WO2015016453A1 - 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법 - Google Patents

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WO2015016453A1
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resist layer
nanostructure
forming
substrate
mold
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위정섭
이태걸
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0002—Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00023—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems without movable or flexible elements
    • B81C1/00031—Regular or irregular arrays of nanoscale structures, e.g. etch mask layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
    • B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
    • B81C2201/0101—Shaping material; Structuring the bulk substrate or layers on the substrate; Film patterning
    • B81C2201/0147—Film patterning
    • B81C2201/015—Imprinting
    • B81C2201/0153—Imprinting techniques not provided for in B81C2201/0152

Definitions

  • the present invention relates to a method for forming nanostructures using nanoimprint, and more particularly, to a method of forming fine patterns and nanoparticles that can be easily adjusted in size using a nanoimprint process.
  • Nano-imprint technology is proposed as a technique for forming a fine pattern, and it is possible to pattern a nano-level pattern of 100 nm or less on a substrate.
  • Nanoimprint technology after applying a photocurable resin or a thermosetting resin on a substrate, and presses a mold made of a relatively high strength and containing a nano-sized irregularities on the applied resin layer, and the ultraviolet or heat It refers to a technique of transferring a pattern onto a substrate as if by painting it by adding and curing it.
  • One of the technical problems to be achieved by the technical idea of the present invention is to provide a method for forming a nanostructure using nanoimprint capable of forming nanostructures of various sizes with one mold.
  • a method of forming a nanostructure using nanoimprint includes: sequentially forming first and second resist layers on a substrate; Preparing a mold including a body portion and a nano pattern extending from the body portion and having a changed cross-sectional size; Pressing the mold onto the second resist layer to insert the nanopattern into the second resist layer to form a pattern region to which the nanopattern is transferred; After removing the mold, selectively etching the first resist layer to expose the substrate in the pattern region; And forming a nanostructure on the substrate using the second resist layer as a mask layer.
  • the mold in the forming of the pattern region, may pass through the second resist layer and be inserted into at least a portion of the first resist layer.
  • the mold in the forming of the pattern region, is inserted only into the second resist layer, and after removing the mold, etching the second resist layer to expand the pattern region. It may further include.
  • an undercut may be formed below the second resist layer.
  • the size of the nanostructure is determined by the size of the nanopattern at the interface between the first resist layer and the second resist layer in forming the pattern region to which the nanopattern is transferred. Can be determined.
  • the size of the nanostructure, after the step of selectively etching the first resist layer, the removal of the second resist layer at the interface between the first resist layer and the second resist layer can be determined by the size of the area.
  • the size of the nanostructures can be controlled by the relative thicknesses of the first and second resist layers.
  • the nano-pattern may have a triangular cross section in one direction perpendicular to the body portion.
  • forming the pattern region to which the nanopatterns are transferred may include curing the first and second resist layers using heat or light.
  • the method may further include etching at least a portion of the substrate using the nanostructure.
  • the material forming the nanostructure in the forming of the nanostructure, may be controlled to be deposited on the substrate at an angle with respect to the substrate.
  • the substrate includes a soluble layer formed in an upper region in which the first resist layer is formed, and the method of forming a nanostructure using the nanoimprint includes soluble the soluble layer on which the nanostructure is formed. Invading the solution; And recovering the nanostructures.
  • a method of forming a nanostructure using nanoimprint includes: sequentially forming first and second resist layers on a substrate; Preparing a mold including a nano pattern having a three-dimensional shape in which the cross-sectional area is gradually changed; Pressing the mold onto the second resist layer to transfer the nanopatterns; Selectively etching at least a portion of the exposed first and second resist layers after removing the mold; And forming a nanostructure on the substrate using the second resist layer as a mask layer.
  • a method of forming a nanostructure using nanoimprint that can form nanostructures of various sizes with a single mold by controlling the relative thickness of the resist layer by using a multi-layered resist layer and a nanopattern whose cross-sectional size is changed. Can be.
  • FIGS. 1A to 1F are diagrams of main steps schematically illustrating a method of forming a nanostructure using nanoimprint according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2A to 2C are diagrams illustrating main steps of a method of forming a nanostructure using nanoimprint according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view illustrating a method of forming a nanostructure using nanoimprint according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4A to 4C are perspective views schematically illustrating molds that may be used in a method for forming a nanostructure using nanoimprint according to an embodiment of the present invention.
  • 5A to 5C are plan views schematically illustrating nanostructures formed by a method for forming nanostructures using nanoimprints according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an electron micrograph of a mold usable in a method of forming a nanostructure using a nanoimprint according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 7A to 7C are schematic views illustrating a method of forming a nanostructure using nanoimprint according to an embodiment of the present invention.
  • Embodiments of the present invention may be modified in various other forms, or various embodiments may be combined, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
  • the embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings are the same elements.
  • FIGS. 1A to 1F are diagrams of main steps schematically illustrating a method of forming a nanostructure using nanoimprint according to an embodiment of the present invention.
  • the steps of sequentially forming the first and second resist layers 112 and 114 on the substrate 100 are performed.
  • the substrate 100 is a layer on which a nanostructure is formed, and may correspond to a substrate of an electronic device or a substrate during electronic device manufacture, according to an embodiment. In some embodiments, when etching the substrate 100 using the nanostructure as a mask, the substrate 100 may correspond to an etching target layer.
  • the substrate 100 may be selected from a conventional semiconductor substrate, such as a silicon substrate, a conductive substrate, or an insulating substrate, depending on the use.
  • the first and second resist layers 112 and 114 may be made of a thermosetting, thermoplastic and / or photocurable material, and may be a polymer resin layer.
  • the first and second resist layers 112 and 114 may be made of different materials, for example, a photoresist material such as polymethyl methacrylate (PMMA).
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • the first and second resist layers 112 and 114 may be applied onto the substrate 100 by spin coating, screen printing, spraying, or the like.
  • the first resist layer 112 has a first thickness T1
  • the second resist layer 114 has a second thickness T2
  • the preparing of the mold 120 in which the nanopattern 125 is formed is performed.
  • the mold 120 is a kind of stamp or template for imprinting, and includes a body portion 123 and nano patterns 125 on the body portion 123, and a plurality of nano patterns 125 may be provided.
  • the mold 120 may be made of silica, quartz, silicon (Si), silicon carbide (SiC), a metal, or a polymer material.
  • the mold 120 may be made of PDMS (polydimethylsiloxane), PUA (polyurethane acrylate), or PTFE. (Polytetrafluoroethylene), ETFE (Ethylene Tetrafluoroethylene) or PFA (Perfluoroalkyl acrylate) may include any one.
  • the nano-pattern 125 may have a three-dimensional shape that is gradually reduced in size and cross-sectional area along the direction extending from the body portion 123, in particular, the cross section in the direction perpendicular to the body portion 123 may be triangular.
  • the nano-pattern 125 may have a horn shape, and may have a conical, polygonal, or triangular pillar shape. The shape and arrangement of the nanopattern 125 will be described in detail with reference to FIGS. 4A to 4C below.
  • a step of transferring the nanopattern 125 by pressing the mold 120 onto the first and second resist layers 112 and 114 is performed.
  • the nanopattern 125 is pressed to penetrate through the second resist layer 114 and be inserted into at least a portion of the first resist layer 112.
  • light such as heat and / or UV may be applied to cure the first and second resist layers 112, 114.
  • the shape of the nanopattern 125 may be imprinted on the first and second resist layers 112 and 114.
  • the first and second resist layers 112 and 114 are made of a thermoplastic resin, a process of softening the first and second resist layers 112 and 114 may be additionally performed before pressing the mold 120.
  • the nano pattern 125 may have a first length D1 at the interface between the first resist layer 112 and the second resist layer 114, and the first length D1 may be formed by a subsequent process.
  • the size of the structure can be determined.
  • the mold 120 is removed.
  • the pattern region P to which the nanopattern 125 of the mold 120 is transferred is formed in the first and second resist layers 112 and 114, and the opening is formed in the second resist layer 114 in the pattern region P. Is formed, and part of the first resist layer 112 is exposed.
  • a step of selectively etching the first resist layer 112 is performed.
  • the etching may be performed on the first resist layer 112 exposed in the pattern region P.
  • a dry etching process such as wet etching or reactive ion etching (RIE) may be used.
  • RIE reactive ion etching
  • anisotropic etching can be made. Therefore, an opening may be formed in the first resist layer 112, and an undercut U may be formed under the second resist layer 114.
  • etching may be selectively performed only on the first resist layer 112.
  • an etchant capable of selectively removing only the first resist layer 112 may be used.
  • the etching may be performed such that the etching rate of the first resist layer 112 is greater than that of the second resist layer 114.
  • An opening of the second resist layer 114 at the boundary between the first resist layer 112 and the second resist layer 114 may have a first length D1, which is the first resist layer described above with reference to FIG. 1C. It corresponds to the size of the nano-pattern 125 at the boundary of 112 and the second resist layer 114.
  • the first resist layer 112 may have a second length D2 greater than the first length D1 at the boundary with the second resist layer 114.
  • at least a portion of the substrate 100 may be exposed in the pattern region P, and the exposed region may have a third length D3.
  • the third length D3 may be the same as or similar to the first length D1, but may vary according to the degree of etching of the first resist layer 112, and is not limited to the relative size shown in the drawing.
  • a step of forming the nanostructure 150 on the substrate 100 is performed.
  • the nanostructure 150 may be formed on the substrate 100 exposed in the pattern region P by using the second resist layer 114 as a mask.
  • the nanostructure 150 may be formed by depositing a deposition material on the substrate 100 by moving from the top or one side of the substrate 100 to the substrate 100.
  • the deposition material may be deposited by moving at a predetermined angle with respect to the substrate 100, and may be deposited by moving at a vertical or inclined angle. Therefore, the size D4 of the nanostructure 150 is the first length D1 which is the length of the opening of the second resist layer 114 at the boundary between the first resist layer 112 and the second resist layer 114. May be the same as or similar to).
  • the size D4 of the nanostructure 150 may be smaller than the first length D1, and the position of the nanostructure 150 is also a predetermined length from the bottom of the opening of the second resist layer 114. It may be shifted and formed.
  • the nanostructure 150 may be formed using, for example, physical vapor deposition (PVD), such as sputtering.
  • PVD physical vapor deposition
  • the nanostructure 150 may be made of, for example, metal, but various materials may be used depending on the purpose.
  • a process of removing the remaining first and second resist layers 112 and 114 may be performed, and only the nanostructure 150 may be arranged on the substrate 100.
  • At least a portion of the substrate 100 may be etched using the nanostructure 150 as a mask.
  • FIGS. 2A to 2C are diagrams illustrating main steps of a method of forming a nanostructure using nanoimprint according to an embodiment of the present invention.
  • first and second resist layers 112 and 114 sequentially forming the first and second resist layers 112 and 114 on the substrate 100 and the mold 120 having the nanopattern 125 formed thereon. Preparing a step may be performed.
  • the thickness of the second resist layer 114 may be relatively thick.
  • a step of transferring the nanopattern 125 by pressing the mold 120 on the second resist layer 114 is performed.
  • the nano pattern 125 is pressed to be inserted into at least a portion of the second resist layer 114.
  • the mold 120 may be inserted into at least a portion of the second resist layer 114 without passing through the second resist layer 114.
  • light such as heat and / or UV may be applied to cure the first and second resist layers 112, 114.
  • the shape of the nanopattern 125 may be imprinted on the second resist layer 114.
  • the mold 120 may be removed.
  • the pattern region P to which the nanopattern 125 of the mold 120 is transferred may be formed in the second resist layer 114.
  • the etching of the second resist layer 114 may be performed to extend the pattern region P. Referring to FIG. 2C, the etching of the second resist layer 114 may be performed to extend the pattern region P. Referring to FIG. 2C, the etching of the second resist layer 114 may be performed to extend the pattern region P. Referring to FIG. 2C, the etching of the second resist layer 114 may be performed to extend the pattern region P. Referring to FIG.
  • the etching may be performed by a dry etching process, for example, an oxygen plasma may be used.
  • a part of the first resist layer 112 may be etched together with the second resist layer 114.
  • the pattern region P is extended so that the pattern region P may have a first length D1 ′ at the boundary between the first and second resist layers 112 and 114, and the first length D1. ') Can determine the size of the nanostructures formed by subsequent processes.
  • the nanostructure 150 may be formed.
  • the nanostructure 150 may be formed by etching the second resist layer 114 such that the pattern region P is extended.
  • the size of the nanostructure 150 may be determined by the size of the removed region of the second resist layer 114 at the interface between the first and second resist layers 112 and 114.
  • FIG 3 is a cross-sectional view illustrating a method of forming a nanostructure using nanoimprint according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 a process corresponding to pressing the mold 120 to the first and second resist layers 112 and 114 described above with reference to FIG. 1C is illustrated with respect to three embodiments. It will be described how to control the size of the nanostructure 150.
  • the size of the nanostructure 150 is variously formed from the first diameter to the third diameter C1, C2, C3 using the same mold 120. Can be.
  • the size of the nanostructure 150 may be controlled by the selection of the interface levels L1, L2, L3 of the first and second resist layers 112, 114. As described above, the size of the nanostructure 150 is determined by the size of the opening of the second resist layer 114 formed after the mold 120 is pressed. Accordingly, the interface level L1, L2, L3 may be changed according to the thickness ratio of the first and second resist layers 112 and 114, thereby controlling the size of the nanostructure 150 finally formed. have.
  • the interface between the first and second resist layers 112 and 114 is located at the first level L1, that is, when the thickness of the first resist layer 112 is relatively thin, the thickness is relatively small.
  • the nanostructure 150 having the first diameter C1 may be formed.
  • the boundary surfaces of the first and second resist layers 112 and 114 are positioned at the third level L3, that is, when the thickness of the first resist layer 112 is relatively thick, a relatively large third The nanostructure 150 having the diameter C3 may be formed.
  • the shape of the nanostructure 150 is circular is described as an example, the embodiment of the present invention is not limited thereto, and the size control method may be applied to the nanostructure 150 having various shapes.
  • the interface levels L1, L2, and L3 may be variously changed in addition to the illustrated levels.
  • the nanostructure 150 having a different size depending on the relative thickness of the first and second resist layers 112, 114 do. Therefore, one mold 120 may be utilized for various applications, and it is possible to prevent the hassle of manufacturing a new mold.
  • FIGS. 4A to 4C are perspective views schematically illustrating molds that may be used in a method for forming a nanostructure using nanoimprint according to an embodiment of the present invention.
  • 5A to 5C are plan views schematically illustrating nanostructures formed by a method for forming nanostructures using nanoimprints according to an embodiment of the present invention.
  • the mold 120a may include a body portion 123a and a nano pattern 125a on the body portion 123a, and a plurality of nano patterns 125a may be arranged in rows and columns.
  • the nano-pattern 125a has a circular cross section in a plane parallel to the body part 123a, has a triangular shape in a vertical plane, extends upward from the body part 123a, and has a conical shape in which the cross-sectional area is gradually reduced.
  • the formed nanostructure 150a may have a circular pattern.
  • the mold 120b may include a body portion 123b and a nano pattern 125b on the body portion 123b, and a plurality of nano patterns 125b may be arranged in rows and columns.
  • the nano-pattern 125b has a rectangular cross section in a plane parallel to the body part 123b, has a triangular shape in a vertical plane, and extends upward from the body part 123b, and has a square pyramid shape whose cross-sectional area is gradually reduced.
  • the shape of the nano-pattern 125b is not limited thereto, and may be used as the nano-pattern 125b of the present invention as long as it extends upward from the body 123b and has a reduced cross-sectional area.
  • the nanostructure 150b may form a square pattern of the substrate 100.
  • the mold 120c may include a body portion 123c and a nano pattern 125c on the body portion 123c, and a plurality of nano patterns 125c may be arranged in a row.
  • the nanopattern 125c of the present embodiment may have a triangular prism shape extending in one direction, and has a rectangular cross section in a plane parallel to the body portion 123c and a triangular shape in a vertical plane. In addition, it is extended from the body portion 123c and the cross-sectional area may be gradually reduced.
  • the nanostructure 150c may form a line pattern.
  • FIG. 6 is an electron micrograph of a mold usable in a method of forming a nanostructure using a nanoimprint according to an embodiment of the present invention.
  • the mold 120 may be manufactured by electron-beam lithography using, for example, hydrogen silsesquioxane (HSQ) as a resist, but is not limited thereto.
  • HSQ hydrogen silsesquioxane
  • the mold 120 has a conical shape and is arranged in rows and columns at regular intervals. Specifically, the nanopattern 125 is arranged with a pitch of about 100 nm.
  • FIGS. 7A to 7C are schematic views illustrating a method of forming a nanostructure using nanoimprint according to an embodiment of the present invention.
  • the substrate 100a includes a base 101 and a soluble layer 105, unlike in FIG. 1A.
  • the base 101 may be any one of a conventional semiconductor substrate such as a silicon substrate, a conductive substrate, or an insulating substrate.
  • the soluble layer 105 may be a polymer layer, and may be formed of a material that can be dissolved in a predetermined solution in which the base 101 is not dissolved.
  • First and second resist layers 112 and 114 may be sequentially stacked on the substrate 100a.
  • the nanostructure 150 is formed on the substrate 100a by the process described above with reference to FIGS. 1B through 1F.
  • the nanostructure 150 may have, for example, a circular cross section in a plane parallel to the upper surface of the substrate 100a.
  • a step of melting the soluble layer 105 to collect the nanostructure 105 is performed.
  • the substrate 100a on which the nanostructures 150 are formed is invaded to expose the soluble layer 105 exposed between the top and side surfaces of the nanostructures 150. Can be dissolved. Thereby, the nanostructure 105 which is a nanoparticle can be collected.
  • the nanostructure 150 such as nanoparticles can be easily manufactured in large quantities.
  • the nanostructure forming method using the nanoimprint according to the embodiment of the present invention may be used to form nanostructures including micro patterns in electronic devices and substrates included in electronic products.

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Abstract

본 발명의 실시 형태에 따른 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법 은, 기판 상에 순차적으로 제1 및 제2 레지스트층을 형성하는 단계; 몸체부 및 몸체부로부터 연장되며 단면의 크기가 변화되는 나노 패턴을 포함하는 몰드를 준비하는 단계; 나노 패턴이 제2 레지스트층에 삽입되도록 제2 레지스트층 상에 몰드를 가압하여 나노 패턴이 전사된 패턴 영역을 형성하는 단계; 몰드를 제거한 후, 패턴 영역에서 기판이 노출되도록 제1 레지스트층을 선택적으로 식각하는 단계; 및 제2 레지스트층을 마스크층으로 이용하여 기판 상에 나노 구조물을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법
본 발명은 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나노 임프린트 공정을 이용하여 크기 조절이 용이한 미세 패턴 및 나노 입자를 형성하는 방법에 관한 것이다.
최근, 전자제품의 경박 단소화 추세에 따라 전자제품에 포함되는 전자 소자 및 기판 등에서 미세 패턴을 포함하는 나노 구조물의 형성이 요구된다. 이에 따라, 미세 패터닝 제작기술 중 하나인 포토리소그래피(photolithography)의 한계를 극복할 수 있는 새로운 미세 패턴의 형성하는 방법이 요구되고 있다.
나노 임프린트(nano-imprint) 기술은 미세 패턴 형성을 위한 기술로 제안된 것으로서, 100nm 이하의 나노 레벨의 패턴을 기판 상에 패터닝할 수 있다. 나노 임프린트 기술은, 기판 위에 광경화성 수지 또는 열경화성 수지를 도포한 후, 상대적으로 강도가 큰 물질로 이루어지며 나노 크기의 요철을 포함하는 몰드를 상기 도포된 수지층 상에 가압하고, 자외선 또는 열을 가하여 이를 경화시킴으로써 마치 도장 찍듯이 패턴을 기판에 전사하는 기술을 말한다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 하나의 몰드로 다양한 크기의 나노 구조물을 형성할 수 있는 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법은, 기판 상에 순차적으로 제1 및 제2 레지스트층을 형성하는 단계; 몸체부 및 상기 몸체부로부터 연장되며 단면의 크기가 변화되는 나노 패턴을 포함하는 몰드를 준비하는 단계; 상기 나노 패턴이 상기 제2 레지스트층에 삽입되도록 상기 제2 레지스트층 상에 상기 몰드를 가압하여 상기 나노 패턴이 전사된 패턴 영역을 형성하는 단계; 상기 몰드를 제거한 후, 상기 패턴 영역에서 상기 기판이 노출되도록 상기 제1 레지스트층을 선택적으로 식각하는 단계; 및 상기 제2 레지스트층을 마스크층으로 이용하여 상기 기판 상에 나노 구조물을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 패턴 영역을 형성하는 단계에서, 상기 몰드는 상기 제2 레지스트층을 관통하고 상기 제1 레지스트층의 적어도 일부에 삽입될 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 패턴 영역을 형성하는 단계에서, 상기 몰드는 상기 제2 레지스트층에만 삽입되며, 상기 몰드를 제거한 후, 상기 패턴 영역이 확장되도록 상기 제2 레지스트층을 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 제1 레지스트층을 선택적으로 식각하는 단계에서, 상기 제2 레지스트층 아래에 언더컷(undercut)이 형성될 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 나노 구조물의 크기는, 상기 나노 패턴이 전사된 패턴 영역을 형성하는 단계에서 상기 제1 레지스트층과 상기 제2 레지스트층의 경계면에서의 상기 나노 패턴의 크기에 의해 결정될 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 나노 구조물의 크기는, 상기 제1 레지스트층을 선택적으로 식각하는 단계 이후에, 상기 제1 레지스트층과 상기 제2 레지스트층의 경계면에서 상기 제2 레지스트층의 제거된 영역의 크기에 의해 결정될 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 나노 구조물의 크기는 상기 제1 및 제2 레지스트층의 상대적인 두께에 의해 조절될 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 나노 패턴은 상기 몸체부에 수직한 일 방향에서의 단면이 삼각형일 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 나노 패턴이 전사된 패턴 영역을 형성하는 단계는, 상기 제1 및 제2 레지스트층을 열 또는 광을 이용하여 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 나노 구조물을 이용하여 상기 기판의 적어도 일부를 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 나노 구조물을 형성하는 단계에서, 상기 나노 구조물을 형성하는 물질이 상기 기판에 대하여 소정 각도를 가지고 상기 기판 상에 증착되도록 제어될 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 기판은 상기 제1 레지스트층이 형성되는 상부 영역에 형성된 가용층을 포함하고, 상기 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법은, 상기 나노 구조물이 형성된 상기 가용층을 가용성 용액에 침습시키는 단계; 및 상기 나노 구조물을 회수하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법은, 기판 상에 순차적으로 제1 및 제2 레지스트층을 형성하는 단계; 단면적이 점진적으로 변화되는 삼차원 형상을 가지는 나노 패턴을 포함하는 몰드를 준비하는 단계; 상기 제2 레지스트층 상에 상기 몰드를 가압하여 상기 나노 패턴을 전사하는 단계; 상기 몰드를 제거한 후 노출된 상기 제1 및 제2 레지스트층의 적어도 일부를 선택적으로 식각하는 단계; 및 상기 제2 레지스트층을 마스크층으로 이용하여 상기 기판 상에 나노 구조물을 형성하는 단계를 포함한다.
다층의 레지스트층 및 단면의 크기가 변화되는 나노 패턴을 이용하여, 레지스트층의 상대적인 두께를 조절함으로써 하나의 몰드로 다양한 크기의 나노 구조물을 형성할 수 있는 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법을 개략적으로 나타내는 주요 단계별 도면들이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법을 개략적으로 나타내는 주요 단계별 도면들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법에 이용 가능한 몰드를 개략적으로 나타내는 사시도들이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법에 의해 형성된 나노 구조물을 개략적으로 나타내는 평면도들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법에 이용 가능한 몰드의 전자현미경 사진이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법을 개략적으로 나타내는 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다.
본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형되거나 여러 가지 실시 형태가 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법을 개략적으로 나타내는 주요 단계별 도면들이다.
도 1a를 참조하면, 기판(100) 상에 제1 및 제2 레지스트층(112, 114)을 순차적으로 형성하는 단계가 수행된다.
기판(100)은 그 상면에 나노 구조물이 형성되는 층으로서, 실시 형태에 따라 전자 소자의 기판 또는 전자 소자 제조 중의 기판에 해당할 수 있다. 또한, 실시 형태에 따라, 상기 나노 구조물을 마스크로 이용하여 기판(100)을 식각하는 경우, 기판(100)은 식각 대상층에 해당할 수도 있다. 기판(100)은 용도에 따라 실리콘 기판과 같은 통상의 반도체 기판, 도전성 기판 또는 절연성 기판 중 선택될 수 있다.
제1 및 제2 레지스트층(112, 114)은 열경화성, 열가소성 및/또는 광경화성 물질로 이루어질 수 있으며, 고분자 수지층일 수 있다. 제1 및 제2 레지스트층(112, 114)은 서로 다른 물질로 이루어지며, 예컨대, PMMA(polymethyl methacrylate)와 같은 포토레지스트 물질로 이루어질 수 있다. 제1 및 제2 레지스트층(112, 114)은 스핀 코팅, 스크린 프린팅, 분사 등에 의하여 기판(100) 상에 도포될 수있다.
제1 레지스트층(112)은 제1 두께(T1)를 가지고, 제2 레지스트층(114)은 제2 두께(T2)를 가지며, 제1 두께(T1)와 제2 두께(T2)의 비에 따라 상기 나노 구조물의 크기가 결정될 수 있다. 이에 대해서는 하기에 도 1e 및 도 1f를 참조하여 상세히 설명한다.
도 1b를 참조하면, 나노 패턴(125)이 형성된 몰드(120)를 준비하는 단계가 수행된다.
몰드(120)는 임프린팅을 위한 일종의 스탬프 또는 템플레이트(template)로서, 몸체부(123) 및 몸체부(123) 상의 나노 패턴(125)을 포함하며, 나노 패턴(125)은 복수 개일 수 있다. 몰드(120)는 실리카, 석영, 실리콘(Si), 실리콘 탄화물(SiC), 금속 또는 고분자 물질로 이루어질 수 있으며, 고분자 물질로 이루어진 경우, 예를 들어 PDMS(polydimethylsiloxane), PUA(polyurethane acrylate), PTFE(Polytetrafluoroethylene), ETFE(EthyleneTetrafluoroethylene) 또는 PFA(Perfluoroalkyl acrylate) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
나노 패턴(125)은 몸체부(123)로부터 연장되는 방향을 따라 크기 및 단면적이 점진적으로 감소되는 삼차원 형상을 가질 수 있으며, 특히 몸체부(123)에 수직한 방향에서의 단면이 삼각형일 수 있다. 예를 들어, 나노 패턴(125)은 뿔 형상일 수 있으며, 원뿔(conical), 다각뿔, 또는 삼각 기둥 형상을 가질 수 있다. 나노 패턴(125)의 형상 및 배열에 대해서는 하기에 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 상세히 설명한다.
도 1c 및 도 1d를 참조하면, 제1 및 제2 레지스트층(112, 114)에 몰드(120)를 가압하여 나노 패턴(125)을 전사하는 단계가 수행된다.
먼저, 도 1c에 도시된 것과 같이, 나노 패턴(125)은 제2 레지스트층(114)을 관통하고 제1 레지스트층(112)의 적어도 일부에 삽입되도록 가압된다. 다음으로, 열 및/또는 UV와 같은 광을 가하여 제1 및 제2 레지스트층(112, 114)이 경화되도록 할 수 있다. 이에 의해 제1 및 제2 레지스트층(112, 114)에 나노 패턴(125)의 형상이 각인될 수 있다. 제1 및 제2 레지스트층(112, 114)이 열가소성 수지로 이루어진 경우, 몰드(120)를 가압하기 전에 제1 및 제2 레지스트층(112, 114)을 연화시키는 공정이 추가적으로 수행될 수 있다.
제1 레지스트층(112)과 제2 레지스트층(114)의 경계면에서 나노 패턴(125)은 제1 길이(D1)를 가질 수 있으며, 제1 길이(D1)는 후속의 공정에 의해 형성되는 나노 구조물의 크기를 결정할 수 있다.
다음으로, 도 1d에 도시된 것과 같이, 몰드(120)를 제거한다. 제1 및 제2 레지스트층(112, 114)에는 몰드(120)의 나노 패턴(125)이 전사된 패턴 영역(P)이 형성되며, 패턴 영역(P)에서 제2 레지스트층(114)에는 개구부가 형성되고, 제1 레지스트층(112)은 일부가 노출된다.
도 1e를 참조하면, 제1 레지스트층(112)을 선택적으로 식각하는 단계가 수행된다.
상기 식각은 패턴 영역(P)에서 노출된 제1 레지스트층(112)에 대하여 수행될 수 있으며, 예를 들어 습식 식각 또는 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching, RIE)과 같은 건식 식각 공정이 이용될 수 있으며, 이방성 식각이 이루어질 수 있다. 따라서, 제1 레지스트층(112)에도 개구부가 형성되며, 제2 레지스트층(114) 아래에 언더컷(undercut)(U)이 형성될 수 있다.
본 단계에서 식각은 제1 레지스트층(112)에 대해서만 선택적으로 수행될 수 있다. 따라서, 예컨대 습식 식각을 이용하는 경우, 제1 레지스트층(112)만을 선택적으로 제거할 수 있는 식각제를 이용할 수 있다. 다만, 실시 형태에 따라, 제2 레지스트층(114)의 식각율에 비하여 제1 레지스트층(112)의 식각율이 크도록 식각이 수행될 수도 있다.
제1 레지스트층(112)과 제2 레지스트층(114)의 경계에서 제2 레지스트층(114)의 개구부는 제1 길이(D1)를 가질 수 있으며, 이는 도 1c에서 상술한 제1 레지스트층(112)과 제2 레지스트층(114)의 경계에서의 나노 패턴(125)의 크기에 대응된다. 제1 레지스트층(112)은 제2 레지스트층(114)과의 경계에서 제1 길이(D1)보다 큰 제2 길이(D2)를 가질 수 있다. 또한, 패턴 영역(P)에서 기판(100)의 적어도 일부가 노출될 수 있으며, 노출된 영역은 제3 길이(D3)를 가질 수 있다. 제3 길이(D3)는 제1 길이(D1)와 동일하거나 유사할 수 있으나, 제1 레지스트층(112)의 식각 정도에 따라 다양할 수 있으며, 도면에 도시된 상대적인 크기에 한정되지 않는다.
도 1f를 참조하면, 기판(100) 상에 나노 구조물(150)을 형성하는 단계가 수행된다.
나노 구조물(150)은 제2 레지스트층(114)을 마스크로 이용하여, 패턴 영역(P)에서 노출된 기판(100) 상에 형성될 수 있다. 나노 구조물(150)은 기판(100)의 상부 또는 일 측면으로부터 증착 물질이 직진성을 가지고 기판(100)으로 이동하여 증착되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 증착 물질은 기판(100)에 대하여 소정 각도를 가지고 이동하여 증착될 수 있으며, 수직으로 또는 경사진 각도로 이동하여 증착될 수 있다. 따라서, 나노 구조물(150)의 크기(D4)는, 제1 레지스트층(112)과 제2 레지스트층(114)의 경계에서의 제2 레지스트층(114)의 개구부의 길이인 제1 길이(D1)와 동일하거나 유사할 수 있다. 실시 형태에 따라서, 나노 구조물(150)의 크기(D4)는 제1 길이(D1)보다 작을 수도 있으며, 나노 구조물(150)의 위치도 제2 레지스트층(114)의 개구부의 하부로부터 소정 길이만큼 시프트되어 형성될 수 있다.
나노 구조물(150)은 예를 들어, 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리기상증착법(Physical Vapor Deposition, PVD)을 이용하여 형성할 수 있다. 나노 구조물(150)은 예를 들어 금속으로 이루어질 수 있으나, 용도에 따라 다양한 물질이 이용될 수 있다.
다음으로, 잔존하는 제1 및 제2 레지스트층(112, 114)을 제거하는 공정이 수행될 수 있으며, 기판(100) 상에 나노 구조물(150)만 배열될 수 있다.
실시 형태에 따라, 나노 구조물(150)을 마스크로 이용하여 기판(100)의 적어도 일부를 식각할 수도 있다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법을 개략적으로 나타내는 주요 단계별 도면들이다.
먼저 도 1a 및 도 1b를 참조하여 상술한 것과 같이, 기판(100) 상에 제1 및 제2 레지스트층(112, 114)을 순차적으로 형성하는 단계 및 나노 패턴(125)이 형성된 몰드(120)를 준비하는 단계가 수행될 수 있다. 특히, 본 실시예에서는 제2 레지스트층(114)의 두께가 상대적으로 두꺼울 수 있다.
도 2a를 참조하면, 제2 레지스트층(114)에 몰드(120)를 가압하여 나노 패턴(125)을 전사하는 단계가 수행된다.
나노 패턴(125)은 제2 레지스트층(114)의 적어도 일부에 삽입되도록 가압된다. 본 실시예에서는 도 1c를 참조하여 상술한 실시예에서와 달리, 몰드(120)가 제2 레지스트층(114)을 관통하지 않고, 제2 레지스트층(114)의 적어도 일부에 삽입될 수 있다. 다음으로, 열 및/또는 UV와 같은 광을 가하여 제1 및 제2 레지스트층(112, 114)이 경화되도록 할 수 있다. 이에 의해 제2 레지스트층(114)에 나노 패턴(125)의 형상이 각인될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 몰드(120)를 제거할 수 있다. 제2 레지스트층(114)에는 몰드(120)의 나노 패턴(125)이 전사된 패턴 영역(P)이 형성될 수 있다.
도 2c를 참조하면, 패턴 영역(P)이 확장되도록 제2 레지스트층(114)을 식각하는 단계가 수행될 수 있다.
상기 식각은 건식 식각 공정에 의할 수 있으며, 예를 들어, 산소 플라즈마를 이용할 수 있다. 제2 레지스트층(114)과 함께 제1 레지스트층(112)도 일부가 함께 식각될 수 있다.
본 단계에 의해 패턴 영역(P)이 확장되어 제1 및 제2 레지스트층(112, 114)의 경계에서 패턴 영역(P)은 제1 길이(D1')를 가질 수 있으며, 제1 길이(D1')는 후속의 공정에 의해 형성되는 나노 구조물의 크기를 결정할 수 있다.
다음으로, 도 1e 및 도 1f를 참조하여 상술한 것과 같이, 제1 레지스트층(112)을 선택적으로 식각하는 단계 및 기판(100) 상에 나노 구조물(150)을 형성하는 단계가 수행되어, 최종적으로 나노 구조물(150)이 형성될 수 있다. 본 실시예에 의하면, 도 1a 내지 도 1f를 참조하여 상술한 실시예에서와 달리, 몰드(120)가 제1 레지스트층(112)에 까지 삽입되지 않고 제2 레지스트층(114)에만 삽입되는 경우에도, 패턴 영역(P)이 확장되도록 제2 레지스트층(114)을 식각함으로써 나노 구조물(150)을 형성할 수 있다. 이 경우, 나노 구조물(150)의 크기는, 제1 및 제2 레지스트층(112, 114)의 경계면에서 제2 레지스트층(114)의 제거된 영역의 크기에 의해 결정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 도 1c를 참조하여 상술한 제1 및 제2 레지스트층(112, 114)에 몰드(120)를 가압하는 공정에 대응되는 공정이 세 가지 실시 형태에 대하여 도시되며, 이를 참조하여 나노 구조물(150)의 크기를 제어하는 방법을 설명한다.
나노 구조물(150)의 크기는, 예컨대 나노 구조물(150)이 원형의 패턴을 형성하는 경우, 동일한 몰드(120)를 이용하여 제1 지름 내지 제3 지름(C1, C2, C3)으로 다양하게 형성될 수 있다. 나노 구조물(150)의 크기는 제1 및 제2 레지스트층(112, 114)의 경계면 레벨(L1, L2, L3)의 선택에 의해 제어될 수 있다. 상술한 것과 같이, 나노 구조물(150)의 크기는 몰드(120)가 가압된 후 형성되는 제2 레지스트층(114)의 개구부의 크기에 의해 결정되기 때문이다. 따라서, 제1 및 제2 레지스트층(112, 114)의 두께 비에 따라 경계면 레벨(L1, L2, L3)이 변화될 수 있고 이에 의해 최종적으로 형성되는 나노 구조물(150)의 크기가 제어될 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 레지스트층(112, 114)의 경계면이 제1 레벨(L1)에 위치하는 경우, 즉, 제1 레지스트층(112)의 두께가 상대적으로 얇은 경우, 상대적으로 작은 제1 지름(C1)을 가지는 나노 구조물(150)을 형성할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 레지스트층(112, 114)의 경계면이 제3 레벨(L3)에 위치하는 경우, 즉, 제1 레지스트층(112)의 두께가 상대적으로 두꺼운 경우, 상대적으로 큰 제3 지름(C3)을 가지는 나노 구조물(150)을 형성할 수 있다. 여기서는 나노 구조물(150)의 형상이 원형인 경우를 예로 설명하였으나, 본 발명의 실시 형태는 이에 한정되지 않으며, 다양한 형상의 나노 구조물(150)에 대해서 이러한 크기 제어 방법의 적용이 가능하다. 또한, 제1 및 제2 레지스트층(112, 114)의 두께 비에 따라 경계면 레벨(L1, L2, L3)도 도시된 레벨들 이외에 다양하게 변화될 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 동일한 몰드(120)를 사용하는 경우라도, 제1 및 제2 레지스트층(112, 114)의 상대적인 두께에 따라 다른 크기를 가지는 나노 구조물(150)을 형성할 수 있게 된다. 따라서, 다양한 용도에 하나의 몰드(120)가 활용될 수 있으며 새로운 몰드를 제조해야 하는 번거로움을 방지할 수 있게 된다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법에 이용 가능한 몰드를 개략적으로 나타내는 사시도들이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법에 의해 형성된 나노 구조물을 개략적으로 나타내는 평면도들이다.
도 4a를 참조하면, 몰드(120a)는 몸체부(123a) 및 몸체부(123a) 상의 나노 패턴(125a)을 포함하며, 나노 패턴(125a)은 복수 개가 열 및 행을 이루어 배열될 수 있다. 나노 패턴(125a)은 몸체부(123a)에 평행한 면에서 원형의 단면을 가지고 수직한 면에서 삼각형의 형상을 가지며, 몸체부(123a)로부터 상부로 연장되며 단면적이 점진적으로 감소되는 원뿔 형상을 가질 수 있다.
본 실시 형태의 몰드(120a)를 이용하는 경우, 도 5a와 같이, 형성된 나노 구조물(150a)은 원형 패턴을 이룰 수 있다.
도 4b를 참조하면, 몰드(120b)는 몸체부(123b) 및 몸체부(123b) 상의 나노 패턴(125b)을 포함하며, 나노 패턴(125b)은 복수 개가 열 및 행을 이루어 배열될 수 있다. 나노 패턴(125b)은 몸체부(123b)에 평행한 면에서 사각형의 단면을 가지고 수직한 면에서 삼각형의 형상을 가지며, 몸체부(123b)로부터 상부로 연장되며 단면적이 점진적으로 감소되는 사각뿔 형상을 가질 수 있다. 다만, 나노 패턴(125b)의 형상은 이에 한정되지 않으며, 몸체부(123b)로부터 상부로 연장되며 단면적이 감소되는 형상이면 본 발명의 나노 패턴(125b)으로 이용될 수 있다.
본 실시 형태의 몰드(120b)를 이용하는 경우, 도 5b와 같이, 나노 구조물(150b)은 기판(100)의 사각형 패턴을 이룰 수 있다.
도 4c를 참조하면, 몰드(120c)는 몸체부(123c) 및 몸체부(123c) 상의 나노 패턴(125c)을 포함하며, 나노 패턴(125c)은 복수 개가 일 열로 배열될 수 있다. 본 실시 형태의 나노 패턴(125c)은 일 방향으로 연장된 삼각기둥의 형상을 가질 수 있으며, 몸체부(123c)에 평행한 면에서 직사각형의 단면을 가지며 수직한 면에서 삼각형의 형상을 갖는다. 또한, 몸체부(123c)로부터 상부로 연장되며 단면적이 점진적으로 감소될 수 있다.
본 실시 형태의 몰드(120c)를 이용하는 경우, 도 5c와 같이, 나노 구조물(150c)은 라인 패턴을 이룰 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법에 이용 가능한 몰드의 전자현미경 사진이다.
도 6을 참조하면, 주사 전자현미경(Scanning Electron Microscopy, SEM)에 의해 Si으로 이루어진 몰드(120)를 분석한 결과를 도시하며, 사진 상에서 나노 패턴(125)의 상부에 몰드형성용 레지스트로 이용된 물질이 잔존하는 상태에서 분석되었다. 몰드(120)는 예를 들어, HSQ(hydrogen silsesquioxane)를 레지스트로 사용하여 전자빔 리소그래피(electron-beam lithography)에 의해 제조될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
몰드(120)는 원뿔 형상을 가지며, 일정한 간격으로 열과 행을 이루어 배열된다. 구체적으로, 나노 패턴(125)은 약 100nm의 피치(pitch)를 가지고 배열된다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법을 개략적으로 나타내는 도면들이다.
도 7a를 참조하면, 기판(100a)은, 도 1a에서와 달리, 베이스(101) 및 가용층(105)을 포함한다. 베이스(101)는 실리콘 기판과 같은 통상의 반도체 기판, 도전성 기판 또는 절연성 기판 중 어느 하나일 수 있다. 가용층(105)은 고분자층일 수 있으며, 베이스(101)가 용해되지 않는 소정 용액에 용해될 수 있는 물질로 이루어질 수 있다.
기판(100a) 상에는 제1 및 제2 레지스트층(112, 114)이 순차적으로 적층될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 도 1b 내지 도 1f를 참조하여 상술한 공정에 의해 나노 구조물(150)이 기판(100a) 상에 형성된다. 본 실시 형태에서, 나노 구조물(150)은기판(100a)의 상부면과 평행한 면에서, 예컨대 원형의 단면을 가질 수 있다.
도 7c를 참조하면, 가용층(105)을 녹여서 나노 구조물(105)를 수거하는 단계가 수행된다. 가용층(105)을 선택적으로 용해시킬 수 있는 용액에, 나노 구조물(150)이 형성된 기판(100a)을 침습시켜, 나노 구조물들(150) 사이에서 노출된 가용층(105)을 상면 및 측면으로부터 용해되도록 할 수 있다. 이에 의해, 나노 입자인 나노 구조물(105)을 수거할 수 있다.
본 실시 형태에 의하면, 나노 입자와 같은 나노 구조물(150)을 용이하게 대량으로 제조할 수 있게 된다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법은 전자제품에 포함되는 전자 소자 및 기판 등에서 미세 패턴을 포함하는 나노 구조물의 형성에 이용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 기판 상에 순차적으로 제1 및 제2 레지스트층을 형성하는 단계;
    몸체부 및 상기 몸체부로부터 연장되며 단면의 크기가 변화되는 나노 패턴을 포함하는 몰드를 준비하는 단계;
    상기 나노 패턴이 상기 제2 레지스트층에 삽입되도록 상기 제2 레지스트층 상에 상기 몰드를 가압하여 상기 나노 패턴이 전사된 패턴 영역을 형성하는 단계;
    상기 몰드를 제거한 후, 상기 패턴 영역에서 상기 기판이 노출되도록 상기 제1 레지스트층을 선택적으로 식각하는 단계; 및
    상기 제2 레지스트층을 마스크층으로 이용하여 상기 기판 상에 나노 구조물을 형성하는 단계를 포함하는 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 패턴 영역을 형성하는 단계에서, 상기 몰드는 상기 제2 레지스트층을 관통하고 상기 제1 레지스트층의 적어도 일부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 패턴 영역을 형성하는 단계에서, 상기 몰드는 상기 제2 레지스트층에만 삽입되며,
    상기 몰드를 제거한 후, 상기 패턴 영역이 확장되도록 상기 제2 레지스트층을 식각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 레지스트층을 선택적으로 식각하는 단계에서, 상기 제2 레지스트층 아래에 언더컷(undercut)이 형성되는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 나노 구조물의 크기는, 상기 나노 패턴이 전사된 패턴 영역을 형성하는 단계에서 상기 제1 레지스트층과 상기 제2 레지스트층의 경계면에서의 상기 나노 패턴의 크기에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 나노 구조물의 크기는, 상기 제1 레지스트층을 선택적으로 식각하는 단계 이후에, 상기 제1 레지스트층과 상기 제2 레지스트층의 경계면에서 상기 제2 레지스트층의 제거된 영역의 크기에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 나노 구조물의 크기는 상기 제1 및 제2 레지스트층의 상대적인 두께에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 나노 패턴은 상기 몸체부에 수직한 일 방향에서의 단면이 삼각형인 것을 특징으로 하는 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 나노 패턴이 전사된 패턴 영역을 형성하는 단계는, 상기 제1 및 제2 레지스트층을 열 또는 광을 이용하여 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 나노 구조물을 이용하여 상기 기판의 적어도 일부를 식각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 나노 구조물을 형성하는 단계에서, 상기 나노 구조물을 형성하는 물질이 상기 기판에 대하여 소정 각도를 가지고 상기 기판 상에 증착되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 제1 레지스트층이 형성되는 상부 영역에 형성된 가용층을 포함하고,
    상기 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법은,
    상기 나노 구조물이 형성된 상기 가용층을 가용성 용액에 침습시키는 단계; 및
    상기 나노 구조물을 회수하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법.
  13. 기판 상에 순차적으로 제1 및 제2 레지스트층을 형성하는 단계;
    단면적이 변화되는 삼차원 형상을 가지는 나노 패턴을 포함하는 몰드를 준비하는 단계;
    상기 제2 레지스트층 상에 상기 몰드를 가압하여 상기 나노 패턴을 전사하는 단계;
    상기 몰드를 제거한 후 노출된 상기 제1 및 제2 레지스트층의 적어도 일부를 선택적으로 식각하는 단계; 및
    상기 제2 레지스트층을 마스크층으로 이용하여 상기 기판 상에 나노 구조물을 형성하는 단계를 포함하는 나노 임프린트를 이용한 나노 구조물 형성 방법.
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