KR20190027389A - 전도성 재료들의 임프린트 리소그래피 방법, 임프린트 리소그래피용 스탬프 및 임프린트 리소그래피용 장치 - Google Patents

전도성 재료들의 임프린트 리소그래피 방법, 임프린트 리소그래피용 스탬프 및 임프린트 리소그래피용 장치 Download PDF

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KR20190027389A
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로버트 잔 비써
케빈 엘. 커닝햄
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

임프린트 리소그래피에 의한 패터닝 방법, 임프린트 리소그래피용 스탬프, 롤투롤 기판 처리 장치의 임프린트 롤러 및 기판 처리 장치가 설명된다. 이 방법은, 기판 상에 전도성 페이스트 층을 제공하는 단계 ― 전도성 페이스트는 0.3 Pa·s 이상의, 특히 1.5 Pa·s 이상의 점도를 가짐 ―; 전도성 페이스트의 패터닝된 층을 생성하도록 전도성 페이스트 층에 스탬프를 임프린트하는 단계; 패터닝된 층을 완전히 또는 부분적으로 경화시키는 단계; 및 패터닝된 층으로부터 스탬프를 릴리즈하는 단계를 포함한다.

Description

전도성 재료들의 임프린트 리소그래피 방법, 임프린트 리소그래피용 스탬프 및 임프린트 리소그래피용 장치
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 임프린트 리소그래피(imprint lithography), 특히 전도성 재료들의 임프린트 리소그래피에 관한 것이다. 본 개시내용의 실시예들은 특히, 전도성 페이스트들의 임프린트 리소그래피, 임프린트 리소그래피용 스탬프, 그리고 이 방법을 이용하는 장치 및 이 스탬프를 이용하는 장치에 관한 것이다.
[0002] 복수의 애플리케이션들, 예를 들어 마이크로 전자 소자들, 광전자 소자들 또는 광 소자들의 제조에는 박막들의 패터닝이 요구된다. 광 리소그래피 기술들이 소자의 박막들을 패터닝하는 데 사용될 수 있다. 그러나 광 리소그래피 기술들은 고가일 수 있고 그리고/또는 특히, 더 큰 크기들을 갖는 기판들에 대해 그 기술들의 한계들에 도달할 수 있다.
[0003] 특히, 롤투롤(roll-to-roll) 공정의 경우, 고가의 포토리소그래피의 사용 없이 종래 기술들을 사용하는 작은 피처 크기들의 제조에는 한계가 있다. 스크린 인쇄, 그라비아(gravure), 철판 인쇄, 잉크젯 등과 같은 인쇄 기술들은 예를 들어, 피처 크기들, 예컨대 > 10㎛로 제한되는데, 이는 충분히 작지 않을 수 있다.
[0004] 또한, 시트투시트(sheet-to-sheet) 공정들은 임프린트 리소그래피 공정들로부터 이익을 얻을 수 있다. 임프린트 리소그래피는 소자에 패터닝된 구조를 제공하기 위해 박막을 패터닝하기 위한 비교적 저렴한 공정을 제공할 수 있다.
[0005] 전도성 피처들, 즉 전도성 재료로 제조된 피처들은 전자 소자들, 마이크로 전자 소자들, 광전자 소자들 및 광 소자들에 이용될 수 있다.
[0006] 전도성 피처들을 제조하기 위한 개선이 유리하다.
[0007] 위의 내용을 고려하여, 임프린트 리소그래피에 의한 패터닝 방법, 임프린트 리소그래피용 스탬프, 롤투롤 기판 처리 장치의 임프린트 롤러 및 기판 처리 장치가 제공된다. 본 개시내용의 추가 양상들, 이점들 및 특징들은 종속 청구항들, 상세한 설명 및 첨부 도면들로부터 명백하다.
[0008] 일 실시예에 따르면, 임프린트 리소그래피에 의한 패터닝 방법이 제공된다. 이 방법은, 기판 상에 전도성 페이스트 층을 제공하는 단계 ― 전도성 페이스트는 0.3 Pa·s 이상의, 특히 1.5 Pa·s 이상의 점도를 가짐 ―; 전도성 페이스트의 패터닝된 층을 생성하도록 전도성 페이스트 층에 스탬프를 임프린트하는 단계; 패터닝된 층을 완전히 또는 부분적으로 경화시키는 단계; 및 패터닝된 층으로부터 스탬프를 릴리즈(release)하는 단계를 포함한다.
[0009] 추가 실시예에 따르면, 임프린트 리소그래피용 스탬프가 제공된다. 스탬프는 베이스 바디; 및 층에 스탬프를 임프린트할 때 패턴을 생성하기 위한 복수의 피처들을 포함하며, 복수의 피처들은 베이스 바디에 의해 지지되고, 복수의 피처들의 적어도 10%는, 임프린트 리소그래피 동안 중공 공간들의 생성을 위해 1.5 이상의, 특히 5 이상의 D/W 비를 제공하는, 피처 폭(W) 및 피처 깊이(D)를 갖는다.
[0010] 추가 실시예에 따르면, 롤투롤 기판 처리 장치의 임프린트 롤러가 제공된다. 임프린트 롤러는 스탬프를 포함한다. 스탬프는 베이스 바디; 및 층에 스탬프를 임프린트할 때 패턴을 생성하기 위한 복수의 피처들을 포함하며, 복수의 피처들은 베이스 바디에 의해 지지되고, 복수의 피처들의 적어도 10%는, 임프린트 리소그래피 동안 중공 공간들의 생성을 위해 1.5 이상의, 특히 5 이상의 D/W 비를 제공하는, 피처 폭(W) 및 피처 깊이(D)를 가지며, 복수의 피처들은 롤러의 표면 상에 제공된다.
[0011] 추가 실시예에 따르면, 기판 처리 장치가 제공된다. 이 장치는 스탬프를 포함한다. 스탬프는 베이스 바디; 및 층에 스탬프를 임프린트할 때 패턴을 생성하기 위한 복수의 피처들을 포함하며, 복수의 피처들은 베이스 바디에 의해 지지되고, 복수의 피처들의 적어도 10%는, 임프린트 리소그래피 동안 중공 공간들의 생성을 위해 1.5 이상의, 특히 5 이상의 D/W 비를 제공하는, 피처 폭(W) 및 피처 깊이(D)를 갖는다.
[0012] 위에서 간략하게 요약되고 아래에서 보다 상세하게 논의되는 본 개시내용의 실시예들은 첨부된 도면들에 도시된 본 개시내용의 예시적인 실시예들을 참조로 이해될 수 있다. 그러나 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0013] 도 1a 및 도 1b는 본 개시내용의 실시예들에 따른 기판 상의 박막의 임프린트 리소그래피 및 본 개시내용에 따른 임프린트 리소그래피용 스탬프를 이용하는 공정을 예시한다.
[0014] 도 2는 본 개시내용에 따른 임프린트 리소그래피용 스탬프를 도시한다.
[0015] 도 3은 본 개시내용에 따른 임프린트 리소그래피용 추가 스탬프를 도시한다.
[0016] 도 4a 및 도 4b는 본 개시내용의 실시예들에 따른 기판 상의 박막의 임프린트 리소그래피 공정을 예시한다.
[0017] 도 5는 본 명세서에서 설명되는 실시예들에서 사용되는 금속 페이스트 층에 패턴을 제공하기 위한 장치의 개략적 도면이다.
[0018] 도 6은 임프린트 리소그래피 방법을 예시하기 위한 흐름도를 도시한다.
[0019] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 가리키는 데, 가능한 경우, 동일한 참조 부호들이 사용되었다. 한 실시예의 엘리먼트들 및 특징들은 추가 언급 없이 다른 실시예들에 유리하게 포함될 수 있다는 것이 고려된다.
[0020] 본 개시내용의 실시예들은 임프린트 리소그래피에 의한 패터닝 방법을 제공한다. 이 방법은, 기판 상에 전도성 페이스트 층을 제공하는 단계 ― 전도성 페이스트는 1.5 Pa·s 이상의 점도를 가짐 ―, 전도성 페이스트의 패터닝된 층을 생성하도록 전도성 페이스트 층에 스탬프를 임프린트하는 단계, 패터닝된 층을 완전히 또는 부분적으로 경화시키는 단계, 및 패터닝된 층으로부터 스탬프를 릴리즈하는 단계를 포함한다. 본 개시내용의 실시예들은 추가로 임프린트 리소그래피용 스탬프를 제공 및/또는 이용한다. 스탬프는 베이스 바디, 및 층에 스탬프를 임프린트할 때 패턴을 생성하기 위한 복수의 피처들을 포함하며, 복수의 피처들은 베이스 바디에 의해 지지되고, 복수의 피처들의 적어도 10%는, 임프린트 리소그래피 동안 중공 공간들의 생성을 위해 1.5 이상, 특히 5 이상의 D/W 비를 제공하는, 피처 폭(W) 및 피처 깊이(D)를 갖는다.
[0021] 롤투롤(R2R: roll-to-roll) 임프린트 리소그래피는 약 1㎛ 이하의 해상도, 예컨대 심지어 미크론 미만의 해상도로 피처 크기들을 달성할 수 있다. 이에 따라, 임프린트 리소그래피를 이용하는 본 개시내용에 따른 실시예들은 가요성 기판들 상에 작은 피처들의 제작을 가능하게 할 수 있다.
[0022] 임프린트 리소그래피를 이용하기 위한 두 가지 모드들이 있다. 막이 증착되고 임프린트될 수 있다. 임프린트된 재료는 후속 에칭을 위한 에칭 마스크로서 작용할 수 있다. 대안으로, 막이 증착되고 임프린트될 수 있다. 임프린트된 재료, 예를 들어 레지스트 재료는 제품의 영구적인 부분일 수 있으며, 증착된 막을 형성한다. 본 개시내용의 실시예들에 이용될 수 있는 임프린트 리소그래피는 재료 층을 스탬프로 임프린트함으로써 원하는 또는 미리 결정된 형상으로 막들을 패터닝하였다.
[0023] 본 개시내용에서 설명되는 실시예들에 따르면, 임프린트 리소그래피는 R2R 공정들에 특히 유리할 수 있다. R2R 공정들은 막들을 증착하고 패터닝된 막들을 제조할 때 높은 생산성을 가능하게 한다. 예를 들어, 박막들과 같은 막들, 즉 수 나노미터 내지 수십 미크론의 두께를 갖는 재료 층들이 R2R 공정에서 증착되고 패터닝될 수 있다. 박막은 PET, PEN, COP, PI, TAC(트리아세틸 셀룰로오스) 및 다른 유사한 기판들과 같은 플라스틱 기판들 상에 제공될 수 있다.
[0024] 본 개시내용의 추가 실시예들에 따르면, 박막들의 증착 및 패터닝은 Corning의 Willow Glass와 같은 금속 또는 얇은 유리 기판들에도 또한 적용될 수 있다. 예를 들어, 박막들은 시트투시트 공정에서 제조될 수 있다. 이는 유리 기판들 또는 유리 캐리어에 부착된 플라스틱 기판들에 적용될 수 있다. 추가 실시예들은 예컨대, 인쇄 회로 기판(PCB: printed circuit board) 제조에 사용되는 금속 기판들, 유기 기판들, 유리 복합 기판들, 예컨대 집적 회로(IC: integrated circuit) 패키징에 사용되는 ABF(Ajinomoto build-up films) 및 다른 강성 기판들에 관련될 수 있다.
[0025] 도 1a 및 도 1b는 임프린트 리소그래피에 의한 패터닝 방법 및 임프린트 리소그래피에 이용되는 스탬프(110)를 도시한다. 전도성 페이스트 층(102)이 기판(100) 상에 제공된다. 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 전도성 페이스트는 1.5 Pa·s 이상의 점도를 갖는다. 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 전도성 페이스트는 커플 페이스트 또는 은 페이스트일 수 있다.
[0026] 스탬프(110)가 전도성 페이스트 층(102)에 임프린트되어, 도 1b에 도시된 바와 같이 패터닝된 층(104)에 패턴을 생성한다. 스탬프(110)는 베이스 바디(112) 및 복수의 피처들(114)을 포함한다. 스탬프의 피처들은 예를 들어, 스탬프(110)의 리세스들에 의해 형성될 수 있으며, 스탬프의 리세스들은 패터닝된 층(104)에 돌출부들을 야기한다. 스탬프의 피처에 대응하는 패터닝된 층의 돌출부는 패턴 피처로 지칭될 수 있다.
[0027] 스탬프(110)의 각각의 피처(114)는 피처 폭(W) 및 피처 깊이(D)를 갖는다. 스탬프의 피처는 바닥면(121), 측면들(123) 및 하나 이상의 인접한 최상부면들(122)에 의해 형성된다. 예시적으로, 도 1a는 스탬프(110)의 단면을 도시하며, 여기서는 피처 폭(W)이 도시된다. 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 피처는 또한 도 1a의 지면(paper plane)에 평행하지 않은 방향으로, 예를 들어 도 1a에 도시된 피처 폭(W)에 수직인 방향으로 W'를 갖는 제2 피처를 갖는다.
[0028] 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 복수의 피처들이 제공될 수 있으며, 복수의 피처들은: 측면들, 바닥면들 및 최상부면들을 포함한다. 예를 들어, 각각의 피처는 하나 이상의 측면들, 바닥면을 포함할 수 있으며 최상부면들로 둘러싸일 수 있다. 다층(multi-level) 스탬프는 하나보다 많은 바닥면을 더 포함할 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 측면들, 바닥면들 및 최상부면들 중 적어도 하나는 코팅에 의해 코팅된다.
[0029] 일부 실시예들에 따르면, 스탬프(110)의 복수의 피처들(114)은 동일한 피처 폭 및 동일한 피처 깊이를 가질 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 스탬프의 서로 다른 피처들은 서로 다른 피처 기하학적 구조들, 즉 서로 다른 피처 폭들 및 서로 다른 피처 깊이들을 가질 수 있다. 또 추가로, 서로 다른 크기들을 갖는 2개 이상의 피처들이 반복 방식으로 서로 나란히 배치되어 반복 패턴을 형성할 수 있다.
[0030] 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 패턴 피처들은: 라인, 극, 트렌치, 홀, 원, 사각형, 직사각형, 삼각형, 다른 다각형들, 피라미드, 플래토(plateaus), 및 이들의 결합들 또는 어레이들로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 일반적으로, 패턴 피처들은 회로 제작에 사용되는 형상들을 포함할 수 있다. 스탬프의 피처들은 대응하는 기하학적 구조들을 가질 수 있으며, 돌출부는 리세스에 대응하고 그 반대의 경우도 가능하다. 패턴 피처들은 회로 내에 도선(conducting line)들의 제조를 위한 마스크를 포함할 수 있다.
[0031] 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 임프린트 리소그래피에 의한 패터닝 방법들이 와이어 그리드 편광기들의 제조에 이용될 수 있으며, 예를 들어 라인들은 패턴 피처로서 제공된다. 예를 들어, 라인들은 100㎚ 이하, 예를 들어 50㎚ 내지 100㎚의 절반 페이지를 가질 수 있다.
[0032] 도 1b에 도시된 바와 같이, 스탬프(110)와 기판(100)은 전도성 페이스트 층(102)이 임프린트되어 패터닝된 층(104)을 형성하도록 서로에 대해 이동된다. 예를 들어, 스탬프(110)는 기판 상으로 내려질 수 있는데, 즉 기판에 대해 이동될 수 있다. 대안으로, 기판(100)은 스탬프(110)에 대해 이동될 수 있다. 또 추가 대안에 따르면, 기판(100)과 스탬프(110) 모두는 스탬프(110)를 전도성 재료 층(102)으로 임프린트하도록 이동될 수 있다.
[0033] 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 도 5와 관련하여 예시적으로 설명되는 바와 같이, 스탬프(110)는 임프린트 롤러의 일부일 수 있거나 스탬프가 롤러에 부착될 수 있으며, 임프린트는 R2R 공정에서 수행될 수 있다. R2R 공정에서의 임프린트 리소그래피의 경우, 롤러가 회전축을 중심으로 회전할 수 있고 기판은 로터의 표면, 예를 들어 원통형 표면 위에서 이동될 수 있다. 예를 들어, 기판 이송 속도(v)는 공식 v = r·w에 따라 롤러의 각속도(w)에 대응할 수 있으며, 여기서 R은 롤러의 반경이다. 즉, 기판 이송 속도는 롤러의 교차 반경 속도(cross-radial velocity), 즉 접선 속도와 유사하다.
[0034] 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 임프린트 리소그래피 공정은 또한 자기 정렬식 임프린트 리소그래피(SAIL: self-aligned imprint lithography) 공정일 수 있다. SAIL 공정, 즉 다층 임프린트 리소그래피 공정의 경우, 스탬프의 리세스는 피처의 서로 다른 부분들의 2개 이상의 피처 깊이들을 가질 수 있다. 이는 박막에 패턴을 생성하는 데 매우 효율적일 수 있다. 이에 따라, SAIL 공정은 다층 스탬프를 포함한다. 임프린트 리소그래피 공정, 예컨대 SAIL 공정을 이용한, 연결 라인들과 같은 라인들의 제조는 라인들 사이에 작은 폭과 작은 거리들을 갖는 라인들을 가능하게 한다.
[0035] 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 그리고 도 1a 및 도 1b와 관련하여 예시적으로 예시된 바와 같이, 전도성 페이스트가 기판(100) 상에 제공되어 층(102)을 형성한다. 전도성 페이스트는 스탬프(110)로 임프린트되며, 이는 원하는 구조를 형성한다. 전도성 재료는 예를 들어 광, 이를테면 UV 광, 열에 의해 경화된다. 경화는 임프린트 스탬프가 기판으로부터 분리되거나 기판으로부터 릴리즈되기 전에 완전히 또는 부분적으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 경화는 완전하지 않을 수 있지만, 임프린트 스탬프가 임프린트된 구조들을 손상시키지 않으면서 페이스트를 방출할 수 있도록 충분한 구조 안정성을 제공한다.
[0036] 전도성 재료는 후속 경화를 받아 전도성 재료를 완전히 경화시킬 수 있다. 스탬프의 최상부면들(122) 중 하나 이상에 대응하는 스탬프(110)의 부분에서 기판 상에 잔류 재료가 남을 수 있는 경우, 에칭 공정이 제공되어 잔류 재료를 제거할 수 있다. 예를 들어, 광 에칭이 제공되어 패턴 구조물들 사이에서 절차적인 전도성 페이스트 재료를 제거할 수 있다. 이 에칭은 습식 에칭 또는 건식 에칭일 수 있다.
[0037] 본 명세서에서 설명되는 실시예들은 기판 상의 패터닝된 층에 관련되었는데, 이는 스탬프에 의해 직접 임프린트된다. 즉, 패터닝된 층은 제품의 영구적인 부분을 형성하고 증착된 막을 형성하는데, 이 막은 제조된 소자의 층 스택의 일부가 될 것이다. 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 패터닝된 층(104)은 소자에 기능 층을 형성한다. 전도성 페이스트는 경화되어 소자의 전도성 구조물들을 형성하는데, 이 전도성 구조물들은 예를 들어, 에칭 공정 후에 제거되지 않을 것이다.
[0038] 본 개시내용의 다른 양상에 따르면, 중공 공간(214)은 스탬프의 하나 이상의 최상부면들(122)에 대응하는 스탬프의 부분들에 남아있는 포토 레지스트 또는 전도성 페이스트 재료의 잔류 층을 얇게 하는 것을 가능하게 할 수 있다. 이와 비교하여, 스탬프가 전도성 페이스트를 임프린트할 때 변위될 공기와 예컨대, 방출할 수 있는 가스 모두를 수용할 중공 공간을 제공하기에 충분히 큰 피처 깊이를 갖지 않는 스탬프는 전도성 페이스트 층(102)이 두꺼울 것으로 예상되는 경우에 과도한 잔류 재료를 야기할 것이다. 본 개시내용에 따른 스탬프는 기판 상에서 수용 의지 재료(receipt will material)들의 감소 또는 심지어 회피를 야기한다.
[0039] 도 2는 본 개시내용의 실시예들에 따른 스탬프(110)를 예시하는 다른 실시예를 도시한다. 스탬프(110)는 베이스 바디(112) 및 피처들(114)을 포함한다. 피처들은 폭(W)(그리고 하나의 단면에, 즉 도 2에 도시되지 않은 추가 폭(W')) 및 깊이(D)를 갖는다. 도 2에 도시된 바와 같이, 스탬프(110)는 스탬프(110)의 피처(114)의 바닥면(121)과 패터닝된 층(104)의 표면(221) 사이에 중공 공간(214)을 제공하기에 충분히 큰 깊이(D)를 갖는 피처들을 가질 수 있다.
[0040] 전도성 페이스트들을 이용한 임프린트 리소그래피 공정의 한 양상은 전도성 페이스트가 경화 공정(부분 경화 또는 완전 경화) 중에 가스를 방출할 것이라는 것이다. 스탬프(110)의 피처들(114)의 깊이에 의해 제공되는 중공 공간(214)은 임프린트 리소그래피를 야기하며, 여기서 재료는 스탬프의 피처를 완전히 채우지는 않고 있다. 이에 따라, 가스는 방출될 부피를 갖는다.
[0041] 전도성 페이스트로부터 방출될 수 있는 가스의 양은: 전도성 페이스트의 점도, 전도성 페이스트 내의 재료들의 비등 온도, 중공 공간의 부피, 경화도, 스탬프의 추가 구조적 피처들(예를 들어, 도 3 참조), 및 이들의 결합들 중 적어도 하나에 의해 조정될 수 있다.
[0042] 예를 들어, 전도성 페이스트에 재료들이 첨가될 수 있으며, 이는 점도를 증가 또는 감소시킬 수 있다. 이것은 스탬프의 릴리즈 전에 제공될 수 있는 또는 제공될 경화 시간의 조정을 야기할 수 있다. 낮은 비등 온도의 용매가 레지스트에 첨가될 수 있는데, 예컨대 저 비등 용매를 레지스트에 적정(titrate)하여, 경화 중에 방출되는 가스량을 증가시킬 수 있다. 중공 공간(214)의 부피의 증가는 중공 공간에서 압력이 증강될 때까지의 시간을 증가시킬 수 있으며, 이는 가스의 방출을 방해할 수 있다. 또 추가로, 도 3에 도시된 바와 같이, 피처들(114)은 가스가 스탬프로부터 빠져나갈 수 있게 하는 개구들(314) 또는 구멍들을 가질 수 있다. 또 추가 예로서, 진공 조건들, 예를 들어 기술적 진공 하에서 경화가 일어날 수 있는데, 이는 특히 개구들 또는 구멍들의 존재시 중공 공간 내의 가스 압력에 더 영향을 줄 수 있다.
[0043] 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 방출된 가스는 스탬프의 릴리즈를 촉진시키는 방식으로서 사용된다. 예를 들어, (1) 방출 가스력들이 해제되는 시간과 (2) 해제의 그 순간의 경화 정도 사이에 어떤 상호 작용이 있을 것이다. 스탬프의 릴리즈를 촉진시키는 데 영향을 주도록 상호 작용할 수 있는 추가 양상들은 위에서 언급되었으며, 전도성 페이스트의 점도, 전도성 페이스트 내의 재료들의 비등 온도, 중공 공간의 부피, 경화도, 스탬프의 추가 구조적 피처들(예를 들어, 도 3 참조), 및 이들의 결합들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 엘리먼트일 수 있다.
[0044] 도 2는 피처들(114)을 갖는 스탬프(110)의 실시예들을 예시적으로 예시하며, 피처들의 깊이는 전도성 페이스트 층(102)에 스탬프를 임프린트할 때 중공 공간(214)을 갖도록 제공된다. 이에 따라, 스탬프가 제공된다. 스탬프는 베이스 바디, 및 층에 스탬프를 임프린트할 때 패턴을 생성하기 위한 복수의 피처들을 포함하며, 복수의 피처들은 베이스 바디에 의해 지지되고, 복수의 피처들의 적어도 10%는, 임프린트 리소그래피 동안 중공 공간들의 생성을 위해 5 이상의 D/W 비를 제공하는, 피처 폭(W) 및 피처 깊이(D)를 갖는다. 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 본 개시내용의 또 추가 실시예들에 따르면, 본 명세서에서 설명되는 임프린트 리소그래피로 제공된 전도성 재료의 패턴은 전기 도금의 추가 제조 공정을 받을 수 있다. 전기 도금은 패턴의 피처들 상에 추가 전도성 재료를 성장시키거나 증착할 것이다. 이에 따라, 임프린트 리소그래피로 제조된 패터닝된 층은 추가 제조 공정을 위한 시드 층이 될 수 있다.
[0045] 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 한 방향의 피처 폭은 이 방향의 최대 치수이다. 마찬가지로, 피처 깊이는 피처의 최대 깊이이다. 다층 스탬프 설계들의 경우, 하나의 피처가 동일한 방향으로 2개 이상의 폭을 갖고 2개 이상의 깊이들을 가질 수 있다. 예를 들어, 원통형 피처의 폭은 통상적으로 직경이 될 것이고, 원통형 피처의 깊이는 통상적으로 각각의 원통의 높이가 될 것이다. 추가 예로서, 직사각형 피처들의 경우, 폭들 및 높이는 통상적으로, 대응하는 직사각형 직육면체의 치수들에 의해 제공될 수 있다.
[0046] 도 3은 본 개시내용의 실시예들에 따른 스탬프(110)의 추가 예를 예시한다. 도 3은 스탬프(110)가 전도성 페이스트에 임프린트된 이후 기판(100) 상의 패터닝된 층(104)을 예시한다. 스탬프(110) 내의 피처들의 깊이는 패터닝된 층(104)의 표면과 피처의 버튼 표면 사이에 중공 공간(214)을 갖기에 충분히 크다. 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 중공 공간(214)은 개구들(314)을 통해 다른 영역과 유체 연통할 수 있다. 예를 들어, 개구(314)는 특히, 스탬프(110)의 베이스 바디 내의 구멍들일 수 있다. 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 개구들, 예컨대 베이스 바디의 복수의 개구들은 중공 공간들 밖으로 또는 안으로의 가스 유동을 가능하게 하도록 구성될 수 있다.
[0047] 개구들(314) 또는 구멍들은 경화시에 전도성 페이스트로부터 방출된 가스의 유출을 가능하게 한다. 일부 실시예들에 따르면, 개구들(314)은 스탬프(110)의 베이스 바디를 관통하여 연장할 수 있다. 이에 따라, 개구들은 중공 공간(214)과 스탬프(110) 외부의 영역 사이의 유체 연통을 제공할 수 있다. 예를 들어, 기술적 진공 하에서 수행되는 패터닝의 경우, 스탬프 외부의 영역은 10mbar 이하 또는 1mbar 이하의 압력을 가질 수 있다.
[0048] 일부 실시예들에 따르면, 개구(314)(또는 구멍들)의 크기는 50㎛ 내지 500㎛의 범위 이내일 수 있다. 또 추가 실시예들에 따르면, 피처의 각각의 중공 공간(214)과 유체 연통하는 2개 이상의 개구(314)는 공통 채널 또는 공통 추가 중공 공간, 특히 피처의 중공 공간(214)의 부피보다 적어도 100배 더 큰(또는 심지어 10000배 더 큰) 부피를 갖는 추가 중공 공간을 향해 열릴 수 있다.
[0049] 앞서 설명한 바와 같이, 임프린트 리소그래피 공정 동안 임프린트된 층의 경화 또는 예비 경화 동안 발생하는, 전도성 페이스트로부터의 가스의 방출에 영향을 미치는 복수의 옵션들이 있다. 이러한 옵션들은 예컨대, 피처 형상, 재료 조성 등에 대해 원하는 패터닝된 층을 제공하기 위해 전도성 페이스트의 탈가스 발생의 조정을 가능하게 하도록 다른 옵션들과 결합될 수 있다. 또한, 도 4a 및 도 4b와 관련하여 예시된 바와 같이, 옵션들은 기판으로부터의 스탬프의 릴리즈를 돕는 것을 가능하게 하도록 추가로 또는 대안으로 결합될 수 있다.
[0050] 도 4a는 베이스 바디(112)를 갖는 스탬프(110)를 도시한다. 스탬프(110)는 전도성 페이스트 층에 부분적으로 임프린트되어 패터닝된 층(104)을 생성한다. 예를 들어, 패터닝된 층(104)은 기판 상에 제공될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 전도성 페이스트 층 또는 패터닝된 층이 기판 상에 또는 기판 위에 제공될 수 있다. 특히, 이 층은 기판과 직접 접촉하여 제공될 수 있거나 하나 이상의 추가 층들이 기판과 (소자의 패터닝된 층이 되는) 전도성 페이스트 층 사이에 제공될 수 있다.
[0051] 도 4a에 도시된 바와 같이, 패터닝된 층(104) 위에 중공 공간(214)이 제공된다. 스탬프의 피처의 리세스는 전도성 페이스트로 완전히 채워지지 않는다. 도 4a는 스탬프의 최상부면들과 기판 사이에 작은 공간을 갖는 상황을 도시한다. 도 4b는 베이스 바디(112)를 갖는 스탬프(110)가 전도성 페이스트로 완전히 임프린트되는 상황을 도시한다. 스탬프의 최상부면들은 전도성 페이스트 아래의 구조물 또는 층, 예를 들어 도 4b에 도시된 바와 같은 기판(100)과 접촉한다. 또한, 도 4b에 도시된 상황은 전도성 페이스트와 스탬프(110) 사이에 중공 공간(214)을 갖는다. 중공 공간(214)은 전도성 페이스트로부터 중공 공간으로의 가스의 방출을 가능하게 한다. 가스의 방출은 중공 공간(214) 내의 압력을 증가시킨다. 예를 들어, 전도성 페이스트로부터의 가스의 방출에 의해 야기된 압력은 스탬프의 피처들의 적어도 10%, 특히 스탬프의 피처들의 적어도 50%, 훨씬 더 특정하게는 스탬프의 피처들의 적어도 90%의 중공 공간들에서 증가한다. 중공 공간 내의 압력은 화살표(402)로 표시된 바와 같은 힘을 야기하는데, 이는 기판(100)으로부터 스탬프(110)를 릴리즈할 수 있거나 릴리즈를 도울 수 있다.
[0052] 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 기판으로부터 스탬프를 릴리즈하는 릴리즈 방향으로 작용하는 압력 및 그에 따른 힘은 중공 공간들의 부피를 감소시키는 것, 전도성 페이스트의 점도를 감소시키는 것, 경화 시간을 증가시키는 것, 전도성 페이스트에 낮은 비등 온도의 용매들을 첨가하는 것, 구멍들의 크기를 줄이는 것(또는 구멍들을 제공하지 않는 것), 또는 이들의 결합들에 의해 증가될 수 있다. 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 기판으로부터 스탬프를 릴리즈하는 릴리즈 방향으로 작용하는 압력 및 그에 따른 힘은 중공 공간의 부피를 증가시키는 것, 전도성 페이스트의 점도를 증가시키는 것, 경화 시간을 감소시키는 것, 전도성 페이스트 내의 낮은 비등 온도의 용매들의 함량을 감소시키는 것, 구멍들의 크기를 늘리는 것(또는 구멍들을 제공하는 것), 또는 이들의 결합들에 의해 감소될 수 있다. 위의 내용을 고려하여, 본 개시내용의 실시예들은 개선된 임프린트 리소그래피 공정을 위해 스탬프에 작용하는 미리 정해진 또는 원하는 릴리즈력의 제공을 가능하게 한다.
[0053] 추가로 또는 대안으로 제공될 수 있는 임프린트 리소그래피 공정, 예를 들어 SAIL 공정의 추가 세부사항들은 도 5에 예시적으로 도시되어 있다. 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는, 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 임프린트 리소그래피 방법 및 임프린트 리소그래피용 스탬프는 롤투롤 공정(R2R 공정)에 포함 및/또는 이용될 수 있다. 임프린트 스테이션은 롤러(510)를 포함할 수 있으며, 이는 롤러(510)의 축(514)을 중심으로 회전할 수 있다. 도 5는 화살표(512)로 회전을 예시한다. 롤러(510)의 회전시, 롤러에 부착된 또는 롤러의 일부인 스탬프(110)의 패턴이 전도성 페이스트 층(102)에 임프린트된다.
[0054] 도 5에 도시된 바와 같이, 롤러(510)는 그 위에 제공된 또는 롤러의 일부인 스탬프(110)를 갖는다. 기판(100)이 롤러(510)와 예를 들어, 다른 롤러(502) 사이의 갭을 통해 이동될 때, 스탬프(110)의 패턴이 층(102)에 엠보싱된다. 이것은 패터닝된 층(104)을 야기한다. 화살표(503)는 다른 롤러(502)의 축(504)을 중심으로 한 다른 롤러(502)의 회전을 표시한다. 도 5의 화살표(101)는 롤러(510)와 롤러(502) 사이의 갭을 통한 기판(100)의 이동을 표시한다. 롤러들은 화살표들(512, 503)로 표시된 바와 같이 회전한다. 예를 들어, 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 화살표(101)를 따르는 기판 이송 속도는 롤러들의 교차 반경 속도들, 즉 접선 속도들과 유사하다.
[0055] 본 개시내용의 실시예들에 따르면, R2R 장치에 임프린트 리소그래피가 제공될 수 있으며, 임프린트 리소그래피는 전도성 페이스트로 수행되는데, 특히 전도성 페이스트는 제조될 소자의 기능 층이다. 전도성 페이스트 층에 스탬프 또는 임프린트 롤러를 임프린트 또는 엠보싱하기 전에, 전도성 페이스트가 기판 상에 또는 기판 위에 제공된다.
[0056] 도 5는 전도성 페이스트를 기판(100) 상에 또는 기판(100) 위에 도포하기 위한 증착 유닛(544)을 도시한다. 전도성 페이스트를 도포하는 것은 전도성 재료 층(102)을 제공한다. 예를 들어, 하나 이상의 증착 유닛들(544)은 매니스커스(meniscus) 코팅, 슬롯 다이 코팅, 닥터 블레이드(doctor blade) 코팅, 그라비어 코팅, 철판 인쇄 코팅, 스프레이 코팅을 사용하여 층(102)을 코팅할 수 있다. 전도성 페이스트 층(102)이 증착된 후, 스탬프(110)가 층(102)에 패턴을 엠보싱하여 패터닝된 층(104)을 생성하는 데 사용된다.
[0057] 본 개시내용의 다른 실시예들과 결합될 수 있는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 임프린트된 전도성 페이스트는 경화 유닛(532)으로 경화된다. 경화 유닛(532)은 층에 스탬프를 임프린트하면서 층을 경화시키도록 구성된, 발광 유닛 및 가열 유닛으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있으며, 방사(533)가 발생된다. 예를 들어, 발광 유닛은 특히, 410㎚ 내지 190㎚의 파장 범위에서 UV 광을 방사할 수 있다. 다른 예로서, 발광 유닛은 특히, 9-11 마이크로미터(CO2 레이저)의 파장 범위에서 IR 광을 방사할 수 있다. 다른 예로서, 발광 유닛은 특히, 3 마이크로미터 내지 250㎚의 파장 범위에서 방사에 의해 IR에서부터 UV까지 광대역 광을 방사할 수 있다. 이러한 방사는 광 필터들을 사용하여 흑체 방사(blackbody emission)의 일부만을 선택하도록 필터링될 수 있다.
[0058] 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 또 추가 실시예들에 따르면, 선택적으로 또한 기판 처리의 결과를 평가하기 위한 광학적 측정 유닛이 제공될 수 있다.
[0059] 도 5는 경화 유닛(532)을 도시한다. 경화 유닛(532)은 스탬프(110)가 전도성 페이스트 층에 임프린트되는 동안 전도성 페이스트를 부분적으로 또는 완전히 경화하도록 구성된다. 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 경화 정도는 경화 유닛의 강도, 예를 들어 광 강도 또는 열 방출 강도에 의해 조정될 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 경화 정도는 롤러(510) 및 기판(100)의 회전 속도에 의해 조정될 수 있다.
[0060] 경화 유닛(532)에 의한 부분 경화의 경우, 경화 유닛(532)의 하류에 제2 경화 유닛(534)이 제공될 수 있으며, 제2 방사(535)가 발생된다. 제2 경화 유닛(534)은 부분적으로 경화된 패터닝된 층(104)을 완전히 경화시킬 수 있다.
[0061] 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 전도성 페이스트가 임프린트 리소그래피에 의해 임프린트된다. 임프린트된 재료, 예를 들어 레지스트 재료는 제품의 영구적인 부분일 수 있으며, 증착된 막을 형성한다. 본 명세서에서 설명되는 실시예들은 기판 상의 패터닝된 층에 관련되었는데, 이는 스탬프에 의해 직접 임프린트된다. 즉, 패터닝된 층은 제품의 영구적인 부분을 형성하고 증착된 막을 형성하는데, 이 막은 제조된 소자의 층 스택의 일부가 될 것이다. 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 패터닝된 층(104)은 소자에 기능 층을 형성한다.
[0062] 도 6은 본 개시내용의 실시예들에 따른 임프린트 리소그래피에 의한 패터닝 방법의 흐름도를 도시한다. 박스(602)로 예시된 바와 같이, 전도성 페이스트 층이 제공된다. 전도성 페이스트는 0.3 Pa·s 이상의 점도를 갖는다. 전도성 페이스트는 이 방법에 의해 제조될 소자에 기능 층을 형성하도록 구성된다. 박스(604)로 예시된 바와 같이, 이 방법은 전도성 페이스트의 패턴화된 층을 생성하도록 전도성 페이스트 층에 스탬프를 임프린트 또는 엠보싱하는 단계를 포함한다. 박스(606)는 패턴화된 층을 완전히 또는 부분적으로 경화시키는 단계를 추가로 예시한다. 본 개시내용의 다른 실시예들과 결합될 수 있는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따르면, 패터닝된 층으로부터 스탬프가 릴리즈되는데, 특히 경화 도중 전도성 페이스트로부터 스탬프의 피처의 중공 공간으로 방출된 가스의 압력은 각각, 스탬프의 릴리즈를 도울 수 있거나 기판의 패터닝된 층으로부터 스탬프를 릴리즈할 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 또 추가 실시예들에 따르면, 박스(604)는 전도성 페이스트 층에 스탬프를 임프린트 또는 엠보싱하고, 전도성 페이스트를 부분적으로 경화시키고, 전도성 페이스트 층으로부터 스탬프를 릴리즈하는 단계를 포함할 수 있다.
[0063] 본 개시내용의 실시예들은: 예를 들어, 소자의 기능 층을 형성하는 전도성 페이스트를 임프린트 리소그래피로 임프린트하는 것 ― 작은 피처 크기들이 제공될 수 있음 ―; 중공 공간을 고려한 피처 깊이를 제공함으로써 패터닝된 층의 경화 동안 전도성 페이스트로부터 가스가 방출될 수 있게 하는 것; 중공 공간에서 방출된 가스의 압력의 증가 또는 감소, 특히 조정 및/또는 제어를 가능하게 하도록 중공 공간 및/또는 중공 공간과 유체 연통하는 개구들을 설계하는 것; 중공 공간 내의 압력으로 인해 스탬프 릴리즈력 또는 스탬프 릴리즈를 보조하는 힘을 제공하는 것; 경화 후 패터닝된 층의 잔류 재료를 감소시키는 것; 높은 종횡비를 갖는 전도성 재료의 패터닝을 가능하게 하는 것; 특히, 높은 생산성으로 가요성 기판들 상에 작은 피처들의 제작을 가능하게 하는 것; 그리고/또는 자기 정렬된 전도성 층들의 제작을 가능하게 하는 것을 포함하여 여러 이점들을 갖는다.
[0064] 전술한 내용은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 기본 범위를 벗어나지 않으면서 본 개시내용의 다른 실시예들 및 추가 실시예들이 안출될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 하기의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (14)

  1. 임프린트 리소그래피(imprint lithography)에 의한 패터닝 방법으로서,
    기판 상에 전도성 페이스트 층을 제공하는 단계 ― 상기 전도성 페이스트는 1.5 Pa·s 이상의 점도를 가짐 ―;
    상기 전도성 페이스트의 패터닝된 층을 생성하도록 상기 전도성 페이스트 층에 스탬프를 임프린트하는 단계;
    상기 패터닝된 층을 완전히 또는 부분적으로 경화시키는 단계; 및
    상기 패터닝된 층으로부터 상기 스탬프를 릴리즈(release)하는 단계를 포함하는,
    임프린트 리소그래피에 의한 패터닝 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전도성 페이스트는 100 Pa·s 이상의 점도를 갖는,
    임프린트 리소그래피에 의한 패터닝 방법.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 스탬프는 패턴을 생성하기 위한 복수의 피처들을 갖고,
    상기 피처들의 적어도 10%는 상기 전도성 페이스트 층의 두께보다 더 큰 피처 깊이를 갖는,
    임프린트 리소그래피에 의한 패터닝 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 피처 깊이는 상기 전도성 페이스트와 상기 스탬프 사이에 중공 공간들을 제공하는,
    임프린트 리소그래피에 의한 패터닝 방법.
  5. 제3 항 또는 제4 항에 있어서,
    상기 피처들의 적어도 10%는 각각, 상기 패터닝된 층을 완전히 또는 부분적으로 경화시킴으로써 발생되는 가스의 가스 압력을 감소시키도록 구성된 개구를 갖는,
    임프린트 리소그래피에 의한 패터닝 방법.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 중공 공간들 내의 가스 압력을 감소시키도록 구성된 개구들이 제공되는,
    임프린트 리소그래피에 의한 패터닝 방법.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가스 압력은 상기 패터닝된 층으로부터의 상기 스탬프의 릴리즈를 돕는 힘을 발생시키는,
    임프린트 리소그래피에 의한 패터닝 방법.
  8. 임프린트 리소그래피용 스탬프로서,
    베이스 바디; 및
    층에 스탬프를 임프린트할 때 패턴을 생성하기 위한 복수의 피처들을 포함하며,
    상기 복수의 피처들은 상기 베이스 바디에 의해 지지되고,
    상기 복수의 피처들의 적어도 10%는, 임프린트 리소그래피 동안 중공 공간들의 생성을 위해 1.5 이상의, 특히 5 이상의 D/W 비를 제공하는, 피처 폭(W) 및 피처 깊이(D)를 갖는,
    임프린트 리소그래피용 스탬프.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 중공 공간들 밖으로 또는 안으로의 가스 유동을 가능하게 하도록 구성된, 상기 베이스 바디의 복수의 개구들을 더 포함하는,
    임프린트 리소그래피용 스탬프.
  10. 제8 항 또는 제9 항에 있어서,
    상기 복수의 피처들은 측면들, 바닥면들 및 최상부면들을 포함하고,
    상기 측면들, 상기 바닥면들 및 상기 최상부면들 중 적어도 하나는 코팅에 의해 코팅되는,
    임프린트 리소그래피용 스탬프.
  11. 롤투롤(roll-to-roll) 기판 처리 장치의 임프린트 롤러로서,
    제8 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 따른 스탬프를 포함하며,
    상기 복수의 피처들은 상기 임프린트 롤러의 표면 상에 제공되는,
    임프린트 롤러.
  12. 기판 처리 장치로서,
    제8 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 따른 스탬프를 포함하는,
    기판 처리 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 스탬프는 롤투롤 공정을 위해 구성된 롤러의 표면 상에 제공되는,
    기판 처리 장치.
  14. 제12 항 또는 제13 항에 있어서,
    상기 층에 상기 스탬프를 임프린트하면서 상기 층을 경화시키도록 구성된, 발광 유닛 및 가열 유닛으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 경화 유닛을 더 포함하는,
    기판 처리 장치.
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