KR20160029946A - Method for dry-etching using the plasma, mold manufactured using the same and method for manufacturing mold using the same - Google Patents

Method for dry-etching using the plasma, mold manufactured using the same and method for manufacturing mold using the same Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a dry etching method using plasma, and more specifically, to a dry etching method using plasma, which can form a desired etching pattern when a fine pattern etching process is performed by forming a coating layer on an upper part of the material layer. According to one aspect of the present invention, provided is the dry etching method using plasma, which includes the steps of: performing electroplating of a material layer constituted with a nickel-phosphorus on an aluminum substrate; performing hardfacing on the material layer through a lapping process and a polishing process; depositing a coating layer composed of a chrome on an upper part of the material layer which is treated by the hardfacing; forming a photoresist layer by coating a photoresist on an upper part of the deposited coating layer; forming a pattern by exposing and developing the photoresist layer by a no-mask method using an electron beam; and etching the coating layer and the material layer according to the formed pattern using plasma.

Description

플라즈마를 이용한 건식 식각 방법, 이를 이용하여 제조되는 금형 및 금형 제조 방법{METHOD FOR DRY-ETCHING USING THE PLASMA, MOLD MANUFACTURED USING THE SAME AND METHOD FOR MANUFACTURING MOLD USING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dry etching method using plasma, a method of manufacturing a mold and a mold using the same,

본 발명은 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소재층의 상부에 코팅층을 형성하여 미세패턴 식각 공정 수행 시 원하는 식각 패턴이 형성되도록 하는 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a dry etching method using plasma, and more particularly, to a dry etching method using a plasma, in which a coating layer is formed on a material layer to form a desired etching pattern in performing a fine pattern etching process.

반도체 등의 제조 공정의 가공치수가 점차 미세화함에 따라 식각 공정에서 높은 식각 선택비와 미세 선폭의 제어 등에 관한 기술이 강조되고 있다. 이에 따라 원하는 프로파일의 패턴을 형성하는 건식 식각 방식이 식각 공정의 대다수를 차지하게 되는 추세이다.As the fabrication process of semiconductor fabrication process becomes finer, the technology related to high etch selection ratio and control of fine line width in the etching process is emphasized. Accordingly, a dry etching method for forming a pattern of a desired profile is a trend that occupies a majority of etching processes.

건식 식각 공정은 크게 물리적 스퍼터링 방법, 반응성 이온 식각 방법 및 플라즈마 식각 방법으로 구분된다. 최근에는 포토레지스트막과 소재층 모두에 대해 높은 선택비를 가지는 플라즈마 건식 식각이 주로 이용되고 있는데, 이러한 플라즈마 식각 공정은 화학적으로 활성이 높은 가스를 진공으로 유지된 챔버 내에 투입하고 전자기장을 이용하여 플라즈마를 발생시킴으로써 수행된다.The dry etching process is divided into physical sputtering method, reactive ion etching method, and plasma etching method. Recently, a plasma dry etching having a high selectivity ratio to both a photoresist film and a material layer is mainly used. In this plasma etching process, a chemically active gas is injected into a vacuum maintained chamber, and a plasma ≪ / RTI >

최근에는 식각 공정이 서브마이크론(sub-micron)를 넘어 나노 레벨로 진행됨에 따라 수십 나노 이하 레벨의 패턴 가공이 필요하게 되었는데, 이러한 나노급 미세 패턴의 식각 공정 수행 시 소재층의 식각 깊이를 제어하는데 어려움이 있어왔다.
In recent years, as the etching process progresses beyond the sub-micron level to the nano level, pattern processing at a level of several tens of nanometers or less has become necessary. To control the etching depth of the material layer during the etching process of the nano- There have been difficulties.

본 발명의 일 과제는, 패턴 깊이 제어에 유리하고 원하는 식각 형성을 용이하게 가공할 수 있는 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a dry etching method using plasma which is advantageous for pattern depth control and can easily process desired etching formation.

본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
It is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments and that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims .

본 발명의 일 양상에 따르면, 알루미늄 기판 상에 니켈-인으로 구성되는 소재층을 전기 도금하는 단계; 상기 소재층을 랩핑 공정 및 폴리싱 공정을 통해 경면 처리하는 단계; 상기 경면 처리된 소재층의 상부에 크롬으로 구성되는 코팅층을 증착시키는 단계; 상기 증착된 코팅층의 상부에 감광액을 도포하여 감광액층을 형성하는 단계; 전자 빔을 이용하여 노-마스크 방식으로 상기 감광액층을 노광하고 현상하여 패턴을 형성하는 단계; 및 플라즈마를 이용하여 상기 코팅층 및 상기 소재층을 상기 형성된 패턴을 따라 식각하는 단계;를 포함하는 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법이 제공될 수 있다. According to one aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: electroplating a material layer made of nickel-phosphorus on an aluminum substrate; Mirror-polishing the material layer through a lapping process and a polishing process; Depositing a coating layer of chromium on top of the mirror finished material layer; Forming a photosensitive layer by applying a photosensitive liquid onto the deposited coating layer; Exposing and developing the photosensitive liquid layer using an electron beam in a no-mask manner to form a pattern; And a step of etching the coating layer and the work layer along the pattern using a plasma, to thereby provide a dry etching method using plasma.

또 본 발명의 다른 양상에 따르면, 기판 상에 합금 소재의 제1 레이어를 형성하는 단계; 상기 제1 레이어 상에 미리 정해진 소재를 증착시켜 제2 레이어를 형성하는 단계; 상기 제2 레이어 상에 감광액을 도포하는 단계; 전자 빔으로 상기 감광액을 노광하여 패턴을 형성하는 단계; 및 플라즈마를 이용하여 상기 제1 레이어 및 상기 제2 레이어를 식각하여 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a first layer of an alloy material on a substrate; Depositing a predetermined material on the first layer to form a second layer; Applying a sensitizing solution on the second layer; Exposing the photosensitive liquid with an electron beam to form a pattern; And forming a pattern by etching the first layer and the second layer using a plasma, according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상술한 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법을 이용하여 제조되는 나노미터 급의 패턴을 형성하는데 이용되는 금형이 제공될 수 있다. According to still another aspect of the present invention, there is provided a mold used for forming a nanometer-scale pattern manufactured using the plasma-based dry etching method.

본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 상술한 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법을 이용하여 나노미터 급의 패턴을 형성하는데 이용되는 금형에 관한 금형 제조 방법이 제공될 수 있다. According to yet another aspect of the present invention, there is provided a mold manufacturing method for a metal mold used for forming a nanometer scale pattern by using the dry etching method using plasma.

본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
It is to be understood that the solution of the problem of the present invention is not limited to the above-mentioned solutions, and the solutions which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs It will be possible.

본 발명에 의하면, 플라즈마 건식 식각 시 소재층 상부에 코팅층을 형성함으로써 단일 소재에 비하여 표면 경도가 높은 합금 소재로 이루어진 소재층에 대해서도 식각 패턴의 두께 제어가 용이하여 원하는 식각 형상을 가공할 수 있다. According to the present invention, by forming a coating layer on the material layer in plasma dry etching, it is possible to easily control the thickness of the etching pattern for a material layer made of an alloy material having a surface hardness higher than that of a single material.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and the effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the present specification and the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법의 피대상물의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법이 진행되는 개략도이다.1 is a cross-sectional view of an object to be subjected to a dry etching method using plasma according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart of a dry etching method using plasma according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic view illustrating a dry etching method using plasma according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to be illustrative of the present invention and not to limit the scope of the invention. Should be interpreted to include modifications or variations that do not depart from the spirit of the invention.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 가능한 현재 널리 사용되고 있는 일반적인 용어를 선택하였으나 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 이와 달리 특정한 용어를 임의의 의미로 정의하여 사용하는 경우에는 그 용어의 의미에 관하여 별도로 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.Although the terms used in the present invention have been selected in consideration of the functions of the present invention, they are generally used in general terms. However, the present invention is not limited to the intention of the person skilled in the art to which the present invention belongs . However, if a specific term is defined as an arbitrary meaning, the meaning of the term will be described separately. Accordingly, the terms used herein should be interpreted based on the actual meaning of the term rather than on the name of the term, and on the content throughout the description.

본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것으로 도면에 도시된 형상은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 필요에 따라 과장되어 표시된 것일 수 있으므로 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.The drawings attached hereto are intended to illustrate the present invention easily, and the shapes shown in the drawings may be exaggerated and displayed as necessary in order to facilitate understanding of the present invention, and thus the present invention is not limited to the drawings.

본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description of known configurations or functions related to the present invention will be omitted when it is determined that the gist of the present invention may be obscured.

본 발명의 일 양상에 따르면, 알루미늄 기판 상에 니켈-인으로 구성되는 소재층을 전기 도금하는 단계; 상기 소재층을 랩핑 공정 및 폴리싱 공정을 통해 경면 처리하는 단계; 상기 경면 처리된 소재층의 상부에 크롬으로 구성되는 코팅층을 증착시키는 단계; 상기 증착된 코팅층의 상부에 감광액을 도포하여 감광액층을 형성하는 단계; 전자 빔을 이용하여 노-마스크 방식으로 상기 감광액층을 노광하고 현상하여 패턴을 형성하는 단계; 및 플라즈마를 이용하여 상기 코팅층 및 상기 소재층을 상기 형성된 패턴을 따라 식각하는 단계;를 포함하는 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법이 제공될 수 있다. According to one aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: electroplating a material layer made of nickel-phosphorus on an aluminum substrate; Mirror-polishing the material layer through a lapping process and a polishing process; Depositing a coating layer of chromium on top of the mirror finished material layer; Forming a photosensitive layer by applying a photosensitive liquid onto the deposited coating layer; Exposing and developing the photosensitive liquid layer using an electron beam in a no-mask manner to form a pattern; And a step of etching the coating layer and the work layer along the pattern using a plasma, to thereby provide a dry etching method using plasma.

또 본 발명의 다른 양상에 따르면, 기판 상에 합금 소재의 제1 레이어를 형성하는 단계; 상기 제1 레이어 상에 미리 정해진 소재를 증착시켜 제2 레이어를 형성하는 단계; 상기 제2 레이어 상에 감광액을 도포하는 단계; 전자 빔으로 상기 감광액을 노광하여 패턴을 형성하는 단계; 및 플라즈마를 이용하여 상기 제1 레이어 및 상기 제2 레이어를 식각하여 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a first layer of an alloy material on a substrate; Depositing a predetermined material on the first layer to form a second layer; Applying a sensitizing solution on the second layer; Exposing the photosensitive liquid with an electron beam to form a pattern; And forming a pattern by etching the first layer and the second layer using a plasma, according to an embodiment of the present invention.

또 상기 합금 소재는, 니켈-인으로 제공되고, 상기 미리 정해진 소재는, 크롬일 수 있다. Further, the alloy material is provided with nickel-phosphorus, and the predetermined material may be chromium.

또 상기 기판은, 알루미늄 소재로 제공될 수 있다. The substrate may be made of an aluminum material.

또 상기 감광액을 노광하는 것은, 노-마스크 방식으로 상기 전자 빔을 직접적으로 조사하여 수행될 수 있다. The exposure of the photosensitive liquid may be performed by directly irradiating the electron beam in a no-mask manner.

또 상기 감광액을 노광하는 것은, 노-마스크 방식으로 상기 전자 빔을 직접적으로 조사하여 수행될 수 있다. The exposure of the photosensitive liquid may be performed by directly irradiating the electron beam in a no-mask manner.

또 상기 제2 레이어를 기계적으로 연마하여 경면 처리하는 단계;를 더 포함할 수 있다. And mechanically polishing and mirror-polishing the second layer.

또 상기 기판은, 원통 형상 또는 평판 형상일 수 있다. The substrate may be in the form of a cylinder or a flat plate.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 상술한 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법을 이용하여 제조되는 나노미터 급의 패턴을 형성하는데 이용되는 금형이 제공될 수 있다. According to still another aspect of the present invention, there is provided a mold used for forming a nanometer-scale pattern manufactured using the plasma-based dry etching method.

본 발명의 다시 또 다른 양상에 따르면, 상술한 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법을 이용하여 나노미터 급의 패턴을 형성하는데 이용되는 금형에 관한 금형 제조 방법이 제공될 수 있다.
According to yet another aspect of the present invention, there is provided a mold manufacturing method for a metal mold used for forming a nanometer scale pattern by using the dry etching method using plasma.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법의 피대상물(100)에 관하여 도 1을 참조하여 설명한다. Hereinafter, an object 100 of a dry etching method using plasma according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법의 피대상물(100)의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an object 100 of a dry etching method using plasma according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 피대상물(100)은 나노급 패턴 형성에 이용되는 금형일 수 있다. 이를 위해 피대상물(100)은 도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 전체적으로 평판 형상 또는 원통 형상을 가질 수 있다. 이러한 피대상물(100)의 사이즈는 피대상물(100)을 이용하여 나노 패턴을 형성하고자 하는 제품에 따라 제작될 수 있다. 예를 들어, 피대상물(100)은 원통 형상으로서 그 지름이 약 100 내지 300mm, 길이는 300 내지 약 1,200mm의 사이즈로 마련될 수 있다. 피대상물(100)의 형상이나 사이즈는 필요에 따라 적절히 변경될 수 있음은 물론이다.
Referring to FIG. 1, the object 100 may be a mold used for nano-scale pattern formation. To this end, the object 100 may have a flat plate shape or a cylindrical shape as a whole as shown in Figs. 1 (a) and 1 (b). The size of the object 100 may be manufactured according to a product in which a nano pattern is to be formed using the object 100. For example, the object 100 may have a cylindrical shape with a diameter of about 100 to 300 mm and a length of 300 to about 1,200 mm. It goes without saying that the shape and size of the object 100 may be appropriately changed as needed.

이러한 피대상물(100)은 도 1의 (c)에 도시된 것과 같이 기판(120), 소재층(140) 및 코팅층(160)을 포함할 수 있다. Such an object 100 may include a substrate 120, a material layer 140, and a coating layer 160 as shown in FIG. 1 (c).

기판(120)은 금형의 본체를 이룬다. 이러한 기판(120)은 알루미늄(Al) 소재로 제공될 수 있다. 알루미늄 소재는 금속 중 비교적 밀도가 작아 경량화에 유리하며 또한 밀도에 비하여 충분한 강도를 제공할 수 있는 장점이 있다. 구체적으로 알루미늄(Al) 소재는 재료 기호 AL6061-0, AL6061-T4, AL6061-T6, AL7050-0, AL7050-T6 중 선택된 어느 하나를 사용하여 소재의 경량화를 추구함이 바람직하며, 소재의 크기가 클수록 소재의 경량화는 더 큰 기대효과를 제공받을 수 있다.The substrate 120 constitutes the main body of the mold. Such a substrate 120 may be provided of an aluminum (Al) material. The aluminum material has a relatively low density in the metal, which is advantageous in weight reduction and has an advantage in that it can provide sufficient strength in comparison with the density. Specifically, it is preferable that the material of the aluminum (Al) material be lightened by using any one selected from AL6061-0, AL6061-T4, AL6061-T6, AL7050-0, AL7050-T6, The larger the material weight, the greater the expected effect can be provided.

소재층(140)은 기판(120)의 상부에 층을 이루도록 제공될 수 있다. 소재층(140)은 주로 인(P) 함유량이 8 내지 20wt%인 니켈(Ni) 층으로 형성될 수 있다. 니켈(Ni)-인(P)로 이루어지는 소재층(140)은 전기 도금 방식에 의해 기판(120) 표면 상에 형성될 수 있다. 구체적으로 니켈(Ni)-인(P) 층은 무전해 니켈 도금 처리를 한 후 열처리됨에 따라 기판(120) 상에 형성될 수 있다. 이러한 소재층(140)은 도금 과정에서 적절한 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 소재층(140)은 약 100 내지 300㎛ 두께의 피막층으로 형성될 수 있다. 니켈(Ni)-인(P)의 합금 소재로 이루어지는 피막층은 그 표면 경도가 단일 금속 소재로 이루어지는 경우보다 높은 약 600 내지 950Hv가 될 수 있다. 이러한 고 경도의 소재층(140)은 피대상물(100)이 마모에 강건한 특성을 갖도록 하여 피대상물(100)의 금형으로서의 수명을 증대시키고 피대상물(100)로부터 제품에 전사되는 패턴의 정밀도를 향상시킬 수 있다. The material layer 140 may be provided on the substrate 120 in layers. The material layer 140 may be formed of a nickel (Ni) layer having a phosphorus (P) content of 8 to 20 wt%. The material layer 140 made of nickel (Ni) -phosphorus (P) can be formed on the surface of the substrate 120 by an electroplating method. Specifically, the nickel (Ni) - phosphorous (P) layer may be formed on the substrate 120 after the electroless nickel plating treatment and the heat treatment. The material layer 140 may be formed to have a proper thickness in the plating process. For example, the material layer 140 may be formed of a coating layer having a thickness of about 100 to 300 mu m. The coating layer made of an alloy material of nickel (Ni) -phosphorus (P) can have a surface hardness of about 600 to 950 Hv higher than that of a single metal material. The high-hardness material layer 140 increases the life of the object 100 as a mold by making the object 100 resistant to abrasion and enhances the precision of the pattern transferred from the object 100 to the product .

코팅층(160)은 소재층(140)의 상부에 층을 이루도록 제공될 수 있다. 코팅층(160)은 주로 크롬(Cr) 층으로 이루어질 수 있다. 크롬(Cr) 소재의 코팅층(160)은 증착 방식에 의해 소재층(140) 상부에 형성될 수 있다. 크롬(Cr)으로 이루어진 코팅층(160)은 플라즈마를 이용한 식각 공정 중 보다 정밀한 식각이 가능하도록 해준다. 구체적으로 니켈(Ni)-인(P)의 합금 소재로 제공되는 소재층(140)은 단일 금속의 소재층(140)에 비하여 표면 경도가 강하여 식각 공정에서 두께 제어에 불리할 수 있는데, 소재층(140) 상부에 크롬(Cr)의 코팅층(160)이 코팅되면 식각 공정에서 보다 정밀한 패턴의 깊이 제어가 가능해질 수 있다.
The coating layer 160 may be provided as a layer on the upper side of the material layer 140. The coating layer 160 may be mainly composed of a chromium (Cr) layer. The chromium (Cr) coating layer 160 may be formed on the material layer 140 by a deposition method. The coating layer 160 made of chromium (Cr) makes it possible to etch more precisely during the plasma etching process. Specifically, the material layer 140 provided as an alloy material of nickel (Ni) -phosphorus (P) is stronger in surface hardness than the single metal material layer 140, which may be detrimental to thickness control in the etching process. When the coating layer 160 of chromium (Cr) is coated on the upper portion 140, it is possible to control the depth of the pattern more precisely in the etching process.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법에 관하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a dry etching method using plasma according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법의 순서도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법이 진행되는 개략도이다.FIG. 2 is a flowchart of a dry etching method using plasma according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic view illustrating a dry etching method using plasma according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법은 기판(120) 상에 소재층(140)을 도금하는 단계(S110), 소재층(140)을 연마하는 단계(S120), 소재층(140) 상에 코팅층(160)을 증착하는 단계(S130), 코팅층(160) 상에 감광액층(180)을 코팅하는 단계(S140), 노광 및 현상을 수행하는 단계(S150) 및 플라즈마를 이용하여 건식 식각을 수행하는 단계(S160)를 포함할 수 있다. 이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
2 and 3, a dry etching method using plasma includes a step S110 of plating a material layer 140 on a substrate 120, a step S120 of polishing a material layer 140, A step S140 of depositing a coating layer 160 on the substrate 140, a step S140 coating the photosensitive layer 180 on the coating layer 160, a step S150 of performing exposure and development S150, And performing a dry etching process (S160). Hereinafter, each of the above-described steps will be described in more detail.

먼저 기판(120)이 제공되면 그 표면 상에 소재층(140)이 도금될 수 있다(S110). 도금은 상술한 바와 같이 전기 도금 방식으로 이루어질 수 있다. 이때 인(P)을 함유한 무전해 니켈(Ni) 도금 방식으로 소재층(140)을 도금함에 따라 알루미늄(Al)으로 제공되는 기판(120) 상에 니켈(Ni)-인(P)으로 구성된 합금 소재의 소재층(140)을 형성할 수 있다.
When the substrate 120 is first provided, the material layer 140 may be plated on the surface thereof (S110). The plating may be performed by electroplating as described above. At this time, as the material layer 140 is plated by an electroless nickel (Ni) plating method containing phosphorus (P), a substrate made of aluminum (Ni) A material layer 140 of an alloy material can be formed.

소재층(140)이 기판(120) 상에 도금되면 다음으로는 소재층(140)을 연마할 수 있다(S120). 전기 도금 방식으로 기판(120) 상에 도금된 소재층(140)은 그 표면이 비교적 불균일할 수 있으므로, 이를 연마하여 경면 처리할 필요가 있다. 경면 처리는 크게 랩핑 공정(S120a)과 폴리싱 공정(S120b)로 이루어질 수 있다. 랩핑 공정(S120a)와 폴리싱 공정(S120b)는 각각 공작 기계에 의해 기계적으로 수행될 수 있다. After the material layer 140 is plated on the substrate 120, the material layer 140 may then be polished (S120). Since the surface of the material layer 140 plated on the substrate 120 by the electroplating method may be relatively uneven, it is necessary to polish and mirror-process the surface. The mirror surface treatment can largely consist of a lapping step (S120a) and a polishing step (S120b). The lapping step S120a and the polishing step S120b may be performed mechanically by a machine tool, respectively.

구체적으로 래핑 공정(S120a)은 입도 크기 1 내지 30㎛ 규격을 가지는 알루미나(AL203) 랩핑 필름 5 내지 7 종에 의해 소재층(140)을 연마시켜 이루어질 수 있다. 랩핑 공정(120a)에서는 서로 다른 입도 크기의 알루미나(AL203) 랩핑 필름을 큰 입도로부터 작은 입도 순으로 선택하여 피대상물(100)의 표면을 3 내지 8회 가량 연마하는 것을 반복함으로써 수행될 수 있다. Specifically, the lapping step S120a may be performed by polishing the material layer 140 with 5 to 7 types of alumina (AL203) lapping films having a size of 1 to 30 mu m in size. In the lapping step 120a, it is possible to perform by repeatedly polishing the surface of the object 100 about 3 to 8 times by selecting alumina (AL203) lapping films of different particle sizes from large particle size to small particle size.

폴리싱 공정(S120b)은 입도 크기 3㎛ 내지 0.05㎛의 규격을 갖는 다이아몬드 스펜션 중 3 내지 5 종류의 서로 다른 입도 크기의 다이아몬드 서스펜션을 선택하여 입도 크기가 작은 순으로 각각 25 내지 35분간 단계적으로 실시함으로써 수행될 수 있다.In the polishing step (S120b), diamond suspensions of 3 to 5 different particle size sizes among the diamond spans having a size of 3 占 퐉 to 0.05 占 퐉 in size are selected, and the diamond suspensions are stepwise carried out in the order of small particle size for 25 to 35 minutes .

이로써 피대상물(100)이 도 3의 (b)에 도시된 기판(120) 상에 소재층(140)이 형성된 상태로 가공될 수 있다.
Thus, the object 100 can be processed with the material layer 140 formed on the substrate 120 shown in FIG. 3 (b).

연마 공정이 종료되면, 소재층(140)의 상부에 코팅층(160)을 증착시킬 수 있다(S130). 코팅층(160)은 상술한 바와 같이 크롬(Cr) 층으로 제공될 수 있다. When the polishing process is completed, the coating layer 160 may be deposited on the material layer 140 (S130). The coating layer 160 may be provided as a chromium (Cr) layer as described above.

크롬(Cr) 층은 연마된 소재층(140)의 상부에 증착 방식으로 형성될 수 있다. 증착되는 두께는 필요에 따라 적절히 조정이 가능하며, 바람직하게는 수 ㎛로 증착될 수 있다. 구체적으로 증착 과정은 먼저 증착기 내에 피대상물(100)을 투입한 다음 발열체에 증착물(예를 들어, 크롬(Cr))을 올려놓고 내부를 진공 상태로 만들어 소재층(140)에 증착물이 증착되도록 한다. A chromium (Cr) layer may be formed on the polished material layer 140 in an evaporation manner. The thickness to be deposited can be appropriately adjusted as necessary, and preferably it can be deposited to several 탆. Specifically, in the deposition process, the object 100 is first placed in an evaporator, and then an evaporation material (for example, chromium (Cr)) is placed on the heating object and the inside is vacuumed to deposit the deposition material on the material layer 140 .

크롬(Cr)을 코팅하기 위한 증착 조건의 일 예로는 진공도가 10-4 내지 10-7 Torr, 가열 온도는 섭씨 1800 내지 2000도, 공정 시간은 20 내지 30초일 수 있다. 발열체는 텅스텐 필라멘트로 마련될 수 있으며, 여기에 약 100,000 내지 140,000V가 인가하여 가열 온도를 맞출 수 있다.One example of deposition conditions for coating Cr (Cr) is a vacuum degree of 10 -4 to 10 -7 Torr, a heating temperature of 1800 to 2000 degrees C, and a processing time of 20 to 30 seconds. The heating element may be a tungsten filament, and the heating temperature may be adjusted by applying about 100,000 to 140,000 V to the heating element.

이와 같이 소재층(140) 상에 코팅층(160)이 증착되면 이를 건조시키게 된다. 건조는 자연 건조 방식으로 진행될 수 있으며 약 섭씨 80도의 온도에서 90 내지 120분 동안 강제 건조할 수 있다. 코팅층(160)은 건조됨에 따라 두께와 평활도가 균일하게 될 수 있다. 이로써, 도 3의 (c)에 도시된 소재층(140) 위에 코팅층(160)이 형성된 상태로 가공될 수 있다.
When the coating layer 160 is deposited on the material layer 140 as described above, the coating layer 160 is dried. The drying can be conducted in a natural drying manner and can be forced drying at a temperature of about 80 degrees Celsius for 90 to 120 minutes. As the coating layer 160 is dried, its thickness and smoothness can be made uniform. Thus, the coating layer 160 may be formed on the material layer 140 shown in FIG. 3 (c).

코팅층(160)이 형성되면 코팅층(160)의 상부에 감광액층(180)을 형성하고(S140), 노광 및 현상 공정을 수행하게 된다(S150). 감광액층(180)은 포토레지스트를 도포함에 따라 코팅층(160)의 위에 균일한 두께로 형성될 수 있다. 포토레지스트의 도포는 감광액이 뿌려진 기판(120)을 고속으로 회전시키는 스핀 코팅 방식으로 이루어져 그 도포층이 얇은 박막 형태를 이루도록 할 수 있다. 이외에도 도포는 화학증착법(CVD, Chemical Vapor Deposition)이나 물리적 증착법(PVD, Physical Vapor Deposition) 등의 방법으로 수행될 수 있다. When the coating layer 160 is formed, a photoresist layer 180 is formed on the coating layer 160 (S140), and an exposure and development process is performed (S150). The photoresist layer 180 may be formed to have a uniform thickness over the coating layer 160 by applying the photoresist. The application of the photoresist may be performed by a spin coating method in which the substrate 120 on which the photosensitive liquid is sprayed is rotated at a high speed so that the coating layer may be formed into a thin film. In addition, the application may be performed by a method such as chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD).

이처럼 감광액층(180)이 형성되면 마스크(No mask) 방식으로 전자빔(E-빔)을 이용하여 노광한 뒤 현상하여 원하는 형태의 패턴 모양을 피대상물(100)에 형성시키게 된다.
When the photoresist layer 180 is formed, the photoresist layer 180 is exposed using an electron beam (E-beam) in the form of a mask and then developed to form a desired pattern shape on the object 100.

패턴 모양이 형성되면, 플라즈마를 이용하여 건식 식각함으로써 코팅층(160)과 소재층(140)에 원하는 패턴을 형성할 수 있다(S150). 도 3의 (d)는 단계 S140을 거쳐 감광액층(180)이 코팅층(160)에 도포된 피대상물(100)에 플라즈마 건식 식각을 하는 과정을 도시하고 있다. 이 과정에서 내마모성 향상을 위하여 소재층(140)에 복합 소재를 이용하는 경우에는 금형으로 이용 시 반복 작업에 강건한 장점이 있지만 패터닝 단계에서 패턴 두께를 일정하게 가져가기 힘든 점이 있는데, 본 발명에서는 코팅층(160)이 플라즈마 식각 과정에서 패턴 두께를 일정하게 제어하기 용이하도록 해주는 역할을 수행할 수 있다. When a pattern is formed, a desired pattern can be formed on the coating layer 160 and the material layer 140 by dry etching using plasma (S150). FIG. 3 (d) illustrates a process of performing dry etching on the object 100 to which the photosensitive liquid layer 180 is applied to the coating layer 160 through step S140. When a composite material is used for the material layer 140 to improve abrasion resistance in this process, there is a merit in that it is robust against repetitive work when used as a mold, but it is difficult to keep the pattern thickness constant in the patterning step. In the present invention, ) Can facilitate the uniform control of the pattern thickness during the plasma etching process.

구체적으로 플라즈마를 이용한 건식 식각은 전기적으로 절연된 챔버 내에 소스 가스를 유입하고, 챔버의 내부 공간에 음압을 인가하여 진공 상태를 조성한 뒤 플라즈마 발생기로 전기 에너지를 인가하여 소스 가스를 이온화하여 플라즈마 분위기를 조성하여 이루어진다. 플라즈마 발생기로는 유도 결합 플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma) 발생기, 용량 결합 플라즈마(CCP: Capacitor Coupled Plasma) 발생기가 이용될 수 있다 Specifically, dry etching using plasma is performed by introducing a source gas into an electrically insulated chamber, applying a negative pressure to the inner space of the chamber to form a vacuum state, and then applying electric energy to the plasma generator to ionize the source gas, . As the plasma generator, an inductively coupled plasma (ICP) generator and a capacitively coupled plasma (CCP) generator may be used

여기서, 소스 가스로는 불활성 가스가 이용될 수 있으며, 그 대표적인 예로는 아르곤(Ar), 질소(N2)가 있으며 이외에도 O₂, CF₄, CHF₃, H₂ 등이 이용될 수 있다. As the source gas, an inert gas may be used. Typical examples of the source gas include argon (Ar), nitrogen (N 2 ), and other gases such as O 2, CF 4, CHF 3 and H 2.

이로써 피대상물(100)이 도 3의 (e)에 도시된 바와 패턴이 형성된 상태로 완성될 수 있다.
Thus, the object 100 can be completed with a pattern as shown in Fig. 3 (e).

플라즈마 건식 식각에 의해 패턴이 형성되면, 마지막으로 잔류 물질을 기판(120)으로부터 제거하는 작업을 수행한다. 이러한 작업은 애싱(ashing) 또는 세정 공정을 반복함으로써 수행될 수 있다.
When the pattern is formed by the plasma dry etching, finally, the work of removing the residual material from the substrate 120 is performed. This operation can be performed by repeating an ashing or a cleaning process.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예들은 서로 별개로 또는 조합되어 구현되는 것도 가능하다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments of the present invention described above can be implemented separately or in combination.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

100: 피대상물
120: 기판
140: 소재층
160: 코팅층
180: 감광액층
P: 패턴100: object
120: substrate
140: Material layer
160: Coating layer
180: photosensitive liquid layer
P: pattern

Claims (10)

알루미늄 기판 상에 니켈-인으로 구성되는 소재층을 전기 도금하는 단계;
상기 소재층을 랩핑 공정 및 폴리싱 공정을 통해 경면 처리하는 단계;
상기 경면 처리된 소재층의 상부에 크롬으로 구성되는 코팅층을 증착시키는 단계;
상기 증착된 코팅층의 상부에 감광액을 도포하여 감광액층을 형성하는 단계;
전자 빔을 이용하여 노-마스크 방식으로 상기 감광액층을 노광하고 현상하여 패턴을 형성하는 단계; 및
플라즈마를 이용하여 상기 코팅층 및 상기 소재층을 상기 형성된 패턴을 따라 식각하는 단계;를 포함하는
플라즈마를 이용한 건식 식각 방법.
Electroplating a material layer made of nickel-phosphorus on an aluminum substrate;
Mirror-polishing the material layer through a lapping process and a polishing process;
Depositing a coating layer of chromium on top of the mirror finished material layer;
Forming a photosensitive layer by applying a photosensitive liquid onto the deposited coating layer;
Exposing and developing the photosensitive liquid layer using an electron beam in a no-mask manner to form a pattern; And
And etching the coating layer and the work layer along the pattern using a plasma
Dry etching method using plasma.
기판 상에 합금 소재의 제1 레이어를 형성하는 단계;
상기 제1 레이어 상에 미리 정해진 소재를 증착시켜 제2 레이어를 형성하는 단계;
상기 제2 레이어 상에 감광액을 도포하는 단계;
전자 빔으로 상기 감광액을 노광하여 패턴을 형성하는 단계; 및
플라즈마를 이용하여 상기 제1 레이어 및 상기 제2 레이어를 식각하여 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는
플라즈마를 이용한 건식 식각 방법.
Forming a first layer of an alloy material on the substrate;
Depositing a predetermined material on the first layer to form a second layer;
Applying a sensitizing solution on the second layer;
Exposing the photosensitive liquid with an electron beam to form a pattern; And
And etching the first layer and the second layer using a plasma to form a pattern
Dry etching method using plasma.
제1 항에 있어서,
상기 합금 소재는, 니켈-인으로 제공되고, 상기 미리 정해진 소재는, 크롬인 것을 특징으로 하는
플라즈마를 이용한 건식 식각 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the alloy material is provided as nickel-phosphorus, and the predetermined material is chromium
Dry etching method using plasma.
제3 항에 있어서,
상기 기판은, 알루미늄 소재로 제공되는
플라즈마를 이용한 건식 식각 방법.
The method of claim 3,
The substrate is made of an aluminum material
Dry etching method using plasma.
제1 항에 있어서,
상기 감광액을 노광하는 것은, 노-마스크 방식으로 상기 전자 빔을 직접적으로 조사하여 수행되는 것을 특징으로 하는
플라즈마를 이용한 건식 식각 방법.
The method according to claim 1,
Characterized in that exposure of the photosensitive liquid is performed by directly irradiating the electron beam in a no-mask manner
Dry etching method using plasma.
제1 항에 있어서,
상기 감광액을 노광하는 것은, 노-마스크 방식으로 상기 전자 빔을 직접적으로 조사하여 수행되는 것을 특징으로 하는
플라즈마를 이용한 건식 식각 방법.
The method according to claim 1,
Characterized in that exposure of the photosensitive liquid is performed by directly irradiating the electron beam in a no-mask manner
Dry etching method using plasma.
제1 항에 있어서,
상기 제2 레이어를 기계적으로 연마하여 경면 처리하는 단계;를 더 포함하는
플라즈마를 이용한 건식 식각 방법.
The method according to claim 1,
And mechanically polishing and mirror-polishing the second layer
Dry etching method using plasma.
제1 항에 있어서,
상기 기판은, 원통 형상 또는 평판 형상인 것을 특징으로 하는
플라즈마를 이용한 건식 식각 방법.
The method according to claim 1,
Characterized in that the substrate is in the form of a cylinder or a flat plate
Dry etching method using plasma.
제1 항 내지 제8 항의 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법을 이용하여 제작되는 나노미터 급의 패턴을 형성하는데 이용되는 금형.
A mold used to form a nanometer-scale pattern formed by the plasma dry etching method of any one of claims 1 to 8.
제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항의 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법을 이용하여 나노미터 급의 패턴을 형성하는데 이용되는 금형에 관한 금형 제조 방법.

9. A method of manufacturing a mold according to any one of claims 1 to 8, which is used for forming a pattern of a nanometer scale by using a dry etching method using plasma.

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