KR101215304B1 - 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿 및 그 제조 방법 - Google Patents

나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿의 제조 방법이 제공된다. 이 방법은 기판 상에 그 상부 표면으로부터 기판의 표면으로 내리막 경사의 적어도 하나의 측면을 갖는 양각 제 1 증착막 패턴을 형성하는 단계, 양각 제 1 증착막 패턴의 내리막 경사의 적어도 하나의 측면을 덮되, 양각 제 1 증착막 패턴의 측면 상부에서 측면 하부로 갈수록 폭이 줄어드는 형태를 갖는 제 2 증착막 패턴을 형성하는 단계, 제 2 증착막 패턴이 형성된 결과물의 전면 상에 제 3 증착막을 형성하는 단계, 양각 제 1 증착막 패턴 및 제 2 증착막 패턴의 상부 표면들이 동시에 노출되도록 제 3 증착막을 평탄화하여, 양각 제 1 증착막 패턴과 평탄화된 제 3 증착막 사이에 개재된 제 2 증착막 나노 패턴을 형성하는 단계, 평탄화된 제 3 증착막을 선택적으로 식각하여 음각 마이크로 패턴을 형성하는 단계, 및 양각 제 1 증착막 패턴과 평탄화된 제 3 증착막 사이에 개재된 제 2 증착막 나노 패턴을 제거하여, 양각 제 1 증착막 패턴 및 평탄화된 제 3 증착막의 상부 표면들로부터 기판의 표면으로 내리막 경사의 측면들에 의해 구성되는 음각 나노 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
나노, 마이크로, 임프린트, 리소그라피, 템플릿

Description

나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿 및 그 제조 방법{Templates Used for Nanoimprint Lithography and Methods of Fabricating the Same}
본 발명은 리소그라피 공정용 템플릿 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더 구체적으로 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
초소형 전자기술(micorelectronics)은 치수를 아주 작게 하는 소형화 추세에 있다. 상용의 소자들은 현재 1μm 이하의 크기를 갖는 구조로 제조되고 있지만, 그 치수를 100nm 미만으로 더 소형화할 필요가 있다. 나노(nano) 소자에 관한 연구는 10nm 미만의 치수를 가진 소자에 대하여 상업적으로 적용 가능한 제조 기술을 요구하고 있다.
마이크로 및 나노 구조물들을 제조하는 가장 주요한 기술은 각기 다른 형태의 리소그라피(lithography)를 포함한다.
나노 구조물(nanostructures), 즉 대개 100nm 또는 그 이하 수준의 구조물을 복제하는 가장 유망한 기술은 나노 임프린트 리소그라피(Nano-Imprint Lithography : NIL) 기술이다.
지금까지의 나노 임프린트 리소그라피 기술은 작은 전체 면적, 바람직하게는 수 제곱 센티미터(cm2) 정도의 면적을 가진 소자에 관한 나노 임프린팅으로 제한되었다.
나노 임프린트 리소그라피 공정에서, 패터닝(patterning)될 기판은 몰드 가능한 층(moldable layer)에 의해 덮여진다. 기판으로 전사(transfer)되는 패턴(pattern)은 스탬프(stamp) 또는 템플릿(template)에 3차원으로 미리 설정된다. 스탬프는 몰드 가능한 층과 접촉하도록 되어 있고, 몰드 가능한 층은, 바람직하게는 열에 의해 부드러워진다. 그리고 스탬프는 부드러워진 몰딩 가능한 층을 향해 수직 운동에 의해 이동되어, 부드러워진 몰딩 가능한 층에 주입됨으로써, 몰드 가능한 층 내에 스탬프의 패턴이 인장(imprint)되게 된다. 스탬프는 몰딩 가능한 층으로부터 제거되고, 그리고 몰딩 가능한 층이 냉각된다. 이어서, 식각 공정으로 기판 내에 스탬프의 패턴을 재복사함으로써, 나노 임프린트 리소그라피 공정이 완료된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 나노 패턴 및 마이크로 패턴이 공존하는 대면적의 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 나노 패턴 및 마이크로 패턴이 공존 하면서, 나노 패턴의 치수를 용이하게 조절할 수 있는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿을 제공한다. 이 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿은 기판 및 기판 상에 음각 나노 패턴 및 음각 마이크로 패턴을 구성하는 적층막 패턴들을 포함할 수 있다. 음각 나노 패턴을 구성하는 적층막 패턴들은 기판의 표면으로부터 오르막 경사의 측면들을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
음각 마이크로 패턴을 구성하는 적층막 패턴들은 기판의 표면으로부터 오르막 경사의 측면들을 가질 수 있다.
기판과 적층막 패턴들 사이에 개재된 식각 방지막을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 다른 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿을 제공한다. 이 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿은 음각 나노 패턴 및 음각 마이크로 패턴이 표면으로부터 내부로 형성된 기판을 포함할 수 있다. 음각 나노 패턴이 형성된 기판은 표면으로부터 내리막 경사의 측면들을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
음각 마이크로 패턴이 형성된 기판은 표면으로부터 내리막 경사의 측면들을 가질 수 있다.
상기한 다른 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿의 제조 방법을 제공한다. 이 방법은 기판 상에 기판의 표면으로부터 오르막 경사의 적어도 하나의 측면을 갖는 양각 제 1 증착막 패턴을 형성하는 단계, 양각 제 1 증착막 패턴의 오르막 경사의 적어도 하나의 측면을 덮되, 양각 제 1 증착막 패턴의 측면 상부에서 측면 하부로 갈수록 폭이 줄어드는 형태를 갖는 제 2 증착막 패턴을 형성하는 단계, 제 2 증착막 패턴이 형성된 결과물의 전면 상에 제 3 증착막을 형성하는 단계, 양각 제 1 증착막 패턴 및 제 2 증착막 패턴의 상부 표면들이 동시에 노출되도록 제 3 증착막을 평탄화하여, 양각 제 1 증착막 패턴과 평탄화된 제 3 증착막 사이에 개재된 제 2 증착막 나노 패턴을 형성하는 단계, 평탄화된 제 3 증착막을 선택적으로 식각하여 음각 마이크로 패턴을 형성하는 단계, 및 양각 제 1 증착막 패턴과 평탄화된 제 3 증착막 사이에 개재된 제 2 증착막 나노 패턴을 제거하여 음각 나노 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 음각 나노 패턴은 기판의 표면으로부터 오르막 경사의 측면을 각각 갖는 양각 제 1 증착막 패턴 및 평탄화된 제 3 증착막에 의해 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
양각 제 1 증착막 패턴을 형성하는 단계는 기판 상에 제 1 증착막을 증착하는 단계 및 기판의 표면으로부터 오르막 경사의 적어도 하나의 측면을 갖도록 제 1 증착막을 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다.
오르막 경사의 적어도 하나의 측면과 기판의 표면 사이의 각도는 80~90도 범위일 수 있다.
양각 제 1 증착막 패턴을 형성하는 단계 전에, 기판의 전면 상에 식각 방지막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 식각 방지막은 양각 제 1 증착막 패턴, 제 2 증착막 패턴 및 제 3 증착막에 대해 식각 선택비가 우수한 물질로 형성될 수 있다.
음각 나노 패턴을 형성하는 단계 후, 음각 나노 패턴 및 음각 마이크로 패턴에 의해 노출된 식각 방지막을 양각 제 1 증착막 패턴 및 평탄화된 제 3 증착막을 마스크로 하는 식각 공정으로 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
제 2 증착막 패턴을 형성하는 단계는 양각 제 1 증착막 패턴이 형성된 결과물의 전면 상에 양각 제 1 증착막 패턴의 측면 상부에서 측면 하부로 갈수록 폭이 줄어드는 제 2 증착막을 증착하는 단계 및 양각 제 1 증착막 패턴의 오르막 경사의 적어도 하나의 측면을 덮도록 제 2 증착막을 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다.
제 2 증착막을 증착하는 단계는 플라즈마 강화 화학적 기상 증착 방법 또는 저온 저압 화학적 기상 증착 방법을 이용하는 것일 수 있다.
제 2 증착막 패턴은 양각 제 1 증착막 패턴의 측면들을 덮는 스페이서 형태로 형성될 수 있다.
제 3 증착막은 제 1 증착막 패턴과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
제 3 증착막을 평탄화하는 단계는 화학적 물리적 연마 방법을 이용하는 것일 수 있다.
제 3 증착막을 평탄화하는 단계 전에, 제 3 증착막 상에 식각 정지막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 식각 정지막은 제 3 증착막에 대해 식각 선택비 가 우수한 물질로 형성될 수 있다.
음각 나노 패턴 및 음각 마이크로 패턴을 양각 제 1 증착막 패턴 및 평탄화된 제 3 증착막을 마스크로 하는 식각 공정으로 기판 내로 전사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
음각 나노 패턴 및 음각 마이크로 패턴을 기판 내로 전사하는 단계 후, 평탄화된 제 3 증착막, 제 2 증착막 패턴 및 양각 제 1 증착막 패턴을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 과제 해결 수단들에 따르면 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿의 음각 나노 패턴 및 음각 마이크로 패턴의 치수가 용이하게 조절됨으로써, 원하는 형상의 나노 패턴 및 마이크로 패턴이 제조될 수 있다. 이에 따라, 나노 패턴 및 마이크로 패턴이 공존하는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 과제 해결 수단들에 따르면 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿이 표면으로부터 내리막 경사를 갖는 음각 나노 패턴 및 음각 마이크로 패턴을 가짐으로써, 복제품(replica) 형성 공정이나 임프린트 공정에서 패턴이 제대로 전사될 수 있다. 이에 따라, 나노 임프린트 리소그라피 공정의 단점 중 하나인 1배 비율의 마스크(mask) 역할을 하는 템플릿의 해상력이 향상된 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿이 제공될 수 있다. 또한, 나노 패턴 및 마이크로 패턴이 공존함으로써, 대면적의 템플릿에 적용될 수 있다. 이에 따라, 대면적을 가진 소자 의 대량 생산에 적용될 수 있는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿이 제공될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다. 이에 더하여, 본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것 을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예들에 따른 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿들을 설명하기 위한 입체도들이다.
도 1a를 참조하면, 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿은 기판(110) 및 음각 나노 패턴(126) 및 음각 마이크로 패턴(122, 124)을 구성하는 적층막 패턴들(114a 및 118)을 포함한다.
기판(110)은 유리, 석영(quartz), 폴리카보네이트(polycarbonate) 또는 실리콘(silicon)을 포함할 수 있다. 또한, 기판(110)은 자외선(UltraViolet ray : UV-ray) 투과성을 가질 수 있다.
음각 나노 패턴(126)을 구성하는 적층막 패턴들(114a 및 118)은 기판(110)의 표면으로부터 오르막 경사(θ")의 측면들을 가질 수 있다. 음각 나노 패턴(126)을 구성하는 적층막 패턴들(114a 및 118)의 측면들의 오르막 경사(θ")의 각도는 80~85도 범위일 수 있다. 이에 더하여, 음각 마이크로 패턴(122, 124)을 구성하는 적층막 패턴들(114a 및 118)도 기판(110)의 표면으로부터 오르막 경사의 측면들을 가질 수 있다. 음각 마이크로 패턴(122, 124)을 구성하는 적층막 패턴들(114a 및 118)의 측면들의 오르막 경사는 음각 나노 패턴(126)을 구성하는 적층막 패턴들(114a 및 118)의 측면들의 오르막 경사(θ")와 같거나 큰 80~90도 범위일 수 있다.
여기서, 기판(110)의 표면으로부터의 오르막 경사(θ")와 적층막 패턴들(114a 및 118b)의 상부 표면들로부터의 내리막 경사는 서로에 대해 엇각 관계에 있기 때문에, 발명의 상세한 설명 전체에서 이러한 오르막 및 내리막에 대한 표현이 필요에 따라 바뀌더라도 이는 동일한 것에 대해 설명하는 것이다.
기판(110)과 적층막 패턴들(114a 및 118) 사이에 개재된 식각 방지막(112, etching barrier layer)이 더 포함될 수 있다. 식각 방지막(112)은 음각 나노 패턴(126) 및 음각 마이크로 패턴(122, 124)을 구성하는 적층막 패턴들(114a 및 118)의 형성을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다.
도 1b를 참조하면, 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿은 음각 나노 패턴(126a) 및 음각 마이크로 패턴(122a, 124a)이 표면으로부터 내부로 형성된 기판(110)을 포함한다.
기판(110)은 유리, 석영, 폴리카보네이트 또는 실리콘을 포함할 수 있다. 또한, 기판(110)은 자외선 투과성을 가질 수 있다.
음각 나노 패턴(126a)이 형성된 기판(110)은 표면으로부터 내리막 경사의 측면들을 가질 수 있다. 음각 나노 패턴(126)이 형성된 기판(110)의 측면들의 내리막 경사(θ")의 각도는 80~85도 범위일 수 있다. 이에 더하여, 음각 마이크로 패턴(122a, 124a)이 형성된 기판(110)은 표면으로부터 내리막 경사의 측면들을 가질 수 있다. 음각 마이크로 패턴(122, 124)이 형성된 기판(110)의 측면들의 내리막 경사는 음각 나노 패턴(126)이 형성된 기판(110)의 측면들의 내리막 경사(θ")와 같거나 큰 80~90도 범위일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿은 표면으로부터 내리막 경사를 갖는 음각 나노 패턴(126 또는 126a) 및 음각 마이크로 패턴(122, 124 또는 122a, 124a)을 가짐으로써, 복제품 형성 공정이나 임프린트 공정에서 패턴의 전사 후, 전사된 패턴의 변형없이 템플릿이 용이하게 제거될 수 있다. 또한, 나노 패턴 및 마이크로 패턴이 공존함으로써, 대면적의 템플릿에 적용될 수 있다.
도 2a 내지 도 13a는 본 발명의 실시예에 따른 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 입체도들이고, 도 2b 내지 도 13b는 각각 도 2a 내지 도 13a의 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절단한 공정 단면도들이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 기판(110)의 전면 상에 식각 방지막(112)을 형성한다.
기판(110)은 유리, 석영, 폴리카보네이트 또는 실리콘을 포함할 수 있다. 또한, 기판(110)은 자외선 투과성을 가질 수 있다.
식각 방지막(112)은 추후 형성되는 제 1 증착막(114), 제 2 증착막(도 4a의 116 참조) 및 제 3 증착막(도 7a의 118 참조)에 대해 식각 선택비가 우수한 물질로 형성될 수 있다. 식각 방지막(112)은 제 1 증착막(114), 제 2 증착막 및 제 3 증착막의 패터닝을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다.
여기서, 어떠한 물질에 대해 식각 선택비가 우수한 물질이란, 어떠한 물질보다 식각이 잘 되지 않는 물질을 말하는 것이다. 즉, 본 명세서 전체에 걸쳐 어떠한 물질보다 식각이 잘 되진 않는 물질은 식각 선택비가 우수한 물질로 정의될 수 있다.
이어서, 식각 방지막(112) 상에 제 1 증착막(114)을 형성한다.
제 1 증착막(114), 제 2 증착막 및 제 3 증착막이 서로에 대해 식각 선택비를 가질 경우, 식각 방지막(112)을 형성하는 공정은 생략될 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제 1 증착막(114)을 패터닝하여, 기판(110) 상에 기판(110)의 표면으로부터 오르막 경사(θ)의 적어도 하나의 측면을 갖는 양각 제 1 증착막 패턴(114a)을 형성한다.
제 1 증착막(114)을 패터닝하는 것은 통상적인 포토리소그라피(photolithography) 공정 및 식각 공정을 사용하여 양각 제 1 증착막 패턴(114a)의 오르막 경사의 적어도 하나의 측면과 기판(110)의 표면 사이의 각도가 80~90도 범위를 갖도록 형성하는 것일 수 있다.
도시된 것과는 달리, 양각 제 1 증착막 패턴(114a)은 필요에 따라 복수로 형성될 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 양각 제 1 증착막 패턴(114a)이 형성된 기판(110)의 전면 상에 제 2 증착막(116)을 형성한다.
제 2 증착막(116)은 양각 제 1 증착막 패턴(114a)의 측면 상부에서 측면 하부로 갈수록 폭이 줄어들도록 형성될 수 있다. 제 2 증착막(116)이 양각 제 1 증착막 패턴(114a)의 측면 상부에서 측면 하부로 갈수록 폭이 줄어들도록 형성하기 위해, 제 2 증착막을 형성하는 것은 스텝 커버리지(step coverage) 특성이 나쁜 플라즈마 강화 화학적 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition : PECVD) 방법 또는 저온 저압 화학적 기상 증착(low temperature Low Pressure Chemical Vapor Deposition : low temperature LPCVD) 방법 등을 이용할 수 있다. 이에 따라, 양각 제 1 증착막 패턴(114a)의 측면을 덮는 제 2 증착막(116)의 노출된 외벽과 기판(110)의 표면 사이의 각도(θ')가 80~90도 범위를 갖도록 제 2 증착막(116)이 형성될 수 있다.
도 5a 내지 도 6b를 참조하면, 제 2 증착막(116)을 패터닝하여, 양각 제 1 증착막 패턴(114a)의 오르막 경사의 적어도 하나의 측면을 덮는 제 2 증착막 패턴(116a)을 형성한다.
도 5a 및 도 5b는 양각 제 1 증착막 패턴(114a)의 하나의 측면만을 덮는 제 2 증착막 패턴(116a)을 형성하는 것을 도시한 것으로, 통상적인 포토리소그라피 공정 및 식각 공정을 사용하여 제 2 증착막(116)을 패터닝한 것일 수 있다. 이와는 달리, 도 6a 및 도 6b는 양각 제 1 증착막 패턴(114a)의 양 측면들을 덮는 제 2 증착막 스페이서(spacer) 패턴(116b)을 형성하는 것을 도시한 것으로, 에치백(etch- back) 공정을 사용하여 제 2 증착막(116)을 패터닝한 것일 수 있다.
비록 도 7a 내지 도 13b에서는 양각 제 1 증착막 패턴(114a)의 하나의 측면만을 덮는 제 2 증착막 패턴(116a)이 형성된 경우에 대해서 설명되지만, 양각 제 1 증착막 패턴(114a)의 양 측면들을 덮는 제 2 증착막 스페이서 패턴(116b)이 형성된 경우도 본 발명의 실시예들에 포함될 수 있다.
도 5a 및 도 5b에서 도시된 바와 같이, 제 2 증착막 패턴(116a)은 기판(110)의 표면 일부 또는/및 양각 제 1 증착막 패턴(114a)의 상부 일부를 더 덮을 수도 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 제 2 증착막(116)이 양각 제 1 증착막 패턴(114a)의 측면 상부에서 측면 하부로 갈수록 폭이 줄어들도록 형성되었기 때문에, 제 2 증착막 패턴(116a) 및 제 2 증착막 스페이서 패턴(116b)의 양각 제 1 증착막 패턴(114a)의 측면에 대향하는 외벽들과 기판(110)의 표면 사이의 각도는 80~90도 범위를 가질 수 있다.
도 7a 내지 도 8b를 참조하면, 제 2 증착막 패턴(116a)이 형성된 결과물의 전면 상에 제 3 증착막(118)을 형성한다.
제 3 증착막(118)은 제 1 증착막(114)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 이는 음각 마이크로 패턴(도 10a의 122, 124 참조) 및 음각 나노 패턴(도 11a의 126 참조)을 형성하기 위한 추후 공정을 용이하게 하는 식각 속도 및 식각 선택비 측면을 고려한 것이다. 하지만, 반드시 제 3 증착막(118)과 제 1 증착막(114)이 동일한 물질로 형성될 필요는 없다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 제 3 증착막(118) 상에 식각 정지막(120, etch stop layer)을 더 형성한다.
식각 정지막(120)은 제 3 증착막(118)에 대해 식각 선택비가 우수한 물질로 형성될 수 있다. 또한, 식각 정지막(120)은 제 1 증착막(114) 및 제 2 증착막(116)에 대해서도 식각 선택비가 우수한 물질로 형성될 수 있다. 식각 정지막(120)은 양각 제 1 증착막 패턴(114a) 및 제 2 증착막 패턴(116a)의 상부 표면들을 동시에 노출하기 위해, y-y' 선까지 제 3 증착막(118)을 평탄화하는 과정에서 발생할 수 있는 디싱(dishing) 현상을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 식각 정지막(120) 없이 제 3 증착막(118)을 평탄화하는 경우, 양각 제 1 증착막 패턴(114a) 및 제 2 증착막 패턴(116a)이 형성되어 패턴 밀도가 상대적으로 높은 영역이 다른 영역에 비해 느리게 식각되어 제 3 증착막(118)에 디싱이 발생할 수 있다. 이러한 제 3 증착막(118)에 발생하는 디싱을 최소화하기 위해, 식각 정지막(120)이 더 형성될 수 있다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 제 3 증착막(118)을 평탄화하여 양각 제 1 증착막 패턴(114a) 및 제 2 증착막 패턴(116a)의 상부 표면들을 동시에 노출한다.
제 3 증착막(118)을 평탄화하는 것은 화학적 물리적 연마(Chemical Mechanical Polishing : CMP) 방법을 이용하는 것일 수 있다.
이에 따라, 양각 제 1 증착막 패턴(114a)과 평탄화된 제 3 증착막(118) 사이에 양각 제 1 증착막 패턴(114a)의 오르막 경사의 적어도 하나의 측면을 덮는 제 2 증착막 나노 패턴(116c)이 개재될 수 있다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 평탄화된 제 3 증착막(118)을 선택적으로 식각하여 음각 마이크로 패턴(122, 124)을 형성한다.
음각 마이크로 패턴(122, 124)을 형성하는 것은 통상적인 포토리소그라피 공정 및 식각 공정을 사용할 수 있다. 음각 마이크로 패턴(122, 124)은 그루브 라인(groove line) 형태의 음각 마이크로 패턴(122) 또는/및 홀(hole) 형태의 음각 마이크로 패턴(124)을 포함할 수 있다. 그루브 라인 형태의 음각 마이크로 패턴(122)은 소자의 금속 배선 등을 형성하기 위한 것일 수 있고, 그리고 홀 형태의 음각 마이크로 패턴(124)은 소자의 콘택 패드(contact pad) 등을 형성하기 위한 것일 수 있다.
도시된 것과는 달리, 음각 마이크로 패턴(122, 124)은 필요에 따라 복수로 형성될 수 있다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 양각 제 1 증착막 패턴(114a)과 평탄화된 제 3 증착막(118) 사이에 개재된 제 2 증착막 나노 패턴(116c)을 제거하여 음각 나노 패턴(126)을 형성한다.
음각 나노 패턴(126)은 기판(110)의 표면으로부터 오르막 경사의 측면을 각각 갖는 양각 제 1 증착막 패턴(114a) 및 평탄화된 제 3 증착막(118)에 의해 구성될 수 있다. 음각 나노 패턴(126)은 그루브 라인 형태일 수 있다. 그루브 라인 형태의 음각 나노 패턴(126)은 소자의 게이트 라인(gate line) 등을 형성하기 위한 것일 수 있다. 이러한 그루브 라인 형태의 음각 나노 패턴(126)은 홀 형태의 음각 마이크로 패턴(124)과 연결될 수 있다.
앞서 설명된 양각 제 1 증착막 패턴(114a)이 필요에 따라 복수로 형성될 수 있는 것과 같이, 음각 나노 패턴(126)도 복수로 형성될 수 있다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 음각 나노 패턴(126) 및 음각 마이크로 패턴(122, 124)에 의해 노출된 식각 방지막(112)을 제거한다.
노출된 식각 방지막(112)을 제거하는 것은 양각 제 1 증착막 패턴(114a) 및 평탄화된 제 3 증착막(118)을 마스크로 하는 식각 공정으로 노출된 식각 방지막(112)을 식각하는 것일 수 있다.
이어서, 음각 나노 패턴(126) 및 음각 마이크로 패턴(122, 124)을 기판(110) 내로 전사한다.
음각 나노 패턴(126) 및 음각 마이크로 패턴(122, 124)을 기판(110) 내로 전사하는 것은 양각 제 1 증착막 패턴(114a) 및 평탄화된 제 3 증착막(118)을 마스크로 하는 식각 공정으로 노출된 기판(110)을 식각하는 것일 수 있다.
이에 따라, 기판(110)의 표면으로부터 내부로 형성된 전사된 음각 나노 패턴(126a) 및 전사된 음각 마이크로 패턴(122a, 124a)이 형성될 수 있다. 전사된 음각 나노 패턴(126a)은 표면으로부터 내리막 경사를 갖는 기판(110)의 측면들로 구성될 수 있다. 음각 나노 패턴(126)이 형성된 기판(110)의 측면들의 내리막 경사의 각도는 80~85도 범위일 수 있다. 이에 더하여, 전사된 음각 마이크로 패턴(122a, 124a)도 표면으로부터 내리막 경사를 갖는 기판(110)의 측면들로 구성될 수 있다. 전사된 음각 마이크로 패턴(122a, 124a)이 형성된 기판(110)의 측면들의 내리막 경사는 전사된 음각 나노 패턴(126a)이 형성된 기판(110)의 측면들의 내리막 경사와 같거나 큰 80~90도 범위일 수 있다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 음각 나노 패턴(126) 및 음각 마이크로 패턴(122, 124)을 기판(110) 내로 전사한 후, 평탄화된 제 3 증착막(118), 제 2 증착막 패턴(116a), 양각 제 1 증착막 패턴(114a) 및 식각 방지막(112)을 제거한다.
이에 따라, 기판(110) 자체가 전사된 음각 나노 패턴(126a) 및 전사된 음각 마이크로 패턴(122a, 124a)을 갖는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플렛이 될 수 있다.
전사된 음각 나노 패턴(126a)은 음각 나노 패턴(126)을 구성하는 양각 제 1 증착막 패턴(114a) 및 평탄화된 제 3 증착막(118)을 마스크로 하는 식각 공정에 의해 기판(110)이 식각되어 전사되기 때문에, 음각 나노 패턴(126)에 비해 보다 작은 치수를 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 보다 작은 치수의 나노 구조물을 형성할 수 있는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플렛이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 방법으로 제조된 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿은 표면으로부터 내리막 경사를 갖는 음각 나노 패턴(126 또는 126a) 및 음각 마이크로 패턴(122, 124 또는 122a, 124a)을 가짐으로써, 복제품 형성 공정이나 임프린트 공정에서 패턴의 전사 후, 전사된 패턴의 변형없이 템플릿이 용이하게 제거될 수 있다. 또한, 나노 패턴 및 마이크로 패턴이 공존함으로써, 대면적의 템플릿에 적용될 수 있다.
또한, 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿의 음각 나노 패턴(126 또는 126a) 및 음각 마이크로 패턴(122, 124 또는 122a, 124a)의 치수가 용이하게 조절 됨으로써, 원하는 형상의 나노 패턴 및 마이크로 패턴이 제조될 수 있다. 이에 따라, 나노 패턴 및 마이크로 패턴이 공존하는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿이 제공될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예들 각각에 따른 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿들을 설명하기 위한 입체도들;
도 2a 내지 도 13a는 본 발명의 실시예에 따른 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 입체도들;
도 2b 내지 도 13b는 각각 도 2a 내지 도 13a의 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절단한 공정 단면도들;
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110 : 기판 112 : 식각 방지막
114 : 제 1 증착막 114a : 제 1 증착막 패턴
116 : 제 2 증착막 116a : 제 2 증착막 패턴
116b : 제 2 증착막 스페이서 패턴 116c : 제 2 증착막 나노 패턴
118 : (평탄화된) 제 3 증착막 (패턴)
120 : 식각 정지막 122, 124 : 음각 마이크로 패턴
122a, 124a : (전사된) 음각 마이크로 패턴
126 : 음각 나노 패턴 126a : (전사된) 음각 나노 패턴

Claims (20)

  1. 기판; 및
    상기 기판 상에 음각 나노 패턴 및 음각 마이크로 패턴을 구성하는 적층막 패턴들을 포함하되,
    상기 음각 나노 패턴을 구성하는 상기 적층막 패턴들은 그 상부 표면들로부터 내리막 경사의 측면들을 갖는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 음각 마이크로 패턴을 구성하는 상기 적층막 패턴들은 그 상부 표면들로부터 내리막 경사의 측면들을 갖는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기판과 상기 적층막 패턴들 사이에 개재된 식각 방지막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿.
  4. 음각 나노 패턴 및 음각 마이크로 패턴이 표면으로부터 내부로 형성된 기판을 포함하되,
    상기 음각 나노 패턴이 형성된 상기 기판은 상기 표면으로부터 내리막 경사의 측면들을 갖는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 음각 마이크로 패턴이 형성된 상기 기판은 상기 표면으로부터 내리막 경사의 측면들을 갖는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿.
  6. 기판 상에, 그 상부 표면으로부터 상기 기판의 표면으로 내리막 경사의 적어도 하나의 측면을 갖는 양각 제 1 증착막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 양각 제 1 증착막 패턴의 상기 내리막 경사의 적어도 하나의 측면을 덮되, 상기 양각 제 1 증착막 패턴의 측면 상부에서 측면 하부로 갈수록 폭이 줄어드는 형태를 갖는 제 2 증착막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제 2 증착막 패턴이 형성된 결과물의 전면 상에 제 3 증착막을 형성하는 단계;
    상기 양각 제 1 증착막 패턴 및 상기 제 2 증착막 패턴의 상부 표면들이 동시에 노출되도록 상기 제 3 증착막을 평탄화하여, 상기 양각 제 1 증착막 패턴과 상기 평탄화된 제 3 증착막 사이에 개재된 제 2 증착막 나노 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 양각 제 1 증착막 패턴과 상기 평탄화된 제 3 증착막 사이에 개재된 상기 제 2 증착막 나노 패턴을 제거하여, 상기 양각 제 1 증착막 패턴 및 상기 평탄화된 제 3 증착막의 상부 표면들로부터 상기 기판의 상기 표면으로 내리막 경사의 측면들에 의해 구성되는 음각 나노 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿의 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 평탄화된 제 3 증착막을 선택적으로 식각하여 음각 마이크로 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿의 제조 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 양각 제 1 증착막 패턴을 형성하는 단계는:
    상기 기판 상에 제 1 증착막을 증착하는 단계; 및
    상기 제 1 증착막의 상부 표면으로부터 상기 기판의 상기 표면으로 상기 내리막 경사의 적어도 하나의 측면을 갖도록 상기 제 1 증착막을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿의 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 내리막 경사의 적어도 하나의 측면과 상기 기판의 상기 표면 사이의 각도는 80~90도 범위인 것을 특징으로 하는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿의 제조 방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 양각 제 1 증착막 패턴을 형성하는 단계 전에,
    상기 기판의 전면 상에 식각 방지막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿의 제조 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 식각 방지막은 상기 양각 제 1 증착막 패턴, 상기 제 2 증착막 패턴 및 상기 제 3 증착막에 대해 식각 선택비가 우수한 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿의 제조 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 음각 나노 패턴을 형성하는 단계 후,
    상기 음각 나노 패턴에 의해 노출된 상기 식각 방지막을 상기 양각 제 1 증착막 패턴 및 상기 평탄화된 제 3 증착막을 마스크로 하는 식각 공정으로 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿의 제조 방법.
  13. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2 증착막 패턴을 형성하는 단계는:
    상기 양각 제 1 증착막 패턴이 형성된 결과물의 전면 상에, 상기 양각 제 1 증착막 패턴의 상기 측면 상부에서 상기 측면 하부로 갈수록 폭이 줄어드는 제 2 증착막을 증착하는 단계; 및
    상기 양각 제 1 증착막 패턴의 상기 내리막 경사의 적어도 하나의 측면을 덮도록 상기 제 2 증착막을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿의 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 2 증착막을 증착하는 단계는 플라즈마 강화 화학적 기상 증착 방법 또는 저온 저압 화학적 기상 증착 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿의 제조 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 제 2 증착막 패턴은 상기 양각 제 1 증착막 패턴의 상기 측면들을 덮는 스페이서 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿의 제조 방법.
  16. 제 6항에 있어서,
    상기 제 3 증착막을 평탄화하는 단계는 화학적 물리적 연마 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿의 제조 방법.
  17. 제 6항에 있어서,
    상기 제 3 증착막을 평탄화하는 단계 전에,
    상기 제 3 증착막 상에 식각 정지막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿의 제조 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 식각 정지막은 상기 제 3 증착막에 대해 식각 선택비가 우수한 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿의 제조 방법.
  19. 제 6항에 있어서,
    상기 기판이 상기 표면으로부터 내리막 경사의 측면들을 갖도록, 상기 음각 나노 패턴을 상기 양각 제 1 증착막 패턴 및 상기 평탄화된 제 3 증착막을 마스크로 하는 식각 공정으로 상기 기판 내로 전사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿의 제조 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 음각 나노 패턴을 상기 기판 내로 전사하는 단계 후,
    상기 평탄화된 제 3 증착막, 상기 제 2 증착막 패턴 및 상기 양각 제 1 증착막 패턴을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트 리소그라피 공정용 템플릿의 제조 방법.
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