KR20190028887A - Making method for nano imprint replica mold having nano patterns in target areas and nano imprint replica mold made by the same method - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a production method for a nano-imprint duplication mold having a nano-pattern in a specific region and a nano-imprint duplication mold produced by the method. According to the present invention, in the production of a micro-nano-composite pattern in which a size level of patterns to be overlaid is different by about 1000 times, a duplication mold having the nano-pattern only in the specific region and a large step in a remaining portion is easily produced in order to solve a problem that undesired contact occurs due to the deformation of the duplication mold.

Description

특정 영역에 나노 패턴을 가진 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법 및 방법 및 상기 방법에 의해 제작된 나노 임프린트 복제 몰드 {Making method for nano imprint replica mold having nano patterns in target areas and nano imprint replica mold made by the same method}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and a method for manufacturing a nanoimprint replica mold having a nano pattern in a specific region and a nanoimprint replica mold manufactured by the method. method}

본 발명은 특정 영역에 나노 패턴을 가진 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법 및 방법 및 상기 방법에 의해 제작된 나노 임프린트 복제 몰드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마이크로 스케일 및 나노 스케일의 패턴이 공존하는 나노 임프린트 복제 몰드를 보다 용이하게 생산할 수 있도록 하는, 특정 영역에 나노 패턴을 가진 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법 및 방법 및 상기 방법에 의해 제작된 나노 임프린트 복제 몰드에 관한 것이다.The present invention relates to a method and a manufacturing method of a nanoimprint replica mold having a nanopattern in a specific region and a nanoimprint replica mold manufactured by the method. More particularly, the present invention relates to a nanoimprint replica mold having nanometer- And more particularly, to a method and a manufacturing method of a nanoimprint replica mold having a nano pattern in a specific region and a nanoimprint replica mold manufactured by the method.

나노 임프린트 기술은 나노 스케일의 패턴을 고정밀 저비용으로 용이하게 생산할 수 있게 해 주는 기술로, 기판 위에 코팅된 레지스트 표면에 나노 패턴이 형성되어 있는 몰드를 눌러 찍어내는 방식으로 패턴을 전사한다. 이 때 나노 패턴이 형성되어 있는 실리콘 또는 유리 기판을 마스터 몰드라고 하고, 이를 복제한 기판을 복제 몰드라고 한다. 일반적으로 마스터 몰드는 공정에 필요한 패턴 형태 그대로 제작되며, 복제 몰드는 마스터 몰드의 패턴을 그대로 복제한 형태로 만들어진다.Nanoimprint technology is a technology that enables easy production of nanoscale patterns with high precision and low cost. The pattern is transferred in such a way that a mold with nano patterns formed on the surface of the resist coated on the substrate is pressed. At this time, the silicon or glass substrate on which the nano pattern is formed is called a master mold, and the duplicated substrate is called a duplicate mold. Generally, the master mold is produced in the form of a pattern necessary for the process, and the replica mold is formed by duplicating the pattern of the master mold as it is.

현재 일반적으로 이루어지고 있는 나노 임프린트 공정은, 패턴이 없는 기판 표면에 복제 몰드를 이용하여 패턴을 전사하는 방식이 사용되었다. 그런데 몰드 전면에 형성된 패턴의 크기가 비슷한 수준인 경우에는 이러한 방식에 문제가 없었으나, 최근 마이크로-나노 복합 패턴 제작 기술에 대한 연구가 진행되면서 여러 문제가 발생하고 있다.In the nanoimprint process, which is generally performed at present, a method of transferring a pattern using a replica mold on a surface of a substrate without a pattern is used. However, when the size of the pattern formed on the front surface of the mold is about the same level, there is no problem in this method. However, recent researches on the micro-nano composite pattern manufacturing technology have caused various problems.

마이크로-나노 복합 패턴이란, 마이크로 수준의 크기를 가지는 패턴과 나노 수준의 크기를 가지는 패턴이 하나의 기판 상에 공존하는 패턴을 말하는 것으로, 이를 제작하기 위해서는 마이크로 패턴을 먼저 형성하고 그 위에 나노 패턴을 형성하거나, 또는 반대로 나노 패턴을 먼저 형성하고 그 위에 마이크로 패턴을 형성하는 식으로 제작이 진행된다. 이 경우는 나노 임프린팅이 진행되는 층과 그 아래층을 정렬해 주는 오버레이 패터닝 기술이 요구되며, 또한 접촉 방식으로 패터닝이 이루어지는 임프린트 공정 특성상 접촉에 의한 패터닝이 진행되는 부분과 접촉이 되지 않는 부분이 분리될 필요가 있다.The micro-nanocomposite pattern refers to a pattern in which a pattern having a micro-level size and a pattern having a nanoscale size coexist on a substrate. In order to fabricate the micro-pattern, a micro pattern is formed first, The nanopattern is formed first, or the nanopattern is formed first, and the micropattern is formed thereon. In this case, an overlay patterning technique for aligning the layer underneath the nanoimprinting layer and the underlying layer is required. Also, due to the nature of the imprint process in which the patterning is performed by the contact method, Need to be.

다양한 연구와 실험이 수행되는 과정에서, 나노 패턴을 먼저 형성하고 그 위에 마이크로 패턴을 형성하는 것보다, 마이크로 패턴을 먼저 형성하고 그 위에 나노 패턴을 형성하는 것이 보다 우수한 결과물을 얻을 수 있다는 사실이 알려져 있다. 그런데, 마이크로 패턴을 먼저 형성하고 그 위에 나노 패턴을 형성하는 경우에 있어, 특정 영역에만 접촉이 이루어지게 하는 작업에 있어 다음과 같은 문제가 발생하고 있다.It is known that, in the course of performing various researches and experiments, it is known that a better result can be obtained by first forming a micropattern and forming a nano pattern thereon than forming a nano pattern first and forming a micro pattern thereon have. However, in the case where a micropattern is first formed and a nano pattern is formed on the micropattern, the following problems arise in an operation for making contact with only a specific area.

도 1은 오버레이 패터닝을 이용한 종래의 마이크로-나노 복합 패턴 제작 공정의 개념도 및 실제 공정도를 비교한 것이다. 도 1(A)는 마이크로-나노 복합 패턴 제작 공정의 개념도로서, 기판 상에 마이크로 수준의 패턴이 형성되어 있는 상태에서, 복제 몰드를 이용하여 오버레이 패터닝이 이루어지고 있는 과정을 도시하고 있다. 도 1(A)에 도시된 바와 같이, 기판 상에 형성되어 있는 마이크로 패턴 및 복제 몰드 상의 나노 패턴이 정렬된 상태에서, 복제 몰드를 눌러 찍어 줌으로써 마이크로 패턴 상에 나노 패턴이 더 형성될 수 있게 된다.FIG. 1 is a conceptual diagram of a conventional micro-nanocomposite pattern fabrication process using overlay patterning and a comparison of actual process drawings. FIG. 1 (A) is a conceptual diagram of a micro-nano composite pattern manufacturing process. FIG. 1 (a) illustrates a process in which overlay patterning is performed using a duplicate mold while a micro-level pattern is formed on a substrate. As shown in FIG. 1 (A), a nano pattern can be further formed on a micropattern by pressing a duplicate mold while the micropattern formed on the substrate and the nano patterns on the duplicate mold are aligned .

개념적으로는 이와 같은 오버레이 패터닝 공정이 이루어지는데 아무 문제가 없으나, 실제로는 패터닝이 이루어지는 과정에서 복제 몰드에 국부적인 변형이 일어나게 된다. 즉, 도 1(B)와 같이, 복제 몰드의 변형에 의하여 실제로는 접촉이 일어나지 말아야 하는 부분에서도 접촉이 발생하게 되는 것이다. 이처럼 접촉이 일어나지 말아야 하는 부분에 접촉이 발생하는 경우, 해당 부분에 나노 임프린트용 레진이 잔류하게 되어 패턴 형상이 부정확해지는 문제가 발생한다.Conceptually, there is no problem with such an overlay patterning process, but in practice, local deformation occurs in the replica mold in the course of patterning. That is, as shown in Fig. 1 (B), contact occurs even in a portion where the contact should not actually occur due to the deformation of the replica mold. If contact occurs at a portion where no contact is to be made, a problem arises that the nanoimprinting resin remains in the portion and the pattern shape becomes inaccurate.

종래에도 정렬을 이용한 오버레이 패터닝을 통해 다단 형태의 패턴을 형성하는 기술이 일본공개특허 제2010-074163호("나노 임프린트용 몰드 제작 방법 및 나노 임프린트용 몰드를 이용한 패턴 성형 방법", 2010.04.02, 이하 '선행문헌')에 개시된 바 있다. 그러나 상기 선행문헌에서도, 오버레이되는 패턴들의 크기가 서로 비슷한 수준의 크기를 가지는 것으로 나타나 있으며, 따라서 근본적으로 오버레이 패터닝 공정 중 복제 몰드의 변형에 의한 원치 않는 접촉이 발생할 가능성이 거의 없다. 즉 마이크로-나노 복합 패턴 제작 공정에서의 접촉 문제를 해결하기 위한 다른 방향의 모색이 필요하다.Conventionally, a technique of forming a multistage pattern through overlay patterning using alignment is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-074163 ("Method of making mold for nanoimprint and pattern forming method using nanoimprint mold, " 2010.04.02, (Hereinafter referred to as "prior art"). However, the prior art also shows that the sizes of the overlaid patterns are of similar magnitude, and thus there is little likelihood of unwanted contact due to deformation of the replica mold during the overlay patterning process. In other words, it is necessary to search for other directions to solve the contact problem in the micro-nanocomposite pattern fabrication process.

1. 일본공개특허 제2010-074163호("나노 임프린트용 몰드 제작 방법 및 나노 임프린트용 몰드를 이용한 패턴 성형 방법", 2010.04.02)1. Japanese Patent Laid-Open No. 2010-074163 ("Method of making mold for nanoimprint and pattern forming method using nanoimprint mold ", 2010.04.02)

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 오버레이해야 할 패턴들의 크기 수준이 최대 1000배 가량 차이나는 마이크로-나노 복합 패턴을 제작함에 있어서, 복제 몰드의 변형에 의하여 원치 않는 접촉이 발생하는 문제를 해결할 수 있도록, 특정 영역에만 나노 패턴을 가지며 나머지 부분에는 큰 단차를 가지는 형태의 복제 몰드를 용이하게 제작할 수 있도록 하는, 특정 영역에 나노 패턴을 가진 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법 및 방법 및 상기 방법에 의해 제작된 나노 임프린트 복제 몰드를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a micro-nano composite pattern, In order to solve the problem that undesired contact occurs due to the deformation of the replica mold, a replica mold having a nano pattern only in a specific region and a large step in the remaining portion can be easily manufactured, And a nanoimprint replica mold manufactured by the above method.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특정 영역에 나노 패턴을 가진 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법은, 대상면적 상에 마이크로 패턴 및 나노 패턴(N)이 공존하는 마이크로-나노 복합 패턴 제작 시, 기 형성된 마이크로 패턴 상의 특정한 대상영역에 나노 패턴(N)을 임프린트하기 위한, 특정 영역에 나노 패턴(N)을 가진 나노 임프린트 복제 몰드(100)의 제작 방법에 있어서, 상기 대상면적 전체에 반전 나노 패턴(Nt)이 형성된 나노 패턴(N) 몰드(115)를 사용하여, 기판(200) 상의 상기 대상면적 전체에 수지층(110)으로 이루어지는 나노 패턴(N)이 형성되는, 나노 패턴 형성 단계; 상기 대상면적 전체에 상기 나노 패턴(N)의 두께보다 큰 두께의 광경화제층(120)이 형성되고, 상기 대상영역에 반전 단차 패턴(Mt) 형태의 통공이 형성된 포토마스크(125)를 사용하여 상기 광경화제층(120) 일부가 제거되어 단차 패턴(M)이 형성되는, 단차 패턴 형성 단계; 잔존된 상기 광경화제층(120)으로 이루어지는 상기 단차 패턴(M) 및 상기 대상영역에서 노출된 상기 나노 패턴(N)으로 이루어지는 몰드 패턴(140) 상에 몰드 재료(130)가 공급되어 복제 몰드(100)가 형성되는, 복제 몰드 형성 단계; 를 포함하여 이루어질 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of fabricating a nanoimprint replica mold having a nanopattern in a specific region, comprising the steps of: preparing a micro-nano composite pattern in which a micro pattern and a nano pattern A method for fabricating a nanoimprint replica mold (100) having a nanopattern (N) in a specific region for imprinting a nanopattern (N) on a specific object region on a preformed micropattern, A nano pattern forming step in which a nano pattern N made of a resin layer 110 is formed on the entirety of the target area on the substrate 200 using a nano pattern N mold 115 in which a pattern Nt is formed; A photocuring agent layer 120 having a thickness greater than the thickness of the nanopattern N is formed on the entirety of the target area and a photomask 125 having a through hole having an inverted stepped pattern Mt is formed on the target area, A step pattern formation step in which a part of the photocuring agent layer 120 is removed to form a stepped pattern M; The mold material 130 is supplied onto the mold pattern 140 composed of the step pattern M composed of the remaining photocuring agent layer 120 and the nano pattern N exposed in the target area to form a replication mold 100) is formed; . ≪ / RTI >

이 때 상기 나노 패턴 형성 단계는, 상기 기판(200) 상의 상기 대상면적 전체에 수지가 도포되어 상기 수지층(110)이 형성되는 수지 도포 단계, 상기 수지층(110) 상에 상기 나노 패턴(N) 몰드(115)를 압인하여 상기 대상면적 전체에 상기 나노 패턴(N)이 형성되는 패턴 형성 단계, 상기 대상면적 전체에 상기 나노 패턴(N)이 형성된 상기 수지층(110)이 경화되는 패턴 경화 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.The nano pattern forming step may include a resin applying step of forming a resin layer 110 by applying a resin to the entire surface of the substrate 200 on the substrate 200, A pattern forming step of forming the nano patterns N on the entirety of the target area by stamping the mold 115 and a pattern hardening process in which the resin layer 110 on which the nano patterns N are formed is cured Step < / RTI >

또한 상기 단차 패턴 형성 단계는, 상기 대상면적 전체에 광경화제가 도포되어 상기 나노 패턴(N)의 두께보다 큰 두께의 상기 광경화제층(120)이 형성되는 광경화제 도포 단계, 상기 광경화제층(120) 상측에 상기 포토마스크(125)가 배치된 후 광이 조사되는 광 조사 단계, 상기 포토마스크(125)가 제거된 후 현상액을 사용하여 광이 조사된 부분의 상기 광경화제층(120) 일부가 제거되는 현상 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.The step pattern forming step may include a step of applying a photocuring agent to form a photocuring agent layer 120 having a thickness larger than the thickness of the nanopattern N by applying a photocuring agent to the whole of the target area, A light irradiation step in which light is irradiated after the photomask 125 is disposed on the upper side of the photomask layer 120, a part of the photocurable agent layer 120 in a portion irradiated with light using the developer after the photomask 125 is removed, And a developing step of removing the developer.

또한 상기 복제 몰드 형성 단계는, 상기 몰드 패턴(140) 상에 몰드 재료(130)가 공급되는 몰드 재료 공급 단계, 상기 몰드 재료(130)가 경화되는 몰드 재료 경화 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.Also, the replica mold forming step may include a mold material supplying step in which the mold material 130 is supplied onto the mold pattern 140, and a mold material curing step in which the mold material 130 is cured.

또한, 상기 수지층(110)의 두께는 1~500nm 범위 내의 값을 가지며, 상기 광경화제층(120)의 두께는 1~50μm 범위 내의 값을 가지도록 이루어질 수 있다.The thickness of the resin layer 110 may be in the range of 1 to 500 nm, and the thickness of the photocuring agent layer 120 may be in the range of 1 to 50 μm.

또한, 상기 수지층(110)은 음성감광제(negative photoresist) 재질로 이루어지며, 상기 광경화제층(120)은 음성감광제 또는 양성감광제(positive photoresist) 재질로 이루어질 수 있다.The resin layer 110 may be made of a negative photoresist material and the photocuring agent layer 120 may be a negative photoresist or a positive photoresist material.

또한, 상기 몰드 재료(130)는 PDMS 재질로 이루어질 수 있다.In addition, the mold material 130 may be made of PDMS material.

또한 본 발명에 의한 나노 임프린트 복제 몰드는, 대상면적 상에 마이크로 패턴 및 나노 패턴(N)이 공존하는 마이크로-나노 복합 패턴 제작 시, 기 형성된 마이크로 패턴 상의 특정한 대상영역에 나노 패턴(N)을 임프린트하기 위한, 특정 영역에 나노 패턴(N)을 가진 나노 임프린트 복제 몰드(100)에 있어서, 상술한 바와 같은 특정 영역에 나노 패턴(N)을 가진 나노 임프린트 복제 몰드(100)의 제작 방법에 의하여 제작되되, 상기 나노 패턴(N)이 형성된 상기 대상영역과 상기 대상면적 중 상기 대상영역을 제외한 나머지 영역 간의 단차(D)가 1~50μm 범위 내의 값을 가지도록 이루어질 수 있다.In addition, the nanoimprint replication mold according to the present invention is characterized in that, when a micro-nano composite pattern in which a micro pattern and a nano pattern (N) coexist on a target area, a nano pattern (N) (N) having a nano pattern (N) in a specific region as described above in the nano imprint replica mold 100 having the nano pattern N in a specific region for producing the nano imprint replica mold 100 The step difference D between the target area where the nanopattern N is formed and the target area other than the target area may have a value within a range of 1 to 50 mu m.

본 발명에 의하면, 마이크로-나노 복합 패턴 제작 시 복제 몰드의 변형에 의하여 원치 않는 접촉이 발생하는 문제를 원천적으로 해결하여, 결과적으로 제작되는 마이크로-나노 복합 패턴의 제작 정확성을 향상하고 불량률을 저감할 수 있는 큰 효과가 있다. 보다 구체적으로는, 종래에 마이크로-나노 복합 패턴 제작 시 사용되는 복제 몰드의 경우 마이크로 패턴 제작 후 나노 패턴을 오버레이 패터닝하는 과정에서, 마이크로 패턴과 나노 패턴의 크기 수준 차이가 최대 1000배 가량 나기 때문에, 마이크로 패턴의 빈 공간 부분에서 복제 몰드의 국부적 변형이 일어나 접촉되지 않아야 할 부분에 접촉이 발생하여 나노 임프린트용 레진이 잔류하는 등의 문제가 발생하였다. 그러나 본 발명에 의하면, 복제 몰드가 나노 패턴이 형성되는 영역 이외의 영역에 상대적으로 큰 단차가 형성되는 형태로 이루어짐으로써, 이러한 원치 않은 접촉이 발생하는 문제를 원천적으로 배제할 수 있게 되며, 결과적으로 최종 제작된 마이크로-나노 복합 패턴의 정확성을 향상할 수 있게 되는 것이다.According to the present invention, it is possible to solve the problem that unwanted contact occurs due to the deformation of the replica mold when fabricating the micro-nanocomposite pattern, and as a result, it is possible to improve the production accuracy of the produced micro- Can have a great effect. More specifically, in the case of a conventional replication mold used in the production of a micro-nano composite pattern, since the difference in size level between the micro pattern and the nano pattern is up to 1000 times in the process of overlay patterning the nano pattern after the micro pattern is formed, Local deformation of the replica mold occurred in the empty space portion of the micropattern, and contact occurred at a portion that should not be contacted, resulting in the problem that the resin for nanoimprinting remained. However, according to the present invention, since the replica mold has a relatively large step difference in a region other than the region where the nanopattern is formed, it is possible to omit the problem that such unwanted contact occurs, The accuracy of the final micro / nano composite pattern can be improved.

또한 본 발명에 의하면, 이와 같이 특정 영역에는 나노 패턴이 형성되고 나머지 영역에는 상대적으로 큰 단차를 가지는 형상을 제작함에 있어, 경제적인 공정들을 사용함으로써 제작 비용 상승을 억제할 수 있는 경제적 효과 또한 있다.In addition, according to the present invention, in manufacturing a shape having nanopatterns in a specific region and a relatively large step in the remaining region, economical processes are used to suppress an increase in fabrication cost.

도 1은 오버레이 패터닝을 이용한 종래의 마이크로-나노 복합 패턴 제작 공정의 개념도 및 실제 공정도.
도 2는 본 발명의 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법의 흐름도.
도 3은 본 발명의 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법의 나노 패턴 형성 단계의 세부 단계별 개념도.
도 4는 본 발명의 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법의 마이크로 패턴 형성 단계의 세부 단계별 개념도.
도 5는 본 발명의 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법의 복제 몰드 형성 단계의 세부 단계별 개념도.
도 6은 종래의 복제 몰드 및 본 발명의 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법에 의하여 제작된 복제 몰드를 사용한 오버레이 패터닝 실제 공정 비교도.
도 7은 본 발명의 나노 임프린트 복제 몰드 제작을 위한 몰드 패턴의 실시예.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual and actual process diagram of a conventional micro-nanocomposite pattern fabrication process using overlay patterning.
2 is a flow chart of a method of manufacturing a nanoimprint replica mold of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual view of the nanopattern formation step of the manufacturing method of the nanoimprint replication mold according to the present invention.
FIG. 4 is a conceptual view showing the detailed steps of the micro pattern formation step of the method of manufacturing the nanoimprint duplicate mold of the present invention.
FIG. 5 is a conceptual view showing details of the step of forming a replica mold in the method of manufacturing the nanoimprint replica mold of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an actual process of overlay patterning using a replica mold manufactured by a conventional replica mold and a manufacturing method of the nanoimprint replica mold of the present invention.
7 is a view showing a mold pattern for producing a nanoimprint replica mold of the present invention.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 특정 영역에 나노 패턴을 가진 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법 및 방법 및 상기 방법에 의해 제작된 나노 임프린트 복제 몰드를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method and a method for fabricating a nanoimprint replica mold having a nanopattern in a specific region according to the present invention and a nanoimprint replica mold manufactured by the method will be described in detail with reference to the accompanying drawings. do.

본 발명의 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법은, 대상면적 상에 마이크로 패턴 및 나노 패턴(N)이 공존하는 마이크로-나노 복합 패턴 제작 시, 기 형성된 마이크로 패턴 상의 특정한 대상영역에 나노 패턴(N)을 임프린트하기 위한 것이다. 종래에는 이러한 오버레이 패터닝 과정에서 나노 패턴에 비해 상대적으로 규격이 큰 마이크로 패턴 부분에서 복제 몰드의 국부적 변형으로 인하여 접촉이 발생하지 말아야 하는 부분에서 접촉이 발생함으로써 제작된 제품의 불량률이 높아지는 문제가 있었으며, 본 발명은 이러한 문제를 배제하기 위한 것이다.The method of manufacturing a nanoimprint replica mold of the present invention is a method of manufacturing a micro-nano composite pattern in which a micro pattern and a nano pattern (N) coexist on a target area, For imprinting. Conventionally, in the overlay patterning process, there has been a problem in that the defect rate of manufactured products is increased due to the contact at the portion where the contact should not occur due to the local deformation of the replica mold in the micro pattern portion having a larger standard than the nano pattern. The present invention is intended to exclude this problem.

도 2는 본 발명의 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법의 흐름도를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이 본 발명의 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법은, 크게는 나노 패턴 형성 단계, 단차 패턴 형성 단계, 복제 몰드 형성 단계의 세 단계로 이루어지며, 각각의 단계들은 더 세부적인 단계들로 이루어진다.2 shows a flow chart of a manufacturing method of the nanoimprint replica mold of the present invention. As shown in the figure, the method of fabricating the nanoimprint replica mold of the present invention comprises three steps: a nano pattern forming step, a step pattern forming step, and a replica mold forming step, and each step is made up of more detailed steps .

상기 나노 패턴 형성 단계에서는, 상기 대상면적 전체에 반전 나노 패턴(Nt)이 형성된 나노 패턴(N) 몰드(115)를 사용하여, 기판(200) 상의 상기 대상면적 전체에 수지층(110)으로 이루어지는 나노 패턴(N)이 형성된다. 도 3은 본 발명의 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법의 나노 패턴 형성 단계의 세부 단계별 개념도를 도시하고 있는데, 각각의 세부 단계를 설명하면 다음과 같다.In the nano pattern forming step, a nano pattern (N) mold 115 having an inverted nano pattern Nt formed on the entirety of the target area is used to form the resin layer 110 on the whole of the target area on the substrate 200 A nano pattern N is formed. FIG. 3 is a conceptual diagram of the nano-pattern forming step of the manufacturing method of the nanoimprint replica mold according to the present invention. The details of each step will be described below.

먼저 도 3(A)에 도시된 수지 도포 단계에서는, 상기 기판(200) 상의 상기 대상면적 전체에 수지가 도포되어 상기 수지층(110)이 형성된다. 다음으로 도 3(B)에 도시된 패턴 형성 단계에서는, 상기 수지층(110) 상에 상기 나노 패턴(N) 몰드(115)를 압인하여 상기 대상면적 전체에 상기 나노 패턴(N)이 형성된다. 다음으로 도 3(C)에 도시된 패턴 경화 단계에서는, 상기 대상면적 전체에 상기 나노 패턴(N)이 형성된 상기 수지층(110)이 경화된다.First, in the resin applying step shown in Fig. 3 (A), the resin is applied to the whole of the target area on the substrate 200, and the resin layer 110 is formed. Next, in the pattern formation step shown in FIG. 3B, the nano pattern (N) is formed on the entirety of the target area by stamping the nano pattern (N) 115 on the resin layer 110 . Next, in the pattern hardening step shown in FIG. 3 (C), the resin layer 110 on which the nanopattern N is formed is cured over the entire target area.

이러한 과정을 통해, 상기 대상면적 전체에 상기 나노 패턴(N)이 형성되게 된다. 만일 이 상태에서 그대로 복제 몰드를 만든다면 복제 몰드의 상기 대상면적 전체에 반전 나노 패턴(Nt)이 형성되게 될 것이다. 그러나 본 발명에서 최종적으로 제작하고자 하는 복제 몰드는, 마이크로-나노 복합 패턴용 복제 몰드로서, 마이크로 패턴은 이미 형성되어 있는 상태에서 나노 패턴을 오버레이 패터닝하기 위한 것인 바, 원하는 특정한 대상영역에만 나노 패턴이 형성되어 있는 형태를 만드는 과정이 필요하다. 이하의 단차 패턴 형성 단계가 바로 특정한 상기 대상영역에만 나노 패턴이 형성될 수 있도록 하는 과정이다.Through this process, the nanopattern N is formed on the whole of the target area. If a duplicate mold is produced as it is in this state, the inverted nano pattern (Nt) will be formed on the entire target area of the duplicate mold. However, the replica mold to be finally fabricated in the present invention is a replica mold for a micro-nano composite pattern, in order to overlay pattern the nano pattern in a state where the micro pattern is already formed, It is necessary to make a process of forming a shape in which The step pattern forming step described below is a process for forming a nanopattern only on a specific target area.

상기 단차 패턴 형성 단계에서는, 상기 대상면적 전체에 상기 나노 패턴(N)의 두께보다 큰 두께의 광경화제층(120)이 형성되고, 상기 대상영역에 반전 단차 패턴(Mt) 형태의 통공이 형성된 포토마스크(125)를 사용하여 상기 광경화제층(120) 일부가 제거되어 단차 패턴(M)이 형성된다. 도 4는 본 발명의 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법의 마이크로 패턴 형성 단계의 세부 단계별 개념도를 도시하고 있는데, 각각의 세부 단계를 설명하면 다음과 같다.In the step pattern formation step, a photo-curing agent layer 120 having a thickness greater than the thickness of the nanopattern N is formed on the entirety of the target area, and a through hole having a shape of an inverted stepped pattern Mt is formed on the object area. A part of the photocuring agent layer 120 is removed by using the mask 125 to form a stepped pattern M. FIG. 4 is a conceptual diagram for detailed steps of a micropattern forming step of the method for fabricating a nanoimprint replica mold of the present invention.

먼저 도 4(A)에 도시된 광경화제 도포 단계에서는, 상기 대상면적 전체에 광경화제가 도포되어 상기 나노 패턴(N)의 두께보다 큰 두께의 상기 광경화제층(120)이 형성된다. 다음으로 도 4(B)에 도시된 광 조사 단계에서는, 상기 광경화제층(120) 상측에 상기 포토마스크(125)가 배치된 후 광이 조사된다. 다음으로 도 4(C)에 도시된 현상 단계에서는, 상기 포토마스크(125)가 제거된 후 현상액을 사용하여 광이 조사된 부분의 상기 광경화제층(120) 일부가 제거된다. 이 때, 상기 광경화제층(120) 제거 과정에서 상기 나노 패턴(N)을 형성하는 상기 수지층(110)이 손상되지 않도록, 상기 수지층(110)은 음성감광제(negative photoresist) 재질로 이루어지며, 상기 광경화제층(120)은 음성감광제 또는 양성감광제(positive photoresist) 재질로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.4 (A), the photocuring agent layer 120 having a thickness larger than the thickness of the nanopattern N is formed by applying a photocuring agent to the whole of the target area. Next, in the light irradiation step shown in FIG. 4 (B), light is irradiated after the photomask 125 is disposed on the light curing agent layer 120. Next, in the developing step shown in FIG. 4 (C), a portion of the photocuring agent layer 120 in the portion irradiated with light is removed using the developing solution after the photomask 125 is removed. At this time, the resin layer 110 is made of a negative photoresist material so that the resin layer 110 forming the nanopattern N is not damaged in the process of removing the photocuring agent layer 120 , The photocuring agent layer 120 may be formed of a negative photoresist or a positive photoresist.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 나노 패턴 형성 단계 직후에는 상기 대상면적 전체에 상기 나노 패턴(N)이 형성되어 있게 된다. 이 때, 상기 나노 패턴(N) 위에 도포되는 상기 광경화제층(120)은 그 두께가 상기 나노 패턴(N)의 두께보다 큰데, 보다 구체적으로는, 상기 수지층(110)의 두께는 1~500nm 범위 내의 값을 가지며, 상기 광경화제층(120)의 두께는 1~50μm 범위 내의 값을 가지도록 이루어지게 할 수 있다. 따라서 상기 광경화제 도포 단계 직후에는 상기 나노 패턴(N)이 완전히 덮여 노출되지 않게 된다.As described above, the nanopattern N is formed all over the target area immediately after the nanopatterning step. The thickness of the photocuring agent layer 120 applied to the nanopattern N is greater than the thickness of the nanopattern N. More specifically, And the thickness of the photocuring agent layer 120 may have a value within a range of 1 to 50 mu m. Therefore, immediately after the application of the photocuring agent, the nanopattern N is completely covered and not exposed.

이후 상기 광 조사 단계 및 상기 현상 단계를 거치면, 상기 대상영역에서는 상기 광경화제층(120) 일부가 제거되므로, 원하는 특정한 상기 대상영역에서만 상기 나노 패턴(N)이 노출되며, 나머지 부분은 상기 광경화제층(120)이 그대로 잔존하고 있게 된다. 상술한 바와 같이 상기 수지층(110)의 두께 / 상기 광경화제층(120)의 두께는 나노 수준 / 마이크로 수준으로 차이가 나기 때문에, 상기 나노 패턴(N)이 노출되어 있는 상기 대상영역과 나머지 영역 간에는, 최대 상기 광경화제층(120) 두께만큼의 단차가 형성되게 된다.After the light irradiation step and the developing step are performed, a part of the photocuring agent layer 120 is removed in the target area, so that the nanopattern N is exposed only in a desired specific target area, The layer 120 remains as it is. As described above, since the thickness of the resin layer 110 / the thickness of the photocuring agent layer 120 differs by nano level / micro level, the target area where the nanopattern N is exposed and the remaining area A step corresponding to the thickness of the photocuring agent layer 120 is formed.

상기 복제 몰드 형성 단계에서는, 잔존된 상기 광경화제층(120)으로 이루어지는 상기 단차 패턴(M) 및 상기 대상영역에서 노출된 상기 나노 패턴(N)으로 이루어지는 몰드 패턴(140) 상에 몰드 재료(130)가 공급되어 복제 몰드(100)가 형성된다. 도 5는 본 발명의 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법의 복제 몰드 형성 단계의 세부 단계별 개념도를 도시하고 있는데, 각각의 세부 단계를 설명하면 다음과 같다.In the replica mold forming step, the mold material (130) is formed on the mold pattern (140) comprising the step pattern (M) of the remaining photocuring agent layer (120) and the nano pattern Is supplied to form the replica mold 100. FIG. 5 is a conceptual diagram for the detailed steps of the step of forming the replica mold in the method of manufacturing the nanoimprint replica mold of the present invention.

먼저 도 5(A)에 도시된 몰드 재료 공급 단계에서는, 상기 몰드 패턴(140) 상에 몰드 재료(130)가 공급된다. 이 때 상기 몰드 재료(130)는 PDMS 재질일 수 있다. 마지막으로 도 5(B)에 도시된 몰드 재료 경화 단계에서는, 상기 몰드 재료(130)가 경화됨으로써, 상기 복제 몰드(100)의 제작이 완료된다.First, in the mold material supplying step shown in FIG. 5A, the mold material 130 is supplied onto the mold pattern 140. In this case, the mold material 130 may be a PDMS material. Finally, in the mold material curing step shown in Fig. 5 (B), the mold material 130 is cured, thereby completing the production of the replica mold 100. Fig.

이와 같이 만들어진 상기 복제 몰드(100)는, 도 5(B)에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 나노 패턴(N)이 형성된 상기 대상영역과 상기 대상면적 중 상기 대상영역을 제외한 나머지 영역 간에 단차(D)가 형성되어 있게 된다. 앞서 설명한 바와 같이 상기 단차(D)는 최대 상기 광경화제층(120)의 두께에 해당하게 되므로, 상기 단차(D)의 크기는 상기 광경화제층(120)의 두께와 마찬가지로 1~50μm 범위 내의 값을 가지도록 이루어질 수 있다.5 (B), the replica mold 100 thus formed has a step (D) between the target area where the nanopattern N is formed and the remaining area of the target area excluding the target area Is formed. As described above, since the step D corresponds to the thickness of the light curing agent layer 120 at the maximum, the size of the step D is preferably within a range of 1 to 50 mu m like the thickness of the light curing agent layer 120 As shown in FIG.

도 6은 종래의 복제 몰드 및 본 발명의 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법에 의하여 제작된 복제 몰드를 사용한 오버레이 패터닝 실제 공정 비교도이다.FIG. 6 is an actual process comparative view of overlay patterning using a duplicate mold and a duplicate mold fabricated by the method of fabricating the nanoimprint duplicate mold of the present invention.

먼저 도 6(A)는 종래의 복제 몰드를 이용하여 오버레이 패터닝, 즉 기 형성되어 있는 마이크로 패턴 위에 나노 패턴을 더 형성하고자 하는 경우로서, 빈 공간 부분에서 몰드의 국부적 변형이 일어나 점선 사각형으로 표시되어 있는 바와 같이 원치 않는 접촉이 발생하며, 이에 따라 여러 가지 문제들이 발생하게 된다(도 1의 설명 참조).6A shows a case in which a nano pattern is further formed on an overlay patterning, that is, a micropattern formed using a conventional replica mold, in which a local deformation of the mold occurs in an empty space portion and is indicated by a dotted rectangle As is known, unwanted contact occurs, which causes various problems (see the description of FIG. 1).

한편 도 6(B)는 본 발명에 의한 복제 몰드(100)를 이용하여 오버레이 패터닝을 하는 경우이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 복제 몰드(100)는, 나노 패턴을 형성하고자 하는 특정한 대상영역이 매우 큰 단차를 가지고 돌출되어 있는 형태로 형성된다. 즉, 상기 대상영역을 제외한 나머지 부분은 도 6(B)에 도시된 바와 같이 훨씬 상측으로 후퇴하여 있기 때문에, 기판과 접촉할 위험성이 배제된다. 도 6(B)에서는 본 발명의 복제 몰드(100)가 변형되지 않은 상태로 도시되었으나, 상술한 바와 같이 상기 대상영역 이외의 영역에서는 상기 복제 몰드(100)가 이미 매우 큰 단차를 가지고 상측으로 후퇴되어 있는 형태로 되어 있기 때문에, 설령 본 발명의 복제 몰드(100)에서도 국부적 변형이 일어난다 해도 역시 기판과 접촉할 위험성이 훨씬 줄어들게 된다.On the other hand, FIG. 6 (B) shows a case where overlay patterning is performed using the duplicate mold 100 according to the present invention. As shown in the figure, the duplicate mold 100 according to the present invention is formed in a shape in which a specific object region to be formed with a nanopattern protrudes with a very large step. That is, the remaining portion except for the target region is far backward as shown in FIG. 6 (B), so that the risk of contact with the substrate is excluded. 6 (B), the replica mold 100 of the present invention is shown in an unmodified state. However, as described above, in the region other than the target region, the replica mold 100 already has a very large step, Therefore, even if local deformation occurs in the replica mold 100 of the present invention, the risk of contact with the substrate is further reduced.

도 7은 본 발명의 나노 임프린트 복제 몰드 제작을 위한 몰드 패턴의 실시예 사진으로서, 보다 구체적으로는 도 4(C)에 도시된 개념도의 실시예이다. 도 4 등에서는 이해를 쉽게 하기 위하여 나노 패턴(N)이 실제 단차 패턴(M)과의 비율보다 크게 도시되었으나, 도 7의 실시예 사진으로 보이는 바와 같이 실제로는 나노 패턴(N)은 단차 패턴(M)에 비해 훨씬 미세하게 형성된다. 즉 본 발명의 방법에 의해 도 7과 같이 만들어진 몰드 패턴을 사용하여 만들어진 복제 몰드는, 도 6에서 설명한 바와 같이 실질적으로는 특정한 대상영역 이외에서는 접촉 위험성을 거의 완전히 배제할 수 있게 됨을 확인할 수 있다.Fig. 7 is a photograph of an embodiment of a mold pattern for fabricating a nanoimprint replica mold of the present invention, more specifically, an embodiment of the conceptual diagram shown in Fig. 4 (C). 4, the nano pattern N is shown to be larger than the actual step pattern M in order to facilitate understanding. However, as shown in the photograph of the embodiment of FIG. 7, the nano pattern N actually includes a step pattern M). In other words, it can be confirmed that the replication mold made using the mold pattern made as shown in FIG. 7 by the method of the present invention substantially completely eliminates the risk of contact other than the specific target region as described with reference to FIG.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.

100: 복제 몰드
N: 나노 패턴 Nt : 반전 나노 패턴
110: 수지층 115: 나노 패턴 몰드
M: 단차 패턴 Mt : 반전 단차 패턴
120: 광경화제층 125: 포토마스크
130: 몰드 재료 140: 몰드 패턴
200: 기판100: Replica Mold
N: Nano pattern Nt: Inversion nano pattern
110: resin layer 115: nano pattern mold
M: stepped pattern Mt: inverted stepped pattern
120: Photocuring agent layer 125: Photomask
130: mold material 140: mold pattern
200: substrate

Claims (8)

대상면적 상에 마이크로 패턴 및 나노 패턴이 공존하는 마이크로-나노 복합 패턴 제작 시, 기 형성된 마이크로 패턴 상의 특정한 대상영역에 나노 패턴을 임프린트하기 위한, 특정 영역에 나노 패턴을 가진 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법에 있어서,
상기 대상면적 전체에 반전 나노 패턴이 형성된 나노 패턴 몰드를 사용하여, 기판 상의 상기 대상면적 전체에 수지층으로 이루어지는 나노 패턴이 형성되는, 나노 패턴 형성 단계;
상기 대상면적 전체에 상기 나노 패턴의 두께보다 큰 두께의 광경화제층이 형성되고, 상기 대상영역에 반전 단차 패턴 형태의 통공이 형성된 포토마스크를 사용하여 상기 광경화제층 일부가 제거되어 단차 패턴이 형성되는, 단차 패턴 형성 단계;
잔존된 상기 광경화제층으로 이루어지는 상기 단차 패턴 및 상기 대상영역에서 노출된 상기 나노 패턴으로 이루어지는 몰드 패턴 상에 몰드 재료가 공급되어 복제 몰드가 형성되는, 복제 몰드 형성 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 특정 영역에 나노 패턴을 가진 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법.
A method for producing a nanoimprint replication mold having a nanoparticle in a specific region for imprinting a nanopattern on a specific target region on a preformed micropattern in the production of a micro-nanocomposite pattern in which a micropattern and a nanopattern coexist on a target area In this case,
A nano pattern forming step of forming a nano pattern composed of a resin layer on the whole of the target area on the substrate using a nano pattern mold having reversed nano patterns formed on the entirety of the target area;
A photocuring agent layer having a thickness greater than the thickness of the nanopattern is formed on the entirety of the target area and a photolithography layer is partially removed using a photomask having a through hole having an inverted stepped pattern formed on the target area, A step difference pattern forming step of forming a step difference pattern;
A replica mold is formed by supplying a mold material onto the mold pattern of the step pattern made of the remaining photocuring agent layer and the nano pattern exposed in the target area to form a replica mold;
Wherein the nano-imprint replica mold has a nanopattern in a specific region.
제 1항에 있어서, 상기 나노 패턴 형성 단계는,
상기 기판 상의 상기 대상면적 전체에 수지가 도포되어 상기 수지층이 형성되는 수지 도포 단계,
상기 수지층 상에 상기 나노 패턴 몰드를 압인하여 상기 대상면적 전체에 상기 나노 패턴이 형성되는 패턴 형성 단계,
상기 대상면적 전체에 상기 나노 패턴이 형성된 상기 수지층이 경화되는 패턴 경화 단계
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 특정 영역에 나노 패턴을 가진 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법.
2. The method of claim 1,
A resin applying step in which a resin is applied to the whole of the target area on the substrate to form the resin layer,
Patterning the nano-pattern mold on the resin layer to form the nano-pattern on the entirety of the target area,
A pattern curing step of curing the resin layer on which the nanopattern is formed over the entire target area
Wherein the nano-imprint replica mold has a nanopattern in a specific region.
제 1항에 있어서, 상기 단차 패턴 형성 단계는,
상기 대상면적 전체에 광경화제가 도포되어 상기 나노 패턴의 두께보다 큰 두께의 상기 광경화제층이 형성되는 광경화제 도포 단계,
상기 광경화제층 상측에 상기 포토마스크가 배치된 후 광이 조사되는 광 조사 단계,
상기 포토마스크가 제거된 후 현상액을 사용하여 광이 조사된 부분의 상기 광경화제층 일부가 제거되는 현상 단계
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 특정 영역에 나노 패턴을 가진 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법.
The method according to claim 1,
A photocuring agent applying step of applying a photocuring agent to the whole of the target area to form the photocuring agent layer having a thickness larger than the thickness of the nano pattern,
A light irradiation step in which light is irradiated after the photomask is disposed on the light curing agent layer,
A development step of removing a part of the photocuring agent layer at a portion irradiated with light by using a developing solution after the photomask is removed;
Wherein the nano-imprint replica mold has a nanopattern in a specific region.
제 1항에 있어서, 상기 복제 몰드 형성 단계는,
상기 몰드 패턴 상에 몰드 재료가 공급되는 몰드 재료 공급 단계,
상기 몰드 재료가 경화되는 몰드 재료 경화 단계
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 특정 영역에 나노 패턴을 가진 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법.
The method according to claim 1,
A mold material supply step of supplying a mold material onto the mold pattern,
A mold material curing step in which the mold material is cured
Wherein the nano-imprint replica mold has a nanopattern in a specific region.
제 1항에 있어서,
상기 수지층의 두께는 1~500nm 범위 내의 값을 가지며,
상기 광경화제층의 두께는 1~50μm 범위 내의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 특정 영역에 나노 패턴을 가진 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법.
The method according to claim 1,
The thickness of the resin layer has a value within a range of 1 to 500 nm,
Wherein the photocuring agent layer has a thickness in the range of 1 to 50 mu m. ≪ RTI ID = 0.0 > 21. < / RTI >
제 1항에 있어서,
상기 수지층은 음성감광제(negative photoresist) 재질로 이루어지며,
상기 광경화제층은 음성감광제 또는 양성감광제(positive photoresist) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 특정 영역에 나노 패턴을 가진 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법.
The method according to claim 1,
The resin layer is made of a negative photoresist material,
Wherein the photocuring agent layer is made of a negative photoresist or a positive photoresist. The method of claim 1, wherein the photocuring agent layer is a negative photoresist or a positive photoresist.
제 1항에 있어서,
상기 몰드 재료는 PDMS 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 특정 영역에 나노 패턴을 가진 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the mold material comprises a PDMS material. ≪ RTI ID = 0.0 > 21. < / RTI >
대상면적 상에 마이크로 패턴 및 나노 패턴이 공존하는 마이크로-나노 복합 패턴 제작 시, 기 형성된 마이크로 패턴 상의 특정한 대상영역에 나노 패턴을 임프린트하기 위한, 특정 영역에 나노 패턴을 가진 나노 임프린트 복제 몰드에 있어서,
제 1항 내지 7항 중 선택되는 어느 한 항에 따른 특정 영역에 나노 패턴을 가진 나노 임프린트 복제 몰드의 제작 방법에 의하여 제작되되,
상기 나노 패턴이 형성된 상기 대상영역과 상기 대상면적 중 상기 대상영역을 제외한 나머지 영역 간의 단차가 1~50μm 범위 내의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트 복제 몰드.
A nanoimprint replication mold having a nanopattern in a specific region for imprinting a nanopattern in a specific object region on a preformed micropattern in the production of a micro-nanocomposite pattern in which a micropattern and a nanopattern coexist on a target area,
A method of manufacturing a nanoimprint replication mold having a nanopattern in a specific region according to any one of claims 1 to 7,
Wherein a step difference between the target area where the nanopattern is formed and the target area excluding the target area has a value within a range of 1 to 50 占 퐉.
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