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KR101816838B1 - 나노 임프린트용 레플리카 몰드, 그 제조방법 및 나노 임프린트용 레플리카 몰드 제조장치 - Google Patents

나노 임프린트용 레플리카 몰드, 그 제조방법 및 나노 임프린트용 레플리카 몰드 제조장치 Download PDF

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KR101816838B1
KR101816838B1 KR1020160086614A KR20160086614A KR101816838B1 KR 101816838 B1 KR101816838 B1 KR 101816838B1 KR 1020160086614 A KR1020160086614 A KR 1020160086614A KR 20160086614 A KR20160086614 A KR 20160086614A KR 101816838 B1 KR101816838 B1 KR 101816838B1
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KR
South Korea
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mold
pattern
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nanoimprint
replica mold
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Active
Application number
KR1020160086614A
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English (en)
Inventor
권상민
구자붕
구황섭
김현제
정희석
Original Assignee
주식회사 기가레인
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to JP2018562675A priority patent/JP2019519108A/ja
Priority to PCT/KR2017/007306 priority patent/WO2018009026A1/ko
Priority to CN201780029355.5A priority patent/CN109073979A/zh
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Abstract

나노 임프린트용 레플리카 몰드, 그 제조방법 및 나노 임프린트용 레플리카 몰드 제조장치가 소개된다.
본 발명의 나노 임프린트용 레플리카 몰드는, 플라스틱 필름으로 형성된 베이스; 상기 베이스에 형성된 전사부; 및 상기 베이스에 분리 가능하게 형성되고, 상기 전사부가 노출될 수 있도록 중공이 형성되며, 상기 전사부의 외주면이 번져서 경화되어 형성된 파티클이 형성되는 가이드 필름을 포함하고, 상기 전사부는 레진으로 형성되고, 요철 형상의 패턴이 형성된다.

Description

나노 임프린트용 레플리카 몰드, 그 제조방법 및 나노 임프린트용 레플리카 몰드 제조장치{Replica mold for nano imprint, manufacturing method and equipment thereof}
본 발명은 나노 임프린트용 레플리카 몰드, 그 제조방법 및 나노 임프린트용 레플리카 몰드 제조장치에 관한 것이다.
나노 임프린트 공정은 포토레지스트(photoresist)를 노광(expose) 및 현상(develop)하여 기판(substrate) 상부에 패턴(pattern)을 형성하는 포토 리소그래피공정(photo lithography process)을 대체하는 기술로서, 패턴이 형성된 스탬프 몰드를 기판 상부의 레진에 전사(stamping)하여 기판 상부에 패턴을 형성하는 공정이다.
이때, 나노 임프린트 공정에 사용되는 스탬프 몰드의 패턴은 레플리카 몰드의 패턴에 전사되어 형성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 패턴(PT)이 형성된 레플리카 몰드(1)가 부착된 롤투롤(roll to roll) 장비의 롤(5)을 스탬프 몰드(2)가 통과하면서 레플리카 몰드(1)의 패턴(PT)이 스탬프 몰드(2)에 전사되어 스탬프 몰드(2)에 패턴(PT)이 형성되는바, 도 2에 도시된 바와 같이, 패턴(PT)은 레플리카 몰드(1), 스탬프 몰드(2) 및 기판(3)에 순차적으로 전사되어 형성되는 것이다.
그러나, 종래의 레플리카 몰드(1)는 니켈(Ni), 구리(Cu) 등 금속 재질로 형성되므로 패턴의 정밀도가 낮고, 제조 공정이 복잡하며, 제조 단가가 높은 문제점이 있었다.
상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2012-0127731(2012.11.23)
본 발명은 레진으로 형성되어 패턴의 정밀도가 높고, 제조 공정이 단순하며, 제조 단가가 낮은 나노 임프린트용 레플리카 몰드, 그 제조방법 및 나노 임프린트용 레플리카 몰드 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 나노 임프린트용 레플리카 몰드는, 플라스틱 필름으로 형성된 베이스; 상기 베이스에 형성된 전사부; 및 상기 베이스에 분리 가능하게 형성되고, 상기 전사부가 노출될 수 있도록 중공이 형성되며, 상기 전사부의 외주면이 번져서 경화되어 형성된 파티클이 형성되는 가이드 필름을 포함하고, 상기 전사부는 레진으로 형성되고, 요철 형상의 패턴이 형성된다.
삭제
삭제
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 나노 임프린트용 레플리카 몰드는, 플라스틱 필름으로 형성된 베이스; 상기 베이스에 형성된 전사부; 및 상기 베이스에 분리 가능하게 형성되고, 상기 전사부가 노출될 수 있도록 중공이 형성되며, 상기 전사부의 외주면이 번져서 경화되어 형성된 파티클이 형성되는 가이드 필름을 포함하고, 상기 전사부는, 상기 가이드 필름에 형성된 중공에 레진을 충진하여 형성된 것을 특징으로 한다.
삭제
상기 베이스의 일면에는 탄성을 갖는 쿠션층이 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 나노 임프린트용 레플리카 몰드 제조장치는, 베이스에 분리 가능하게 형성되고, 상기 베이스에 형성되는 전사부가 노출될 수 있도록 중공이 형성되며, 상기 전사부의 외주면이 번져서 경화되어 형성된 파티클이 형성되는 가이드 필름의 중공에 레진을 충진하여 상기 전사부를 형성하는 충진부; 일측에 마스터 몰드가 부착되고, 상기 마스터 몰드를 상하로 승강시켜 상기 마스터 몰드의 패턴을 상기 전사부에 전사시키는 가압부; 및 상기 가압부 방향으로 광을 조사하는 조사부를 포함한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 나노 임프린트용 레플리카 몰드 제조방법은, 베이스에 분리 가능하게 형성되고, 상기 베이스에 형성되는 전사부가 노출될 수 있도록 중공이 형성되며, 상기 전사부의 외주면이 번져서 경화되어 형성된 파티클이 형성되는 가이드 필름의 중공에 레진을 충진하여 상기 전사부를 형성하는 충진단계; 상기 전사부로 마스터 몰드를 이동시키고, 상기 마스터 몰드를 가압하여 패턴을 형성하는 패턴 형성단계; 상기 전사부에 광을 조사하여 상기 전사부를 경화하는 경화단계; 및 상기 가이드 필름을 제거하는 제거단계를 포함한다.
본 발명에 따르면 아래와 같은 다양한 효과를 구현할 수 있게 된다.
첫째, 패턴의 정밀도가 개선되는 이점이 있다.
둘째, 제조 공정이 단순한 이점이 있다.
셋째, 제조 단가가 낮은 이점이 있다.
도 1은 롤투롤 장비의 구성도,
도 2는 레플리카 몰드, 스탬프 몰드, 기판의 패턴 형성 순서도,
도 3은 본 발명의 나노 임프린트용 레플리카 몰드의 구성도,
도 4는 본 발명의 나노 임프린트용 레플리카 몰드에 대한 다른 실시예의 구성도,
도 5는 본 발명의 나노 임프린트용 레플리카 몰드의 파티클 제거에 대한 구성도,
도 6은 본 발명의 나노 임프린트용 레플리카 몰드의 파티클 제거에 대한 평면도를 나타낸 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 실시 예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성 요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 나노 임프린트용 레플리카 몰드는, 베이스(10) 및 베이스(10)에 형성되는 전사부(20)를 포함한다.
베이스(10)는 전사부(20)를 지지하는 기능을 하는 것으로, 기판(substrate), 필름(film) 등으로 형성될 수 있는바, 필름(film) 중에서도 플라스틱 필름이 사용될 수 있으며, 본 발명자는 플라스틱 필름의 한 종류인 PET 필름(Polyethylene phthalate film)을 베이스(10)로 사용하였다.
전사부(20)는 레진(resin)으로 형성되며, 후속 공정을 위하여 자외선(ultraviolet, UV), 전자선(electron beam, EB) 등 광(light)에 의해 경화되는 광경화성 레진(light curable resin)으로 형성하는 것이 바람직하다.
전사부(20)는 원형으로 형성될 수 있는바, 전사부(20)는 마스터 몰드에 의해 전사(stamping)되어 마스터 몰드에 형성된 패턴(pattern)에 대응되는 패턴이 형성된다. 즉, 마스터 몰드의 일면에 형성된 요철 형상의 패턴이 전사(stamping)되어 전사부(20)에 상술한 마스터 몰드의 패턴과 대응되는 요철 형상의 패턴이 형성되는바, 마스터 몰드의 패턴과 반대되는 패턴이 레플리카 몰드에 형성되는 것이다.
예를 들어, 마스터 몰드에 형성된 凹 형상의 패턴이 레플리카 몰드에 전사되는 경우, 레플리카 몰드의 전사부(20)에 凹 형상의 패턴과 반대되는 凸 형상의 패턴이 형성되고, 레플리카 몰드의 전사부(20)에 형성된 凸 형상의 패턴이 스탬프 몰드에 전사되어 스탬프 몰드에 凹 형상의 패턴이 형성되며, 스탬프 몰드에 형성된 凹 형상의 패턴이 기판에 전사되어 기판에 凸 형상의 패턴이 형성된다.
레플리카 몰드의 패턴은 스탬프 몰드에 전사되고, 스탬프 몰드의 패턴은 기판에 전사되므로, 레플리카 몰드 및 기판의 패턴은 동일하게 형성되고, 스탬프 몰드의 패턴과는 반대되는 형상으로 형성된다.
한편, 마스터 몰드는 실리콘 웨이퍼(Si wafer), 석영(quartz) 등 일 수 있다.
이와 같이, 레플리카 몰드는 니켈, 구리 등 금속이 아닌 레진으로 형성되므로 패턴의 정밀도가 개선되는 이점이 있다.
또한, 종래의 레플리카 몰드는 니켈, 구리 등 금속을 전기 도금하는 방식으로 제조되는 반면, 본 발명의 레플리카 몰드는 전사를 통해 형성되므로 제조공정이 단순해지고, 생산 속도가 개선되며, 제조 단가가 낮아지는 이점을 갖는다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 나노 임프린트용 레플리카 몰드는, 베이스(10), 전사부(20), 가이드 필름(30), 쿠션층(40)을 포함한다.
마스터 몰드를 레플리카 몰드에 전사할 때, 레플리카 몰드의 전사부(20) 외주면이 번져 파티클(P)이 형성될 수 있다. 즉, 전사되기 전 전사부(20)의 외주면보다 전사된 후 전사부(20)의 외주면이 확장되어 번지면서, 번진 부분이 경화되어 파티클(P)이 형성되는 것이다.
파티클(P)이 형성된 레플리카 몰드가 스탬프 몰드에 전사되면, 스탬프 몰드의 패턴이 손상되어 불량이 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 스탬프 몰드의 패턴 손상 방지를 위해 레플리카 몰드의 전사부(20)의 파티클(P) 형성을 방지하거나, 제거하는 것은 매우 중요한 요소이다.
본 발명에서는 전사부(20)에 형성되는 파티클(P) 제거를 위해 가이드 필름(30)을 도입하였다. 즉, 베이스(10)에 전사부(20)와 대응되는 중공이 형성된 가이드 필름(30)을 위치시킴으로써, 전사부(20) 외주면에 파티클(P)이 형성되는 것을 방지하였다.
이하에서는 가이드 필름(30)에 대하여 상세히 설명한다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 가이드 필름(30)에는 전사부(20)와 대응되는 형상의 중공이 형성된다. 전사부(20)가 원형인 경우, 가이드 필름(30)의 중공 역시 이와 대응될 수 있도록 원형으로 형성된다.
따라서, 중공을 통해 전사부(20)가 외부로 노출되고, 마스터 몰드를 레플리카 몰드에 전사할 때, 파티클(P)은 전사부(20)의 외주면이 아닌 가이드 필름(30) 상에 형성된다
이후, 가이드 필름(30)을 제거하면 간단하게 가이드 필름(30)에 형성된 파티클(P)도 함께 제거할 수 있게 된다.
이와 같이, 가이드 필름(30)을 이용하여 파티클(P)을 제거함으로써, 레플리카 몰드를 스탬프 몰드에 전사할 때, 전사부(20)에 파티클(P)이 형성되는 것을 방지할 수 있는바, 스탬프 몰드 패턴 손상 내지 불량 발생을 방지할 수 있게 된다.
한편, 레플리카 몰드를 스탬프 몰드에 전사하기 위해서 레플리카 몰드를 롤투롤 장비의 롤 또는 압착 장비의 기판에 부착하는데, 레플리카 몰드가 부착되는 롤 또는 기판의 면이 불균일하거나, 파티클 등이 존재하면, 두께가 얇은 베이스(10)를 통해 레진 재질로 형성된 전사부(20)가 영향을 받기 때문에, 스탬프 몰드에 전사 시 패턴을 손상시켜 불량이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명에서는 베이스(10)에 쿠션층(40)을 형성하여 전사 시 레플리카 몰드의 전사부(20)가 영향을 받는 것을 방지하였다. 즉, 전사부(20)가 형성된 베이스(10)의 일면과 반대되는 이면에 탄성을 갖는 쿠션층(40)을 형성함으로써, 상술한 문제점을 해결한 것이다.
쿠션층(40)은 베이스(10)보다 얇고, 가이드 필름(30)보다 두껍게 형성되는 것이 바람직하고, 쿠션층(40)의 일면에는 중공이 형성되지 않은 가이드 필름이 부착될 수 있다.
또한 쿠션층(40)은 실리콘(Si)일 수 있고, 베이스(10)에 코팅하여 형성될 수 있다.
본 발명의 나노 임프린트용 레플리카 몰드에 따르면, 레플리카 몰드가 부착되는 롤 또는 기판의 면이 불균일하거나, 파티클 등이 존재하더라도, 탄성을 갖는 쿠션층(40)이 롤 또는 기판으로부터 전해지는 불균일한 압력을 완화해주기 때문에, 불균일한 압력이 베이스(10)를 통해 전사부(20)로 전달되어 전사부(20)가 영향을 받는 것을 방지할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명의 나노 임프린트용 레플리카 몰드 제조장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 나노 임프린트용 레플리카 몰드 제조장치는, 충진부, 가압부, 조사부를 포함한다.
충진부는 베이스(10)에 전사부(20)를 충진하는데, 베이스(10)에 중공이 형성된 가이드 필름(30)이 존재하는 경우에는 가이드 필름(30)의 중공에 전사부(20)을 충진한다.
이러한 충진부는 스핀 코팅(spin coating) 방식으로 전사부(20)를 충진할 수 있는바, 전사부(20)를 도포하는 노즐 및 전사부(20)를 회전시키는 모터를 포함할 수 있다.
가압부는 상하 작동 가능한 실린더(cylinder), 리니어 모터(linear motor) 등을 포함하고, 그 일면에는 마스터 몰드가 부착된다. 마스터 몰드가 가압부와 연동되어 승강되므로 마스터 몰드의 패턴이 전사부(20)에 전사되어 패턴이 형성된다.
조사부에서는 가압부 방향으로 자외선, 전자선 등 광을 조사한다. 즉, 가압부에 위치하는 전사부(20)에 자외선, 전자선 등 광을 조사하여 전사부(20)를 경화하는 것이다.
상술한 나노 임프린트용 레플리카 몰드 제조장치에 의해 레플리카 몰드를 제조하는 과정을 간략하게 설명한다.
본 발명의 나노 임프린트용 레플리카 몰드 제조방법은, 가이드 필름(30)에 형성된 중공에 전사부(20)를 충진하는 충진단계, 전사부(20)에 마스터 몰드를 가압하여 패턴을 형성하는 패턴 형성단계, 전사부(20)에 자외선, 전자선 등 광을 조사하여 전사부를 경화(20)하는 경화단계, 가이드 필름(30)을 제거하는 제거단계를 포함한다.
충진단계는 가이드 필름(30)에 전사부(20)를 도포하는 도포단계와 전사부(20)를 회전하는 회전단계 및 전사부(20)를 건조하는 베이킹 단계를 포함한다.
한편, 경화단계의 시작은 패턴 형성단계의 전사부(20)에 마스터 몰드가 가압되기 전, 가압되는 중, 가압되는 후 중 어느 하나부터 시작될 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 설명에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해 질 것이다.
10 : 베이스 20 : 전사부
30 : 가이드 필름 40 : 쿠션층

Claims (8)

  1. 마스터 몰드로부터 패턴이 전사되고, 기판에 패턴을 형성시키는 스템프 몰드에 상기 패턴을 전사시키는 나노 임프린트용 레플리카 몰드로서,
    플라스틱 필름으로 형성된 베이스;
    중공을 구비하고, 상기 베이스 상에 형성되는 가이드 필름; 및
    상기 중공에 레진이 충진되고, 상기 마스터 몰드의 가압에 의하여 상기 패턴이 전사되는 전사부;를 포함하고,
    상기 마스터 몰드로부터 패턴 전사시에 상기 전사부 외주면으로 번진 부분이 경화되어 형성되는 파티클을 제거하도록, 상기 가이드 필름은 상기 베이스로부터 분리 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는, 나노 임프린트용 레플리카 몰드.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스의 일면에는 탄성을 갖는 쿠션층이 형성된 것을 특징으로 하는,
    나노 임프린트용 레플리카 몰드.
  7. 청구항 1의 나노 임프린트용 레플리카 몰드를 이용한 나노 임프린트용 레플리카 몰드 제조장치로서,
    상기 가이드 필름의 중공에 레진을 충진하여 상기 전사부를 형성하는 충진부;
    일측에 마스터 몰드가 부착되고, 상기 마스터 몰드를 상하로 승강시켜 상기 마스터 몰드의 패턴을 상기 전사부에 전사시키는 가압부; 및
    상기 가압부 방향으로 광을 조사하는 조사부를 포함하는, 나노 임프린트용 레플리카 몰드 제조장치.
  8. 청구항 1의 나노 임프린트용 레플리카 몰드를 이용한 나노 임프린트용 레플리카 몰드 제조방법으로서,
    상기 가이드 필름의 중공에 레진을 충진하여 상기 전사부를 형성하는 충진단계;
    상기 전사부로 마스터 몰드를 이동시키고, 상기 마스터 몰드를 가압하여 패턴을 형성하는 패턴 형성단계;
    상기 전사부에 광을 조사하여 상기 전사부를 경화하는 경화단계; 및
    상기 가이드 필름을 제거하는 제거단계를 포함하는, 나노 임프린트용 레플리카 몰드의 제조방법.
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