KR20150126218A - 마스터 몰드 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

마스터 몰드의 제조 방법이 개시된다. 개시된 마스터 몰드의 제조 방법은, 하나 또는 다수의 몰드로부터 형성된 다수의 복제 레진층들을 템플릿 상에 접합하여 복제 템플릿을 형성하고, 상기 복제 템플릿 내의 패턴들의 편차를 완화하는 마스터 몰드의 제조 방법을 제공한다.

Description

마스터 몰드 제조 방법{Manufacturing method of Master mold}
본 개시는 마스터 몰드의 제조 방법에 관한 것이다.
패턴 전사 기술은 다양한 형태로 발전되어 왔다. 패턴 전사 기술은 반도체 회로의 미세 가공 분야, HDD(hard disk driver), 분자 메모리, 와이어 그리드 편광자(wire grid polarizer), 디스플레이 또는 바이오 센서 등 다양한 분야에서 사용되기 때문에 특히 미세 패턴 전사 기술의 필요성은 증대해지고 있다. 효율적이고 경제적인 패턴 형성 기술로 나노 임프린트 기술(nano-imprint lithography: NIL)이 주목 받아왔다. 나노 임프린트는 초미세 가공을 실현하기 위해 제안된 것으로, 나노 패턴을 기판에 직접 전사할 수 있는 기술을 말한다.
나노 임프린트용 마스터(master)는 주로 포토리소그래피(photolithography) 공정을 사용하여 제작한다. 예를 들어, 다양한 재료의 물질층 상에 PR(photoresist)을 배치하여 주기적 간격으로 노광한 후, PR을 현상하여 패턴을 형성한 후 에칭 과정을 실시함으로써 나노 임프린트용 마스터를 제조할 수 있다. 이러한 포토리소그래피를 이용하여 미세 패턴을 형성할 수 있는 면적은 제한적이며, 대면적에 걸친 미세 패턴이 필요한 응용 분야의 경우는 포토리소그래피 공정으로 마스터를 제조하는 것은 용이하지 않다.
본 개시에서는 대면적의 마스터 몰드의 제조 방법을 제공한다.
하나의 몰드로부터 제조된 다수의 복제 레진층 또는 다수의 몰드로부터 각각 형성된 다수의 복제 레진층을 이용하는 복제 템플릿의 제조 방법 및 복제 템플릿으로부터 마스터 몰드를 제조하는 방법을 제공한다.
개시된 실시예에서는
몰드로부터 복제 레진층을 형성하며, 상기 복제 레진층을 템플릿 상에 다수개의 복제 레진층들을 접합하여 복제 템플릿을 형성하는 단계;
상기 복제 레진층들의 패턴 형상에 대응되는 패턴을 지닌 복제 몰드층을 형성하고, 상기 복제 몰드층으로부터 가요성 스탬프를 형성하는 단계; 및
상기 가요성 스탬프 표면에 형성된 패턴을 기판 상에 형성된 몰드용 레진에 전사하고, 상기 몰드용 레진의 패턴 형상에 따라 기판 표면을 식각하여 대면적 마스터 몰드를 제조하는 단계;를 포함하는 마스터 몰드 제조 방법을 제공한다.
상기 몰드로부터 다수의 복제 레진층을 형성하여, 상기 템플릿 상에 다수의 복제 레진층을 접합시킬 수 있다.
상기 다수개의 복제 레진층들은 다수개의 몰드로부터 형성된 것일 수 있다.
상기 복제 레진층들과 상기 템플릿 사이에 접착층이 형성될 수 있다.
상기 복제 레진층들은 상기 템플릿 상에서 정렬되어 접합되며, 상기 각각의 복제 레진층들들의 적어도 일부가 겹쳐서 형성될 수 있다.
상기 복제 몰드층으로부터 가요성 스탬프를 형성하기 위하여 모세관력 리소그래피 공정을 이용할 수 있다.
상기 가요성 스탬프를 가요성 플레이트 상에 위치시키고, 상기 기판 상에 형성된 몰드용 레진에 압착하여 상기 가요성 스템프 표면에 형성된 패턴을 상기 몰드용 레진에 전사할 수 있다.
또한, 개시된 실시예에서는, 몰드로부터 복제 레진층을 형성하며, 상기 복제 레진층을 템플릿 상에 다수개 접합하여 복제 템플릿을 형성하는 단계;
상기 다수개의 복제 레진층들의 패턴 형상에 대응되는 패턴을 지닌 제 1PR층을 형성하는 단계;
상기 제 1PR층의 패턴이 형성된 영역 상에 상기 제 1PR층의 패턴 형상에 대응되는 패턴을 지닌 제 2PR층을 형성하는 단계: 및
상기 제 2PR층을 기판 상에 위치시키고, 상기 제 2PR층을 상기 제 1PR층과 분리시키고, 상기 제 2PR층의 패턴 형상에 따라 상기 기판 표면을 식각하여 대면적 마스터 몰드를 제조하는 단계;를 포함하는 마스터 몰드 제조 방법을 제공한다.
상기 제 1PR층을 형성한 후, 상기 제 1PR층 상에 가요성 플레이트를 접합하고, 상기 제 1PR층을 상기 복제 템플릿으로부터 분리할 수 있다.
상기 제 1PR층 및 상기 가요성 플레이트 사이에 접착층을 더 형성할 수 있다.
상기 제 1PR층 및 상기 제 2PR층은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다.
본 개시에 따르면, 그 용도에 따라 크기를 제어할 수 있는 대면적 마스터 몰드를 제공할 수 있다. 하나의 몰드로부터 또는 다수의 몰드로부터 형성된 다수의 복제용 레진들을 대면적의 템플릿 상에서 접합하며, 복제용 레진들 사이의 높이 편차 또는 불연속적인 패턴 영역이 존재하더라도 이를 보완하여 비교적 균일한 패턴 형상을 지닌 마스터 몰드를 제작할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 몰드로부터 복제 레진층 형성 방법을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1a 내지 도 1c에 의해 제조된 복제 레진층을 이용하여 대면적 복제 템플릿을 형성하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 도 3g는 본 개시에 따른 대면적 복제 템플릿을 이용한 대면적 마스터 몰드의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 대면적 복제 템플릿 제조 시, 복제 몰드층들 사이의 단차를 나타낸 도면이다.
도 5a 내지 도 5i는 본 개시의 다른 실시예에 따른 대면적 복제 템플릿을 이용한 대면적 마스터 몰드의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 마스터 몰드에 대해 상세히 설명하고자 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것일 수 있다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 몰드로부터 복제 레진층을 형성 방법을 나타낸 도면이다.
도 1a를 참조하면, 먼저 패턴(12)이 형성된 몰드(10)를 준비한다. 몰드(10)는 나노 임프린트용 마스터 몰드일 수 있으며, 패턴(12)은 다양한 형상의 2차원 또는 3차원 구조를 지닐 수 있다. 몰드(10)는 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 글래스 또는 다양한 반도체 물질로 형성된 것일 수 있다. 패턴(12)은 용도에 따라 다양한 형태로 형성된 것일 수 있다. 도 1a에서 몰드(10)에 형성된 패턴(12)은 수직으로 돌출된 형태를 나타내었으나, 이에 한정되지 않으며, 패턴(12)은 저면에 대해 수직 형태, 45도 전후의 각도를 지닌 경사 형태, 라운드 형태 또는 이들이 조합된 형태들을 포함할 수 있다. 그리고, 패턴(12) 각각의 폭도 서로 다르게 형성된 것일 수 있다. 몰드(10)는 다양한 방법으로 제조할 수 있으며, 예를 들어 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 글래스 또는 다양한 반도체 물질 상에 포토 공정에 의해 패턴이 형성된 마스크를 위치시키고 식각 공정을 실시함으로써 패턴(12)이 형성된 몰드(10)를 제조할 수 있다.
도 1b를 참조하면, 몰드(10) 상에 레진을 도포하여 복제 레진층(20)을 형성한다. 복제 레진층(20)에는 몰드(10)에 형성된 패턴(12)에 대응되는 패턴(22)이 형성될 수 있다. 레진은 예를 들어 아크릴레이트 그룹(acrylate group)을 포함하는 기능성 프리폴리머(functionalized prepolymer) 또는 에폭시 등이 포함될 수 있다. 그리고, 레진은 UV와 같은 광과의 반응성을 갖도록 광개시제(photo initiator), 경화제를 더 포함할 수 있으며, 몰드(10)와의 분리를 용이하게 하기 위한 이형제(releasing agent) 성분을 더 포함할 수 있다. 레진을 몰드(10) 상에 도포하는 방법으로는 스핀 코팅(spin coating), 딥 코팅(dip coating), 잉크젯(ink-jet), 슬릿 노즐법(slit-nozzle) 등의 다양한 방법을 사용할 수 있다. 레진을 몰드(10) 상에 도포한 뒤, UV 큐어링(UV curing)이나 건조 공정을 추가적으로 실시할 수 있다.
도 1c를 참조하면, 몰드(10)로부터 복제 레진층(20)을 분리시킬 수 있다. 몰드(20)로부터 복제 레진층(20)을 분리시키는 방법은 다양하며, 예를 들어 복제 레진층(20)에 이형제를 포함시키거나, 도 1b와 같이 패턴(22)이 형성된 복제 레진층(20)의 반대면에 추가적으로 몰드(10)와 복제 레진층(20) 사이의 결합력보다 복제 레진층(20)과의 물리적, 화학적 또는 전자기적으로 결합력이 더 강한 물질층을 더 형성시킬 수 있다. 예를 들어, Si 계열의 접착제, UV-가교제 등을 포함하는 물질층일 수 있다. 기타 진공력이나 정전기력을 이용하여 몰드(10)와 복제 레진층(20)을 분리시킬 수 있다.
도 1a 내지 도 1c와 같이 형성한 다수개의 복제 레진층(20)들로부터 대면적 복제 템플릿을 형성할 수 있다. 도 2는 도 1a 내지 도 1c에 의해 제조된 복제 레진층(20)들을 이용하여 템플릿으로 형성된 대면적 복제 템플릿을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1a 내지 도 1c에 의해 제조된 복제 레진층을 이용하여 대면적 복제 템플릿을 형성하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 템플릿(200) 상에 도 1c에서 제작한 패턴이 형성된 복제 레진층(202, 204, 206, 208, 210)들을 정렬하여 위치시킨다. 템플릿(200) 상에 복제 레진층(202, 204, 206, 208, 210)을 위치시키기 위하여, 템플릿(200)과 복제 레진층(202, 204, 206, 208, 210)들 사이에 접착층(220)이 더 형성될 수 있다. 참고로 도 1c에 나타낸 바와 같이, 복제 레진층(20)이 형성된 몰드(10)를 분리하고자 하는 경우, 템플릿(200)에 형성된 접착층(220)에 패턴(22)이 형성되지 않은 복제 레진층(20)의 일면을 접합하여 몰드(10)를 분리할 수 있다. 복제 레진층(202, 204, 206, 208, 210)에 형성된 패턴들은 상방을 향하도록 템플릿(200)에 접합시킬 수 있다.
템플릿(200)의 A1 영역에 추가적인 복제 레진층을 위치시킬 수 있으며, 각각의 복제 레진층(202, 204, 206, 208, 210)들 사이의 정렬(alignment)이 중요할 수 있다. 복제 레진층(202, 204, 206, 208, 210)들 사이의 정렬(alignment)을 위하여, 복제 레진층(202, 204, 206, 208, 210)들 또는 템플릿(200)에 정렬용 마크 또는 패턴을 형성할 수 있다. 복제 레진층(202, 204, 206, 208, 210)들의 형성 후, 템플릿(200)으로의 이송(transfer) 및 배열(alignment)을 위하여, 피에조(piezo) 기반의 서브나노 스케일 포지셔닝 스테이지(sub-nano-scale positioning stage) 기술 또는 광간섭 패턴 정렬 방법 등을 이용할 수 있다. 각각의 복제 레진층(202, 204, 206, 208, 210)들 사이의 빈 공간이 있을 수 있으나, 빈 공간을 없애기 위하여, 각각의 복제 레진층(202, 204, 206, 208, 210)들을 일부 겹쳐서 정렬할 수 있다. 다수의 복제 레진층(202, 204, 206, 208, 210)들은 하나의 몰드(10)로부터 형성된 것들일 수 있으며, 또는 서로 다른 형태의 패턴들이 형성된 몰드(10)들로부터 각각 형성된 것들일 수 있으며 제한은 없다.
상술한 방법에 의하여 템플릿(200) 상에 다수의 복제 레진층(202, 204, 206, 208, 210)들이 정렬되어 접합된 대면적 복제 템플릿을 형성할 수 있으며, 이러한 대면적 복제 템플릿을 이용하여 대면적 마스터 몰드를 제조할 수 있다.
도 3a 내지 도 3g는 본 개시에 따른 대면적 복제 템플릿을 이용한 대면적 마스터 몰드의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 3a를 참조하면, 복제 템플릿은 템플릿(300) 상에 레진층(310)이 형성되어 있다. 레진층(310)은 다수의 복제 레진층(312, 314, 316, 318)들이 서로 접합되어 형성된 것으로, 용도에 따라 레진층(310)에 포함되는 복제 레진층(312, 314, 316, 318)들의 갯수, 크기는 바뀔 수 있다. 템플릿(300)은 원하는 용도에 대응되는 크기를 지닐 수 있으며, 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 글래스 또는 다양한 반도체 물질로 형성될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 레진층(310) 상에 레진층(310)의 패턴 형상에 대응되는 패턴을 지닌 복제 몰드층(replica mold layer)(320)를 형성할 수 있다. 복제 몰드층(320)의 재질은 제한이 없으며, 금속물질, 반도체 물질 또는 유전물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 복제 몰드층(320)은 전기 도금 공정(electroforming process)에 의해 Ni과 같은 금속을 레진층(310) 표면에 도금함으로써 형성할 수 있다. 도 3b와 같이 형성된 복제 몰드층(320)은 그 자체로 마스터 몰드로 사용될 수도 있다. 그러나, 레진층(310)은 다수의 복제 레진층(312, 314, 316, 318)들이 접합된 형태로 형성됨으로써 복제 레진층(312, 314, 316, 318)들 사이에 높이 편차가 발생할 가능성이 높다. 특히, 다수의 복제 레진층(312, 314, 316, 318)들 사이의 간격 또는 빈틈을 없애기 위하여, 복제 레진층(312, 314, 316, 318)들을 일부 겹쳐서 접합하기 때문에 높이 편차 또는 레진층(310) 표면 패턴들의 불연속 영역이 생길 가능성이 크다. 이를 도 4를 참조하여 설명하고자 한다.
도 4는 대면적 복제 템플릿 제조 시, 복제 몰드층들 사이의 단차를 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면 템플릿(300) 상에 형성된 제 1복제 레진층(312) 및 제 2복제 레진층(314)들 사이에는 정밀하게 높이를 동일한 것이 바람직하나 차이가 날 수 있다. 또한, 제 1복제 레진층(312)과 제 2복제 레진층(314)이 이격되어 그 사이에 빈 공간이 발생하는 것을 방지하기 위하여, 제 1복제 레진층(312)의 단부를 제 2복제 레진층(314)의 단부보다 낮게 위치하여 단차가 발생하는 경우가 있을 수 있다. 이와 같은 경우, 도 3b에서 형성된 복제 몰드층(320)의 표면 패턴은 원하지 않는 단차 또는 불연속 영역이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 본 개시에서는 추가적인 공정을 진행할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 복제 몰드층(320) 표면에 가요성 스탬프(330)을 형성할 수 있다. 가요성 스탬프(330)는 레진을 복제 몰드층(320) 표면에 도포한 뒤, 복제 몰드층(320) 표면에 형성된 패턴에 대응되는 패턴을 지니도록 함으로써 형성할 수 있다. 예를 들어 모세관력 리소그래피(capillary force lithography) 공정을 이용하여 미세 패턴에 대응되는 패턴을 지니도록 가요성 스탬프(330)를 형성할 수 있다. 즉, 액상의 레진이 복제 몰드층(320) 표면에 도포되어 복제 몰드층(320) 표면의 미세 패턴들 사이에 충진된 뒤, UV와 같은 광으로 노광을 시키면서 액상의 레진을 고형화하여 가요성 스탬프(330)를 형성할 수 있다. 가요성 스탬프(330)를 형성하는 레진은 UV curable 또는 UV sensitive 레진일 수 있다.
도 3d를 참조하면, 가요성 스탬프(330)를 가요성 플레이트(340) 상에 위치시킨다. 그리고, 기판(380) 표면에 몰드용 레진(360)을 도포한 뒤, 가요성 스탬프(330)가 형성된 가요성 플레이트(340)를 몰드용 레진(360) 상에서 화살표 방향으로 압착하여 몰드용 레진(360)에 가요성 스탬프(330) 표면에 형성된 패턴을 전사할 수 있다. 도 3d에서는 가요성 플레이트(340)가 기판(380)하부에 위치하는 것으로 도시되었으나, 실재 공정에서는 몰드용 레진(360)이 기판(380) 상에 도포된 상태에서 몰드용 레진(360) 상에 가요성 스탬프(330)가 위치하게 되며, 가요성 플레이트(340)를 기판(380) 방향으로 압착할 수 있다. 압착을 하는 경우, 가요성 스탬프(330) 표면에 형성된 패턴의 높이가 낮은 영역을 높이가 높은 영역에 비해 상대적으로 높은 압력으로 압착을 하게 되면, 몰드용 레진(360)에 형성되는 패턴의 높이를 전체적으로 균일하게 형성할 수 있다.
여기서 몰드용 레진(360)은 기판(380) 상에 레진을 스핀 코팅(spin coating), 딥 코팅(dip coating), 잉크젯(ink-jet), 슬릿 노즐법(slit-nozzle) 등의 다양한 방법을 사용하여 도포할 수 있으며, 예를 들어 모세관력 리소그래피(capillary force lithography) 공정을 이용하여 가요성 스탬프(330) 표면의 미세 패턴에 대응되는 패턴을 지니도록 할 수 있다. 레진을 도포한 뒤, UV 큐어링(UV curing)이나 건조 공정을 추가적으로 실시할 수 있다. 레진은 아크릴레이트 그룹(acrylate group)을 포함하는 기능성 프리폴리머(functionalized prepolymer) 또는 에폭시일 수 있으나 제한은 없다. 그리고, 레진은 UV와 같은 광과의 반응성을 갖도록 광개시제(photo initiator) 또는 경화제를 더 포함할 수 있다. 기판(380)은 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 글래스 또는 다양한 반도체 물질로 형성된 것일 수 있다. 가요성 플레이트(340)는 가요성 스탬프(330) 표면의 패턴들 사이의 높이 차이를 감쇄시킬 수 있도록 가요성을 지니면서 변형 가능한 물질로 형성된 것일 수 있으며, 모듈러스(modulus)는 100 KPa보다 큰 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어 가요성 플레이트(340)는 Polydimethylsiloxane(PDMS)와 같은 소재로 형성된 것일 수 있다.
도 3e를 참조하면, 기판(380) 상에 패턴이 형성된 몰드용 레진(360)을 얻을 수 있다. 몰드용 레진(360)에 형성된 패턴은 도 3b의 복제 몰드층(320) 표면에 형성된 패턴에 비해 상대적으로 패턴이 균일한 높이를 지닌 것일 수 있다.
몰드용 레진(360)을 형성할 때, 포함되는 레진의 양을 조절하여 몰드용 레진(360)의 패턴들의 돌출 영역 사이의 몰드용 레진(360)의 두께가 매우 얇거나, 또는 몰드용 레진(360)의 패턴들의 돌출 영역 사이에 기판(380) 표면을 노출되도록 할 수 있다. 이러한 상태에서 몰드용 레진(360)을 마스크로 하여 기판(380)에 대해 식각 공정을 실시한 뒤, 몰드용 레진(360)을 제거하면 도 3f에 나타낸 바와 같이 표면에 패턴이 형성된 기판(380), 즉 마스터 몰드를 형성할 수 있다. 기판(380)의 종류에 따른 식각 방법에는 제한이 없으며, 건식 식각, 습식 식각 또는 반응성 이온 에침 공정 등을 이용할 수 있다.
도 5a 내지 도 5i는 본 개시의 다른 실시예에 따른 대면적 복제 템플릿을 이용한 대면적 마스터 몰드의 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 5a를 참조하면, 템플릿(500) 상에 레진층(510)이 형성되어 있으며, 레진층(510)은 다수의 복제 레진층(512, 514, 516, 518)들이 서로 접합되어 형성될 수 있다. 레진층(510)은 그 용도에 따라 포함되는 복제 레진층(512, 514, 516, 518)들의 갯수 또는 크기는 임의로 선택될 수 있으며 제한은 없다. 템플릿(500)은 원하는 용도에 따라 복제 레진층(512, 514, 516, 518)들이 안착될 수 있도록 충분한 크기를 지닐 수 있으며, 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 글래스 또는 다양한 반도체 물질로 형성될 수 있다.
도 5b는 도 5a의 n1-n2를 기준으로 자른 단면을 나타낸다. 도 5b를 참조하면, 레진층(510)은 다수의 복제 레진층(512, 514, 516, 518)들이 접합된 형태로 형성될 수 있으며, 이에 따라 복제 레진층(512, 514, 516, 518)들의 경계 영역에는 높이 편차 또는 빈공간이 생길 가능성이 있다. 다수의 복제 레진층(512, 514, 516, 518)들 사이의 간격 또는 빈틈을 없애기 위하여, 복제 레진층(512, 514, 516, 518)들을 일부 겹쳐서 접합하기 때문에 높이 편차 또는 레진층(510) 표면 패턴들의 불연속 영역이 생길 수 있다. 예를 들어 제 1복제 레진층(512)과 제 2복제 레진층(514)의 단부를 서로 겹쳐서 제 1복제 레진층(512)의 단부가 제 2복제 레진층(514) 단부위로 일부 연장되도록 접합될 수 있다. 이러한 복제 템플릿(500, 510)의 표면의 패턴을 그대로 전사하여 마스터 몰드를 형성하는 경우 일부 영역의 패턴들 사이에 단차가 발생하는 것을 방지하거나 최소화하는 공정이 요구될 수 있다.
도 5c를 참조하면, 레진층(512, 514) 상에 제 1PR층(photoresist layer)(520)을 형성할 수 있다. 제 1PR층(520)은 균일한 두께로 형성할 수 있다. 제 1PR층(520)은 레진층(512, 514) 표면의 패턴 형상에 대응되도록 패턴 형상을 지닐 수 있으며, 레진층(512, 514) 표면의 높이 편차 또는 패턴의 불연속 영역 형상에 대응되는 형상을 지닐 수 있다.
도 5d를 참조하면, 제 1PR층(520) 상에 접착층(525) 및 가요성 플레이트(530)를 형성할 수 있다. 가요성 플레이트(520)은 제 1PR층(520)의 자체적인 표면 형상에 따른 형상을 지닐 수 있으며, 가요성을 지니면서 변형 가능한 물질로 형성된 것일 수 있다. 가요성 플레이트(530)는 Polydimethylsiloxane(PDMS)와 같은 소재로 형성된 것일 수 있다. 접착층(525)은 제 1PR층(520) 및 가요성 플레이트(530) 사이의 접합을 위해 형성되는 것으로 제 1PR층(520) 및 가요성 플레이트(530)보다 상대적으로 얇은 두께를 지닐 수 있으며, 선택적으로 형성될 수 있다.
도 5e를 참조하면, 제 1PR층(520)을 레진층(512, 514)로부터 분리시킨다. 제 1PR층(520)이 가요성 플레이트(530)와 접착되어 있으므로, 제 1PR층과 레진층(512, 514)은 물리적으로 분리될 수 있다. 레진층(512, 514)으로부터 분리된 제 1PR층(520)은 가요성 플레이트(530)를 넓게 펼침으로 인하여, 비교적 균일한 형상의 패턴(522)을 지닐 수 있다.
도 5f를 참조하면, 제 1PR층(520) 상에 제 2PR층(540)을 형성할 수 있다. 제 2PR층(540)은 제 1PR층(520)의 패턴 형상에 대응되는 패턴을 지니도록 형성할 수 있다. 제 1PR층(520) 및 제 2PR층(540)은 다양한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리비닐알콜, 폴리비닐알킬에테르, 스티렌, 아크릴산, 메타아크릴산, 폴리비닐 히드록시 벤조에이트 또는 폴리비닐히드록시벤젠 등을 포함할 수 있으며, 여기에 감광제를 더 포함할 수 있다. 다만, 제 2PR층(540)은 제 1PR층(520)과 다른 종류의 물질로 형성된 층일 수 있으며, 또한 감광특성이나 용해특성이 다른 PR 물질로 형성된 것일 수 있다.
도 5g를 참조하면, 제 2PR층(540)을 기판(550) 상에 위치시킨다. 제 2PR층(540)과 기판(550)을 접합하기 위하여 제 2PR층(540)과 기판(550) 사이에 선택적으로 잡착층을 형성할 수 있다. 접착층이나 제 1PR층(520) 또는 제 2PR층(540)은 스핀 코팅(spin coating), 딥 코팅(dip coating), 잉크젯(ink-jet), 슬릿 노즐법(slit-nozzle) 등의 방법에 의해 형성할 수 있다. 기판(550)은 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 글래스 또는 다양한 반도체 물질로 형성된 것일 수 있다.
도 5h를 참조하면, 제 2PR층(540) 상의 제 1PR층(520)을 제거한다. 가요성 플레이트(530)는 물리적으로 제거될 수 있으며, 제 1PR층(520)은 가요성 플레이트(530)의 제거 후, 제 1PR층(520) 형성 물질의 특성에 따라 노광 및 현상 공정에 의해 제거될 수 있다. 이에 따라 기판(550) 상에 패턴이 형성된 제 2PR층(540)을 얻을 수 있다. 그리고, 식각 공정에 의하여, 기판(550) 표면에 제 2PR층(540)에 형성된 패턴에 대응되는 패턴을 형성할 수 있으며, 결과적으로 패턴이 형성된 기판(540), 즉 마스터 몰드를 형성할 수 있다. 여기서도 기판(540)의 형성 물질의 종류에 따른 식각 방법에는 제한이 없으며, 건식 식각, 습식 식각 또는 반응성 이온 에침 공정 등을 이용할 수 있다.
일반적인 나노 임플란트 공정에 의하면 예를 들어 수인치(several inches) 직경의 마스터 몰드의 제조 공정이 가능할 수 있으나, 약 12인치 이상의 직경을 지닌 마스터 몰드의 제조는 쉽지 않다. 본 개시에서는 대면적의 복제 템플릿을 형성하여 그로부터 대면적의 마스터 몰드를 형성할 수 있다. 이러한 대면적의 마스터 몰드를 이용하여 반도체용 나노 선폭 미세회로, 고집적 하드 디스크, 크로스바 형태의 휘발성 또는 비휘발성 분자 메모리 제작용으로 활용 가능성이 높을 수 있다. 또한, 대면적 와이어 그리드 편광판(wire grid polarizer), 다양한 종류의 디스플레이 또는 바이오 센서 등에 활용이 가능하다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
10: 몰드 12, 22: 패턴
20, 202~210, 312~318, 512~518 : 복제 레진층
200, 300, 500: 템플릿 220, 525: 접착층
320: 복제 몰드층 330: 가요성 스탬프
340, 520: 가요성 플레이트 360: 몰드용 레진
380, 550: 기판 520: 제 1PR층
540: 제 2PR층

Claims (15)

  1. 몰드로부터 복제 레진층을 형성하며, 상기 복제 레진층을 템플릿 상에 다수개의 복제 레진층들을 접합하여 복제 템플릿을 형성하는 단계;
    상기 복제 레진층들의 패턴 형상에 대응되는 패턴을 지닌 복제 몰드층을 형성하고, 상기 복제 몰드층으로부터 가요성 스탬프를 형성하는 단계; 및
    상기 가요성 스탬프 표면에 형성된 패턴을 기판 상에 형성된 몰드용 레진에 전사하고, 상기 몰드용 레진의 패턴 형상에 따라 기판 표면을 식각하여 대면적 마스터 몰드를 제조하는 단계;를 포함하는 마스터 몰드 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 몰드로부터 다수의 복제 레진층을 형성하여, 상기 템플릿 상에 다수의 복제 레진층을 접합시키는 마스터 몰드의 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 다수개의 복제 레진층들은 다수개의 몰드로부터 형성된 마스터 몰드의 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 복제 레진층들과 상기 템플릿 사이에 접착층이 형성된 마스터 몰드의 제조 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 복제 레진층들은 상기 템플릿 상에서 정렬되어 접합되며, 상기 각각의 복제 레진층들들의 적어도 일부가 겹쳐서 형성된 마스터 몰드의 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 복제 몰드층으로부터 가요성 스탬프를 형성하기 위하여 모세관력 리소그래피 공정을 이용하는 마스터 몰드의 제조 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 가요성 스탬프를 가요성 플레이트 상에 위치시키고, 상기 기판 상에 형성된 몰드용 레진에 압착하여 상기 가요성 스템프 표면에 형성된 패턴을 상기 몰드용 레진에 전사하는 마스터 몰드의 제조 방법.
  8. 몰드로부터 복제 레진층을 형성하며, 상기 복제 레진층을 템플릿 상에 다수개 접합하여 복제 템플릿을 형성하는 단계;
    상기 다수개의 복제 레진층들의 패턴 형상에 대응되는 패턴을 지닌 제 1PR층을 형성하는 단계;
    상기 제 1PR층의 패턴이 형성된 영역 상에 상기 제 1PR층의 패턴 형상에 대응되는 패턴을 지닌 제 2PR층을 형성하는 단계: 및
    상기 제 2PR층을 기판 상에 위치시키고, 상기 제 2PR층을 상기 제 1PR층과 분리시키고, 상기 제 2PR층의 패턴 형상에 따라 상기 기판 표면을 식각하여 대면적 마스터 몰드를 제조하는 단계;를 포함하는 마스터 몰드 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 몰드로부터 다수의 복제 레진층을 형성하여, 상기 템플릿 상에 다수의 복제 레진층을 접합시키는 마스터 몰드의 제조 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 다수개의 복제 레진층들은 다수개의 몰드로부터 형성된 마스터 몰드의 제조 방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 복제 레진층들과 상기 템플릿 사이에 접착층이 형성된 마스터 몰드의 제조 방법.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 복제 레진층들은 상기 템플릿 상에서 정렬되어 접합되며, 상기 각각의 복제 레진층들들의 적어도 일부가 겹쳐서 형성된 마스터 몰드의 제조 방법.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1PR층을 형성한 후, 상기 제 1PR층 상에 가요성 플레이트를 접합하고, 상기 제 1PR층을 상기 복제 템플릿으로부터 분리하는 마스터 몰드의 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1PR층 및 상기 가요성 플레이트 사이에 접착층을 더 형성하는 마스터 몰드의 제조 방법.
  15. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1PR층 및 상기 제 2PR층은 서로 다른 물질로 형성된 마스터 몰드의 제조 방법.
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