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KR101508040B1 - Method for forming nano structure - Google Patents

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KR101508040B1
KR101508040B1 KR20120081267A KR20120081267A KR101508040B1 KR 101508040 B1 KR101508040 B1 KR 101508040B1 KR 20120081267 A KR20120081267 A KR 20120081267A KR 20120081267 A KR20120081267 A KR 20120081267A KR 101508040 B1 KR101508040 B1 KR 101508040B1
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KR
South Korea
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nanostructure
stamp
substrate
forming
master
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신흥주
허정일
임영진
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국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 열분해공정을 통하여 마이크로 구조를 나노구조로 변형하여 카본스탬프를 형성하고, 이를 이용하여 나노구조물을 형성함으로써 보다 용이하게 나노구조를 형성하는 나노구조물 형성방법을 제공하기 위한 것으로, 마이크로구조의 제1포토레지스트층이 상측에 형성된 마스터스탬프를 형성하는 단계; 상기 마스터스탬프를 열분해하여 나노구조가 상측에 형성된 카본스탬프를 형성하는 단계; 상기 카본스탬프로 제2기판 상에 적층된 제2포토레지스트층을 가압하여 나노구조물을 형성하는 단계; 상기 카본스탬프를 제거하는 단계를 포함하는 나노구조물 형성방법을 제공한다. The present invention provides a method of forming a nanostructure by forming a nanostructure by forming a carbon stamp by deforming a microstructure into a nanostructure through a pyrolysis process and thereby forming a nanostructure more easily. Forming a master stamp on which a first photoresist layer is formed; Thermally decomposing the master stamp to form a carbon stamp on the upper side of the nanostructure; Pressing the second photoresist layer stacked on the second substrate with the carbon stamp to form a nanostructure; And removing the carbon stamp. The present invention also provides a method of forming a nanostructure.

Description

나노구조물 형성방법{METHOD FOR FORMING NANO STRUCTURE}[0001] METHOD FOR FORMING NANO STRUCTURE [0002]

본 발명은 나노구조물 형성방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 열분해공정을 이용하여 보다 용이하게 나노구조물을 형성하는 나노구조물 형성방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of forming a nanostructure, and more particularly, to a method of forming a nanostructure that more easily forms a nanostructure using a thermal decomposition process.

대한민국공개특허공보 제2005-0019128호를 참조하면, 집적회로의 마이크로리소그래픽 패터닝은 최근에 크게 향상되었다. 100 nm 미만의 최소선폭을 갖는 프로토타입 장치들이 소개되었고, 조만간 제조 설비에 투입될 것으로 기대된다.With reference to Korean Patent Laid-Open Publication No. 2005-0019128, microlithographic patterning of integrated circuits has recently been greatly improved. Prototype devices with a minimum linewidth of less than 100 nm have been introduced and are expected to be put into production equipment soon.

이러한 집적소자들은 통상적으로 필수적인 증착, 패터닝, 및 에칭 단계들을 수행하는 일련의 공정 단계들을 거쳐 최종적으로 소자를 제조하도록 순차적으로 조립된다. 현대의 마이크로소자는 25개 이상의 개별 층들을 종종 포함하며, 각각의 층들은 피쳐 최소선폭(dimension)과, 전체 웨이퍼가 원하는 층을 생성하기 위해 거쳐야 할 순차적인 공정 단계들을 한정하는 자체 마스크를 구비한다.These integrated devices are typically assembled sequentially to ultimately manufacture the device through a series of process steps that perform the necessary deposition, patterning, and etching steps. Modern microdevices often include more than 25 individual layers, each of which has its own feature mask defining the minimum feature dimension and the sequential process steps that the entire wafer must go through to produce the desired layer .

최고 해상도 리소그래피는 전자 빔 (또는 E-빔) 리소그래피를 이용하여 수행될 수 있다. 종래 마이크로소자 제조 기술이 도 1에 도시되어 있다. 도 1의 예에서, 마이크로구조물(112,122)이 형성된 미리 제조된 층(120)과 기판(110)을 포함하는 부분적으로 처리된 소자(100)는 처리될 재료(금속, 폴리실리콘 등)로 이루어진 균일한 층(130)으로 코팅되고, 그 후에 통상 레지스트로 불리며 전자 빔 노광에 민감한 폴리머층(150)으로 코팅된다. 그 후에 감광층(150)은 도 1a에 도시된 것처럼 전자 빔(160)의 패턴에 노광되며, 이 경우 기하학적 배치와 노광량(dose)이 형성될 패턴을 한정한다. 그 후에 노광된 재료는 도 1b에 도시된 것처럼 화학적으로 처리되거나 현상되며, 노광되지 않은 영역(152)은 기판 위에 남겨진다. 남겨진 영역은 재료(130)의 패터닝될 부분을 보호하는 기능을 하여, 후속 처리후에는 도 1c에 도시된 것처럼 재료(130)의 처리될 보호 부분(132)만이 남겨진다.비록 E-빔 리소그래피는 최고 해상도 패턴을 형성할 수 있지만, E-빔 장치의 통상적인 처리율은 매우 낮다. 빔은 웨이퍼 상의 각각의 스폿에 차례로 지향되어야 하는데, 이는 일반적으로 공정을 지연시키고 대다수의 마이크로구조물에 대해 실행할 수 없다. 대신에, 광학 리소그래피의 경우에, E-빔(160)은 감광막(150)을 평행하게 노광시키는 마스크의 광학 이미지에 의해 대체된다. 그러나, 광학 이미징 기술은 E-빔 시스템과 동일한 해상도를 갖지 않으며, 이러한 층들에서 나노구조물(100nm 또는 그보다 작은 정도의 최소선폭을 갖는 피쳐)을 제조하는 것은 기하급수적으로 많은 비용을 필요로 한다. 그 결과, 이러한 층들의 리소그래피를 위한 대안이 연구되었다.Highest resolution lithography can be performed using electron beam (or E-beam) lithography. A conventional micro device manufacturing technique is shown in Fig. 1, a partially processed element 100 comprising a prefabricated layer 120 on which microstructures 112 and 122 are formed and a substrate 110 may be formed as a uniform layer of material (metal, polysilicon, etc.) to be processed Is coated with a layer 130, which is then coated with a polymer layer 150, commonly referred to as a resist, that is sensitive to electron beam exposure. The photosensitive layer 150 is then exposed to the pattern of the electron beam 160, as shown in FIG. 1A, in which case the geometry and the dose define the pattern in which the dose is to be formed. The exposed material is then chemically treated or developed, as shown in FIG. 1B, and the unexposed areas 152 are left on the substrate. The remaining area serves to protect the portion to be patterned of the material 130 so that after the subsequent processing only the protective portion 132 to be treated of the material 130 is left as shown in Figure 1c. Although the highest resolution pattern can be formed, the typical throughput of an E-beam device is very low. The beam should be directed in turn to each spot on the wafer, which generally slows down the process and can not be performed on a majority of microstructures. Instead, in the case of optical lithography, the E-beam 160 is replaced by an optical image of a mask that exposes the photoresist 150 in parallel. However, optical imaging techniques do not have the same resolution as the E-beam system, and the fabrication of nanostructures (features with a minimum line width of 100 nm or less) in these layers is exponentially more expensive. As a result, alternatives for lithography of these layers have been studied.

이러한 새로운 기술의 패터닝 대안 중 일예는 나노임프린트 기술이다. 나노임프린트 기술에서, 마스터 패턴은 E-빔 리소그래피와 같은 고 해상도 패터닝 기술에 의해 형성된다. 그 후에 이러한 고 해상도 마스터 패턴은 이미징 단계를 사용하지 않고 몇몇 종류의 스탬핑 또는 프린팅 기술을 이용하여 IC 층 상에 대응하는 패턴을 생성하는데 사용된다. 이는 컴팩트 디스크(CD)에서 볼 수 있는 초소형 패턴을 형성하는데 사용되는 기술들과 원리가 매우 유사하다. One example of a patterning alternative to this new technology is nanoimprint technology. In the nanoimprint technique, the master pattern is formed by a high resolution patterning technique such as E-beam lithography. This high resolution master pattern is then used to generate a corresponding pattern on the IC layer using some sort of stamping or printing technique without using the imaging step. It is very similar in principle to the techniques used to form the micropatterns found on compact discs (CDs).

이러한 기술의 가장 간단한 예가 스테판 초우(Stephan Chou) 등에 의해 개발되었으며, 도 2에 도시되었다. 초우의 처리 공정은 부분적으로 제조된 기판(100) 상에 코팅된, 동일한 처리될 층(130)을 다루지만, 도 2a에 도시된 것처럼 결합된 기판에 변형가능한 폴리머층(250)이 코팅되어 있다. 최종 구조물을 만들고자 하는 위치에 대응하는 만입부(identation) 패턴(212)을 갖는 마스터 형판(210)은 고 해상도 리소그래피 기술에 의해 제조된다. 그 후에 형판(210)은 기판(100) 상에서 정렬되고, 도 2b에 도시된 것처럼, 기판(100)과 형판(210)이 서로 압착된다. 변형가능한 폴리머(250)는 마스터 형판(210) 내 만입부(212)를 채운다. 그 후에 마스터 형판(210)은 제거되고, 도 2c에 도시된 것처럼 기판(100) 상에 구조물의 패턴(252)이 남겨진다. 에칭과 같은 후속 처리에 의해, 도 2d에 도시된 것처럼, 남아있는 재료(252)의 위치에 의해 한정된, 층(130)으로부터 원하던 결과의 패턴(132)이 형성된다. 초우는 이러한 기술을 이용하여 10 nm 만큼이나 작은 피쳐의 복제를 시연하였다. 씨. 그랜트 윌슨(C. Grant Willson) 등은 도 3에 도시된 것처럼 이러한 기술의 변형 기술을 제시하였다. 변형 기술에서, 마스터 형판(310)은 자외선 광에 투과적이다. 또한 이러한 마스터 형판(310)은 고 해상도 제조 기술을 통해 표면에 패터닝된 만입부(312)를 갖는다. 도 3a에 도시된 것처럼, 윌슨의 처리 공정은 부분적으로 제조된 기판(100) 상에 코팅된, 동일한 처리될 층(130)을 다루지만, 결합된 기판에 UV 노광에 민감한 변형가능한 폴리머층(350)이 코팅되어 있다. 투과성 마스터 형판(310)은 기판(130)과 층(130) 위의 폴리머(350)에 압착된다. 이러한 층(350)은 변형되어, 마스터 형판(310) 내의 만입부(312)를 재료(352)로 채우지만, 마스터 형판의 표면과 기판 사이에는 얇은층(351)을 남겨 놓는다. 그 후에 폴리머 재료(351,352)는 도 3b에 도시된 것처럼, UV 노광(360)을 이용하여 경화되어 단단해진다. 그 후에, 도 3c에 도시된 것처럼, 마스터 형판은 제거되고, 층(130)의 일부 위에 두꺼운 재료(352)가 남겨진다. 에칭과 같은 후속 처리에 의해, 도 3d에 도시된 것처럼, 남아있는 재료(352)의 위치에 의해 한정된, 층(130)으로부터 원하던 결과의 패턴(132)이 형성된다.The simplest example of such a technique was developed by Stephan Chou et al. And is shown in FIG. The treatment process of the chowder covers the same treated layer 130 coated on the partially fabricated substrate 100, but the deformed polymer layer 250 is coated on the bonded substrate as shown in FIG. 2A . The master template 210 having an identification pattern 212 corresponding to the position at which the final structure is to be made is fabricated by a high-resolution lithography technique. Thereafter, the template 210 is aligned on the substrate 100, and the substrate 100 and the template 210 are squeezed together as shown in FIG. 2B. The deformable polymer (250) fills the indentation (212) in the master template (210). The master template 210 is then removed and a pattern 252 of the structure is left on the substrate 100 as shown in FIG. 2C. Subsequent processing, such as etching, forms the desired pattern 132 from layer 130, defined by the position of the remaining material 252, as shown in Figure 2D. Using these techniques, Chow demonstrated the replication of features as small as 10 nm. Seed. C. Grant Willson et al. Proposed a modification technique of this technique as shown in FIG. In the modification technique, the master template 310 is transparent to ultraviolet light. This master template 310 also has a depression 312 patterned on the surface through a high-resolution manufacturing technique. As shown in FIG. 3A, while the Wilson treatment process covers the same treated layer 130 coated on the partially fabricated substrate 100, the combined substrate is coated with a deformable polymer layer 350 sensitive to UV exposure ). The permeable master template 310 is pressed onto the polymer 130 on the substrate 130 and layer 130. This layer 350 is deformed to fill the indentations 312 in the master mold 310 with the material 352 but leaves a thin layer 351 between the surface of the master mold and the substrate. The polymer material 351,352 is then cured and hardened using UV exposure 360, as shown in Figure 3B. 3C, the master template is removed and a thick material 352 is left over a portion of the layer 130. As shown in FIG. By subsequent processing, such as etching, a desired pattern 132 is formed from the layer 130, defined by the position of the remaining material 352, as shown in FIG. 3D.

그러나 이와 같은 나노임프린트 기술 역시 나노구조물을 형성하기 위하여는 나노구조가 형성된 형판을 형성하여야 하므로, 매우 정교한 가공 기술이 요구되어 그 작업이 어렵다는 단점을 가진다.
However, such a nanoimprint technique also has a disadvantage in that it requires a highly precise processing technique to form a nano-structured template in order to form a nanostructure.

본 발명은, 상술한 종래의 나노구조물 형성방법의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열분해공정을 통하여 마이크로 구조를 나노구조로 변형하여 카본스탬프를 형성하고, 이를 이용하여 나노구조물을 형성함으로써 보다 용이하게 나노구조를 형성하는 나노구조물 형성방법을 제공하기 위한 것이다.
The present invention relates to a method of forming a nanostructure by deforming a microstructure into a nanostructure through a thermal decomposition process to form a carbon stamp and using the nanostructure to form a nanostructure, And a method for forming a nanostructure.

본 발명은, 제1기판과, 상기 제1기판 상에 형성된 마이크로구조의 제1포토레지스트층으로 이루어진 마스터스탬프를 형성하는 단계; 상기 마스터스탬프를 열분해하여 나노구조가 상측에 형성된 카본스탬프를 형성하는 단계; 상기 카본스탬프로 제2기판 상에 적층된 제2포토레지스트층을 가압하여 나노구조물을 형성하는 단계; 상기 제2포토레지스트층을 경화시키는 단계; 상기 카본스탬프를 제거하는 단계를 포함하는 나노구조물 형성방법을 제공한다. The present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a master stamp comprising a first substrate and a first photoresist layer of a microstructure formed on the first substrate; Thermally decomposing the master stamp to form a carbon stamp on the upper side of the nanostructure; Pressing the second photoresist layer stacked on the second substrate with the carbon stamp to form a nanostructure; Curing the second photoresist layer; And removing the carbon stamp. The present invention also provides a method of forming a nanostructure.

바람직하게 본 발명의 상기 마스터스탬프를 형성하는 단계는, 마이크로 또는 나노 구조를 포함한 스탬프로 제1기판 상에 적층된 제1포토레지스트층을 가압하여 마이크로 또는 나노 구조의 제1포토레지스트층이 상측에 형성된 마스터스탬프를 형성하는 단계이다. Preferably, the step of forming the master stamp of the present invention includes pressing a first photoresist layer laminated on a first substrate with a stamp including a micro or nano structure to form a first photoresist layer of micro or nano structure on the upper side Thereby forming a formed master stamp.

또한 본 발명의 상기 마스터스탬프를 형성하는 단계는, 제1기판 상에 적층된 제1포토레지스트층을 UV 레이저 가공하여 마이크로구조의 제1포토레지스트층이 상측에 형성된 마스터스탬프를 형성할 수 있다. In the step of forming the master stamp of the present invention, the first photoresist layer laminated on the first substrate may be subjected to UV laser processing to form a master stamp on which the first photoresist layer having a microstructure is formed.

또한 본 발명의 상기 마스터스탬프를 형성하는 단계는, 제1기판 상에 적층된 제1포토레지스트층을 광학적 노광법을 이용하여 마이크로구조의 제1포토레지스트층이 상측에 형성된 마스터스탬프를 형성할 수 있다. The step of forming the master stamp according to the present invention may include forming a master stamp formed on the first photoresist layer of the microstructure by using the optical exposure method on the first photoresist layer laminated on the first substrate have.

그리고, 본 발명의 마스터스탬프를 형성하는 단계는, 제1기판 상에 적층된 제1포토레지스트층을 E-빔 가공하여 마이크로구조의 제1포토레지스트층이 상측에 형성된 마스터스탬프를 형성하는 단계일 수도 있다. The step of forming the master stamp of the present invention may include a step of E-beam-processing the first photoresist layer stacked on the first substrate to form a master stamp on the upper side of the first photoresist layer of microstructure It is possible.

더 바람직하게는, 상기 제1포토레지스트층은 에폭시계 네가티브 포토레지스트(SU-8) 재질로 형성되고, 상기 제1기판은, 유리전이온도가 상기 열분해 시의 공정온도보다 높은 투명재질인 퀄츠(Quartz), 사파이어, 다이아몬드 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다. More preferably, the first photoresist layer is formed of an epoxy-based negative photoresist (SU-8), and the first substrate is a transparent material having a glass transition temperature higher than the process temperature at the thermal decomposition Quartz, sapphire, diamond, and the like.

또한, 상기 제1기판은 불투명한 재질로 형성될 수도 있다. In addition, the first substrate may be formed of an opaque material.

그리고 상기 열분해 시의 공정온도는 600℃이상이고, 상기 제2포토레지스트층은 UV 경화 포토레지스트로 형성되거나, 상기 제2포토레지스트층은, 열경화 포토레지스트로 형성될 수 있다. The second photoresist layer may be formed of a UV cured photoresist or the second photoresist layer may be formed of a thermally cured photoresist.

다른 한편으로 본 발명은 제1기판과, 상기 제1기판 상에 형성된 마이크로구조의 제1포토레지스트층으로 이루어진 마스터스탬프를 형성하는 단계; 상기 마스터스탬프를 열분해하여 나노구조가 상측에 형성된 카본스탬프를 형성하는 단계; 상기 카본스탬프의 하면을 잉크에 침지시키는 단계; 상기 카본스탬프를 제2기판의 상면에 접촉하게 하여 상기 잉크를 상기 제2기판의 상면에 전이시키는 나노구조물 형성방법을 제공한다. 상기 잉크는 바이오물질 또는 기능성분자를 포함하는 용액일 수 있다.
On the other hand, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a master stamp comprising a first substrate and a first photoresist layer of a microstructure formed on the first substrate; Thermally decomposing the master stamp to form a carbon stamp on the upper side of the nanostructure; Immersing the bottom surface of the carbon stamp in ink; And the carbon stamp is brought into contact with the upper surface of the second substrate to transfer the ink onto the upper surface of the second substrate. The ink may be a solution containing a biomaterial or functional molecule.

본 발명에 의한 나노구조물 형성방법은, 열분해공정을 이용하여 나노구조를 형성하는 카본스탬프를 용이하게 형성함으로, 보다 용이하게 나노구조물을 제조할 수 있다는 장점을 가진다.
The method of forming a nanostructure according to the present invention has an advantage that a nanostructure can be manufactured more easily by forming a carbon stamp that forms a nanostructure using a pyrolysis process.

도 1은 종래의 E-빔 리소그래피에 의한 패턴 형성 공정 단계들을 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 나노임프린트 기술에 의한 패턴 형성 공정 단계들을 도시한 도면이다.
도 3은 종래의 나노구조물 형성단계 및 플래쉬 처리의 공정 단계들(종래 기술)이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 나노구조물 형성방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 나노구조물 형성방법의 공정의 각 공정 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노구조물 형성방법의 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노구조물 형성방법의 공정의 각 공정 단면도이다. Figure 1 is a diagram illustrating the patterning process steps of conventional E-beam lithography.
FIG. 2 is a view illustrating pattern formation process steps using a conventional nanoimprint technique.
FIG. 3 is a conventional nanostructure forming step and process steps (prior art) of the flash processing.
4 is a flowchart of a method of forming a nanostructure according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of each step of a process of a method of forming a nanostructure according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a method of forming a nanostructure according to another embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view of each step of a process of a nanostructure forming method according to another embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 나노구조물 형성방법은, 마스터스탬프 형성단계(S110), 카본스탬프 형성단계(S120), 나노구조 형성단계(S130), 제2포토레지스트층 경화단계(S140), 카본스탬프 제거단계(S150)로 이루어진다. Referring to FIG. 4, a method of forming a nanostructure according to an exemplary embodiment of the present invention includes forming a master stamp (S110), forming a carbon stamp (S120), forming a nanostructure (S130) Step S140, and carbon stamp removal step S150.

상기 마스터스탬프 형성단계(S110)는, 제1기판(111)과 제1포토레지스트층(115)으로 이루어진 마스터스탬프(120)를 형성한다. 상기 제1포토레지스트층(115)은 상기 제1기판(111)의 상면에 형성되며 마이크로 구조를 가진다. The master stamp forming step S110 forms a master stamp 120 made up of the first substrate 111 and the first photoresist layer 115. The first photoresist layer 115 is formed on the upper surface of the first substrate 111 and has a microstructure.

상기 마스터스탬프(120)는, 하측에 이빔리소그래피에 의하여 마이크로구조가 형성된 퀄츠마스크(110)로 제1기판(111) 상에 적층된 제1포토레지스트층(115)을 가압한 후, UV광을 조사하여 제1포토레지스트층을 경화시키고 상기 퀄츠마스크(110)를 이형시켜 형성된다.(도 5a, 도 5b, 도 5c) 본 실시예에서는 퀄츠마스크를 이용하였으나, 상기 퀄츠마스크 대신에 일반적인 다른 재질의 스탬프도 사용될 수 있다. The master stamp 120 is formed by pressing a first photoresist layer 115 stacked on a first substrate 111 with a Qualz mask 110 having a microstructure formed by bismuth lithography on the lower side, (FIG. 5A, FIG. 5B, FIG. 5C). In this embodiment, a quartz mask is used. However, instead of the quartz mask, another general material May also be used.

상기 제1포토레지스트층(115)은 에폭시계 네가티브 포토레지스트(SU-8) 재질로 형성되며, 상기 제1기판(111)은 유리전이온도가 후술할 열분해 시의 공정온도보다 높은 투명재질인 퀄츠(Quartz), 사파이어, 다이아몬드 중 어느 하나로 이루어진다. 본 실시예에서는 퀄츠(Quartz), 사파이어, 다이아몬드를 예시로 들었으나, 제1기판의 재료로서 다른 재질이 사용될 수 있음은 물론이다. The first photoresist layer 115 is formed of an epoxy-based negative photoresist (SU-8), and the first substrate 111 is a transparent material having a glass transition temperature higher than the process temperature at the time of thermal decomposition (Quartz), sapphire, or diamond. Although quartz, sapphire, and diamond are exemplified in this embodiment, it goes without saying that other materials may be used as the material of the first substrate.

상기 퀄츠마스크가 제거되면, 에칭공정을 통하여 잔여층(115a)을 제거한다. (도 5e)본 실시예에서는, 상기 마스터스탬프(120)를, 퀄츠마스크(110)를 이용하여 제조하였으나, 상기 제1기판(111)의 상측에 형성된 제1포토레지스트층(115)을 직접 UV 리소그라피 공법을 이용하여 가공하거나 또는 E-빔 가공하여 상측에 마이크로구조를 가지는 마스터스탬프(120)를 제조할 수 있다. When the Qualz mask is removed, the remaining layer 115a is removed through an etching process. (FIG. 5E) In this embodiment, the master stamp 120 is manufactured using the QUALTZ mask 110, but the first photoresist layer 115 formed on the first substrate 111 may be directly formed on the UV A master stamp 120 having a microstructure on the upper side can be manufactured by processing using a lithography method or E-beam processing.

상기 마스터스탬프(120)가 완성되면, 상기 마스터스탬프(120)를 열분해하여 상측에 나노구조가 형성된 카본스탬프(130)를 형성한다. When the master stamp 120 is completed, the master stamp 120 is thermally decomposed to form a carbon stamp 130 having a nanostructure on the upper side.

상기 열분해는 진공상태나 불활성 가스 환경에서 600℃ 이상의 고열을 가열하여 진행된다. 상기 열분해 공정을 통하여 상기 제1기판(111) 상의 제1포토레지스트층(115)은 탄화됨과 동시에 마이크로나노구조에서 나노구조로 변화된다.(도 5f)The pyrolysis proceeds by heating a high temperature of 600 ° C or more in a vacuum state or an inert gas environment. Through the pyrolysis process, the first photoresist layer 115 on the first substrate 111 is carbonized and changed from a micro-nanostructure to a nanostructure (FIG. 5F)

이 경우 내구성을 향상시키기 위하여 상기 카본스탬프(130)의 상측에 형성된 나노구조의 표층에 금속코팅을 실시할 수 있다. In this case, in order to improve the durability, the surface layer of the nanostructure formed on the upper side of the carbon stamp 130 may be coated with a metal.

상기 카본스탬프(130)는 전기전도성이 있는 카본재질로 형성되므로, 상기 금속코팅 시 별도의 무전해도금공정 없이 전해도금공정만을 이용하여 표면에 크롬을 코팅할 수 있다는 장점을 가진다. Since the carbon stamp 130 is formed of an electrically conductive carbon material, chromium can be coated on the surface using only the electrolytic plating process without the electroless plating process.

상기 나노구조를 구비한 카본스탬프(130)가 형성되면, 제2기판(135) 상에 형성된 제2포토레지스트층(140)을 가압하여 나노구조를 형성한다.(도 5g, 도 5h)When the carbon stamp 130 having the nanostructure is formed, a second photoresist layer 140 formed on the second substrate 135 is pressed to form a nanostructure (FIGS. 5G and 5H)

상기 제2포토레지스트층(140)은 UV 경화포토레지스트 또는 열경화 포토레지스트로 이루어진다. 상기 나노구조가 형성되면, 상기 제2포토레지스트층(140)에 UV 광을 조사하거나 열을 가하여 상기 제2포토레지스트층(140)을 경화시킨다.(도 5i) The second photoresist layer 140 is formed of a UV curable photoresist or a thermosetting photoresist. When the nano structure is formed, the second photoresist layer 140 is irradiated with UV light or heat to cure the second photoresist layer 140 (Fig. 5I)

상기 제2포토레지스트층을 경화시키는 경우, 상기 제1기판(111)은 유리전이온도가 상기 열분해 시의 공정온도보다 높은 투명재질인 퀄츠(Quartz), 사파이어, 다이아몬드 중 어느 하나로 이루어져 UV 경화 또는 열경화 공정 중 어느 하나를 선택적으로 수행할 수 있게 된다. 본 실시예에서는 UV 경화 또는 열경화 공정 모두를 실시할 수 있도록 상기 제1기판이 퀄츠(Quartz), 사파이어, 다이아몬드의 재질로 이루어졌으나, 열분해 공정 시 공정온도보다 유리전이온도가 높은 불투명재질로 상기 제1기판을 형성하고 열경화공정을 통하여 상기 제1포토레지스트층을 경화시킬 수 있음은 물론이다. 상기 제1포토레지스트층이 경화되면 상기 카본스탬프(130)를 이형시킨다.(도 5j) When the second photoresist layer is cured, the first substrate 111 is made of any one of quartz, sapphire, and diamond, which is a transparent material having a glass transition temperature higher than the process temperature at the thermal decomposition, It is possible to selectively perform any one of the curing processes. In this embodiment, the first substrate is made of quartz, sapphire, or diamond so that both the UV curing process and the thermal setting process can be performed. However, the first substrate may be made of an opaque material having a glass transition temperature higher than the process temperature in the pyrolysis process. It is of course possible to form the first substrate and cure the first photoresist layer through a thermal curing process. When the first photoresist layer is cured, the carbon stamp 130 is released (Figure 5J)

상기 제2포토레지스트층(140)이 경화되면 에칭공정을 수행하여 잔여층(140a)을 제거하여 최종적으로 나노구조물을 형성한다.(도 5k) When the second photoresist layer 140 is cured, an etching process is performed to remove the remaining layer 140a to finally form a nanostructure (FIG. 5k)

이러한 본 발명의 나노구조물 형성방법에 따르면, 열분해공정을 통하여 마이크로구조를 나노구조로 용이하게 변화시켜 나노구조를 가지는 카본스탬프를 제조하고, 이 카본스탬프를 이용하여 나노구조물을 용이하게 형성할 수 있다는 장점을 가진다. According to the method of forming a nanostructure of the present invention, a microstructure can be easily changed into a nanostructure through a pyrolysis process to produce a carbon stamp having a nanostructure, and the nanostructure can be easily formed using the carbonstamp .

또한, 제1기판의 재질을 유리전이온도가 상기 열분해 시의 공정온도보다 높은 투명재질로 형성하여 열경화공정 또는 UV 경화공정을 선택적으로 적용할 수 있다는 장점을 가진다. In addition, the material of the first substrate may be formed of a transparent material having a glass transition temperature higher than the process temperature at the time of pyrolysis, so that the thermal curing process or the UV curing process can be selectively applied.

또한, 제1기판으로 열분해 온도에 안정적인 실리콘과 같은 불투명의 재질을 사용할 수 있다. 이 경우에는 제 2포토레지스트 층을 경화시키는 과정에서 열경화 공정만을 사용할 수 있다. 그러나 제 2기판(135)가 투명한 재질일 경우 UV 경화공정을 사용할 수 있다.Further, as the first substrate, an opaque material such as silicon which is stable at a thermal decomposition temperature can be used. In this case, only the thermosetting process can be used in the process of curing the second photoresist layer. However, when the second substrate 135 is made of a transparent material, a UV curing process can be used.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노구조물 형성방법의 순서도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노구조물 형성방법의 공정의 각 공정 단면도이다. FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of forming a nanostructure according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a process of a method of forming a nanostructure according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따른 나노구조물 형성방법은, 마스터스탬프 형성단계(S210), 카본스탬프 형성단계(S220), 잉크 침지 단계(S230), 스탬핑 단계(S240)으로 이루어진다. A method of forming a nanostructure according to another embodiment of the present invention includes a master stamp forming step S210, a carbon stamp forming step S220, an ink immersion step S230, and a stamping step S240.

본 실시예의 마스터스탬프 형성단계(S210) 및 카본스탬프 형성단계(S220)는, 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 나노구조물 형성방법의 마스터스탬프 형성단계(S110) 및 카본스탬프 형성단계(S120)와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. The master stamp forming step S210 and the carbon stamp forming step S220 of the present embodiment are the same as the master stamp forming step S110 and the carbon stamp forming step S120 of the nanostructure forming method according to the embodiment of the present invention, The detailed description thereof will be omitted.

본 실시예의 카본스탬프(230)가 형성되면, 나노구조(230a)가 형성된 상기 카본스탬프(230)의 하측면을 잉크(250)에 침지시켜 상기 나노구조(230a)에 상기 잉크가 묻도록 한다. 상기 잉크는 DNA, 효소, 항체와 같은 바이오물질이나 특정 기능성 분자가 포함되어 있는 용액이다.(도 7a, 도 7b) When the carbon stamp 230 of the present embodiment is formed, the lower surface of the carbon stamp 230 on which the nanostructure 230a is formed is immersed in the ink 250 to allow the ink to adhere to the nanostructure 230a. The ink is a solution containing a biomaterial such as DNA, enzyme, or antibody or a specific functional molecule (Figs. 7A and 7B)

상기 나노구조에 잉크(250)가 묻으면, 사용자는 상기 카본스탬프의 하면을 제2기판(260)의 상면에 접촉시켜 상기 잉크가 상기 제2기판(260)의 상면에 전이되도록 하며, 이에 따라 상기 제2기판(260)의 상면에는 나노구조물이 형성된다. When the ink 250 adheres to the nanostructure, the user contacts the upper surface of the second substrate 260 with the lower surface of the carbon stamp to transfer the ink onto the upper surface of the second substrate 260, On the upper surface of the second substrate 260, a nanostructure is formed.

본 실시예의 나노구조물 제조방법은, 열분해공정을 통하여 마이크로구조를 나노구조로 용이하게 변화시켜 나노구조를 가지는 카본스탬프를 제조하고, 이 카본스탬프를 이용하여 바이오물질이나 기능성 분자를 포함한 물질로 형성된 나노구조물을 용이하게 형성할 수 있다는 장점을 가진다. The nanostructure manufacturing method of the present embodiment is a method of manufacturing a nanostructure having a nanostructure by easily changing a microstructure into a nanostructure through a pyrolysis process and using the carbonstamp to form a nanostructure formed of a substance including a biomolecule or a functional molecule The structure can be easily formed.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

110 : 폴리머스탬프 111 : 제1기판
115 : 제1포토레지스트층 120 : 마스터 스탬프
130 : 카본스탬프 135 : 제2기판
140 : 제2포토레지스트층110: polymer stamp 111: first substrate
115: first photoresist layer 120: master stamp
130: carbon stamp 135: second substrate
140: second photoresist layer

Claims (14)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1기판과, 상기 제1기판 상에 형성된 마이크로구조의 제1포토레지스트층으로 이루어진 마스터스탬프를 형성하는 단계;
상기 마스터스탬프를 열분해하여 나노구조가 상측에 형성된 카본스탬프를 형성하는 단계;
상기 카본스탬프의 하면을 잉크에 침지시키는 단계;
상기 카본스탬프를 제2기판의 상면에 접촉하게 하여 상기 잉크를 상기 제2기판의 상면에 전이시키며,
상기 마스터스탬프는 600℃ 이상으로 열분해되고,
상기 잉크는 바이오물질인 DNA, 효소, 항체 중 어느 하나를 포함하는 용액인 것을 특징으로 하는 나노구조물 형성방법.
Forming a master stamp comprising a first substrate and a first photoresist layer of microstructure formed on the first substrate;
Thermally decomposing the master stamp to form a carbon stamp on the upper side of the nanostructure;
Immersing the bottom surface of the carbon stamp in ink;
The carbon stamp is brought into contact with the upper surface of the second substrate to transfer the ink onto the upper surface of the second substrate,
The master stamp is pyrolyzed at a temperature of 600 ° C or higher,
Wherein the ink is a solution containing any one of DNA, enzyme, and antibody which are biomaterials.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022513690A (en) * 2018-11-29 2022-02-09 シャークレット テクノロジーズ インコーポレイテッド How to make a textured surface using a soluble template

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003510236A (en) * 1999-09-23 2003-03-18 コモンウエルス サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ オーガナイゼーション Patterned carbon nanotubes
JP2009218616A (en) * 2002-09-17 2009-09-24 Board Of Trustees Of Leland Stanford Jr Univ Replication and transfer of microstructure and nanostructure
KR20110136341A (en) * 2010-06-15 2011-12-21 (재)나노소자특화팹센터 How to make another stamp with different pattern shape or size using one stamp
KR20120067170A (en) * 2010-12-15 2012-06-25 삼성전자주식회사 Method of manufacturing stamp for nanoimprint

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003510236A (en) * 1999-09-23 2003-03-18 コモンウエルス サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ オーガナイゼーション Patterned carbon nanotubes
JP2009218616A (en) * 2002-09-17 2009-09-24 Board Of Trustees Of Leland Stanford Jr Univ Replication and transfer of microstructure and nanostructure
KR20110136341A (en) * 2010-06-15 2011-12-21 (재)나노소자특화팹센터 How to make another stamp with different pattern shape or size using one stamp
KR20120067170A (en) * 2010-12-15 2012-06-25 삼성전자주식회사 Method of manufacturing stamp for nanoimprint

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022513690A (en) * 2018-11-29 2022-02-09 シャークレット テクノロジーズ インコーポレイテッド How to make a textured surface using a soluble template

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