KR20110088883A - 나노 임프린트용 스탬프 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

나노 임프린트 방식으로 제품을 제작하는데 사용되는 나노 임프린트용 스탬프 및 그 제조방법이 개시된다. 개시된 나노 임프린트용 스탬프는 기판 상에 가용성층을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 이러한 스탬프 구조를 통해 스탬프 상에 형성된 패턴의 제거를 용이하게 할 수 있다.

Description

나노 임프린트용 스탬프 및 그 제조 방법{Stamp for nano-imprint and Manufacturing method of the same}

개시된 실시예는 나노 임프린트용 스탬프에 관한 것으로, 미세 구조의 나노 패턴의 제거 및 재생을 쉽게 하는 나노 임프린트용 스탬프 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 나노 임프린트 공정은 단단한 재질의 스탬프 표면에 원하는 형상의 패턴을 새기고, 그 스탬프를 대상재의 표면에 찍어서 해당 패턴을 반복적으로 복사해나가는 공정을 말한다.

최근에는 고용량 메모리, 액정표시장치 등의 정밀 제품 제조 분야 등에도 이러한 나노 임프린트 방식을 이용한 제품 제조 방법을 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.

나노 임프린트 공정은 대개 다음과 같이 진행된다. 우선, 임프린팅에 사용될 스탬프를 준비한다. 스탬프는 석영(Quartz) 또는 글래스와 같은 단단한 재질로 만들어지며, 통상적인 포토리소그래피 공정을 통해 표면에 원하는 패턴이 새겨지게 된다. 그리고, 이렇게 준비된 스탬프를 임프린팅 폴리머 레진(resin)이 코팅된 대상재 표면에 찍어서 스탬프에 새겨진 패턴이 대상재에 복사되도록 한다.

그런데, 이와 같은 기존의 임프린팅 방식에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

나노 임프린트 기술을 이용한 스탬프는 나노 임프린트 공정시 기판위에 폴리머 레진을 직접 가압하여 패턴을 기판위에 전사하고 열을 가하거나 자외선을 투과시켜 폴리머 레진을 경화시켜 패턴을 성형하게 되는데, 이 때 스탬프를 구성하는 물질은 공정 시 접촉 압력, 열 및 다량의 자외선에 노출되기 때문에 석영(Quartz)이나 글래스와 같은 모듈러스(Modulus)가 크고 변형이 적은 물질을 사용하게 된다. 이 경우, 석영(Quartz)나 글래스와 같은 물질 위에 나노크기의 패턴을 성형하기 어렵고 이러한 패턴을 성형하는데 사용되는 통상적인 포토리소그래피 공정은 또한 매우 고가이다.

따라서 최근에는 석영(Quartz)나 글래스로된 기판을 백플레이트(Back plate)로 하고 그 위에 폴리머나 실리콘과 같은 물질을 이용하여 패턴을 백플레이트 위에 성형하여 대상재에 상기 패턴을 복사하여 사용하는 방법으로 변화하고 있다.

하지만 이 경우도 석영(Quartz)나 글래스 기판을 패터닝하는 비용을 절감할 수 있으나 백플레이트로 사용된 기판의 비용 또한 높아 백플레이트의 재활용이 필요하고 이러한 재활용을 위해서는 백플레이트 위에 성형된 패터닝 물질을 깨끗이 제거하는 것이 중요하다.

본 발명의 일측면에서는 나노 임프린트용 스탬프 제작 시, 스탬프 기판 상에 성형된 패턴층의 분리가 용이하고, 스템프 기판 상의 잔류층을 깨끗하게 제거할 수 있는 나노 임프린프용 스탬프를 제공하고자 한다.

본 발명의 다른 측면에서는 나노 임프린프용 스탬프 제조 방법을 제공하고자 한다.

개시된 실시예에서는 기판; 및 상기 기판 상에 선택적으로 형성된 가용성층;을 포함하는 나노임프린트용 스탬프를 제공한다.

상기 가용성층 상에 선택적으로 형성된 패턴층을 포함할 수 있다.

상기 가용성층은 폴리머 또는 실리콘을 포함할 수 있다.

또한, 기판 위에 가용성 물질을 코팅하여 가용성층을 형성하는 단계; 및

상기 가용성층을 패턴하여 가용성 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 나노임프린트용 스탬프 제조 방법을 제공한다.

상기 가용성층을 형성하는 단계는,

상기 기판 위에 상기 가용성 물질을 도포하는 단계; 및

상기 가용성 물질을 경화시키는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 가용성 층의 두께는 5nm 이상일 수 있다.

상기 가용성 패턴을 형성하는 단계는,

상기 가용성층 위에 감광층을 코팅하는 단계;

상기 감광층을 원하는 부위만 남도록 패터닝하는 단계;

상기 감광층이 제거된 부위의 가용성층 및 기판을 식각하는 에칭 단계; 및

상기 패터닝 단계에서 남아 있던 감광층을 제거해내는 클리닝 단계;를 포함할 수 있다.

상기 에칭 단계에서, 상기 가용성층 및 상기 기판을 동시에 식각할 수 있다.

개시된 나노 임프린트용 스탬프와 그 제조 방법에 의하면, 백플레이트에 성형된 가용성층을 제거 시, 고가의 건식 에칭 기구를 도입할 필요가 없으므로, 장비가 간소해지고 저렴해진다. 그리고, 가용성층이 제거된 백플레이트 위에 새로운 패턴을 성형하여 고가의 백플레이트를 재사용할 수 있으므로, 임프린트용 스탬프 제조 비용을 절감할 수 있다. 다음으로, 백플레이트에 결함이 있어도 가용성층의 증착을 통해 평탄도 향상 및 백플레이트와 패턴층 사이의 접착력을 증가 시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노임프린트 스탬프의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노임프린트 스탬프의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노임프린트 스탬프의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노임프린트 스탬프의 단면도이다.
도 5a 내지 5e는 도 2의 나노임프린트 스탬프의 제조 방법을 나타내는 공정을 나타낸 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명 일 측면에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노임프린트 스탬프의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 스탬프(100)는 백플레이트(103) 상에 형성된 가용성층(105) 및 가용성층(105) 상에 형성된 패턴층(107)을 포함한다.

도 1에 나타낸 나노임프린트용 스탬프의 제조 방법에 대해 설명하면 다음과 같다. 먼저 백플레이트(103)로 예를 들어 석영(Quartz)이나 글래스 재질의 기판을 준비한다. 그리고, 백플레이트(103) 상에 특정 용매에 용해될 수 있는 폴리머 또는 실리콘 재질을 도포하여 가용성층(105)을 형성할 수 있다. 가용성층(105)은 액상 또는 필름 형태의 물질을 코팅 후 열 또는 자외선을 인가하여 형성하거나 기상 증착(vapor deposition) 방법에 의해서 형성될 수 있다. 이렇게 만들어진 스탬프(100)는 종래와 비교할 때 가용성층(105)이 구비된 점이 다르며, 상기 가용성층(105) 위에 폴리머 레진(Resin)과 같은 패턴 전사물질을 도포하여 패턴층(107)을 성형한 후, 열 또는 자외선을 가하여 경화시키면 대상재에 원하는 패턴을 복사할 수 있는 나노 임프린트용 스탬프(100)가 완성된다.

도 2은 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노임프린트 스탬프의 단면도이다.

도 2를 참조하면, 스탬프(101)는 백플레이트(103) 및 백플레이트(103) 상에 형성된 가용성 패턴(106)을 포함한다. 가용성 패턴(106)은 백플레이트(103) 상에 가용성층을 형성한 뒤, 이를 패터닝하여 선택적으로 분포하도록 형성된 것으로, 상기 가용성 패턴(106)에 열 또는 자외선을 가하여 경화시키면 대상재에 원하는 패턴을 복사할 수 있는 나노 임프린트용 스탬프(101)를 만들 수 있다.

이러한 나노 임프린트용 스탬프(101)의 제조 공정에 대해 도 5a 내지 도 5e를 참조하여 상세히 설명하고자 한다. 도 5a 내지 5e는 도 2의 나노임프린트 스탬프의 제조 방법을 나타내는 공정을 나타낸 도면이다.

먼저 석영이나 글래스 재질의 기판으로 백플레이트(103)를 준비하고, 상기 백플레이트(103) 상에 특정 용매에 용해될 수 있는 폴리머 또는 실리콘 재질을 증착하여 가용성층(105)을 형성한다(도 5a). 그리고, 가용성층(105)으로 이루어진 패턴 형성을 위하여, 가용성층(105) 상에 감광층(photoresist layer;109)을 코팅한 뒤(도 5b), 통상적인 포토리소그래피 공정을 통해 감광층(109)에서 원하는 부위만 남도록 패턴을 만든다(도 5c). 이 상태에서, 반응성 이온 에칭(reaction ion etching)과 같은 에칭 공정을 수행하여, 감광층(109)이 제거된 부위의 가용성층(105)을 식각하여 가용성 패턴(106)을 형성한다(도 5d). 이때 사용되는 에칭법은 반응성 이온 에칭과 같은 건식법이 사용될 수도 있고, 에칭액을 사용하는 습식법이 사용될 수도 있다. 이렇게 식각 공정이 끝나면, 남아 있던 감광층(109)을 클리닝하여 제거해내고(도 5e), 특정 용매에 용해가 되는 가용성 패턴(106)을 포함하는 스탬프(101)를 만들 수 있다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노임프린트 스탬프의 단면도이다. 도 3을 참조하면, 나노임프린트 스탬프(102a)는 백플레이트(103) 상에 선택적으로 형성된 가용성층(105) 및 가용성층(105) 상에 형성된 패턴층(107)을 포함한다.

도 3에 나타낸 나노임프린트용 스탬프의 제조 방법에 대해 설명하면 다음과 같다. 석영이나 글래스 재질의 기판으로 백플레이트(103)를 준비하고, 백플레이트(103) 상에 가용성층(105)을 형성하고, 상기 가용성층(105)을 패턴하여 패턴을 형성한 후, 상기 가용성층(105) 패턴 상에 폴리머 레진(Resin) 등과 같은 패턴전사용 물질을 도포하여 레진층을 만든다. 그리고, 레진층을 패턴하여 패턴층(107)을 형성한다. 상기 레진층에 원하는 패턴을 성형하는 방법은, 석영(Quartz) 또는 글래스 기판에 대해 포토리소그래피등의 방법으로 패턴을 형성한 마스터 기판을 상기 레진층에 직접 찍어서 동일한 패턴을 전사하거나, 감광층을 상기 레진층 위에 코팅하여 반응성 이온 에칭(reaction ion etching)과 같은 에칭 공정으로 원하는 패턴만 남도록 식각하는 방법 등이 있다. 이와 같은 공정에 의하여 도 3 과 같은 나노 임프린트용 스탬프(102a)를 완성할 수 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노임프린트 스탬프의 단면도이다. 도 4를 참조하면, 나노임프린트용 스탬프(102b)는 단차(104)를 포함하는 백플레이트(103), 백플레이트(103)의 단차(104) 상에 형성된 가용성층(105) 및 가용성층(105) 상에 형성된 패턴층(107)을 포함한다.

도 4에 나타낸 나노임프린트용 스탬프의 제조 방법에 대해 설명하면 다음과 같다. 예를 들어, 도 5c에서 제시된 감광층(109) 패턴 형성 방법으로 백플레이트(103) 및 가용성층(105) 상에 감광층(109) 패턴을 형성하고, 도 5d에 나타낸 에칭 공정을 통해 백플레이트(103) 및 가용성층(105)을 동시에 식각하여 가용성층(105)을 패턴하는 동시에, 백플레이트(103)에 단차(104)를 성형할 수 있다. 그리고 가용성층(105) 상에 패턴층(107)을 성형하기 위해, 폴리머 레진(Resin) 등과 같은 패턴전사용 물질을 도포하여 레진층을 형성하고, 감광층을 상기 레진층 위에 코팅하여 반응성 이온 에칭(reaction ion etching)과 같은 에칭 공정으로 원하는 패턴만 남도록 식각할 수 있다. 결과적으로 도 4 과 같은 나노 임프린트용 스탬프(102b)를 완성할 수 있다.

지금까지 본 발명에서 제시된 방법에 의하면 백플레이트(103)에 결함이 있어도 적절한 가용성 물질을 소정 두께 이상, 예를 들어 5nm 이상의 두께로 백플레이트(103) 위에 코팅함으로써 평탄도를 향상시킬 수 있으며, 도 1, 도 3 및 도 4에서와 같이 백플레이트(103)와 패턴층(107)과의 접착력(adhesion)을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따라 제작된 나노 임프린트용 스탬프는 나노 임프린트 공정에 사용된 백플레이트를 재활용 할 수 있도록 하는데, 재활용을 위한 클리닝 방법은 사용된 스팸프를 가용성층(105)이 용해될 수 있는 솔벤트(Solvent)와 같은 액체에 넣어 가용성층(105)을 제거한다. 그러면 가용성층(105)층과 함께 그 상부에 형성된 복제 패턴층(107)이 쉽게 제거되며, 그 후 플라즈마 클리닝 공정(plasma ashing)등을 통하여 잔여물을 제거하고 습식 클리닝 공정을 이용하여 백플레이트(103)를 깨끗하게 클리닝하면 된다. 이때, 상기 플라즈마 클리닝 공정과 습식 클리닝 공정은 순서가 바뀔 수도 있다.

지금까지, 본원 발명의 이해를 돕기 위하여 모범적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.

100, 101, 102a, 102b... 나노임프린트용 스탬프
103....백플레이트(기판) 104.... 단차
105....가용성층 106.... 가용성 패턴
107....패턴층

Claims (9)

1. 기판; 및
   상기 기판 상에 선택적으로 형성된 가용성층;을 포함하는 나노임프린트용 스탬프.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 가용성층 상에 선택적으로 형성된 패턴층을 포함하는 나노임프린트용 스탬프.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 가용성층은 폴리머 또는 실리콘을 포함하는 나노임프린트용 스탬프.
4. 기판 위에 가용성 물질을 코팅하여 가용성층을 형성하는 단계; 및
   상기 가용성층을 패턴하여 가용성 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 나노임프린트용 스탬프 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 가용성 물질은 폴리머 또는 실리콘을 포함하는 나노임프린트용 스탬프 제조 방법.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 가용성층을 형성하는 단계는,
   상기 기판 위에 상기 가용성 물질을 도포하는 단계; 및
   상기 가용성 물질을 경화시키는 단계;를 포함하는 나노임프린트용 스탬프 제조 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 가용성 층의 두께는 5nm 이상인 나노임프린트용 스탬프 제조 방법.
8. 제 4 항에 있어서,
   상기 가용성 패턴을 형성하는 단계는,
   상기 가용성층 위에 감광층을 코팅하는 단계;
   상기 감광층을 원하는 부위만 남도록 패터닝하는 단계;
   상기 감광층이 제거된 부위의 가용성층 및 기판을 식각하는 에칭 단계; 및
   상기 패터닝 단계에서 남아 있던 감광층을 제거하는 단계;를 포함하는 나노임프린트용 스탬프 제조 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 에칭 단계에서, 상기 가용성층 및 상기 기판을 동시에 식각하는 나노임프린트용 스탬프 제조 방법.

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