KR100531039B1 - Method for lithography by using nano transfer molding and master substrate and method for making nano transfer mold - Google Patents
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Abstract
본 발명은 리소그래피 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마이크로미터에서 나노미터 수준의 패턴까지 형성할 수 있는 나노 트랜스퍼 몰드 또는 마스터 기판을 이용하여 패턴을 전이하는 리소그래피 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lithographic method, and more particularly, to a lithographic method for transferring a pattern using a nano transfer mold or a master substrate capable of forming patterns from micrometers to nanometers.
본 발명에 따른 리소그래피 방법은, (a) 나노미터 수준의 패턴이 형성되어 있는 나노 몰드 위에 마스크층을 스핀 코팅하여 마스크층의 표면을 균일하게 하는 단계; (b) 상기 (a)단계를 통해 마스크층이 균일하게 도포된 나노 몰드를 박막이 증착되어 있는 기판 위에 붙이는 단계; (c) 상기 나노 몰드를 제거하고 상기 기판 위의 박막이 나타날 때까지 마스크층을 식각하는 단계; 및 (d) 상기 (c)단계를 통해 식각되지 않은 마스크층 패턴을 마스크로 하여 박막을 식각하고 상기 마스크층 패턴을 제거하는 단계;를 포함하여 이루어진다.The lithographic method according to the present invention comprises the steps of: (a) spin coating a mask layer on a nano mold on which a nanometer level pattern is formed to uniform the surface of the mask layer; (b) attaching the nano mold to which the mask layer is uniformly applied through the step (a) on the substrate on which the thin film is deposited; (c) etching the mask layer until the nano mold is removed and a thin film on the substrate appears; And (d) etching the thin film and removing the mask layer pattern using the mask layer pattern not etched through the step (c) as a mask.
Description
본 발명은 리소그래피 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마이크로미터에서 나노미터 수준의 패턴까지 형성할 수 있는 나노 트랜스퍼 몰드 또는 마스터 기판을 이용하여 패턴을 전이하는 리소그래피 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lithographic method, and more particularly, to a lithographic method for transferring a pattern using a nano transfer mold or a master substrate capable of forming patterns from micrometers to nanometers.
현재, 향후 10년 이내에 산업체에서 쓰이게 될 나노미터 수준의 패턴을 얻기 위해서 전자선 리소그래피, EUV 리소그래피, 엑스레이 리소그래피 등에 대한 연구가 전세계적으로 활발히 진행되고 있다. Currently, research on electron beam lithography, EUV lithography, and x-ray lithography is being actively conducted worldwide to obtain nanometer-level patterns for industrial use within the next 10 years.
그러나, 상기와 같은 종래의 리소그래피 방법들은 시간이 오래 걸리거나 막대한 비용이 소모된다는 치명적인 단점들을 가지고 있어서 상용화하는데 어려움이 있다.However, such conventional lithography methods have a serious disadvantage of being time-consuming or costly, which makes it difficult to commercialize them.
이러한 문제점들을 해결하기 위해 나노임프린트 리소그래피(Nanoimprint lithography; 미합중국 특허 No. 5,772,905), 소프트 리소그래피(Y. Xia, et. al., Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 550-575) 등의 많은 방법들이 제안되었고 이에 대한 연구가 진행되어왔다. 이러한 방법들은 나노미터 수준의 패턴을 가지는 기판을 이용해서 몰드를 형성하고 이 몰드를 이용하여 패턴을 반복적으로 형성하기 때문에 기존의 리소그래피 방식과 비교했을 때 시간뿐만 아니라 경제적인 측면에서도 장점을 지니고 있다. 그렇기 때문에 대량 생산에 이용할 수도 있지만 소규모의 연구실에서도 손쉽게, 낮은 비용을 들여서 나노미터 수준의 패터닝을 할 수가 있다.To solve these problems, such as nanoimprint lithography (US Patent No. 5,772,905), soft lithography (Y. Xia, et. Al., Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 550-575) Many methods have been proposed and research has been conducted. These methods have advantages in terms of time as well as economics compared to the conventional lithography method because the mold is formed using a substrate having a pattern of nanometer level and the pattern is repeatedly formed using the mold. This allows them to be used for mass production, but can be easily and cost-effectively, even at small laboratories, at nanometer-level patterning.
이하, 종래의 기술에 따른 리소그래피 방법을 도면을 참조하여 개략적으로 설명하고 그 문제점을 설명한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A lithographic method according to the prior art will now be described schematically with reference to the drawings and the problems thereof.
도 1은 종래 기술에 따른 PDMS 몰드를 형성하는 방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도이다. 도시된 바와 같이, 나노미터 수준의 패턴(110)이 형성되어 있는 기판(120) 위에 PDMS((polydimethylsiloxanes, 130)을 붇고 경화시켜 기판(120)을 분리하여 PDMS 몰드(140)를 제작한다.1 is a process cross-sectional view sequentially showing a method of forming a PDMS mold according to the prior art. As shown, the PDMS mold 140 is prepared by separating and curing the PDMS (polydimethylsiloxanes, 130) on the substrate 120 having the nanometer-level pattern 110 formed thereon.
도 2는 종래 기술에 따른 임프린트 방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도이다. 도시된 바와 같이, 기판(220) 위에 적층된 폴리머 박막(250)에 단단한 몰드(240)를 붙인 후 압력을 가하고 몰드(240)을 제거하면 패턴(210)이 형성된다. 그러나, 임프린트 방법의 경우 몰드가 단단한 물질이기 때문에 기판이 평탄하지 않을 경우 패터닝에 어려움이 있다.2 is a process cross-sectional view sequentially showing an imprint method according to the prior art. As shown, a pattern 210 is formed by attaching a hard mold 240 to the polymer thin film 250 stacked on the substrate 220, applying a pressure, and removing the mold 240. However, in the case of the imprint method, since the mold is a hard material, patterning is difficult when the substrate is not flat.
도 3은 종래 기술에 따른 마이크로 트랜스퍼 몰딩 방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도이다. 도시된 바와 같이, PDMS 몰드(340)에 폴리머(350)을 붓고 잉여 폴리머를 제거한다. 잉여폴리머가 제거된 PDMS 몰드(360)를 기판(320) 위에 붙이고 폴리머를 경화시키고 PDMS 몰드(340)를 제거하여 패턴(310)을 얻는다. 그러나, 이 경우에는 폴리머를 몰드에 붓고 잉여 폴리머를 제거한 후 기판에 패턴을 전이하면서 패턴이 없는 부분에 불균일한 폴리머 잔유물들이 남아서 패턴 형성에 방해가 되는 문제가 있다.3 is a process cross-sectional view sequentially showing a micro transfer molding method according to the prior art. As shown, the polymer 350 is poured into the PDMS mold 340 and the excess polymer is removed. The PDMS mold 360 from which the excess polymer has been removed is attached onto the substrate 320, the polymer is cured, and the PDMS mold 340 is removed to obtain a pattern 310. However, in this case, the polymer is poured into a mold, the excess polymer is removed, and then the pattern is transferred to the substrate, whereby non-uniform polymer residues remain in the non-patterned portion, thereby preventing the pattern formation.
도 4는 종래 기술에 따른 모세관 현상을 이용한 마이크로 몰딩 방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도이다. 도시된 바와 같이, 기판(420) 위에 PDMS 몰드(440)를 붙이고 폴리머(450)를 모세관 현상을 이용하여 채널(460)을 채우게 된다. 그리고, 폴리머(450)를 경화시키고 PDMS 몰드(440)를 제거하여 패턴(410)을 얻는다. 그러나, 이 방법을 이용할 경우 나노미터 수준의 미세한 패턴을 형성하기가 힘들고 양산성이 떨어지며 몰드 내부에 독립적으로 형성되어 있는 패턴의 경우 패터닝이 안된다는 단점을 가진다.4 is a process cross-sectional view sequentially showing a micro molding method using a capillary phenomenon according to the prior art. As shown, the PDMS mold 440 is attached onto the substrate 420 and the polymer 450 fills the channel 460 using capillary action. The polymer 450 is cured and the PDMS mold 440 is removed to obtain a pattern 410. However, this method has a disadvantage in that it is difficult to form nanometer fine patterns, inferior in mass productivity, and in the case of patterns formed independently in the mold, patterning is not possible.
도 5는 종래 기술에 따른 솔벤트-어시스티드 마이크로 몰딩 방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도이다. 도시된 바와 같이, PDMS 몰드(540)에 폴리머(550)를 녹일 수 있는 솔벤트(560)를 묻히고 폴리머(550)가 도포되어 있는 기판(520) 위에 붙이면 솔벤트(560)가 폴리머(550)를 녹이면서 패턴(510)이 형성되게 된다. 이 경우에도 기판에 불균일하게 분포한 폴리머 잔유물들이 패터닝에 악영향을 미치게 되는 문제가 있다.5 is a process cross-sectional view sequentially illustrating a solvent-assisted micro molding method according to the prior art. As shown, the PDMS mold 540 is embedded with a solvent 560 capable of dissolving the polymer 550, and then attached onto the substrate 520 on which the polymer 550 is applied, and the solvent 560 dissolves the polymer 550. While the pattern 510 is formed. Even in this case, there is a problem that the polymer residues unevenly distributed on the substrate adversely affect the patterning.
본 발명의 목적은, 시간과 비용을 극소화하면서 양산성있는 나노미터 수준의 리소그래피까지 수행할 수 있는 나노 몰드를 이용한 리소그래피 방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a lithographic method using nanomolds that can perform mass-production lithography at the nanometer level while minimizing time and cost.
본 발명의 다른 목적은, 시간과 비용을 극소화하면서 양산성있는 나노미터 수준의 리소그래피까지 수행할 수 있는 나노 마스터 기판을 이용한 리소그래피 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a lithography method using a nano master substrate which can perform mass production of nanometer-level lithography while minimizing time and cost.
본 발명의 또 다른 목적은, 나노 몰드 위에 균일한 마스크층을 형성하고 이를 기판에 붙여 마스크층 잔유물이 전혀 없거나 일정하게 분포하여, 재현성있게 제거하여 매우 균일한 나노미터 수준의 패턴을 형성하는 방법을 제공하는 데 있다.It is still another object of the present invention to form a uniform mask layer on a nano mold and attach it to a substrate with no or uniformly distributed mask layer residue, thereby reproducibly removing a very uniform nanometer level pattern. To provide.
본 발명의 또 다른 목적은, 시간과 비용을 극소화하면서 양산성있는 나노미터 수준의 리소그래피까지 수행할 수 있는 나노 몰드 제조 방법을 제공하는 데 있다.It is still another object of the present invention to provide a nano-mold manufacturing method capable of performing mass-production lithography at the nanometer level while minimizing time and cost.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 나노 트랜스퍼 몰딩을 이용한 리소그래피 방법은, (a) 나노미터 수준의 패턴이 형성되어 있는 나노 몰드 위에 마스크층을 스핀 코팅하여 마스크층의 표면을 균일하게 하는 단계; (b) 상기 (a)단계를 통해 마스크층이 균일하게 도포된 나노 몰드를 박막이 증착되어 있는 기판 위에 붙이는 단계; (c) 상기 나노 몰드를 제거하고 상기 기판 위의 박막이 나타날 때까지 마스크층을 식각하는 단계; 및 (d) 상기 (c)단계를 통해 식각되지 않은 마스크층 패턴을 마스크로 하여 박막을 식각하고 상기 마스크층 패턴을 제거하는 단계;를 포함하여 이루어진다. Lithographic method using a nano-transfer molding according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, (a) the surface of the mask layer by spin-coating the mask layer on the nano mold having a nanometer level pattern is formed Homogenizing; (b) attaching the nano mold to which the mask layer is uniformly applied through the step (a) on the substrate on which the thin film is deposited; (c) etching the mask layer until the nano mold is removed and a thin film on the substrate appears; And (d) etching the thin film and removing the mask layer pattern using the mask layer pattern not etched through the step (c) as a mask.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노 트랜스퍼 몰딩을 이용한 리소그래피 방법은, (a) 나노미터 수준의 패턴이 형성되어 있는 나노 몰드 위에 마스크층을 스핀 코팅하여 마스크층의 표면을 균일하게 하는 단계; (b) 상기 마스크층을 열처리를 통해 소프트 베이크하고 솔벤트를 제거한 후, 상기 마스크층의 두께를 조절하기 위해 UV 플러드(flood) 노광을 실시하여 마스크층의 두께를 얇게 하는 단계; (c) 상기 (a)단계를 통해 마스크층이 균일하게 도포된 나노 몰드를 박막이 증착되어 있는 기판 위에 붙이는 단계; (d) 상기 나노 몰드를 제거하고 상기 기판 위의 박막이 나타날 때까지 마스크층을 식각하는 단계; 및 (e) 상기 (d)단계를 통해 식각되지 않은 마스크층 패턴을 마스크로 하여 박막을 식각하고 상기 마스크층 패턴을 제거하는 단계;를 포함하여 이루어진다.In addition, the lithography method using nano transfer molding according to another embodiment of the present invention, (a) uniformly the surface of the mask layer by spin-coating the mask layer on the nano mold having a nanometer level pattern is formed; (b) soft-baking the mask layer through heat treatment to remove the solvent, and then performing a UV flood exposure to adjust the thickness of the mask layer to reduce the thickness of the mask layer; (c) attaching the nano mold to which the mask layer is uniformly applied through the step (a) on the substrate on which the thin film is deposited; (d) etching the mask layer until the nano mold is removed and a thin film on the substrate appears; And (e) etching the thin film and removing the mask layer pattern using the mask layer pattern not etched through the step (d) as a mask.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노 트랜스퍼 몰딩을 이용한 리소그래피 방법은, (a) 나노미터 수준의 패턴이 형성되어 있는 나노 몰드 위에 마스크층을 스핀 코팅하여 마스크층의 표면을 균일하게 하는 단계; (b) 상기 마스크층을 열처리를 통해 소프트 베이크하고 솔벤트를 제거한 후, UV 플러드(flood) 노광을 실시하여 상기 나노 몰드 표면이 노출되도록 마스크층을 제거하는 단계; (c) 상기 (a)단계를 통해 마스크층이 균일하게 도포된 나노 몰드를 박막이 증착되어 있는 기판 위에 붙이는 단계; 및 (d) 상기 나노 몰드를 제거하고 마스크 패턴을 마스크로 하여 박막을 식각하고 상기 마스크층 패턴을 제거하는 단계;를 포함하여 이루어진다.In addition, in the lithography method using nano transfer molding according to another embodiment of the present invention, (a) uniformly the surface of the mask layer by spin-coating the mask layer on the nano mold having the nanometer-level pattern is formed ; (b) soft-baking the mask layer through heat treatment, removing the solvent, and then performing a UV flood exposure to remove the mask layer to expose the nano mold surface; (c) attaching the nano mold to which the mask layer is uniformly applied through the step (a) on the substrate on which the thin film is deposited; And (d) removing the nano mold, etching the thin film using the mask pattern as a mask, and removing the mask layer pattern.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 나노 트랜스퍼 마스터 기판을 이용한 리소그래피 방법은, (a) 나노미터 수준의 패턴이 형성되어 있는 마스터 기판 위에 접착 방지층을 도포하는 단계; (b) 상기 마스터 기판 위에 마스크층을 스핀 코팅하여 마스크층의 표면을 균일하게 하는 단계; (c) 박막이 증착되어 있는 기판 표면 위에 접착 촉진층을 도포하는 단계; (d) 상기 (b)단계를 통해 마스크층이 균일하게 도포된 마스터 기판을 상기 박막이 증착되어 있는 기판 위에 붙이는 단계; (e) 상기 박막이 증착되어 있는 기판에 압력을 가하여 마스크층의 두께를 조절하고 후속 열처리 공정을 통해 마스크층을 굳히는 단계; (f) 상기 마스터 기판을 제거하고 상기 기판 위의 박막이 나타날 때까지 마스크층을 식각하는 단계; 및 (g) 상기 (f)단계를 통해 식각되지 않은 마스크층 패턴을 마스크로 하여 박막을 식각하고 상기 마스크층 패턴을 제거하는 단계;를 포함하여 이루어진다.In addition, a lithographic method using a nano transfer master substrate according to an embodiment of the present invention includes: (a) applying an anti-adhesion layer on a master substrate on which a nanometer level pattern is formed; (b) spin coating the mask layer on the master substrate to make the surface of the mask layer uniform; (c) applying an adhesion promoter layer on the surface of the substrate on which the thin film is deposited; (d) attaching the master substrate having the mask layer uniformly coated on the substrate on which the thin film is deposited through step (b); (e) applying pressure to the substrate on which the thin film is deposited to adjust the thickness of the mask layer and to harden the mask layer through a subsequent heat treatment process; (f) removing the master substrate and etching the mask layer until a thin film on the substrate appears; And (g) etching the thin film and removing the mask layer pattern using the mask layer pattern not etched through the step (f) as a mask.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 나노 트랜스퍼 몰드 제작 방법은, (a) 나노미터 수준의 패턴이 형성되어 있는 기판에 시드 금속을 증착하는 단계; (b) 상기 기판 상면에 금속 도금을 통해 금속 몰드를 형성하는 단계; (c) 상기 금속 몰드 상면에 PDMS(polydimethylsiloxanes) 등의 탄력성있는 접착제를 도포하여 핸들링을 위한 핸들링 기판을 붙이는 단계; 및 (d) 상기 금속 몰드에서 기판을 분리하는 단계;를 포함하여 이루어진다.In addition, the nano-transfer mold manufacturing method according to an embodiment of the present invention, (a) depositing a seed metal on the substrate is a nanometer level pattern is formed; (b) forming a metal mold on the upper surface of the substrate through metal plating; (c) applying a flexible adhesive such as PDMS (polydimethylsiloxanes) to the upper surface of the metal mold to attach a handling substrate for handling; And (d) separating the substrate from the metal mold.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노 트랜스퍼 몰드 제작 방법은, (a) 나노미터 수준의 패턴이 형성되어 있는 기판에 자기정합 단분자층 물질을 도포하는 단계; (b) 상기 기판 상면에 PDMS(polydimethylsiloxanes) 등의 플라스틱을 부어서 플라스틱 몰드를 형성하는 단계; (c) 상기 플라스틱 몰드 상면에 핸들링을 위한 핸들링 기판을 붙이는 단계; 및 (d) 상기 플라스틱 몰드에서 기판을 분리하는 단계;를 포함하여 이루어진다.In addition, the nano-transfer mold manufacturing method according to another embodiment of the present invention, (a) applying a self-aligning monolayer material to the substrate on which the nanometer level pattern is formed; (b) forming a plastic mold by pouring plastic such as polydimethylsiloxanes (PDMS) on the upper surface of the substrate; (c) attaching a handling substrate for handling to the upper surface of the plastic mold; And (d) separating the substrate from the plastic mold.
이하, 본 발명에 의한 나노 트랜스퍼 몰드와 마스터 기판을 이용한 리소그래피 방법과 나노 트랜스퍼 몰드의 제작방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a lithography method using a nano transfer mold and a master substrate and a method of manufacturing a nano transfer mold according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<나노 트랜스퍼 몰드를 이용한 리소그래피 방법>Lithography Method Using Nano Transfer Mold
도 6은 본 발명에 따른 나노 몰드 위에 마스크층을 형성하고 마스크층의 두께를 조절하는 방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도이다.6 is a cross-sectional view sequentially illustrating a method of forming a mask layer on a nano mold according to the present invention and adjusting a thickness of the mask layer.
도시된 바와 같이, 나노미터 수준의 패턴이 형성되어 있는 나노 몰드(610)를 제작한다(600A).As shown in the drawing, a nano mold 610 having a nanometer level pattern is formed (600A).
상기 나노 몰드(610) 위에 자기정합 단분자층(620)을 도포하여 나노 몰드(610)와 마스크층(630) 간의 접착력을 감소시켜 나노 몰드를 쉽게 제거할 수 있도록 한다(600B).The self-aligning monolayer 620 is applied on the nano mold 610 to reduce the adhesion between the nano mold 610 and the mask layer 630 so that the nano mold may be easily removed (600B).
상기 나노 몰드(610) 위에 마스크층(630)을 스핀 코팅하여 균일한 마스크층을 형성한다(600C). 이 때, 일정 두께 이상의 마스크층을 스핀 코팅할 경우 마스크층의 위쪽 표면은 나노 몰드 상의 패턴의 구조와 상관없이 균일한 면을 가지게 된다.이를 리소그래피 방법에 그대로 사용할 수도 있고, 아래 과정을 더 거친 후에 사용할 수도 있다. The mask layer 630 is spin coated on the nano mold 610 to form a uniform mask layer (600C). In this case, when spin coating a mask layer having a predetermined thickness or more, the upper surface of the mask layer has a uniform surface regardless of the structure of the pattern on the nano mold. Can also be used.
여기서, 마스크층은 감광성 폴리머, 비감광성 폴리머, 스핀온글라스 또는 플라스틱 등의 스핀 코팅이 가능한 물질 중 어느 하나의 물질로 구성되는 것이 바람직하다.Here, the mask layer is preferably made of any one of materials capable of spin coating, such as a photosensitive polymer, a non-photosensitive polymer, spin-on glass, or plastic.
상기 (C)단계 후에 마스크층(630)을 열처리하여 소프트 베이크하여 솔벤트를 제거한 마스크층(630a)을 얻는다(600D).After the step (C), the mask layer 630 is heat-treated to soft bake to obtain a mask layer 630a from which the solvent is removed (600D).
마스크층(630a)의 두께를 조절하기 위해서 UV 플러드 노광을 실시하면(E), 노광된 부분의 마스크층(630b)의 성질이 변하여 현상할 경우 현상액에 녹아서 없어지게 된다(600F).When the UV flood exposure is performed to adjust the thickness of the mask layer 630a (E), when the properties of the exposed mask layer 630b are changed and developed, they are dissolved in the developer and disappear (600F).
UV 플러드 노광을 적게 했을 경우에는 상기 마스크층(630b)을 현상하면 잉여 마스크층(630c)의 두께가 얇아지며(G), UV 플러드 노광을 적당량 했을 경우에는 상기 마스크층(630b)을 현상하면 잉여 마스크층이 완전히 없어진다(600H).When the UV flood exposure is reduced, the thickness of the excess mask layer 630c becomes thin when the mask layer 630b is developed (G), and when the mask layer 630b is developed when the appropriate amount of UV flood exposure is developed, the excess is excessive. The mask layer is completely gone (600H).
도 7은 본 발명의 일실시예 및 다른 실시예에 따른 나노 트랜스퍼 몰드를 이용한 리소그래피 방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도이다.7 is a process cross-sectional view sequentially illustrating a lithographic method using a nano transfer mold according to one embodiment and another embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 나노 트랜스퍼 몰드를 이용한 라소그래피 방법은 다음과 같다. As shown, a lithographic method using a nano transfer mold is as follows.
나노미터 수준의 패턴이 형성되어 있는 나노 몰드(710)를 제작한다(700A).A nano mold 710 having a nanometer level pattern is formed (700A).
상기 나노 몰드(710)와 700C 단계에서 형성될 마스크층(730)과의 접착력을 감소시켜 나노 몰드를 쉽게 분리하기 위해 자기정합 단분자층(720a) 물질을 나노 몰드에 도포한다(700B). In order to reduce the adhesion between the nano mold 710 and the mask layer 730 to be formed in step 700C, a self-aligning monolayer layer 720a material is applied to the nano mold (700B).
도 6의 (C)단계 및 (D)단계(본 발명에 따른 일실시예의 경우) 또는 도 6의 (C)단계 내지 (G)단계(본 발명에 따른 다른 일실시예의 경우)에서 기술한 방법을 이용하여 상기 나노 몰드(710) 위에 액체 또는 고체 상태의 마스크층(730)을 형성한다(700C).The method described in steps (C) and (D) of FIG. 6 (for one embodiment according to the present invention) or steps (C) to (G) of FIG. 6 (for another embodiment according to the present invention) of FIG. A mask layer 730 in a liquid or solid state is formed on the nano mold 710 by using (700C).
박막(740)이 증착되어 있는 기판(750)에 자기정합 단분자층(720b)을 형성하여 기판(750)상의 박막(740)과 마스크층(730)이 잘 붙도록 한다(700D).The self-aligning monolayer 710b is formed on the substrate 750 on which the thin film 740 is deposited so that the thin film 740 and the mask layer 730 on the substrate 750 adhere well (700D).
상기 마스크층(730)이 형성된 나노 몰드(710a)를 상기 700D 단계 후의 기판(750a) 위에 붙인 후, 마스크층(730)이 액체 상태인 경우 후속 열처리 공정을 통해 마스크층을 굳힌다(700E).After attaching the nano mold 710a on which the mask layer 730 is formed on the substrate 750a after the 700D step, when the mask layer 730 is in a liquid state, the mask layer is hardened through a subsequent heat treatment process (700E).
상기 나노 몰드(710)를 제거하고 기판(750) 상의 박막(740)이 나타날 때까지 마스크층(730)을 식각한다(700F).The nano mold 710 is removed and the mask layer 730 is etched until the thin film 740 on the substrate 750 appears (700F).
상기 (F)단계에서 식각되지 않은 마스크층(730)을 마스크로 하여 박막(740)을 식각하여 원하는 패턴을 형성한다(700G).The thin film 740 is etched using the mask layer 730 not etched in step (F) to form a desired pattern (700G).
마스크층을 완전히 제거하여 나노미터 수준의 패터닝(760)을 완성한다(700H).The mask layer is completely removed to complete nanometer level patterning 760 (700H).
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노 트랜스퍼 몰드를 이용한 리소그래피 방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도이다.8 is a cross-sectional view sequentially showing a lithographic method using a nano transfer mold according to another embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 나노 트랜스퍼 몰드를 이용한 라소그래피 방법은 다음과 같다. As shown, a lithographic method using a nano transfer mold is as follows.
나노미터 수준의 패턴이 형성되어 있는 나노 몰드(810)를 제작한다(800A).A nano mold 810 having a nanometer level pattern is formed (800A).
상기 나노 몰드(810)와 800C 단계후에 형성될 마스크층(830)과의 접착력을 감소시켜 나노 몰드를 쉽게 분리하기 위해 자기정합 단분자층(820a) 물질을 나노 몰드(810) 위에 도포한다(800B). In order to reduce the adhesion between the nano mold 810 and the mask layer 830 to be formed after the 800C step, a self-aligning monolayer 820a material is applied onto the nano mold 810 (800B).
도 6의 600H 단계에서 기술한 방법을 이용하여 상기 나노 몰드 위에 마스크층을 형성한다(800C).A mask layer is formed on the nano mold using the method described in step 600H of FIG. 6 (800C).
박막(840)이 증착되어 있는 기판(850)에 자기정합 단분자층(820b)을 형성하여 기판상의 박막(840)과 마스크층(830)이 잘 붙도록 한다(800D).The self-aligning monolayer 820b is formed on the substrate 850 on which the thin film 840 is deposited so that the thin film 840 and the mask layer 830 on the substrate adhere well (800D).
상기 마스크층(830)이 형성된 나노 몰드(810a)를 800D 단계후의 기판(850a)에 붙인다(800E).The nano mold 810a on which the mask layer 830 is formed is attached to the substrate 850a after the 800D step (800E).
상기 마스크층(830)을 마스크로 하여 박막(840)을 식각하여 원하는 패턴을 형성하고(800F), 마스크층(830)을 제거하여 나노미터 수준의 패터닝(860)을 완성한다.The thin film 840 is etched using the mask layer 830 as a mask to form a desired pattern (800F), and the mask layer 830 is removed to complete the nanometer-level patterning 860.
<나노 트랜스퍼 마스터 기판을 이용한 리소그래피 방법><Lithography Method Using Nano Transfer Master Substrate>
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 트랜스퍼 마스터 기판을 이용한 리소그래피 방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도이다.9 is a cross-sectional view sequentially illustrating a lithography method using a nano transfer master substrate according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 나노 트랜스퍼 마스터를 이용한 라소그래피 방법은 다음과 같다. As shown, a lithographic method using a nano transfer master is as follows.
나노미터 수준의 패턴이 형성되어 있는 마스터 기판(910)를 제작한다(900A).A master substrate 910 having a nanometer level pattern is formed (900A).
상기 마스터 기판(910)과 900C 단계에서 형성될 마스크층(930)과의 접착력을 감소시켜 나노 몰드를 쉽게 분리하기 위해 자기정합 단분자층(920a) 물질을 나노 마스터 기판(910) 위에 도포한다(900B). In order to reduce the adhesion between the master substrate 910 and the mask layer 930 to be formed in step 900C, a self-aligning monolayer 920a material is applied onto the nano master substrate 910 (900B). .
스핀 코팅 방법을 이용하여 상기 마스터 기판(910) 위에 액체 상태의 마스크층(930)을 형성한다(900C).A mask layer 930 in a liquid state is formed on the master substrate 910 by using a spin coating method (900C).
박막(940)이 증착되어 있는 기판(950)에 자기정합 단분자층(920b)을 형성하거나 마스크층(930)과 같은 물질을 스핀 코팅하여 기판(950)상의 박막(940)과 마스크층(930)이 잘 붙도록 한다(900D).The self-aligning monolayer 920b is formed on the substrate 950 on which the thin film 940 is deposited, or by spin coating a material such as the mask layer 930 to form the thin film 940 and the mask layer 930 on the substrate 950. Make sure it sticks well (900D).
상기 마스크층(930)이 형성된 나노 몰드(910a)를 상기 900D 단계 후의 기판(950a) 위에 붙인 후, 마스터 기판(910) 상면에 압력을 가하여 마스크층(930)의 두께를 조절하고 후속 열처리 공정을 통해 마스크층(930)을 굳힌다(900E).After attaching the nano mold 910a on which the mask layer 930 is formed on the substrate 950a after the step 900D, pressure is applied to the upper surface of the master substrate 910 to adjust the thickness of the mask layer 930 and to perform a subsequent heat treatment process. The mask layer 930 is hardened (900E).
상기 마스터 기판(910)를 제거하고 기판(950) 상의 박막(940)이 나타날 때까지 마스크층(930)을 식각한다(900F).The mask layer 930 is etched until the master substrate 910 is removed and the thin film 940 on the substrate 950 appears (900F).
상기 (F)단계에서 식각되지 않은 마스크층(930)을 마스크로 하여 박막(940)을 식각하여 원하는 패턴을 형성한다(900G).The thin film 940 is etched using the mask layer 930 not etched in step (F) to form a desired pattern (900G).
마스크층을 완전히 제거하여 나노미터 수준의 패터닝(960)을 완성한다(900H).The mask layer is completely removed to complete nanometer level patterning 960 (900H).
<나노 트랜스퍼 몰드 제작 방법><Nano transfer mold manufacturing method>
도 10은 본 발명에 따른 나노 트랜스퍼 몰드를 제작하는 방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도이다.10 is a process cross-sectional view sequentially showing a method of manufacturing a nano-transfer mold according to the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 나노 트랜스퍼 몰드를 제작하는 방법은 다음과 같다. As shown, a method of manufacturing a nano transfer mold according to the present invention is as follows.
기판(1010) 표면에 나노미터 수준의 패턴(1020)을 형성한다(1000A). 여기서, 상기 패턴(1020)은 폴리머, 산화막, 질화막 또는 다결정 실리콘 중 어느 하나로 구성되는 것이 바람직하다.A nanometer-level pattern 1020 is formed on the surface of the substrate 1010 (1000A). Here, the pattern 1020 is preferably composed of any one of a polymer, an oxide film, a nitride film or polycrystalline silicon.
상기 기판(1010) 상면에 형성된 패턴(1020) 위에 시드 금속(1030)을 증착한다(1000B). 여기서, 플라스틱 나노 몰드를 만드는 경우에는 시드 금속대신 몰드와 기판 사이의 접착력을 약화시키기 위한 자기정합 단분자층 물질을 도포한다.The seed metal 1030 is deposited on the pattern 1020 formed on the top surface of the substrate 1010 (1000B). In the case of making a plastic nano mold, a self-aligning monolayer material is applied instead of the seed metal to weaken the adhesive force between the mold and the substrate.
상기 기판(1010)에 도금을 하여 금속 몰드(1040)를 형성한다(1000C). 여기서, 플라스틱 나노 몰드를 만드는 경우에는 플라스틱을 부어서 몰드를 형성한다.The metal mold 1040 is formed by plating the substrate 1010 (1000C). Here, in the case of making a plastic nano mold, the plastic is poured to form a mold.
상기 금속 몰드(1040)에 PDMS와 같은 탄성력 있는 접착 물질(1050)을 이용하여 핸들링을 위한 핸들링 기판(1060)을 부착한다(1000D).The handling substrate 1060 for handling is attached to the metal mold 1040 by using an elastic adhesive material 1050 such as PDMS (1000D).
상기 기판(1010)에서 금속 몰드(1040)를 분리하면 나노 몰드가 완성된다. 제작된 나노 몰드는 패턴 전이 후에도 반복해서 사용할 수 있다.When the metal mold 1040 is separated from the substrate 1010, the nano mold is completed. The produced nano mold can be used repeatedly even after pattern transfer.
본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 기술하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 후술하는 본 발명의 청구범위를 기초로 다양하게 변형실시 할 수 있음은 물론이다.Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made based on the claims of the present invention described below.
본 발명에 따르면, 나노 몰드에 마스크층을 스핀 코팅하는 방법을 통해 균일한 마스크층을 형성할 수 있으며, 이렇게 형성된 나노 몰드상의 패턴을 기판에 전이하는 다양한 방법을 제안함으로써 나노미터 수준에서도 낮은 비용과 빠른 속도를 가지는 리소그래피 기술을 제공할 수 있게 된다. According to the present invention, a uniform mask layer can be formed by spin coating a mask layer on a nano mold, and various methods of transferring the pattern on the nano mold formed on the substrate to the substrate can be used to provide low cost and It is possible to provide fast lithography techniques.
또한, 마스크층이 웨이퍼 수준에서 매우 균일하게 형성되기 때문에, 기존의 방식에서 문제시 되었던 잉여 마스크층에 의한 패턴 형성의 불균일성을 해소할 수 있으며, UV 플러드 노광 및 현상을 통해 잉여 마스크층의 두께를 조정함으로써 기판에 패턴을 전이하는 방법을 다양화하여 각각의 상황에 따라 패턴 전이 방법을 적용할 수 있게 된다.In addition, since the mask layer is formed very uniformly at the wafer level, the non-uniformity of pattern formation by the excess mask layer, which has been a problem in the conventional method, can be eliminated, and the thickness of the excess mask layer can be reduced through UV flood exposure and development. By adjusting, the method of transferring the pattern to the substrate is diversified, and the pattern transfer method can be applied according to each situation.
또한, 나노 몰드와 마스크층과의 접착력을 감소시키거나 마스크층과 기판간의 접착력을 증가시키기 위해서 2 내지 3 나노미터 두께의 자기정합 단분자층을 이용함으로써 나노미터 수준의 패턴 크기에 전혀 영향을 주지 않으면서 쉽게 나노 몰드를 분리할 수 있게 된다.In addition, by using a self-aligned monolayer having a thickness of 2 to 3 nanometers to reduce the adhesion between the nano mold and the mask layer or to increase the adhesion between the mask layer and the substrate without affecting the nanometer-level pattern size at all The nano mold can be easily separated.
또한, 차세대 나노미터 수준의 리소그래피 기술에 적용 가능한 기술로서, 방법의 용이성과 낮은 비용으로 인해 고집적 회로를 생산하는 산업체 뿐만 아니라 학교나 연구소등에서도 쉽게 응용하여 나노미터 수준의 패턴을 만들 수 있게 된다.In addition, as a technology applicable to the next-generation nanometer-level lithography technology, it is easy to apply to the industry producing high-integrated circuits as well as schools and research institutes to make nanometer-level patterns due to the ease and low cost of the method.
도 1은 종래 기술에 따른 PDMS 몰드를 형성하는 방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도이다.1 is a process cross-sectional view sequentially showing a method of forming a PDMS mold according to the prior art.
도 2는 종래 기술에 따른 임프린트 방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도이다.2 is a process cross-sectional view sequentially showing an imprint method according to the prior art.
도 3은 종래 기술에 따른 마이크로 트랜스퍼 몰딩 방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도이다.3 is a process cross-sectional view sequentially showing a micro transfer molding method according to the prior art.
도 4는 종래 기술에 따른 모세관 현상을 이용한 마이크로 몰딩 방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도이다.4 is a process cross-sectional view sequentially showing a micro molding method using a capillary phenomenon according to the prior art.
도 5는 종래 기술에 따른 솔벤트-어시스티드 마이크로 몰딩 방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도이다.5 is a process cross-sectional view sequentially illustrating a solvent-assisted micro molding method according to the prior art.
도 6은 본 발명에 따른 나노 몰드 위에 마스크층을 형성하고 마스크층의 두께를 조절하는 방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도이다.6 is a cross-sectional view sequentially illustrating a method of forming a mask layer on a nano mold according to the present invention and adjusting a thickness of the mask layer.
도 7은 본 발명의 일실시예 및 다른 실시예에 따른 나노 트랜스퍼 몰드를 이용한 리소그래피 방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도이다.7 is a process cross-sectional view sequentially illustrating a lithographic method using a nano transfer mold according to one embodiment and another embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노 트랜스퍼 몰드를 이용한 리소그래피 방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도이다.8 is a cross-sectional view sequentially showing a lithographic method using a nano transfer mold according to another embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 트랜스퍼 마스터 기판을 이용한 리소그래피 방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도이다.9 is a cross-sectional view sequentially illustrating a lithography method using a nano transfer master substrate according to an embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명에 따른 나노 몰드를 제작하는 방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도이다.10 is a process cross-sectional view sequentially showing a method of manufacturing a nano mold according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
110, 210, 310, 410, 510, 760, 860, 960, 1020 ; 패턴110, 210, 310, 410, 510, 760, 860, 960, 1020; pattern
120, 220, 320, 420, 520, 750, 850, 950, 1010 ; 기판120, 220, 320, 420, 520, 750, 850, 950, 1010; Board
130, 240, 340, 440, 540, 610, 710, 810, 910, 1010 ; 몰드130, 240, 340, 440, 540, 610, 710, 810, 910, 1010; Mold
250, 550, 740, 840, 940, 1040 ; 박막250, 550, 740, 840, 940, 1040; pellicle
350, 450 ; 폴리머 460 ; 채널350, 450; Polymer 460; channel
560 ; 솔벤트 560; Solvent
720a, 720b, 820a, 820b, 920a, 920b, 1020a, 1020b ; 자기정합 단분자층720a, 720b, 820a, 820b, 920a, 920b, 1020a, 1020b; Self-aligned monolayer
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