) 상의 임프린트 몰드(10)가 모두 분리되면 패턴(31)이 완성된다.
이하, 도 10 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 임프린트 장치를 이용하여 패턴을 형성하는 방법에 관하여 상세히 설명한다. 여기서, 도 10 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 임프린트 장치를 이용하여 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 상기 일 실시예에 따른 임프린트 장치와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하며 그 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 임프린트 장치는 가압 부재(52)의 끝단에 제1 롤러(53)가 부착된 경화 유닛(50') 및 임프린트 몰드(10)를 분리시키는 제2 롤러(54)를 포함한다.
먼저 도 10을 참조하면, 포토레지스트(30) 위에 임프린트 몰드(10)의 일측부를 중첩시킨다. 임프린트 몰드(10)는 가요성 재질로 형성되어 임프린트 몰드(10)의 일측부분부터 포토레지스트(30) 상에 접촉시킨 후, 순차적으로 나머지 부분을 포토레지스트(30) 상에 접촉시켜 포토레지스트(30) 상에 패턴을 형성하게 된다. 전술한 바와 같이, 임프린트 몰드(10)의 일측부분을 포토레지스트(30) 상에 접촉시키고 기판(S)과 임프린트 몰드(10)를 정렬한다.
다음으로, 임프린트 몰드(10)을 포토레지스트(30)에 접촉시키면서 포토레지스트(30)를 경화시킨다. 임프린트 몰드(10)는 일측 부분부터 점차 포토레지스트(30)와의 접촉 면적을 증가시킨다. 이때, 임프린트 몰드(10)는 롤(roll) 형태로 말린 형태를 유지할 수 있으며, 일측 부분부터 순차적으로 풀리면서 포토레지스트(30)와 접촉할 수 있다.
한편, 포토레지스트(30)와 접촉된 임프린트 몰드(10)의 상부에는 경화 유닛(50')을 이용하여 임프린트 몰드(10)를 가압함과 동시에 광경화를 시킬 수 있다. 경화 유닛(50')은 임프린트 몰드(10)와 접촉면에 제1 롤러(53)가 부착된 가압 부 재(52)와 포토레지스트(30)를 광경화시키는 램프(51)를 포함한다.
경화 유닛(50')은 임프린트 몰드(10)의 일측으로부터 타측으로 이동하면서, 기판(S) 상에 위치하는 임프린트 몰드(10)를 가압한다. 이때, 경화 유닛(50')이 이동하는 방향은 임프린트 몰드(10)가 포토레지스트(30)와 순차적으로 접촉하는 방향과 동일하며, 임프린트 몰드(10)가 포토레지스트(30)와 접촉하는 속도와 동일하게 경화 유닛(50')을 이동시킬 수 있다.
가압 부재(52)는 제1 롤러(53)를 포함하여, 임프린트 몰드(10)의 표면을 구르면서 가압할 수 있다.
다음으로 도 11을 참조하면, 임프린트 몰드(10)의 일측 부분을 포토레지스트(30)에 접촉시킴과 동시에 타측 부분을 경화된 포토레지스트(30)로부터 분리하여 패턴(31)을 형성한다.
상술한 바와 같이, 임프린트 몰드(10)는 일측 부분부터 연속적으로 포토레지스트(30)와 접촉하며, 임프린트 몰드(10) 상에는 경화 유닛(50)이 이동하게 된다. 이때, 포토레지스트(30)가 경화되어 패턴(31)을 형성한 부분에 대해서는 기판(S)으로부터 임프린트 몰드(10)를 분리한다.
경화 유닛(50')은 연결 부재(55)를 통해 연결된 제2 롤러(54)를 포함한다. 제2 롤러(54)는 기판(S)으로부터 임프린트 몰드(10)를 분리하는 역할을 한다. 즉, 임프린트 몰드(10)는 일단이 제2 롤러(54)에 고정되며, 제2 롤러(54)가 경화 유닛(50')을 따라 이동하며 회전함에 따라 임프린트 몰드(10)는 제2 롤러(54)에 감겨 기판(S)으로부터 분리된다.
한편, 제2 롤러(54)는 반드시 경화 유닛(50')과 결합될 필요는 없으며, 경화 유닛(50')과 분리되어 각각 임프린트 몰드(10) 상부를 이동할 수 있다.
경화 유닛(50')과 제2 롤러(54)는 임프린트 몰드(10)를 포토레지스트(30) 상에 가압하고, 경화하고, 분리하는 공정을 연속적으로 수행할 수 있도록 한다.
다음으로 도 12를 참조하면, 임프린트 몰드(10)의 모든 부분을 경화 유닛(50')과 제2 롤러(54)가 이동하여 통과하고, 임프린트 몰드(10)는 제2 롤러(54)에 감겨 기판(S)으로부터 분리된다.
이하, 도 13 내지 도 27을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형성 방법에 의해 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법을 설명한다. 도 13 내지 도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형성 방법에 의해 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 13을 참조하면, 먼저 유리 등으로 이루어진 절연 기판(110)의 전면에 스퍼터링 등을 이용하여 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 또는 이들의 합금으로 이루어진 도전층을 증착한다. 다음으로, 사진 식각 공정을 수행하여 게이트 라인, 게이트 전극(124), 유지 전극 라인 및 유지 전극(129)을 형성한다.
다음으로, 도 13 및 도 14를 참조하면, 도 13의 결과물의 전면에 예를 들어, 질화 규소, 수소화 비정질 규소 및 n형 불순물이 고농도로 도핑된 n+ 수소화 비정질 규소를 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD)으로 연속 증착하여 게이트 절연막(130), 진성 비정질 규소층(140) 및 도핑된 비정질 규소층(150)을 형성 한다.
다음으로, 도 14 및 도 15를 참조하면, 도 14의 결과물의 전면에 스퍼터링 등을 이용하여 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 또는 이들의 합금으로 이루어진 도전성 금속(160)을 증착한다.
다음으로, 도 15 및 도 16을 참조하면, 도 15의 결과물의 전면에 포토레지스트막(200)을 도포한다.
동시에 데이터 영역을 정의하는 제1 오목 패턴(301) 및 채널 영역을 정의하는 제2 오목 패턴(302)를 포함하는 임프린트 몰드(300)를 준비한다. 여기서, 제1 오목 패턴(301)의 표면으로부터의 깊이(d11)는 제2 오목 패턴(302)의 표면으로부터의 깊이(d12)보다 크며, 바람직하기로는 제2 오목 패턴(302)의 표면으로부터의 깊이(d12)가 제1 오목 패턴(201)의 표면으로부터의 깊이(d11)의 2분의 1 이하일 수 있다.
다음으로, 임프린트 몰드(300)의 오목 패턴(301, 302)이 포토레지스트막(200)에 대면하도록 배치한다.
다음으로, 도 16 및 도 17을 참조하면, 임프린트 몰드(300)를 절연 기판(110) 측으로 가압한다. 바람직하기로는 임프린트 몰드(300)의 표면이 데이터 도전층(160)에 접하도록 가압한다. 그 결과, 포토레지스트막(200)은 도 16에 도시된 바와 같이 임프린트 몰드(300)의 패턴에 따라 모양이 변형된다.
다음으로, 포토레지스트막(200)을 열처리하거나, 자외선 조사 등의 처리를 하여 경화시킨다.
다음으로, 도 17 및 도 18을 참조하면, 포토레지스트막(200)으로부터 임프린트 몰드(300)를 제거한다. 그 결과 임프린트 몰드(300)의 패턴이 전사된 포토레지스트 패턴(201, 202)이 형성된다. 즉, 데이터 영역의 포토레지스트 패턴(201)은 임프린트 몰드(300)의 제1 오목 패턴(301)으로부터 전사된 것이기 때문에, 제1 오목 패턴(301)의 깊이(d11)에 대응하는 두께를 가지며, 채널 영역의 포토레지스트 패턴(202)은 임프린트 몰드(300)의 제2 오목 패턴(302)으로부터 전사된 것이기 때문에 제2 오목 패턴(302)의 깊이(d12)에 대응하는 두께를 갖게 된다. 따라서, 데이터 영역의 포토레지스트 패턴(201)이 채널 영역의 포토레지스트 패턴(202)의 두께보다 두껍다.
만약, 상기 단계를 거친 후에 화소 전극 영역에 포토레지스트막이 잔류하는 경우 에치백 등을 수행하여 화소 전극 영역의 포토레지스트막을 제거하여, 데이터 영역 및 채널 영역에만 포토레지스트 패턴(201, 202)이 위치하도록 한다.
다음으로, 도 18 및 도 19를 참조하면, 포토레지스트 패턴(201, 202)을 식각 마스크로 이용하여 하부의 데이터 도전층(160)을 식각한다. 이로써, 데이터 도전 패턴(164)이 형성된다.
계속해서, 포토레지스트 패턴(201, 202)을 식각 마스크로 이용하여 노출되어 있는 도핑된 비정질 규소층(150) 및 비정질 규소층(140)을 순차적으로 식각한다. 그 결과, 저항성 접촉층(154) 및 반도체층(144)이 형성된다. 한편, 도핑된 비정질 규소층(150) 및 비정질 규소층(140)의 식각은 예컨대 건식 식각으로 이루어지며, 그 과정에서 포토레지스트 패턴(201, 202)도 함께 일부 식각되어 전체적으로 두께 가 낮아지게 된다.
다음으로, 상기 결과물을 에치백하여 채널 영역의 포토레지스트 패턴(202)을 제거한다. 상기 건식 식각 공정에서 채널 영역의 포토레지스트 패턴(202)이 제거된 경우에는 에치백 공정은 생략됨은 물론이다. 그 결과, 채널 영역의 데이터 도전층 패턴(164)이 노출된다.
다음으로, 도 20을 참조하면, 데이터 영역의 포토레지스트 패턴(201)을 식각 마스크로 이용하여, 노출된 데이터 도전층 패턴(164)을 식각하여, 하부의 저항성 접촉층(154)을 노출시킨다. 이로써, 채널 영역에서 서로 분리되어 있는 소오스 전극1(65) 및 드레인 전극(166)이 완성된다.
계속해서, 하부의 저항성 접촉층(154)을 식각하여 분리시키고, 반도체층(144)을 노출한다. 이로써 반도체층(144)과 소오스 전극(165) 사이에 개재된 저항성 접촉층(155) 및 반도체층(144)과 드레인 전극(166) 사이에 개재된 저항성 접촉층(156)이 완성된다.
다음으로, 도 20 및 도 21를 참조하면, 포토레지스트 패턴(201)을 제거한다. 다음으로, 상기 결과물의 전면에 질화 규소 등을 증착하여, 보호막(170)을 형성한다. 다음으로, 보호막(170) 상에 유기 물질(180)을 도포한다.
다음으로, 도 22를 참조하면, 콘택홀 영역을 정의하는 제1 돌출부(410) 및 유지 전극 영역을 정의하는 제2 돌출부(420)를 포함하는 임프린트 몰드(400)를 준비한다. 여기서, 제1 돌출부(410)의 표면으로부터의 높이(h1) 및 제2 돌출부(420)의 표면으로부터의 높이(h2)는 임프린트 몰드(400)를 유기막(170)에 가압하였을때, 제1 돌출부(410)로부터 드레인 전극(166) 상의 보호막(170)까지의 거리가 제2 돌출부(420)로부터 유지 전극(129) 상의 보호막(170)까지의 거리보다 작도록 하는 범위 내에서 조절될 수 있다. 하나의 예로서, 제1 돌출부(410)의 높이(h1)가 제2 돌출부(420)의 높이(h2)보다 클 수 있다.
또한, 제1 돌출부(410)는 단차 패턴(411)를 더 포함할 수 있다. 단차 패턴(411)의 표면으로부터의 높이(h3)는 임프린트 몰드(400)를 유기막(170)에 가압하였을때, 단차 패턴(411)로부터 드레인 전극(166) 상의 보호막(170)까지의 거리가 제2 돌출부(420)로부터 유지 전극(129) 상의 보호막(170)까지의 거리보다 크도록 하는 범위 내에서 조절될 수 있다. 하나의 예로서, 단차부의 높이(h3)가 제2 돌출부의 높이(h2)보다 작을 수 있다.
다음으로, 임프린트 몰드(400)의 돌출부(410, 420)가 유기막(180)에 대면하도록 배치한다.
다음으로, 도 23을 참조하면, 임프린트 몰드(400)를 절연 기판(110) 측으로 가압한다. 바람직하기로는 임프린트 몰드(400)의 제2 돌출부(420)가 유지 전극(129) 영역의 보호막(170)에 근접하도록 가압한다. 이때, 제1 돌출부(410)는 드레인 전극(166) 상의 보호막(170)에 접촉할 수 있으며, 가압 정도에 따라서는 제1 돌출부(410)의 높이가 짧아질 수도 있다. 그 결과 유기막(170)은 임프린트 몰드(400)의 패턴에 따라 모양이 변형된다.
다음으로, 유기막(170)에 자외선을 조사하거나, 열처리 등을 하여 경화시킨다.
다음으로, 도 24를 참조하면, 유기막(170)으로부터 임프린트 몰드(400)를 제거한다. 그 결과, 임프린트 몰드(400)의 패턴이 전사된 유기막 패턴(82)이 형성된다. 즉, 임프린트 몰드(400)의 제1 돌출부(410)로부터의 전사에 의해 드레인 전극(166) 상의 보호막(170)을 노출시키는 콘택 오목부(185)가 형성된다. 제1 돌출부(410)의 단차 패턴(411)에 의해 콘택홀(185)을 둘러싸는 유기막(172)의 중간 영역에 단차부(172a)가 형성된다. 한편, 임프린트 몰드(400)의 제2 돌출부(420)가 전사된 유지 전극(129) 영역에는 유지 전극 오목부(188)가 형성된다. 이때, 콘택 오목부(185)로부터 보호막(170)까지의 최단 거리는 유지 전극 오목부(188)로부터 보호막(170)까지의 최단 거리보다 짧다.
다음으로, 유기막 패턴(182)을 에치백하여 콘택 오목부(185) 하부의 보호막(170)을 노출시킨다. 이때, 유지 전극 오목부(188) 하부의 보호막(170)은 노출되지 않도록 한다.
다음으로, 도 25를 참조하면, 콘택 오목부(185)에 의해 노출된 보호막(170)을 식각한다. 이로써, 유기막 패턴(182) 및 보호막(170)을 관통하는 콘택홀(186)이 완성된다.
다음으로, 도 25 및 도 26을 참조하면, 도 25의 결과물을 에치백하여 유지 전극 오목부(188) 아래의 보호막(170)을 노출한다. 이로써, 유지 전극(129) 상의 보호막(170)이 노출되어 있는 오목부(189)가 완성된다. 한편, 상기한 에치백 공정에서 유기막 패턴(182)의 다른 영역도 높이가 낮아지는데, 이 경우 단차부(182a)는 잔류하도록 조절하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 27을 참조하면, 도 26의 결과물 상에 ITO 또는 IZO 등과 같은 투명한 도전성 산화물을 증착하고 패터닝하여 화소 전극(92)을 형성한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1 내지 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 몰드의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 장치를 이용하여 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 임프린트 장치를 이용하여 패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 13 내지 도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형성 방법에 의해 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 임프린트 몰드 11: 베이스 플레이트
12: 몰드 패턴 20: 마스터 몰드
21: 마스터 플레이트 22: 마스터 패턴
30: 포토레지스트 31: 패턴
41a, 41b: 얼라인 마크 50, 50': 경화 유닛
51: 램프 52: 가압 부재
53: 제1 롤러 54: 제2 롤러
55: 연결 부재 60: 분리 부재
110: 절연 기판 124: 게이트 전극
130: 게이트 절연막 144: 반도체층
155, 156: 저항성 접촉층 165: 소오스 전극
166: 드레인 전극 170: 보호막

Claims (25)

  1. 가요성이며 열팽창 계수(CTE)가 17 ppm/℃ 이하인 베이스 플레이트; 및
    상기 베이스 플레이트 상에 형성된 몰드 패턴을 포함하는 임프린트 몰드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는 섬유 강화 플라스틱(fiber reinforced plastics)을 포함하는 임프린트 몰드.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는 유리 섬유를 포함하는 임프린트 몰드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 몰드 패턴은 마스터 몰드를 임프린트하여 형성된 임프린트 몰드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는 투명한 물질로 형성된 임프린트 몰드.
  6. 가요성이며 열팽창 계수(CTE)가 17 ppm/℃ 이하인 베이스 플레이트, 및
    상기 베이스 플레이트 상에 형성된 몰드 패턴을 포함하는 임프린트 몰드를 포함하는 임프린트 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는 섬유 강화 플라스틱(fiber reinforced plastics)을 포함하는 임프린트 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는 유리 섬유를 포함하는 임프린트 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 몰드 패턴은 마스터 몰드를 임프린트하여 형성된 임프린트 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 임프린트 몰드의 일측으로부터 타측으로 이동하면서 기판 상에 위치하는 상기 임프린트 몰드를 가압하고 경화시키는 경화 유닛을 더 포함하는 임프린트 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 경화 유닛은 진행방향을 기준으로 앞부분에 가압 부재가 형성되고, 상기 가압 부재의 뒤에 램프가 형성된 임프린트 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가압 부재는 상기 임프린트 몰드와 접촉면에 제1 롤러를 더 포함하는 임프린트 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 기판과 상기 임프린트 몰드의 접착면에 삽입하여 상기 기판과 상기 임프린트 몰드를 분리하는 분리 부재를 더 포함하는 임프린트 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 분리 부재는 상기 경화 유닛의 후면에 부착되며 상기 임프린트 몰드를 감아서 분리하는 제2 롤러를 더 포함하는 임프린트 장치.
  15. 제6항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는 투명한 물질로 형성된 임프린트 장치.
  16. 가요성이며 열팽창 계수(CTE)가 17 ppm/℃ 이하인 베이스 플레이트, 및 상기 베이스 플레이트 상에 형성된 몰드 패턴을 포함하는 임프린트 몰드를 형성하는 단계;
    기판 상에 경화성 재료를 도포하는 단계; 및
    상기 경화성 재로 상에 상기 임프린트 몰드를 가압하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 임프린트 몰드를 형성하는 단계는 유리 섬유를 레진에 함침하는 단계를 더 포함하는 패턴 형성 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 임프린트 몰드를 형성하는 단계는 마스터 몰드 상에 몰드용 재료를 도포하고 상기 베이스 플레이트를 가압하는 단계를 더 포함하는 패턴 형성 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는 투명한 물질로 형성된 패턴 형성 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 임프린트 몰드를 가압하는 단계는 가압과 동시에 빛을 조사하는 패턴 형성 방법.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 임프린트 몰드를 가압하는 단계는 상기 임프린트 몰드의 일측으로부터 타측으로 이동하면서 진행되며, 가압된 부분의 상기 임프린트 몰드와 상기 기판을 분리하는 분리 단계를 더 포함하는 패턴 형성 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 기판과 상기 임프린트 몰드를 분리하는 단계는 상기 임프린트 몰드를 가압하는 단계와 동시에 진행되는 패턴 형성 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 기판과 상기 임프린트 몰드를 분리하는 단계는 상기 기판과 상기 임프린트 몰드 사이에 분리 부재를 삽입하는 단계를 더 포함하는 패턴 형성 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 기판과 상기 임프린트 몰드를 분리하는 단계는 상기 임프린트 몰드를 롤러로 말아서 분리하는 패턴 형성 방법.
  25. 가요성이며 열팽창 계수(CTE)가 17 ppm/℃ 이하인 베이스 플레이트, 및 상기 베이스 플레이트 상에 형성된 몰드 패턴을 포함하는 임프린트 몰드를 형성하는 단계;
    기판 상에 경화성 재료를 도포하는 단계;
    상기 경화성 재로 상에 상기 임프린트 몰드를 가압하는 단계; 및
    상기 경화성 재료를 경화시켜 박막 트랜지스터 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 패턴 형성 방법.
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