KR20110066812A

KR20110066812A - 임프린트용 몰드의 제조방법 및 임프린트용 몰드를 이용한 패턴 형성방법

Info

Publication number: KR20110066812A
Application number: KR1020090123605A
Authority: KR
Inventors: 장두희; 권당; 조항섭; 김호수
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2011-06-17
Also published as: KR101711646B1; CN102096314B; CN102096314A; US8728331B2; US20110140303A1

Abstract

본 발명은 임프린트용 몰드의 제조방법 및 이를 이용한 패턴 형성방법에 대한 것으로, 본 발명에 따른 임프린트용 몰드의 제조방법은 기판 상에 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 기판을 식각하여 제1 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1 포토레지스트 패턴을 에싱하여 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 기판 및 제1 패턴을 식각하여 상기 기판에 제1 패턴을 형성하고, 상기 제1 패턴에 제2 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

몰드, 임프린트

Description

임프린트용 몰드의 제조방법 및 임프린트용 몰드를 이용한 패턴 형성방법{Mathod for forming mold for imprinting and method for forming pattern using mold for imprinting}

본 발명은 임프린트용 몰드의 제조방법 및 이를 이용한 패턴 형성방법에 대한 것이다.

액정표시장치는 각각의 화소에 박막트랜지스터와 같은 스위칭소자가 구비되어 표시소자를 구동하게 된다.

이와 같은 액정표시장치에서는 각 화소의 크기가 수십 ㎛의 크기이며, 각 화소를 구성하기 위해서는 미세한 패턴을 형성해야 하는 공정을 여러 번 거치게 된다.

따라서, 이러한 미세화된 패턴은 리소그래피기술을 이용하여 통상 만들어지는 데 미세화가 더욱 진전됨에 따라 해당 기술에 필요한 장치는 더욱 비싸지고 있다.

그러므로, 현재 저렴한 비용으로 미세패턴을 형성할 수 있는 기술에 대해 다양한 연구가 진행되고 있다.

일례로, 액정표시장치를 제조하기 위해서는 전극, 격벽, 절연막과 같은 다양한 기능성 막들을 미세패턴으로 형성해야 하고, 이 미세패턴을 저렴한 비용으로 형성하는 기술 개발이 시도되고 있다.

이렇게 저렴한 비용으로 미세패턴을 형성할 수 있는 기술 중 하나가 임프린트 기술이다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 임프린트 기술로 미세패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 기판(11) 상부에 레지스트막(12)을 형성하고, 상기 레지스트막(12) 상부에 미세 패턴(10a)이 형성된 몰드(10)를 위치시킨다.

이어서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 몰드(10)를 상기 레지스트막(12)에 가압한다. 이때, 상기 몰드(10)가 상기 레지스트막(12)에 가압되면, 미세 패턴(10a)은 상기 레지스트막(12)에 전사된다.

도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 몰드(10)를 상부로 이동시켜, 상기 레지스트막(12)으로부터 분리되면, 상기 레지스트막(12)에는 미세 패턴(12a)이 형성된다.

상기와 같은 임프린트 기술에서 사용되는 몰드(10)는 포토레지스트를 이용한 사진 및 식각 공정을 통해 미세패턴이 형성되는 데, 이 미세 패턴은 단층구조의 패턴의 제조공정시에만 적용될 수 있다.

그러나, 액정표시장치에 다층 구조의 미세패턴이 형성될 경우, 단층 구조의 패턴이 형성된 몰드를 복수 번 사용하여 형성하게 되는 데, 이는 공정 단계가 증가하고 제조비용이 감소되는 등의 문제점이 있다.

따라서, 액정표시장치에 형성되는 다층 구조의 미세패턴의 제조를 위한 임프린트용 몰드가 요구되고 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 다층 구조의 미세패턴을 형성할 수 있는 임프린트용 몰드의 제조방법과 이를 이용한 패턴 형성방법을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 임프린트용 몰드의 제조방법은 기판 상에 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 기판을 식각하여 제1 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1 포토레지스트 패턴을 에싱하여 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 기판 및 제1 패턴을 식각하여 상기 기판에 제1 패턴을 형성하고, 상기 제1 패턴에 제2 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 제1 패턴은 제1 깊이를 갖는 패턴이고, 제2 패턴은 상기 제1 패턴의 깊이보다 깊도록 형성된 패턴이다.

상기 제1 포토레지스트 패턴은 3개의 단차를 갖도록 3개의 서로 다른 투과율을 가진 마스크를 이용하여 형성한다.

상기 기판과 상기 제1 포토레지스트 패턴 사이에 금속막을 형성하는 단계를 더 포함한다.

상기 제1 포토레지스트 패턴을 이용한 식각공정 및 제2 포토레지스트 패턴을 이용한 식각공정은 습식식각공정을 통해 수행된다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 임프린트용 몰드의 제조방법은 기판 상에 금속막을 형성하고, 상기 금속막 상에 제1 및 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 금속막 및 기판을 식각하여 제1 및 제2금속패턴과 제1 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제2 포토레지스트 패턴 및 제2 금속패턴을 제거하는 단계와, 상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 식각하여 상기 기판에 제1 패턴을 형성하고, 상기 제1 패턴에 제2 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 제2 포토레지스트 패턴 및 제2 금속패턴은 상기 제1 포토레지스트 패턴보다 좁은 폭으로 형성된다.

상기 제2 포토레지스트 패턴 및 제2 금속패턴을 제거하는 단계는 상기 제2 금속패턴에 습식식각공정을 수행하여 제거되고, 상부에 형성된 상기 제2 포토레지스트 패턴 또한 제거된다.

상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴을 이용한 식각공정은 습식식각공정을 통해 수행된다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 임프린트용 몰드를 이용한 패턴 형성방법은 패턴 형성용 막이 형성된 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판 상에 제1 및 제2 패턴을 가진 임프린트용 몰드를 상기 기판 상에 정렬하는 단계와, 상기 임프린트용 몰드와 상기 패턴 형성용막을 접촉시켜 상기 패턴 형성용 막 상에 상기 임프린트용 몰드의 패턴을 전사하는 단게와, 상기 패턴이 전사된 패턴형성용막을 경화하는 단계와, 상기 패턴이 형성된 패턴 형성용 막과 상기 임프린트용 몰드를 분리하는 단계를 포함한다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 임프린트용 몰드의 제조방법을 통해 다층 구조의 미세패턴이 형성된 임프린트용 몰드를 형성함으로써, 하나의 임프린트용 몰드를 사용하여 액정표시장치의 다층 구조 미세패턴을 형성할 수 있게 되어, 단층 구조의 패턴이 형성된 몰드를 복수 번 사용할 때 발생하는 공정 단계의 증가 및 제조비용 증가를 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 임프린트용 몰드의 제조방법 및 이를 이용한 패턴 형성방법에 대해 상세히 설명하고자 한다.

먼저, 본 발명에 따른 임프린트용 몰드의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 임프린트용 몰드의 제조방법을 설명하기 위한 공정순서도이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 유리 기판(100)상에 금속막(102a) 및 제1 포토레지스트 패턴(104a)을 형성한다.

상기 제1 포토레지스트 패턴(104a)은 상기 금속막(102a) 상에 포토레지스트 를 형성하고, 상기 포토레지스트에 마스크(190)를 이용한 사진공정을 수행하여 형성한다.

이때, 상기 마스크(190)는 광을 투과시키는 투과영역(R3)과, 광의 일부분을 투과시키고 일부분은 차단시키는 반투과영역(R2)과, 광을 차단시키는 차단영역(R1)을 포함하는 3개의 서로 다른 투과율을 갖는 마스크를 사용한다. 이때, 반투과영역(R2)은 차단영역(R1)보다 투과율이 높은 영역으로써, 사진공정을 통해 형성되는 반투과영역(R2)에서의 포토레지스트 패턴의 두께는 차단영역(R1)에서의 포토레지스트 패턴의 두께보다 낮게 형성된다.

따라서, 제1 포토레지스트 패턴(104a)은 3개의 단차를 가지도록 형성된다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 제1 포토레지스트 패턴(104a)을 식각 마스크로 금속막(102a) 및 유리 기판(100)을 식각하여 제1 깊이(A)를 갖는 패턴(106a)과 제1 금속패턴(102b)을 형성한다.

상기 제1 깊이(A)을 갖는 패턴(106a)을 형성하는 식각공정은 습식식각을 통해 수행된다.

이어, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 제1 포토레지스트 패턴(104a)을 에싱하여 제1 금속패턴(102b)을 노출시키는 제2 포토레지스트 패턴(104b)을 형성한다.

그리고, 제2 포토레지스트 패턴(104b)을 통해, 노출된 제1 금속패턴(102b)을 습식식각하여 제2 금속패턴(102c)을 형성한다.

이와 같이, 제2 금속패턴(102c)이 형성되면 소정 영역의 유리기판(100)이 노출된다.

다음으로, 도 2d에 도시된 바와 같이, 제2 금속패턴(102c) 및 제2 포토레지스트 패턴(104b)을 식각 마스크로 노출된 유리 기판(100) 및 제1 깊이(A)를 갖는 패턴(106a) 각각을 식각하여 제2 깊이(B)를 갖는 패턴(106b)과 제1 깊이(A)를 갖는 패턴(106a)을 형성한다.

제2 깊이(B)을 갖는 패턴(106b)은 상기 제1 깊이(A)를 갖는 패턴(106a)에 한 번의 식각공정을 더 수행하여 제1 깊이(A)보다 깊은 제2 깊이(B)를 갖게 되고, 제1 깊이(A)를 갖는 패턴(106a)은 노출된 유리기판(100)을 식각하여 형성된다.

상기 제1 깊이(A)를 갖는 패턴(106a) 및 제2 깊이(B)를 갖는 패턴(106b)을 형성하는 식각공정은 습식식각을 통해 수행된다.

이어, 도 2e에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 깊이를 갖는 패턴(106a, 106b)가 형성된 유리 기판(100)상에 스트립공정 및 식각공정을 통해 제2 포토레지스트 패턴(104b)와 제2 금속패턴(102c)을 제거한다. 이로써, 임프린트용 몰드로 사용되는 제1 및 제2 깊이를 갖는 패턴(106a, 106b)이 형성된 유리 기판(100)을 형성하게 된다.

이와 같이 제1 깊이 및 제2 깊이를 갖는 패턴(106a, 106b)을 갖는 유리 기판(100)을 형성하여 다층 구조의 미세 패턴 제조에 이용함으로써, 단층 구조의 패턴이 형성된 몰드를 복수 번 사용하는 것을 방지하여 공정단계가 감소되고, 제조비용을 줄일 수 있게 된다.

다음은 도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제2 실시예에 따른 임프린트용 몰드의 제조방법을 설명하기 위한 공정순서도이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 유리 기판(200)상에 금속막(202a) 및 제1 포토레지스트 패턴(204a) 및 제2 포토레지스트 패턴(204b)을 형성한다.

상기 제1 포토레지스트 패턴(204a) 및 제2 포토레지스트 패턴(204b)은 상기 금속막(202a) 상에 포토레지스트를 형성하고, 상기 포토레지스트에 마스크를 이용한 사진공정을 수행하여 형성한다.

이때, 제2 포토레지스트 패턴(204b)은 제1 포토레지스트 패턴(204a)보다 좁은 폭으로 형성된다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 포토레지스트 패턴(204a) 및 제2 포토레지스트 패턴(204b)을 식각 마스크로 금속막(202a) 및 유리 기판(200)을 식각하여 제1 금속패턴(202b) 및 제2 금속패턴(202d)과 제1 깊이(A)를 갖는 패턴(206a)을 형성한다.

상기 제1 깊이(A)을 갖는 패턴(206a)을 형성하는 식각공정은 습식식각을 통해 수행된다.

상기 제2 금속패턴(202d)은 제1 포토레지스트 패턴(204a)보다 좁은 폭을 가진 제2 포토레지스트 패턴(204b)을 통해 형성되므로, 제1 금속패턴(202b)보다 좁은 폭으로 형성된다.

이어, 도 3c에 도시된 바와 같이, 제1 포토레지스트 패턴(204a) 및 제2 포토레지스트 패턴(204b)을 식각 마스크로 제1 금속패턴(202b) 및 제2 금속패턴(202d)에 습식식각공정을 수행하여 제3 금속패턴(202c)을 형성한다.

상기 습식식각공정은 제2 금속패턴(202d)이 모두 제거될 때까지 수행된다. 그리고, 습식식각공정을 통해 제2 금속패턴(202d)이 제거되면, 제2 금속패턴(202d) 상부에 형성된 제2 포토레지스트 패턴(204b) 또한 리프트 오프(lift off) 된다.

이때, 습식식각공정은 등방성으로 식각되는 특성을 가지므로, 제2 포토레지스트 패턴(204b) 하부에 형성된 제2 금속패턴(202d)가 제거될 수 있고, 제1 금속패턴(202b)과 제2 금속패턴(202d)가 동시에 습식식각에 노출되면, 좁은 폭을 가지는 제2 금속패턴(202d)이 모두 제거되고, 제2 금속패턴(202d)보다 넓은 폭을 가지는 제1 금속패턴(202b)는 잔존하게 되어 제3 금속패턴(202c)을 형성하게 된다.

이로써, 유리 기판(100) 상의 일영역에만 제1 포토레지스트 패턴(204a) 및 제3 금속패턴(202c)이 형성된다.

이어, 도 3d에 도시된 바와 같이, 유리기판(200)상에 남겨진 제1 포토레지스트 패턴(204a) 및 제3 금속패턴(202c)을 식각 마스크로 유리 기판(200) 및 제1 깊이(A)를 갖는 패턴(206a)을 식각하여 제1 깊이(A)를 갖는 패턴(206a)과 제2 깊이(B)를 갖는 패턴(206b)을 형성한다.

제2 깊이(B)을 갖는 패턴(206b)은 상기 제1 깊이(A)를 갖는 패턴(206a)에 한 번의 식각공정을 더 수행하여 제1 깊이(A)보다 깊은 제2 깊이(B)를 갖게 되고, 제1 깊이(A)를 갖는 패턴(206a)은 노출된 유리기판(200)을 식각하여 형성된다.

상기 제1 깊이(A)을 갖는 패턴(206a) 및 제2 깊이(B)을 갖는 패턴(206b)을 형성하는 식각공정은 습식식각을 통해 수행된다.

이때, 상기 남겨진 제1 포토레지스트 패턴(204a)의 식각공정시 잔존한 제2 금속패턴(202c) 또한 제거된다.

다음으로 도 3e에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 깊이를 갖는 패턴(206a, 206b)가 형성된 유리 기판(200)상에 스트립공정 및 식각공정을 통해 제2 포토레지스트 패턴(204a)와 제2 금속패턴(202c)을 제거한다. 이로써, 임프린트용 몰드로 사용되는 제1 및 제2 깊이를 갖는 패턴(206a, 206b)이 형성된 유리 기판(200)을 얻게 된다. 이로써, 임프린트용 몰드로 사용되는 제1 및 제2 깊이를 갖는 패턴(206a, 206b)이 형성된 유리 기판(200)을 얻게 된다.

이와 같이 제1 깊이 및 제2 깊이를 갖는 패턴(206a, 206b)을 갖는 유리 기판(200)을 형성하여 다층 구조의 미세 패턴 제조에 이용함으로써, 단층 구조의 패턴이 형성된 몰드를 복수 번 사용하는 것을 방지하여 공정단계가 감소되고, 제조비용을 줄일 수 있게 된다.

상기와 같은 제조방법을 통해 형성된 임프린트용 몰드(100, 200)을 이용하여 패턴 형성방법을 다음에서 설명하고자 한다.

한편, 이하에서는 상기 제1 실시예를 통해 형성된 임프린트용 몰드(100)을 이용하여 패턴을 형성하는 방법에 대해 설명하고 있지만, 제2 실시예를 통해 형성된 임프린트용 몰드(200)를 이용하여 패턴을 형성할 수도 있다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 임프린트용 몰드를 이용한 패턴 형성방법을 도시한 공정순서도이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 상기의 제조공정을 통해 제1 및 제2 깊이를 가진 패턴(106a, 106b)이 형성된 임프린트용 몰드(100)를 레진(resin, 310a)이 도포된 기판(300)상에 준비하여 정렬한다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 깊이를 가진 패턴(106a, 106b)을 가진 임프린트용 몰드(100)과 상기 레진(310a)을 접촉시켜 레진(310a) 상에 임프린트용 몰드의 패턴(106a, 106b)을 전사한다. 그리고, 패턴이 전사된 레진을 경화하여 패턴(106a, 106b)이 형성된 레진(310b)을 형성한다. 이때 자외선을 조사하여 레진을 경화하는 것이 바람직하다.

이어, 도 4c에 도시된 바와 같이, 패턴(106a, 106b)이 형성된 레진(310b)으로부터 임프린트용 몰드(100)를 분리함으로써, 본 공정을 완료한다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 임프린트 기술로 미세패턴을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 임프린트용 몰드의 제조방법을 설명하기 위한 공정순서도

다음은 도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제2 실시예에 따른 임프린트용 몰드의 제조방법을 설명하기 위한 공정순서도

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 임프린트용 몰드를 이용한 패턴 형성방법을 도시한 공정순서도

Claims

기판 상에 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와,

상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 기판을 식각하여 제1 패턴을 형성하는 단계와,

상기 제1 포토레지스트 패턴을 에싱하여 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와,

상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 기판 및 제1 패턴을 식각하여 상기 기판에 제1 패턴을 형성하고, 상기 제1 패턴에 제2 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 임프린트용 몰드의 제조방법.
제1 항에 있어서, 상기 제1 패턴은 제1 깊이를 갖는 패턴이고, 제2 패턴은 상기 제1 패턴의 깊이보다 깊도록 형성된 패턴인 것을 특징으로 하는 임프린트용 몰드의 제조방법.
제1 항에 있어서, 상기 제1 포토레지스트 패턴은

3개의 단차를 갖도록 3개의 서로 다른 투과율을 가진 마스크를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 임프린트용 몰드의 제조방법.
제1 항에 있어서, 상기 기판과 상기 제1 포토레지스트 패턴 사이에 금속막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트용 몰드의 제조방법.
제1 항에 있어서,

상기 제1 포토레지스트 패턴을 이용한 식각공정 및 제2 포토레지스트 패턴을 이용한 식각공정은 습식식각공정을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 임프린트용 몰드의 제조방법.
기판 상에 금속막을 형성하고, 상기 금속막 상에 제1 및 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와,

상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 금속막 및 기판을 식각하여 제1 및 제2금속패턴과 제1 패턴을 형성하는 단계와,

상기 제2 포토레지스트 패턴 및 제2 금속패턴을 제거하는 단계와,

상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 식각하여 상기 기판에 제1 패턴을 형성하고, 상기 제1 패턴에 제2 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 임프린트용 몰드의 제조방법.
제6 항에 있어서, 상기 제1 패턴은 제1 깊이를 갖는 패턴이고, 제2 패턴은 상기 제1 패턴의 깊이보다 깊도록 형성된 패턴인 것을 특징으로 하는 임프린트용 몰드의 제조방법.
제6항에 있어서, 상기 제2 포토레지스트 패턴 및 제2 금속패턴은 상기 제1 포토레지스트 패턴보다 좁은 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 임프린트용 몰드의 제조방법.
제6 항에 있어서, 상기 제2 포토레지스트 패턴 및 제2 금속패턴을 제거하는 단계는

상기 제2 금속패턴에 습식식각공정을 수행하여 제거되고, 상부에 형성된 상기 제2 포토레지스트 패턴 또한 제거되는 것을 특징으로 하는 임프린트용 몰드의 제조방법.
제6 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴을 이용한 식각공정은 습식식각공정을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 임프린트용 몰드의 제조방법.
패턴 형성용 막이 형성된 기판을 준비하는 단계와,

상기 기판 상에 제1 및 제2 패턴을 가진 임프린트용 몰드를 상기 기판 상에 정렬하는 단계와,

상기 임프린트용 몰드와 상기 패턴 형성용막을 접촉시켜 상기 패턴 형성용 막 상에 상기 임프린트용 몰드의 패턴을 전사하는 단게와,

상기 패턴이 전사된 패턴형성용막을 경화하는 단계와,

상기 패턴이 형성된 패턴 형성용 막과 상기 임프린트용 몰드를 분리하는 단계를 포함하는 임프린트용 몰드를 이용한 패턴형성방법.
제11 항에 있어서, 상기 제1 패턴은 제1 깊이를 갖는 패턴이고, 제2 패턴은 상기 제1 패턴의 깊이보다 깊도록 형성된 패턴인 것을 특징으로 하는 임프린트용 몰드의 제조방법.