임프린트용 스탬프 제조 방법 document_id A220623029148

본 발명은 임프린트(Imprint)용 스탬프(stamp) 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세크기(예를 들면 micro/nano 등의 크기) 임프린트 기술에 사용되는 스탬프에 대해, 보다 적은 비용(low-cost)을 들이면서 스탬프의 제작공정 시간을 줄일 수 있는 제조 방법에 관한 것이다. 미세크기 임프린트 기술은 상대적 강도가 강한 물질(예를 들면 실리콘, 쿼츠, 니켈 등)의 표면에 필요로 하는 패턴(pattern)을 미리 제작한 스탬프(stamp)를 만들고, 이 스탬프를 상대적 강도가 약한 다른 물질(예를 들면 폴리머 필름) 위에 마치 도장을 찍듯이 찍어서 패턴을 전사하는 기술이다. 미세크기 임프린트 기술은 스탬프를 재사용할 수 있고, 넓은 면적의 스탬프를 사용할 경우 미세크기의 구조물을 빠르게 대량으로 생산할 수 있는 장점이 있다. 이러한 경제적인 측면에서의 장점과 높은 생산성을 확보할 수 있어, 미세크기 임프린트 기술은 반도체 공정을 비롯한 많은 부분에서 주목받고 있다. 상기한 나노 임프린트 기술에서는 스탬프를 제작하는 것이 필수적이라 할 수 있는데, 이러한 스탬프의 종래의 제조방법을 살펴본다. 도 1a 내지 도 1e는 종래의 스탬프 제조방법을 공정과정에 따라 기판의 단면을 도시한 단면도이다. 도 1a 내지 도 1e를 참조하면, 먼저, 스탬프로 사용될 기판(substrate)(10)을 준비한다(도 1a). 준비된 기판(10) 위에 적당한 레지스트(resist)(11)를 도포한다(도 1b). 기판(10)위에 레지스트(11)가 도포되면 예를 들면, 전자빔(Electron beam) 리소그래피(Lithography)을 이용하여 패턴을 전사하고, 현상과정을 거쳐 패턴을 형성한다(도 1c). 여기서 상기 전자빔 리소그래피 기술은 전자빔 감광제를 도포한 시료면에 전자빔을 조사하여 감광제를 구성하는 고분자를 결합 또는 절단하여 시료 면상에 감광제 패턴을 형성하는 기술이다. 이렇게 패턴이 형성된 레지스트를 마스크로 하여 기판(10)을 습식 식각(wet etching) 또는 건식 식각(dry etching)을 한다(도 1d). 그리고, 레지스트(11)를 제거함(ashing)으로써 스탬프를 제작하였다(도 1e). 그런데, 이러한 종래의 스탬프 제작방법에서 사용되는 전자빔 리소그래피 기술은 공정에 사용되는 장비가 고가이며, 직접 기록(direct writing)방식이므로 처리량(throughput) 측면에서 문제가 있다. 특히, 대면적의 스탬프를 제조하고자 하는 경우 패턴 형성에 많은 공정시간이 소요되는 문제가 있다. 또한, 종래 스탬프 제작방법에서는 주로 기판(10)의 재료로 쿼츠(quartz)를 사용하였다. 쿼츠는 화학성분이 이산화 규소(SiO2)만으로 된 물질이다. 쿼츠는 경도가 우수한 반면 취성(brittleness)이 강한 재료이다. 여기서 취성이란, 물질에 힘이 가해질 때 변형이 별로 없는 상태에서 파괴되는 성질을 말한다. 이러한 쿼츠는 임프린트 공정에서 발생하는 주기적인 압력과 열을 견디기 어려워 스탬프로서의 수명이 짧은 단점이 있다. 또한, 쿼츠는 가격이 비싸 경제적인 측면에서 문제가 있다. 이에 대한 대안으로, 기판을 상대적으로 저가의 재료인 유리(glass)를 사용하여 만드는 방법이 있다. 여기서, 유리는 주 성분이 이산화규소(SiO2)이고, Na2O, Al2O3, CaO와 같은 금속 산화물(metal oxide)을 포함하고 있는 것을 의미한다. 그런데, 유리는 상기와 같은 금속산화물(metal oxide) 등을 포함하고 있어, 건식식각 공정에서 식각률(etching rate)이 쿼츠에 비해 상대적으로 낮다. 특히, 유리 표면에 수 마이크로 깊이로 패턴을 제작하여야 할 경우 건식 식각법만 사용하는 경우 상당히 오랜 공정시간이 소요되는 문제점이 있다.