| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2005년 봄 (05/26 ~ 05/27, 무주리조트) |
| 권호 | 11권 1호 |
| 발표분야 | 반도체재료 |
| 제목 | 복제한 PDMS stamp를 이용한 NIL pattern의 특성 연구 |
| 초록 | NIL(Nano-imprint lithography) 기술은 EUV lithography, immersion lithography, interference lithography와 함께 차세대 lithography 기술로써 각광받고 있는 기술이다. 이 기술은 짧은 시간과 적은 비용으로 많은 양의 nano-size의 패턴을 구현할 수 있고, 단순한 공정 과정과 값싼 장비를 사용하는 장점을 가지고 있어, 반도체 제조 공정 뿐만 아니라, display system, nano-bio system, photonic crystal 등 nano-size 패턴 형성을 필요로 하는 분야에서 대량 생산을 위한 기술로써 이용 가능하다. NIL의 패턴 형성의 기본 원리는 패턴이 있는 stamp로 poly methyl-methacrylate(PMMA)등의 열가소성 고분자를 유리 전이 온도(Tg) 이상에서 압력을 가해 패턴을 형성하는 것이다. 고분자에 nano-패턴을 각인하는 imprinting을 위해서는 고온, 고압이 필요하므로 stamp의 미세 패턴이 손상되게 된다. 때문에 master를 만든 후 이를 복제하여 imprinting stamp로 사용하는 것이 바람직 한데, 이러한 master를 복제하는 기술로써 poly(dimethylsiloxane)(PDMS)를 이용하여 복제하는 Nano-molding 기술이 이용 되고 있다. PDMS stamp를 이용한 imprinting 공정 중에 패턴의 왜곡을 방지하기 위해서는, 고압 공정을 피해야 하는데, 이를 위하여 열가소성 고분자인 PMMA를 resin으로 사용하는 대신에, monomer based resin을 사용하여 저온, 저압의 공정이 사용되는 NIL기술을 사용해야 한다. 하지만, PDMS는 탄성 중합체이기 때문에 압력을 가하면 pattern이 변형되므로, 압력 변화에 따른 pattern의 morphology 변화를 관찰하여, 적절한 morphology를 구현해야 한다. 실험에서 100nm~500nm half-pitch의 크기를 가지는 16개의 dot과 line 패턴을 가지고 있는 quartz stamp를 사용하였다. molding 후에 stamp와 PDMS간의 adhesion을 방지하기 위해 stamp를 trisiloxane 계열의 SAM(Self-Assembled Monolayer)를 coating 하였고, 이 stamp에 Dow Corning사의 Sylgard184의 elastomer와 curing agent를 10:1의 비율로 섞은 용액을 떨어뜨리고, 500rpm에서 180sec동안 spin-coating하여 균일한 두께를 갖도록 한다. 이후 진공 분위기에서 curing하여 stamp의 패턴 사이에 PDMS를 채워지게 하고 경화시켜 패턴이 전사된 stamp를 복제하였다. PDMS는 표면 에너지가 낮기 때문에 특별히 표면에 다른 처리를 해주지 않고도 복제된 PDMS stamp를 곧장 NIL stamp로 사용할 수 있다. (주)NND의 Nanosis 610 prototype imprint system을 이용하여 bare silicon wafer위에 monomer(benzyl methacrylate) based resin을 떨어뜨리고, PDMS stamp로 5~20atm으로 눌러주면서 imprinting하였고, 이 실험을 통하여 압력이 증가함에 따라 PDMS 패턴의 변형이 심해지는 것을 알 수 있었다. |
| 저자 | 양기연, 홍성훈, 이헌 |
| 소속 | 고려대 |
| 키워드 | Nano-imprint Lithography; PDMS duplication |
