KR20140031246A - 몰드의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

[목적] 이형층들로서의 퇴적막들을 갖는 몰드들의 제조에 있어서의 스루풋의 향상을 가능하게 하기 위한 것이다.
[구성] 이형층 (14) 으로서의 퇴적막을 표면에 갖는 몰드 (1) 의 제조에 있어서, 퇴적성 가스 (5a)/(5b) 를 포함하는 에칭 가스를 이용하여, 석영 기판 (10) 및 마스크층 (M) 에 의해 구성되는 구조체에 원하는 형상을 갖는 요철 패턴을 형성함과 동시에, 퇴적성 가스 (5a)/(5b) 의 퇴적물에 의해 구성되는 퇴적막이 요철 패턴을 따라 형성되도록 석영 기판 (10) 을 플라즈마 에칭한다.

Description

몰드의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING MOLDS}
본 발명은 미세한 요철 패턴들을 표면들에 갖는 몰드들의 제조 방법에 관한 것이다.
DTM (Discrete Track Media) 및 BPM (Bit Patterned Media) 과 같은 자기 기록 매체 그리고 반도체 디바이스들을 제조하는 응용에 있어서, 처리될 오브젝트들 상에 코팅된 경화성 수지 상으로 패턴들을 전사하는 나노임프린팅 방법을 이용하는 패턴 전사 기법들의 이용에 관한 기대가 고조되고 있다.
나노임프린팅 방법은 광 디스크들 (discs) 을 제조하는데 이용되는 주지된 엠보싱 기법을 발전시킨 것이다. 나노임프린팅 방법에서, 요철 패턴이 상부에 형성된 몰드 (흔히 몰드, 스탬퍼, 또는 템플리트라고 불림) 를, 처리될 오브젝트인 기판 상에 코팅된 경화성 수지에 대하여 가압한다. 경화성 수지 상으로의 오리지널의 가압은 경화성 수지를 역학적으로 변형 또는 유동시켜 미세한 패턴을 정밀하게 전사한다. 몰드를 한번 제조하면, 나노 레벨의 미세 구조들을 간단하게 반복적으로 성형할 수 있다. 따라서, 나노임프린팅 방법은 유해한 폐기물 및 배출물을 매우 적게 생성하는 경제적인 전사 기법이다. 그리하여, 다양한 분야에서의 나노임프린팅 방법의 응용에 관한 기대가 고조되고 있다.
요철 패턴의 미세화에 수반하여, 패턴 형성성 (설계에 따라 경화성 수지에 요철 패턴들을 형성하기 쉬움) 의 관점에서, 몰드들과 경화성 수지 간의 박리 특성을 향상시키는 것이 중요한 과제가 되고 있다.
이형층들 (mold release layers) 을 형성하여 몰드들과 경화성 수지 사이의 접착력을 감소시켜 박리 특성을 향상시키는 방법들이 이용되고 있다. 이형층들을 형성하는 방법들은 크게 습식 (wet) 프로세스들과 건식 (dry) 프로세스들로 나눠질 수 있다.
습식 프로세스를 이용하는 방법들은, 실란 커플링제들과 같은 이형제들이 용해된 용액들에 몰드들을 침지하고, 이형제들을 몰드들의 표면들과 화학적으로 반응시킨다. 습식 프로세스를 이용하는 방법들은, 충분한 침지 시간 및 침지 단계 이후의 린싱 단계를 필요로 한다. 따라서, 이러한 방법들은 전체적으로 수십분 내지 몇 시간을 필요로 하며, 몰드 제조에 있어서의 스루풋이 저하한다는 문제가 있다.
한편, 건식 프로세스를 이용하는 방법들은, CVD (Chemical Vapor Deposition; 화학 기상 퇴적) 법과 같은 퇴적법들에 의해 몰드들의 요철 패턴들 상에 퇴적막들 (deposited films) 을 형성한다. 건식 프로세스를 이용하는 방법들에 있어서, 일련의 단계들 (기판들의 에칭, 애싱 등) 은 동일한 장치를 사용하여 퇴적막을 형성할 수 있으며, 따라서 건식 프로세스를 이용하는 방법들은 습식 프로세스를 이용하는 방법들에 비해 스루풋을 향상시킬 수 있다고 기대된다.
건식 프로세스를 이용하는 방법들의 예들은, 예를 들어 특허문헌 1 및 비특허문헌 1 에 개시되어 있다. 특허문헌 1 에는 Ni 몰드의 요철 패턴 상에 플루오로카본 퇴적막을 형성하는 것이 개시되어 있다. 비특허문헌 1 에는, CVD 장치를 이용하는 반응성 이온 에칭 기법에 의해 석영 몰드의 요철 패턴 상에 플루오로카본 퇴적막을 형성하는 것이 개시되어 있다.
그러나, 특허문헌 1 및 비특허문헌 1 에 개시된 방법들은, 이형층들로서의 퇴적막들을 형성하기 위한 별도의 단계들을 필요로 하며, 이것은 몰드들의 제조에 있어서의 스루풋을 향상시키는 관점에서 충분하지 않다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 개발된 것이다. 본 발명의 목적은, 이형층들로서의 퇴적막들을 표면에 갖는 몰드들의 제조에 있어서 스루풋 향상을 가능하게 하는 몰드들의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하는 본 발명의 나노임프린팅 몰드의 제 1 제조 방법은:
원하는 패턴을 갖는 마스크층을 석영 기판 상에 형성하는 단계; 및
퇴적성 가스 (sedimentary gas) 를 포함하는 에칭 가스를 이용하고 마스크층을 마스크로서 사용하여, 석영 기판 및 마스크층에 의해 구성되는 원하는 형상을 갖는 요철 패턴이 형성되도록 그리고 퇴적성 가스의 퇴적물 (sediment) 에 의해 구성되는 퇴적막이 요철 패턴을 따라 형성되도록, 석영 기판을 플라즈마 에칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서에 있어서, 요철 패턴의 "원하는 형상" 이란, 퇴적된 퇴적물을 제외한 몰드 상의 요철 패턴의 형상으로서 설계된 형상을 지칭한다.
본 발명의 나노임프린팅 몰드의 제 1 제조 방법에 있어서, 퇴적물이 퇴적되기 쉬운 부분들의 온도는 높고 퇴적물이 퇴적되기 어려운 부분들의 온도는 낮도록 온도 구배를 형성하면서 석영 기판을 에칭하는 것이 바람직하다.
본 발명의 나노임프린팅 몰드의 제 1 제조 방법에 있어서, 석영 기판의 에칭의 진행에 따라 온도 구배의 정도를 조정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 나노임프린팅 몰드의 제 1 제조 방법에 있어서, 온도 구배는 석영 기판의 면내 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 나노임프린팅 몰드의 제 1 제조 방법에 있어서, 석영 기판의 에칭의 진행에 따라 에칭 가스 중의 퇴적성 가스의 비율 및/또는 종류를 조정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 나노임프린팅 몰드의 제 1 제조 방법에 있어서, 퇴적성 가스는 CxH2x+ 2- yFy (x=1 또는 2, 1≤y≤2x+2), C2H4 - mFm (1≤m≤4), CpH2p+ 2- qClq (p=1 또는 2, 1≤q≤2p+2), C2H4 - nCln (1≤n≤4) 및 BCl3 중에서 적어도 1종의 가스를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 나노임프린팅 몰드의 제 2 제조 방법은:
원하는 패턴을 갖는 마스크층을 석영 기판 상에 형성하는 단계;
마스크층을 마스크로서 사용하여 석영 기판에 원하는 형상을 갖는 요철 패턴이 형성되도록 석영 기판을 에칭하는 단계; 및
퇴적성 가스를 포함하는 애싱 가스를 사용하여, 마스크층이 제거되도록 그리고 퇴적성 가스의 퇴적물에 의해 구성되는 퇴적막이 요철 패턴을 따라 형성되도록, 마스크층을 플라즈마 애싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 나노임프린팅 몰드의 제 2 제조 방법에 있어서, 퇴적물이 퇴적되기 쉬운 부분들의 온도는 높고 퇴적물이 퇴적되기 어려운 부분들의 온도는 낮도록 온도 구배를 형성하면서 마스크층을 플라즈마 애싱하는 것이 바람직하다.
본 발명의 나노임프린팅 몰드의 제 2 제조 방법에 있어서, 온도 구배는 석영 기판의 두께 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 나노임프린팅 몰드의 제 2 제조 방법에 있어서, 온도 구배는 석영 기판의 면내 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 나노임프린팅 몰드의 제 3 제조 방법은:
원하는 패턴을 갖는 마스크층을 석영 기판 상에 형성하는 단계;
마스크층을 마스크로서 사용하여 석영 기판에 원하는 형상을 갖는 요철 패턴이 형성되도록 석영 기판을 에칭하는 단계;
제 1 퇴적성 가스를 포함하는 에칭 가스를 이용하고 마스크층을 마스크로서 사용하여, 석영 기판 및 마스크층에 의해 구성되는 원하는 형상을 갖는 요철 패턴이 형성되도록 그리고 퇴적성 가스의 퇴적물에 의해 구성되는 퇴적막이 요철 패턴을 따라 형성되도록, 석영 기판을 플라즈마 에칭하는 단계; 및
제 2 퇴적성 가스를 포함하는 애싱 가스를 사용하여, 마스크층이 제거되도록 그리고 퇴적성 가스의 퇴적물에 의해 구성되는 퇴적막이 요철 패턴을 따라 형성되도록, 마스크층을 플라즈마 애싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 나노임프린팅 몰드의 제 3 제조 방법에 있어서, 퇴적물이 퇴적되기 쉬운 부분들의 온도는 높고 퇴적물이 퇴적되기 어려운 부분들의 온도는 낮도록 온도 구배를 형성하면서 석영 기판을 에칭하고 및/또는 마스크층을 플라즈마 애싱하는 것이 바람직하다.
본 발명의 나노임프린팅 몰드의 제 3 제조 방법에 있어서, 온도 구배는 석영 기판의 두께 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 나노임프린팅 몰드의 제 3 제조 방법에 있어서, 온도 구배는 석영 기판의 면내 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 몰드의 제 1 제조 방법에 따르면, 퇴적성 가스를 포함하는 에칭 가스를 이용하여, 석영 기판 및 마스크층에 의해 구성되는 원하는 형상을 갖는 요철 패턴이 형성되도록 그리고 퇴적성 가스의 퇴적물에 의해 구성되는 퇴적막이 요철 패턴을 따라 형성되도록, 플라즈마 에칭을 수행한다. 따라서, 몰드 본체에서의 요철 패턴의 형성 및 퇴적막의 형성을 동시에 수행할 수 있다. 이로써, 이형층으로서의 퇴적막을 형성하기 위한 별도의 단계들을 수행할 필요가 없어진다. 그 결과, 이형층들로서의 퇴적막들을 갖는 몰드들의 제조에 있어서의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 몰드의 제 2 제조 방법에 따르면, 원하는 형상을 갖는 요철 패턴이 형성되도록 석영 기판을 에칭하고, 그리고 퇴적성 가스를 포함하는 애싱 가스를 이용하여, 마스크층이 제거되고 퇴적성 가스의 퇴적물에 의해 구성되는 퇴적막이 요철 패턴을 따라 형성되도록 마스크층을 플라즈마 애싱한다. 따라서, 몰드 본체에서의 요철 패턴의 형성 및 퇴적막의 형성을 동시에 수행할 수 있다. 이로써, 이형층으로서의 퇴적막을 형성하기 위한 별도의 단계들을 수행할 필요가 없어진다. 그 결과, 이형층들로서의 퇴적막들을 갖는 몰드들의 제조에 있어서의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 몰드의 제 3 제조 방법에 따르면, 제 1 퇴적성 가스를 포함하는 에칭 가스를 이용하여, 석영 기판 상에 원하는 형상을 갖는 요철 패턴이 형성되도록 그리고 퇴적성 가스의 퇴적물에 의해 구성되는 퇴적막이 요철 패턴을 따라 형성되도록 플라즈마 에칭을 수행한다. 그 후, 제 2 퇴적성 가스를 포함하는 애싱 가스를 이용하여, 마스크층이 제거되고 제 1 및 제 2 퇴적성 가스들의 퇴적물에 의해 구성되는 퇴적막이 요철 패턴을 따라 형성되도록 마스크층을 플라즈마 애싱한다. 따라서, 몰드 본체에서의 요철 패턴의 형성 및 퇴적막의 형성을 동시에 수행할 수 있다. 이로써, 이형층으로서의 퇴적막을 형성하기 위한 별도의 단계들을 수행할 필요가 없어진다. 그 결과, 이형층들로서의 퇴적막들을 갖는 몰드들의 제조에 있어서의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 몰드의 제조 방법의 에칭 단계들을 개략적으로 도시하는 단면도들의 집합이다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 몰드의 제조 방법의 애싱 단계들을 개략적으로 도시하는 단면도들의 집합이다.
도 3 은 종래의 몰드의 제조 방법의 애싱 단계들을 개략적으로 도시하는 단면도들의 집합이다.
도 4 는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 몰드의 제조 방법의 애싱 단계들을 개략적으로 도시하는 단면도들의 집합이다.
이후, 본 발명의 실시형태들에 대해 첨부 도면들을 참조하여 설명한다. 하지만, 본 발명은 후술하는 실시형태들에 한정되는 것은 아니다. 시각적인 인식을 용이하게 하기 위해서, 도면들에서 구성 요소들의 치수들은 그것의 실제 치수들과는 다르게 묘사되어 있음에 유의한다.
[몰드의 제조 방법의 제 1 실시형태]
먼저, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 몰드의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 몰드의 제조 방법의 에칭 단계들을 개략적으로 도시하는 단면도들의 집합이다.
본 실시형태의 몰드 (1) 의 제조 방법은, 원하는 패턴을 갖는 마스크층 (M) 을 석영 기판 (10) 상에 형성하고 (도 1 의 A), 그 후 퇴적성 가스 (5a/5b) 를 포함하는 에칭 가스를 이용하고 마스크층 (M) 을 마스크로서 사용하여, 석영 기판 (10) 및 마스크층 (M) 에 의해 구성되는 원하는 형상을 갖는 요철 패턴이 형성되도록 그리고 퇴적성 가스의 퇴적물에 의해 구성되는 퇴적막이 요철 패턴을 따라 형성되도록 석영 기판을 플라즈마 에칭한다 (도 1 의 B).
본 실시형태의 몰드의 제조 방법에 의해 제조되는 몰드 (1) 는, 미세한 요철 패턴을 표면에 갖는 몰드 본체 (13), 및 요철 패턴을 따라 몰드 본체 (13) 상에 형성된 이형층 (14) 을 구비한 몰드 (1) 이다 (도 1 의 C). 이형층 (14) 은 퇴적성 가스를 이용한 에칭 단계에 의해 생성되는 퇴적막에 의해 구성된다.
석영 기판의 크기는 특별히 제한되지 않는다. 취급성의 관점에서 석영 기판 (10) 의 두께는 0.3 mm 내지 7 mm 범위 내가 바람직하다.
마스크층 (M) 의 재료는 특별히 제한되지 않는다. 마스크층 (M) 의 재료의 바람직한 예들로는: 크롬, 텅스텐, 탄탈, 티탄, 니켈, 은, 백금 및 금과 같은 금속들; 이들 금속들의 산화물들; 그리고 이들 금속들의 질화물들이 있다. 또한, 마스크층 (M) 은, 크롬 산화물 또는 크롬 질화물을 함유하는 적어도 하나의 층을 갖는 것이 바람직하다. 마스크층 (M) 의 두께는 박막 형성성 및 나노임프린팅 동안의 광 투과성의 관점에서 1 nm 내지 30 nm 범위 내가 바람직하다. 마스크층은, 제조되는 몰드 (1) 에 형성될 요철 패턴에 대응하는 원하는 패턴을 갖는다.
몰드 본체 (13) 는 몰드 (1) 의 요철 패턴을 규정하는 부분이다. 요컨대, 몰드 (1) 의 요철 패턴의 설계치들에 따라 몰드 본체 (13) 에 요철 패턴이 형성된다. 본 실시형태에서, 몰드 본체 (13) 는 석영 기판 (10) 및 마스크층 (M) 에 의해 구성된다. 마스크층들은 일반적으로 제거되지만, 본 발명에서는 몰드 (1) 가 마스크층 (M) 도 포함한다.
몰드 본체 (13) 의 요철 패턴의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 나노임프린팅 몰드의 의도된 용도에 따라 적절히 선택될 수도 있다. 전형적인 패턴의 예는 도 1 의 C 에 도시된 바와 같이 라인 앤드 스페이스 패턴이다. 볼록부들의 길이, 볼록부들의 폭 (W1), 볼록부들 간의 거리 (W2) (오목부들의 폭) 및 오목부들의 저부들로부터의 라인들의 높이 (H) (오목부들의 깊이) 는 라인 앤드 스페이스 패턴에 적절하게 설정된다. 예를 들어, 라인들의 폭 (W1) 은 10 nm 내지 100 nm 범위 내이고, 보다 바람직하게는 20 nm 내지 70 nm 범위 내이며, 라인들 간의 거리 (W2) 는 10 nm 내지 500 nm 범위 내이며, 보다 바람직하게는 20 nm 내지 100 nm 범위 내이며, 라인들의 높이 (H) 는 10 nm 내지 500 nm 범위 내이며, 보다 바람직하게는 30 nm 내지 100 nm 범위 내이다. 또한, 오목부들의 폭 (W2) 과 오목부들의 깊이 (H) 간의 애스펙트비 H/W2 는 0.5 내지 10 범위 내인 것이 바람직하다. 본 명세서에 있어서, 볼록부들의 폭 (W1) 및 볼록부들 간의 거리 (W2) 는 반값 전폭을 지칭하는 것에 유의한다. 또한, 요철 패턴을 구성하는 볼록부들의 형상들은 직사각형, 원형, 또는 타원 단면들을 갖는 도트들일 수도 있다.
석영 기판 (10) 의 에칭은, 퇴적성 가스를 포함하는 에칭 가스를 이용하고 마스크층 (M) 을 마스크로서 사용하여, 석영 기판 (10) 및 마스크층 (M) 에 의해 구성되는 (요컨대 몰드 본체 (13)) 원하는 형상을 갖는 요철 패턴이 형성되도록 그리고 퇴적성 가스의 퇴적물에 의해 구성되는 퇴적막이 요철 패턴을 따라 형성되도록 실행된다.
퇴적성 가스는 에칭 단계에서 석영 기판을 에칭할 수 있고 또한 퇴적물을 생성할 수 있는 것이다. 퇴적성 가스는 CxH2x+ 2- yFy (x=1 또는 2, 1≤y≤2x+2), C2H4-mFm (1≤m≤4), CpH2p+ 2- qClq (p=1 또는 2, 1≤q≤2p+2), C2H4 - nCln (1≤n≤4) 및 BCl3 중에서 적어도 1종의 가스를 포함하는 것이 바람직하다. 퇴적성 가스를 이용해 에칭을 수행함으로써 퇴적성 가스의 라디칼들이 생성된다. 그 라디칼들은 중합과 같이 고체종들을 형성하는 반응들에 기여하여, 플루오로카본 폴리머들, 클로로카본 폴리머들, 붕소 화합물들 및 염소 화합물들 중에서 적어도 1종의 화합물을 포함하는 퇴적물을 생성한다. 퇴적물이 요철 패턴 상에 퇴적되는 것에 의해 요철 패턴 상에 이형층 (14) 으로서의 퇴적막이 형성된다.
이형층 (14) 로서 기능하는 퇴적막은 몰드 본체 (13) 의 요철 패턴을 따라 얇게 형성된다. 퇴적막의 두께는 0.5 nm 내지 3 nm 범위 내인 것이 바람직하다.
에칭 가스는 퇴적성 가스 이외에, 높은 에칭 성능을 갖는 다른 가스들, 이를테면 SF6 및 Cl2 를 포함할 수도 있다. 이 경우, 각각의 가스가 석영 기판을 에칭하는 기능 및 퇴적물을 생성하는 기능을 갖게 할 수도 있고, 에칭 조건들에 대한 조정이 용이해진다. 또한, 에칭 가스는 희가스 (noble gas) (아르곤 가스, 헬륨 가스 등), 산소 가스 등에 의해 희석될 수도 있다.
도 1 의 B 는 퇴적성 가스가 석영 기판 (10) 을 에칭하면서 퇴적물을 생성하는 방식을 도시한다. 도 1 의 B 에서, 참조부호 5a 는 퇴적성 가스 유래의 라디칼들 (예를 들어 CF2, CF 등) 을 나타내고, 참조부호 5b 는 퇴적성 가스 유래의 이온들 (예를 들어 CHF3 +, CF2 + 등) 을 나타내고, 참조부호 6 은 희가스 이온들을 나타낸다. 도 1 의 B 에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 몰드 본체에서의 요철 패턴의 형성 및 이형층으로서의 퇴적막의 형성이 동시에 일어나는 조건 하에서 석영 기판 (10) 을 에칭한다. 이러한 조건들을 실현하기 위해서 RIE 법에 의해 석영 기판 (10) 을 에칭하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 이러한 조건들을 실현하기 위해서 에칭 가스 중의 퇴적성 가스의 비율, 에칭 가스의 유량, 플라즈마 전력, 바이어스 전력, 압력 등이 조정된다. RIE 법은 언더 커팅 (사이드 에칭) 을 억제하고 또한 퇴적성 가스를 요철 패턴의 오목부들의 깊이들에 도달할 수 있게 하기 위해 높은 수직 이방성 (이온들의 운동이 오목부들의 깊이 방향으로 치우쳐 있는 정도) 을 갖는 것이 바람직하다. RIE 법은 ICP (Inductive Coupled Plasma; 유도 결합형 플라즈마) RIE, CCP (Capacitive Coupled Plasma; 용량 결합형 플라즈마) RIE 또는 ECR (Electron Cyclotron Resonance; 전자 사이클로트론 공명형) RIE 인 것이 특히 바람직하다.
등방적 에칭 방법을 이용하는 경우에, 요철 패턴의 볼록부들의 상부 부분들 및 오목부들의 저부들에서 퇴적물의 생성량이 다르다. 그 결과, 이형층 (14) 으로서 기능하는 퇴적막이 오목부들의 저부들에서 형성되지 않을 가능성이 있다. 퇴적막이 형성되지 않는 부분들이 많이 존재하면, 나노임프린팅 동안 이형 특성이 충분히 향상되지 못한다. 대조적으로, 높은 수직 이방성을 갖는 에칭 방법을 이용하는 경우에, 오목부들의 저부들에도 퇴적막을 형성할 수 있게 되어, 이형 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 바이어스 전력 (플라즈마와 하부 전극 사이에 바이어스를 형성하기 위한 전력) 의 제어를 용이하게 하기 위해 바이어스 전력 및 플라즈마 전력 (플라즈마를 형성하기 위한 전력) 이 독립적으로 제어 가능한 구성을 채택하는 것이 바람직하다.
석영 기판 (10) 의 에칭은, 기판의 온도가 -100℃ 내지 300℃ 범위 내에서 수행되는 것이 바람직하고, -50℃ 내지 200℃ 범위 내에서 수행되는 것이 보다 바람직하고, -20℃ 내지 150℃ 범위 내에서 수행되는 것이 가장 바람직하다. 본 발명은 퇴적물의 퇴적 및 퇴적물의 에칭이 경쟁적 방식으로 일어나는 현상을 이용한다. 기판의 온도가 -100℃ 보다 낮으면, 퇴적막의 재료인 퇴적성 가스의 라디칼들의 퇴적이 과잉으로 되고, 퇴적물의 에칭이 일어나지 않을 것이다. 역으로, 기판의 온도가 300℃ 보다 높으면, 퇴적성 가스의 중합된 라디칼들이 열에 의해 분해되거나 또는 해리되고, 퇴적물의 퇴적이 일어나지 않을 것이다.
석영 기판 (10) 의 에칭은, 퇴적물이 퇴적되기 쉬운 부분들의 온도는 높고 퇴적물이 퇴적되기 어려운 부분들의 온도는 낮도록 석영 기판 (10) 에 온도 구배를 형성하면서 수행되는 것이 바람직하다. 이것은 퇴적물이, 고온 부분들에서 퇴적되기 어렵고 저온 부분들에서 퇴적되기 쉬운 특징을 갖기 때문이다. 퇴적물이 퇴적되기 쉬운 부분들 및 퇴적물이 퇴적되기 어려운 부분들은, 몰드 본체 (13)의 요철 패턴의 형상 및 RIE 동안의 플라즈마의 공간 밀도 분포에 의존한다. 예를 들어, 퇴적성 가스가 요철 패턴의 오목부들의 깊이들에 도달하기 어려우므로, 퇴적물이 퇴적되기 어렵다. 한편, 플라즈마의 공간 밀도가 낮은 영역에서는 퇴적성 가스의 라디칼들의 양이 적으므로, 이러한 영역들에 퇴적물이 퇴적되기 어렵다.
그리하여, 퇴적물이 요철 패턴의 오목부들에 퇴적되기 어렵다는 사실을 고려하여, 온도 구배는 석영 기판 (10) 의 두께 방향으로 형성되는 것이 바람직하다. 석영 기판의 두께 방향의 온도 구배는, 도 1 에 도시된 상방향을 z 축을 따른 정방향으로 한 것을 가정하여 dT/dz 일 수도 있다. 이 경우에, dT/dz 는 0℃/㎛ 보다 큰 것이 바람직하고, 30℃/㎛ 보다 큰 것이 보다 바람직하고, 100℃/㎛ 보다 큰 것이 가장 바람직하다. 온도 구배는 z 에 의존할 수도 있다. 석영 기판의 두께 방향의 온도 구배는, 요철 패턴이 형성된 석영 기판의 표면으로부터 그 근방의 부분까지 형성될 수도 있다. 이것은 퇴적막이 요철 패턴 상에 형성되면 충분하기 때문이다. 표면의 근방의 부분이란, 예를 들어 표면으로부터 10 ㎛ 까지의 부분을 지칭한다.
온도 구배를 석영 기판 (10) 의 두께 방향으로 형성하는 경우에, 석영 기판의 에칭의 진행에 따라 온도 구배의 정도를 조정하는 것이 바람직하다. 애스펙트비가 3 보다 큰 요철 패턴들에서는, 요철 패턴의 오목부들의 저부들 근방에서의 퇴적물의 퇴적 속도 및 흡착 특성과, 요철 패턴의 개구부들 근방에서의 퇴적물의 퇴적 속도 및 흡착 특성은 현저한 차이가 있다. 이 때문에, 에칭이 진행하고 요철 패턴의 오목부들이 더 깊어짐에 따라, 저부들 근방과 개구부들 근방 간에 퇴적물의 퇴적의 정도가 상이할 것이다. 그리하여, 석영 기판 (10) 의 에칭의 진행, 요컨대 요철 패턴의 깊이에 따라, 석영 기판 (10) 의 온도를 조정함으로써 퇴적물의 퇴적의 정도의 차이를 보정한다. 유사한 관점에서, 석영 기판의 에칭의 진행에 따라, 퇴적성 가스의 종류, 에칭 가스 중의 퇴적성 가스의 비율, 에칭 가스의 유량, 플라즈마 전력, 바이어스 전력, 압력 등을 또한 조정할 수도 있다.
또한, 플라즈마 밀도가 상대적으로 낮은 영역들에서 퇴적물이 퇴적되기 어렵다는 사실을 고려하여, 온도 구배는 석영 기판의 면내 방향으로 형성되는 것이 바람직하다. 석영 기판의 면내 방향의 온도 구배는, 좌우 방향에서 석영 기판의 중심을 원점으로 하는 극 좌표 시스템 (여기서 반경 축이 r 이다) 에서의 dT/dr 일 수도 있다. 이것은 플라즈마의 밀도가 에칭 장치의 챔버의 중심에서 높기 때문이다. 이 경우에, dT/dr 은 0℃/㎛ 보다 작은 것이 바람직하고, -1.0℃/㎛ 보다 작은 것이 보다 바람직하고, -1.5℃/㎛ 보다 작은 것이 가장 바람직하다. 온도 구배는 r 에 의존할 수도 있다.
온도 구배는 석영 기판 (10) 의 하부 부분 또는 에지들을 냉각함으로써 제어될 수도 있다. 냉각 매체로서는, 물, 유기 용매, N2, He3 및 He4 와 같은 액체들, 그리고 He 가스와 같은 가스들이 이용될 수도 있다. 대안적으로, 석영 기판 (10) 의 표면 또는 이면이, 열전도 특성을 고려한 요철 형상으로 처리될 수도 있다. 또한 대안적으로, 석영 기판 (10) 을 상이한 기판과 밀착시킴으로써 석영 기판 (10) 에 특징적인 열전도 특성을 부여할 수도 있다. 게다가, 단일 재료 또는 복수의 재료들에 의해 구성되는 적층 박막 구조를 석영 기판의 이면 상에 형성하여, 막에 수직인 방향으로 석영 기판 (10) 에 특징적인 열전도 특성을 부여할 수도 있다. 이 경우에, 적층 박막 구조는 막면의 면내 방향으로 분포를 가지게 되어, 면내 방향으로 석영 기판 (10) 에 특징적인 열전도 특성을 부여할 수도 있다.
상술한 방식으로 형성된 이형층 (14) 으로서의 퇴적막의 표면 에너지는 대략 25 mJ/㎟ 이하이다. 이 표면 에너지는 나노임프린팅 동안 이형 특성의 관점에서 유리하다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태의 몰드의 제 1 제조 방법에 있어서, 퇴적성 가스를 포함하는 에칭 가스를 이용하여, 석영 기판 및 마스크층에 의해 구성되는 원하는 형상을 갖는 요철 패턴이 형성되도록 그리고 퇴적성 가스의 퇴적물에 의해 구성되는 퇴적막이 요철 패턴을 따라 형성되도록 플라즈마 에칭을 수행한다. 따라서, 몰드 본체에서의 요철 패턴의 형성 및 퇴적막의 형성을 동시에 수행할 수 있다. 이로써, 이형층으로서의 퇴적막을 형성하기 위한 별도의 단계들을 수행할 필요가 없어진다. 그 결과, 이형층들로서의 퇴적막들을 갖는 몰드들의 제조에 있어서의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
[몰드의 제조 방법의 제 2 실시형태]
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 몰드의 제조 방법에 대해 설명한다. 제 2 실시형태의 몰드의 제조 방법은, 석영 기판의 에칭 동안 퇴적막을 형성하지 않고 마스크층을 애싱할 때에 퇴적막을 형성한다는 점에서 제 1 실시형태의 몰드의 제조 방법과 다르다. 따라서, 제 1 실시형태의 구성 요소들과 동일한 구성 요소들의 상세한 설명은 특별히 필요가 없는 한 생략된다. 도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 몰드의 제조 방법의 애싱 단계들을 개략적으로 도시하는 단면도들의 집합이다. 또한, 도 3 은 종래의 몰드의 제조 방법의 애싱 단계들을 개략적으로 도시하는 단면도들의 집합이다.
제 2 실시형태의 몰드 (2) 의 제조 방법에 있어서, 원하는 패턴을 갖는 마스크층 (M) 을 석영 기판 (22) 상에 형성한다. 그 후, 마스크층 (M) 을 마스크로서 사용하여 석영 기판 (22) 상에 원하는 형상을 갖는 패턴들 및 볼록부들의 패턴이 형성되도록 석영 기판 (22) 를 에칭한다. 그 후, 퇴적성 가스 (5a/5b) 를 포함하는 애싱 가스 (5a/5b/7a/7b) 를 이용하여, 마스크층 (M) 이 제거되고 퇴적성 가스 (5a/5b) 의 퇴적물에 의해 구성되는 퇴적막이 요철 패턴을 따라 형성되도록 마스크층 (M) 을 플라즈마 애싱한다 (도 2 의 A).
본 실시형태의 몰드의 제조 방법에 의해 제조되는 몰드 (2) 는, 미세한 요철 패턴을 표면에 갖는 몰드 본체 (23), 및 요철 패턴을 따라 몰드 본체 (23) 상에 형성된 이형층 (24) 을 구비한 몰드 (2) 이다 (도 2 의 B). 이형층 (24) 은 퇴적성 가스를 이용한 애싱 단계에 의해 생성되는 퇴적막에 의해 구성된다.
본 실시형태에서, 요철 패턴이 형성된 석영 기판 (22) 자체가 몰드 본체 (23) 가 된다.
몰드 (2) 는, 석영 기판 (22) 의 에칭 단계까지 포함하는 종래의 방법들과 동일한 방식으로 제조될 수도 있다.
마스크층 (M) 의 애싱은 퇴적성 가스 (5a/5b) 를 포함하는 애싱 가스 (5a/5b/7a/7b) 를 이용하여, 마스크층 (M) 이 제거되고 퇴적성 가스 (5a/5b) 의 퇴적물에 의해 구성되는 퇴적막이 요철 패턴을 따라 형성되도록 마스크층 (M) 을 플라즈마 애싱하여 실행된다.
퇴적성 가스는 애싱 단계에서 마스크층 (M) 을 애싱할 수 있고 또한 퇴적물을 생성할 수 있는 것이다. 퇴적성 가스는 CxH2x +2- yFy (x=1 또는 2, 1≤y≤2x+2), C2H4-mFm (1≤m≤4), CpH2p +2- qClq (p=1 또는 2, 1≤q≤2p+2), C2H4 - nCln (1≤n≤4) 및 BCl3 중에서 적어도 1종의 가스를 포함하는 것이 바람직하다. 퇴적성 가스를 이용해 애싱을 수행함으로써 퇴적성 가스의 라디칼들이 생성된다.
애싱 가스는 퇴적성 가스 이외에, 높은 애싱 성능을 갖는 다른 가스들, 이를테면 SF6 및 Cl2 를 포함할 수도 있다. 또한, 애싱 가스는 희가스 (아르곤 가스, 헬륨 가스 등), 산소 가스 등에 의해 희석될 수도 있다.
도 2 의 A 는 퇴적성 가스가 마스크층 (M) 을 애싱하면서 퇴적물을 생성하는 방식을 도시한다. 도 2 의 A 에서, 참조부호 5a 는 퇴적성 가스 유래의 라디칼들 (예를 들어 CF2, CF 등) 을 나타내고, 참조부호 5b 는 퇴적성 가스 유래의 이온들 (예를 들어 CHF3 +, CF3 + 등) 을 나타내고, 참조부호 7a 는 비퇴적성 가스 유래의 라디칼들 (예를 들어 산소 라디칼들, 염소 라디칼들 등) 을 나타내고, 참조부호 7b 는 비퇴적성 가스 유래의 이온들 (예를 들어 산소 이온들, 염소 이온들 등) 을 나타낸다. 도 2 의 A 는, 퇴적성 가스 유래의 라디칼들 (5a) 이 요철 패턴 상에 부착되고 퇴적되는 방식, 그리고 비퇴적성 가스 유래의 라디칼들 (7a) 이 마스크층 (M) 의 일부 (Ma) 를 제거하는 방식을 도시한다.
도 2 의 A 에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 마스크층 (M) 의 제거 및 이형층 (24) 으로서의 퇴적막의 형성이 동시에 일어나는 조건 하에서 마스크층 (M) 을 애싱한다. 이러한 조건들을 실현하기 위해서 RIE 법에 의해 마스크층 (M) 을 애싱하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 이러한 조건들을 실현하기 위해서 애싱 가스 중의 퇴적성 가스의 비율, 애싱 가스의 유량, 플라즈마 전력, 바이어스 전력, 압력 등이 조정된다. RIE 법은 퇴적성 가스를 요철 패턴의 오목부들의 깊이들에 도달할 수 있게 하기 위해 높은 수직 이방성을 갖는 것이 바람직하다. RIE 법은 ICP RIE, CCP RIE 또는 ECR RIE 인 것이 특히 바람직하다.
마스크층의 애싱은, 석영 기판 (22) 의 온도가 -100℃ 내지 300℃ 범위 내에서 수행되는 것이 바람직하고, -50℃ 내지 200℃ 범위 내에서 수행되는 것이 보다 바람직하고, -20℃ 내지 150℃ 범위 내에서 수행되는 것이 가장 바람직하다.
마스크층 (M) 의 애싱은, 퇴적물이 퇴적되기 쉬운 부분들의 온도가 높고 퇴적물이 퇴적되기 어려운 부분들의 온도가 낮도록 석영 기판 (22) 에 온도 구배를 형성하면서 수행되는 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서, 마스크층 (M) 의 애싱 도중에 퇴적성 가스의 종류를 변경할 수도 있다. 예를 들어, 초기 단계에서는 수직 이방성 에칭을 실행하여 요철 패턴의 오목부들의 저부들에 퇴적막을 형성할 수도 있고, 그 후 다음 단계에서 등방적 에칭을 실행하여 요철 패턴의 볼록부들의 상부 부분들 근방에 퇴적막을 형성할 수도 있다. 나노임프린팅 동안 레지스트의 유동성이 고려될 수도 있고, 오목부들의 저부들에 보다 가까운 위치들에서 표면 에너지가 감소하도록 퇴적막을 형성할 수도 있다. 이 경우, 상이한 위치들에서 상이한 표면 에너지들을 갖는 퇴적막은 이형 특성의 관점에서 유리하다.
도 3 에 도시된 것과 같은 종래의 방법에 있어서, 애싱 단계는 단순히 기판 (52) 으로부터 마스크층 (M) 을 제거하는 것이다. 그러나, 제 2 실시형태에서는, 마스크층 (M) 의 제거 (요컨대, 몰드 본체 (23) 의 요철 패턴의 형성) 및 이형층 (24) 으로서의 퇴적막의 형성을 동시에 수행할 수 있다. 따라서, 제 1 실시형태에서와 마찬가지로, 이형층들로서 퇴적막들을 갖는 몰드들의 제조 방법에 있어서의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
[몰드의 제조 방법의 제 3 실시형태]
다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 몰드의 제조 방법에 대해 설명한다. 제 3 실시형태의 몰드의 제조 방법은, 석영 기판의 에칭 동안 및 마스크층의 애싱 동안 둘다에서 퇴적막을 형성한다는 점에서 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태와 다르다. 따라서, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태의 구성 요소들과 동일한 구성 요소들의 상세한 설명은 특별히 필요가 없는 한 생략된다. 도 4 는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 몰드의 제조 방법의 애싱 단계들을 개략적으로 도시하는 단면도들의 집합이다.
제 3 실시형태의 몰드 (3) 의 제조 방법에 있어서, 원하는 패턴을 갖는 마스크층 (M) 을 석영 기판 (32) 상에 형성한다. 그 후, 마스크층 (M) 을 마스크로서 사용하고 제 1 퇴적성 가스를 포함하는 에칭 가스를 이용하여 석영 기판 (32) 상에 원하는 형상을 갖는 패턴들 및 볼록부들의 패턴이 형성되고 퇴적성 가스의 퇴적물이 요철 패턴을 따라 퇴적되도록 석영 기판 (32) 을 플라즈마 에칭한다. 그 후, 제 2 퇴적성 가스 (5a) 를 포함하는 애싱 가스 (5a/5b/7a/7b) 를 이용하여, 마스크층 (M) 이 제거되고 제 1 및 제 2 퇴적성 가스들의 퇴적물에 의해 구성되는 퇴적막이 요철 패턴을 따라 형성되도록 마스크층 (M) 을 플라즈마 애싱한다 (도 4 의 A).
본 실시형태의 몰드의 제조 방법에 의해 제조되는 몰드 (3) 는, 미세한 요철 패턴을 표면에 갖는 몰드 본체 (33), 및 요철 패턴을 따라 몰드 본체 (33) 상에 형성된 이형층 (34) 을 구비한 몰드 (3) 이다 (도 4 의 B). 이형층 (34) 은 퇴적성 가스들을 이용한 에칭 단계 및 애싱 단계에 의해 생성되는 퇴적막에 의해 구성된다.
본 실시형태에서, 요철 패턴이 형성된 석영 기판 (32) 자체가 몰드 본체 (33) 가 된다.
석영 기판 (32) 의 에칭은 기본적으로 제 1 실시형태의 경우와 동일한 방식으로 실행된다. 하지만, 나중에 실행되는 애싱 단계에서 퇴적물이 퇴적되기 때문에, 석영 기판 (32) 의 에칭이 완료될 때에 반드시 이형층 (34) 으로서의 완전한 퇴적막이 형성될 필요는 없다.
마스크층 (2) 의 애싱은 제 2 실시형태의 경우와 동일한 방식으로 실행된다.
도 4 의 A 는 퇴적성 가스가 마스크층을 애싱하고 퇴적물이 제거 및 퇴적되는 방식을 도시한다. 도 4 의 A 에서, 참조부호 5a 는 퇴적성 가스 유래의 라디칼들 (예를 들어 CF2, CF 등) 을 나타내고, 참조부호 5b 는 퇴적성 가스 유래의 이온들 (예를 들어 CHF3 +, CF2 + 등) 을 나타내고, 참조부호 7a 는 비퇴적성 가스 유래의 라디칼들 (예를 들어 산소 라디칼들, 염소 라디칼들 등) 을 나타낸다. 도 4 의 A 는, 예를 들어, 비퇴적성 가스 유래의 라디칼들 (7a) 에 의해 퇴적막의 일부 (34a) 가 제거됨과 동시에, 퇴적성 가스 유래의 라디칼들 (5a) 이 요철 패턴 상에 부착되고 퇴적되고, 그리고 비퇴적성 가스 유래의 라디칼들 (7a) 이 마스크층 (M) 의 일부 (Ma) 를 제거하는 방식을 도시한다.
제 3 실시형태의 몰드의 제조 방법에 의하면, 제 1 퇴적성 가스를 포함하는 에칭 가스를 이용하여, 석영 기판 상에 원하는 형상을 갖는 요철 패턴이 형성되도록 그리고 퇴적성 가스의 퇴적물에 의해 구성되는 퇴적막이 요철 패턴을 따라 형성하도록 석영 기판을 에칭한다. 그 후, 제 2 퇴적성 가스를 포함하는 애싱 가스를 이용하여, 마스크층이 제거되고 제 1 및 제 2 퇴적성 가스들의 퇴적물에 의해 구성되는 퇴적막이 요철 패턴을 따라 형성되도록 마스크층을 애싱한다. 따라서, 몰드 본체에서의 요철 패턴의 형성 및 퇴적막의 형성을 동시에 수행할 수 있다. 이로써, 제 3 실시형태는, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태와 동일한 유리한 효과를 발휘한다.
게다가, 제 3 실시형태의 몰드의 제조 방법에 의하면, 퇴적물을 퇴적하는 2개의 단계들이 실행된다. 따라서, 석영 기판 (32) 의 에칭 단계 및 마스크층 (M) 의 애싱 단계 동안의 조건들을 보다 유연하게 설정할 수 있다.
게다가, 제 3 실시형태의 몰드의 제조 방법에 의하면, 마스크층의 애싱 단계 동안 이형층으로서의 퇴적막이 이미 형성되어 있는 경우에도 퇴적막의 손상을 억제하면서 요철 패턴의 볼록부들 상의 마스크층을 제거할 수 있다. 이것은, 비퇴적성 가스 유래의 라디칼들 (7a) 에 의해 제거되는 퇴적막의 일부 (34a) 는 퇴적성 가스 유래의 라디칼들 (5a) 에 의해 보완되기 때문이다.
[실시예]
이하, 본 발명의 몰드의 제조 방법의 실시예들에 대해 설명한다.
[실시예 1-1]
<몰드의 제조>
(기판 처리)
10 nm 크롬층을 표면에 갖는 직경 6 인치인 석영 기판의 표면을, 광경화성 레지스트와의 밀착성이 우수한 실란 커플링제인 KBM-5103 (Shin-Etsu Chemical K.K. 제조) 에 의해 처리하였다. KBM-5103 은 PGMEA 에 의해 1 질량% 로 희석되었고, 스핀 코트법에 의해 기판의 표면 상에 코팅되었다. 그 후에, 코팅된 기판을 120℃ 핫플레이트 상에서 20 분간 어닐링하여, 실란 커플링제를 기판의 표면에 결합시켰다.
(임프린팅 단계)
다음으로, 밀착 처리된 직경 6 인치인 석영 기판 상에 광경화성 레지스트를 코팅하여, 두께 60 nm 인 레지스트막에 의해 석영 기판을 코팅하였다. 그 후, 볼록부들의 폭들이 30 nm 이며, 볼록부들의 높이들이 40 nm 이며, 볼록부들 간의 주기적 간격들이 60 nm 이며 그리고 패턴 전체의 면적이 10㎛·60㎛ 인 요철 패턴을 갖는 Si 몰드를 레지스트막에 대하여 가압하였다. 그 후에, 자외광을 조사함으로써 레지스트막을 경화하고, Si 몰드의 요철 패턴을 레지스트막에 전사하였다.
(이형 단계)
기판 및 몰드의 외측 에지 부분들을 기계적으로 유지하거나 또는 기판 및 몰드의 이면을 흡인에 의해 유지하였다. 이 상태에서, 기판 또는 몰드를 가압 방향에 반대되는 방향으로 상대적으로 이동시켜, Si 몰드를 박리 및 분리하고 그리고 요철 패턴이 전사된 레지스트막을 획득하였다.
(레지스트)
광경화성 레지스트로서는, 하기 화학식 1 에 의해 나타내지는 화합물, IRGACURE 379 및 하기 화학식 2 에 의해 나타내지는 불소 모노머를 질량비 97：2：1 로 혼합함으로써 형성된 레지스트를 사용하였다.
[화학식 1]
Figure pct00001
[화학식 2]
Figure pct00002
(에칭)
요철 패턴이 전사된 레지스트막을 마스크로서 사용해 드라이 에칭에 의해 크롬층을 패터닝하였다. 다음으로, 패터닝된 크롬층을 마스크로서 사용해 석영 기판을 에칭하여, 요철 형상을 석영 기판 상에 전사하여, 제 1 석영 몰드를 획득하였다. 석영 기판의 에칭은, 퇴적성 가스인 플루오로카본을 포함한 혼합 가스를 에칭 가스로서 이용하여 ICP (유도 결합형 플라즈마) 반응성 이온 에칭 장치에 의해, 60 nm 의 깊이까지 바이어스를 가해서 수행되었다. 제 1 석영 몰드의 요철 패턴의 볼록부들은 애스펙트비 2 (높이 60 nm/폭 30 nm) 를 갖는다.
<이형 특성 평가>
(기판 처리)
직경 8 인치인 실리콘 기판의 표면을 광경화성 레지스트와의 밀착성이 우수한 실란 커플링제인 KBM-5103 (Shin-Etsu Chemical K.K. 제조) 에 의해 처리하였다.
(임프린팅)
그 후, 직경 8 인치인 실리콘 기판 상에 광경화성 레지스트를 코팅하여 두께 60 nm 인 레지스트막에 의해 실리콘 기판을 코팅하였다. 그 후, 제 1 석영 몰드를 이 레지스트막에 대하여 가압하였다. 그 후에, 자외광을 조사함으로써 레지스트막을 경화하여, 제 1 석영 몰드의 요철 패턴을 레지스트막에 전사하였다.
(이형 단계)
직경 8 인치인 실리콘 기판의 외측 에지 부분들을 기계적으로 유지하거나 또는 그 이면을 흡인에 의해 유지하였다. 이 상태에서, 기판 또는 몰드를 가압 방향에 반대되는 방향으로 상대적으로 이동시켜, 몰드를 박리 및 분리하고 그리고 요철 패턴이 전사된 레지스트막을 획득하였다.
(레지스트)
상술한 몰드 제조 단계들에서 이용된 것과 동일한 광경화성 레지스트가 이용되었다.
(이형 결함들의 평가)
길이를 측정할 수 있는 Nippon Electron K.K. 제조의 SEM (주사형 전자 현미경) 을 사용하여, 요철 패턴이 전사된 레지스트막에 결함들 (레지스트의 박리) 이 발생했는지의 여부를 평가하였다.
[실시예 1-2]
요철 패턴의 애스펙트비가 3 (높이 90 nm/폭 30 nm) 으로 설정된 것 이외에는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 제 1 석영 몰드가 제조되었다. 임프린팅 및 평가는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 실시되었다.
[실시예 1-3]
요철 패턴의 애스펙트비가 6 (높이 180 nm/폭 30 nm) 으로 설정된 것 이외에는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 제 1 석영 몰드가 제조되었다. 임프린팅 및 평가는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 실시되었다.
[비교예 1-1]
크롬층을 마스크로서 사용한 석영 기판의 에칭 이후에 마스크를 제거하는 애싱 단계를 수행하고, CVD 에 의해 이형층으로서의 퇴적막을 형성하는 것 이외에는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 제 1 석영 몰드가 제조되었다. 임프린팅 및 평가는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 실시되었다.
[비교예 1-2]
크롬층을 마스크로서 사용한 석영 기판의 에칭 동안 퇴적성 가스를 이용하지 않는 것 이외에는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 제 1 석영 몰드가 제조되었다. 임프린팅 및 평가는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 실시되었다.
[비교예 1-3]
크롬층을 마스크로서 사용한 석영 기판의 에칭 이후에 마스크를 제거하는 애싱 단계를 수행하고, 습식 프로세스 (석영 기판을 이형제 용액에 침지시킴) 에 의해 이형층으로서의 퇴적막을 형성하는 것 이외에는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 제 1 석영 몰드가 제조되었다. 임프린팅 및 평가는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 실시되었다. 여기서, 이형제 용액으로서 화학식 3 에 의해 나타내지는 실란 커플링제를 이용하였다.
[화학식 3]
Figure pct00003
[비교예 1-4]
요철 패턴의 애스펙트비가 3 으로 설정된 것 이외에는 비교예 1-1 과 동일한 방식으로 제 1 석영 몰드가 제조되었다. 임프린팅 및 평가는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 실시되었다.
[비교예 1-5]
요철 패턴의 애스펙트비가 3 으로 설정된 것 이외에는 비교예 1-2 와 동일한 방식으로 제 1 석영 몰드가 제조되었다. 임프린팅 및 평가는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 실시되었다.
[비교예 1-6]
요철 패턴의 애스펙트비가 3 으로 설정된 것 이외에는 비교예 1-3 과 동일한 방식으로 제 1 석영 몰드가 제조되었다. 임프린팅 및 평가는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 실시되었다.
[비교예 1-7]
요철 패턴의 애스펙트비가 6 으로 설정된 것 이외에는 비교예 1-1 과 동일한 방식으로 제 1 석영 몰드가 제조되었다. 임프린팅 및 평가는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 실시되었다.
[비교예 1-8]
요철 패턴의 애스펙트비가 6 으로 설정된 것 이외에는 비교예 1-2 와 동일한 방식으로 제 1 석영 몰드가 제조되었다. 임프린팅 및 평가는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 실시되었다.
[비교예 1-9]
요철 패턴의 애스펙트비가 6 으로 설정된 것 이외에는 비교예 1-3 과 동일한 방식으로 제 1 석영 몰드가 제조되었다. 임프린팅 및 평가는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 실시되었다.
[실시예 2-1]
제 2 석영 몰드는, 실시예 1-1 의 에칭 단계를 후술되는 에칭 단계로 대체한 것 이외에는 기본적으로 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 제조되었다.
(에칭 및 애싱)
요철 패턴이 전사된 레지스트막을 마스크로서 사용해 드라이 에칭에 의해 크롬층을 패터닝하였다. 다음으로, 패터닝된 크롬층을 마스크로서 사용해 석영 기판을 에칭하여, 요철 형상을 석영 기판 상에 전사하여, 석영 몰드를 획득하였다. 석영 기판의 에칭은, 퇴적성 가스인 플루오로카본을 포함한 혼합 가스를 에칭 가스로서 이용하여 ICP (유도 결합형 플라즈마) 반응성 이온 에칭 장치에 의해, 60 nm 의 깊이까지 바이어스를 가해서 수행되었다. 그 후, 동일한 에칭 장치가 애싱을 수행해 마스크를 제거하여 제 2 석영 몰드를 획득하였다. 마스크를 제거하기 위해 퇴적성 가스를 40% 포함하는 애싱 가스를 이용하였다. 제 2 석영 몰드의 요철 패턴의 볼록부들은 애스펙트비 2 (높이 60 nm/폭 30 nm) 를 갖는다. 임프린팅 및 평가는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 실시되었다.
[실시예 2-2]
요철 패턴의 애스펙트비가 3 (높이 90 nm/폭 30 nm) 으로 설정된 것 이외에는 실시예 2-1 과 동일한 방식으로 제 2 석영 몰드가 제조되었다. 임프린팅 및 평가는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 실시되었다.
[실시예 2-3]
요철 패턴의 애스펙트비가 6 (높이 180 nm/폭 30 nm) 으로 설정된 것 이외에는 실시예 2-1 과 동일한 방식으로 제 2 석영 몰드가 제조되었다. 임프린팅 및 평가는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 실시되었다.
[비교예 2-1]
크롬층을 마스크로서 사용한 석영 기판의 에칭 이후에 마스크를 제거하는 종래의 애싱 단계 (퇴적성 가스를 포함하지 않는 애싱 가스를 이용함) 를 수행하고, CVD 에 의해 이형층으로서의 퇴적막을 형성하는 것 이외에는 실시예 2-1 과 동일한 방식으로 제 2 석영 몰드가 제조되었다. 임프린팅 및 평가는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 실시되었다.
[비교예 2-2]
마스크를 제거하는 애싱 단계 동안 퇴적성 가스를 포함하지 않는 애싱 가스를 이용하는 것 이외에는 실시예 2-1 과 동일한 방식으로 제 2 석영 몰드가 제조되었다. 임프린팅 및 평가는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 실시되었다.
[비교예 2-3]
크롬층을 마스크로서 사용한 석영 기판의 에칭 이후에 마스크를 제거하는 종래의 애싱 단계 (퇴적성 가스를 포함하지 않는 애싱 가스를 이용함) 를 수행하고, 습식 프로세스 (석영 기판을 이형제 용액에 침지시킴) 에 의해 이형층으로서의 퇴적막을 형성하는 것 이외에는 실시예 2-1 과 동일한 방식으로 제 2 석영 몰드가 제조되었다. 임프린팅 및 평가는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 실시되었다. 여기서, 이형제 용액으로서 상기 화학식 3 에 의해 나타내지는 실란 커플링제를 이용하였다.
[비교예 2-4]
요철 패턴의 애스펙트비가 3 으로 설정된 것 이외에는 비교예 2-1 과 동일한 방식으로 제 2 석영 몰드가 제조되었다. 임프린팅 및 평가는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 실시되었다.
[비교예 2-5]
요철 패턴의 애스펙트비가 3 으로 설정된 것 이외에는 비교예 2-2 와 동일한 방식으로 제 2 석영 몰드가 제조되었다. 임프린팅 및 평가는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 실시되었다.
[비교예 2-6]
요철 패턴의 애스펙트비가 3 으로 설정된 것 이외에는 비교예 2-3 과 동일한 방식으로 제 2 석영 몰드가 제조되었다. 임프린팅 및 평가는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 실시되었다.
[비교예 2-7]
요철 패턴의 애스펙트비가 6 으로 설정된 것 이외에는 비교예 2-1 과 동일한 방식으로 제 2 석영 몰드가 제조되었다. 임프린팅 및 평가는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 실시되었다.
[비교예 2-8]
요철 패턴의 애스펙트비가 6 으로 설정된 것 이외에는 비교예 2-2 와 동일한 방식으로 제 2 석영 몰드가 제조되었다. 임프린팅 및 평가는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 실시되었다.
[비교예 2-9]
요철 패턴의 애스펙트비가 6 으로 설정된 것 이외에는 비교예 2-3 과 동일한 방식으로 제 2 석영 몰드가 제조되었다. 임프린팅 및 평가는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 실시되었다.
[결과]
평가 결과들을 표 1 및 표 2 에 나타낸다. 표 1 은 실시예 1-1 내지 1-3 및 비교예 1-1 내지 1-9 에 대한 주요 실행 조건들 및 결과들을 나타낸다. 표 2 는 실시예 2-1 내지 2-3 및 비교예 2-1 내지 2-9 에 대한 주요 실행 조건들 및 결과들을 나타낸다.
평가 결과들에 기초하여, 본 발명은 이형층들로서의 퇴적막들을 표면에 갖는 몰드들의 제조에 있어서의 스루풋을 향상시키고, 본 발명의 몰드들의 제조 방법은 종래의 방법들에 비해 더 높은 애스펙트비들을 갖는 몰드들을 제조하는데 적용될 수 있음을 확인하였다. 몰드들 상의 패턴들의 애스펙트비가 높아짐에 따라 몰드와 광경화성 레지스트 간의 접촉 면적들은 커진다. 접촉 면적들이 클 경우에 박리 결함들이 더욱 일어나기 쉬워진다. 하지만, 본 발명에 따른 몰드들의 제조 방법은 요철 패턴들이 3 보다 큰 애스펙트비들을 가질 때에도 양호한 박리 특성을 발휘하는 몰드들을 제조할 수 있는 반면, 종래의 방법들에 의해 제조된 몰드들이 이러한 애스펙트비들을 갖는 패턴들을 가질 때에 박리 결함들이 발생한다는 것을 확인하였다.
Figure pct00004
Figure pct00005

Claims (15)

  1. 이형층 (mold release layer) 이 상부에 형성된 나노임프린팅 몰드를 제조하는 방법으로서:
    원하는 패턴을 갖는 마스크층을 석영 기판 상에 형성하는 단계; 및
    퇴적성 가스 (sedimentary gas) 를 포함하는 에칭 가스를 이용하고 상기 마스크층을 마스크로서 사용하여, 상기 석영 기판 및 상기 마스크층에 의해 구성되는 원하는 형상을 갖는 요철 패턴이 형성되도록 그리고 상기 퇴적성 가스의 퇴적물 (sediment) 에 의해 구성되는 퇴적막 (deposited film) 이 상기 이형층으로서 상기 요철 패턴을 따라 형성되도록, 상기 석영 기판을 플라즈마 에칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 몰드의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 요철 패턴의 오목부들의 저부들을 향하는 부분들의 온도가 더 낮도록 또는 플라즈마의 공간 밀도가 더 낮은 영역들의 온도가 더 낮도록 온도 구배를 형성하면서 상기 석영 기판을 에칭하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 몰드의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 온도 구배는 상기 석영 기판의 두께 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 몰드의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 석영 기판의 에칭의 진행에 따라 상기 온도 구배의 정도를 조정하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 몰드의 제조 방법.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 구배는 상기 석영 기판의 면내 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 몰드의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 석영 기판의 에칭의 진행에 따라 상기 에칭 가스 중의 상기 퇴적성 가스의 비율 및/또는 종류를 조정하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 몰드의 제조 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 퇴적성 가스는 CxH2x+ 2- yFy (x=1 또는 2, 1≤y≤2x+2), C2H4 - mFm (1≤m≤4), CpH2p+ 2- qClq (p=1 또는 2, 1≤q≤2p+2), C2H4 - nCln (1≤n≤4) 및 BCl3 중에서 적어도 1종의 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 몰드의 제조 방법.
  8. 나노임프린팅 몰드의 제조 방법으로서,
    원하는 패턴을 갖는 마스크층을 석영 기판 상에 형성하는 단계;
    상기 마스크층을 마스크로서 사용하여 상기 석영 기판에 원하는 형상을 갖는 요철 패턴이 형성되도록 상기 석영 기판을 에칭하는 단계; 및
    퇴적성 가스를 포함하는 애싱 가스를 사용하여, 상기 마스크층이 제거되도록 그리고 상기 퇴적성 가스의 퇴적물에 의해 구성되는 퇴적막이 상기 요철 패턴을 따라 형성되도록, 상기 마스크층을 플라즈마 애싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 몰드의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 요철 패턴의 오목부들의 저부들을 향하는 부분들의 온도가 더 낮도록 또는 플라즈마의 공간 밀도가 더 낮은 영역들의 온도가 더 낮도록 온도 구배를 형성하면서 상기 마스크층을 플라즈마 애싱하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 몰드의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 온도 구배는 상기 석영 기판의 두께 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 몰드의 제조 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 온도 구배는 상기 석영 기판의 면내 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 몰드의 제조 방법.
  12. 나노임프린팅 몰드의 제조 방법으로서,
    원하는 패턴을 갖는 마스크층을 석영 기판 상에 형성하는 단계;
    제 1 퇴적성 가스를 포함하는 에칭 가스를 이용하고 상기 마스크층을 마스크로서 사용하여, 상기 석영 기판 및 상기 마스크층에 의해 구성되는 원하는 형상을 갖는 요철 패턴이 형성되도록 그리고 상기 퇴적성 가스의 퇴적물에 의해 구성되는 퇴적막이 상기 요철 패턴을 따라 형성되도록, 상기 석영 기판을 플라즈마 에칭하는 단계; 및
    제 2 퇴적성 가스를 포함하는 애싱 가스를 사용하여, 상기 마스크층이 제거되도록 그리고 상기 퇴적성 가스의 퇴적물에 의해 구성되는 퇴적막이 상기 요철 패턴을 따라 형성되도록, 상기 마스크층을 플라즈마 애싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 몰드의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 요철 패턴의 오목부들의 저부들을 향하는 부분들의 온도가 더 낮도록 또는 플라즈마의 공간 밀도가 더 낮은 영역들의 온도가 더 낮도록 온도 구배를 형성하면서 상기 석영 기판을 에칭하고 및/또는 상기 마스크층을 플라즈마 애싱하는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 몰드의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 온도 구배는 상기 석영 기판의 두께 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 몰드의 제조 방법.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 온도 구배는 상기 석영 기판의 면내 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 나노임프린팅 몰드의 제조 방법.
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