KR20050072877A - 2-step etching process of sio2 among nano imprint lithography - Google Patents

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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 나노 임프린트 리소그래피에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 나노 임프린트 리소그래피에서의 SiO2 에칭 공정을 2-스텝 에칭공정으로 하여 나노 스케일의 패턴을 형성하는 공정에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to nanoimprint lithography, and more particularly, to a process of forming a nanoscale pattern by using a SiO 2 etching process in nanoimprint lithography as a two -step etching process.

본 발명에 따른 나노 임프린트 리소그래피의 2-스텝 실리콘 옥사이드 에칭 공정은, 나노 임프린트 리소그래피 제조 공정에 있어서, CF4 에칭 가스로 SiO2 에칭하여 측면 프로파일(Side Wall Profile)이 수직한 미세패턴을 얻는 1-스텝 에칭 단계, 및 CHF3 에칭 가스로 SiO2 에칭하여 식각 제어(Etching Stop)가 가능한 2-스텝 에칭 단계를 포함하는 것을 특징으로 하여 이루어진다.The two-step silicon oxide etching process of nanoimprint lithography according to the present invention, in the nanoimprint lithography manufacturing process, SiO 2 with CF 4 etching gas By etching 1-step etching step to obtain a fine pattern in which the side wall profile is vertical, and SiO 2 with CHF 3 etching gas And a two-step etching step capable of etching by etching.

Description

나노 임프린트 리소그래피의 2-스텝 실리콘 옥사이드 에칭 공정{2-Step Etching Process of SiO2 Among Nano Imprint Lithography} 2-Step Etching Process of SiO2 Among Nano Imprint Lithography

본 발명은 나노 임프린트 리소그래피에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 나노 임프린트 리소그래피에서의 SiO2 에칭 공정을 2-스텝 에칭공정으로 하여 나노 스케일의 패턴을 형성하는 공정에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to nanoimprint lithography, and more particularly, to a process of forming a nanoscale pattern by using a SiO 2 etching process in nanoimprint lithography as a two -step etching process.

일반적으로, 지금까지 가장 널리 사용되고 있는 미세 구조 제작 기술 중의 하나는 광학 전사법(photolithography)으로, 프로젝트-프린팅 시스템을 사용하여 미리 설계된 회로를 반복적으로 줄여나가 포토레지스트(Photoresist) 박막이 입혀진 기판 위에 패턴을 형성시키는 방법이다.In general, one of the most widely used microstructure fabrication techniques to date is photolithography, which uses a project-printing system to repeatedly reduce predesigned circuitry to pattern patterns on a substrate coated with a photoresist thin film. To form.

여기서, 형성되는 패턴의 크기는 광학적 회절현상에 의해 제한을 받게 되며, 분해능은 사용 광선의 파장에 비례한다. 즉, 광선의 파장이 작을수록 고해상도의 패턴을 형성시킬 수 있다.Here, the size of the pattern to be formed is limited by the optical diffraction phenomenon, the resolution is proportional to the wavelength of the light used. That is, the smaller the wavelength of the light beam, the higher resolution the pattern can be formed.

따라서, 고해상도의 패턴을 형성시키기 위해 최근에는 EUV(Extreme Ultra Violet)이나 소프트(Soft) X-ray 등의 단파장 광원을 이용하는 광학 전사법의 개발이 전세계적으로 대단히 활발히 연구되고 있다.Therefore, in recent years, the development of an optical transfer method using a short wavelength light source such as EUV (Extreme Ultra Violet) or Soft X-ray to form a high resolution pattern has been actively studied worldwide.

선 격자의 성능은 선과 선 중심간의 거리 즉, 주기와 입사하는 파의 파장에 따라 주로 결정된다. 격자 주기가 입사파의 파장에 비해 길게되면 격자는 회절 격자로써 역할을 하게되고, 편광에 무관하게 회절하여 이론적으로 잘 알려진 위상차에 의한 회절 간섭무늬를 형성시킨다. The performance of a line grating is mainly determined by the distance between the line and the center of the line, that is, the period and wavelength of the incident wave. When the grating period is longer than the wavelength of the incident wave, the grating acts as a diffraction grating and diffraction irrespective of polarization to form a diffraction interference pattern due to a theoretically well known phase difference.

반면에, 격자 주기가 파장에 비해 짧게되면 격자는 편광판으로 작용하여 전자기파가 격자에 평행하게 편광된 것(P파)은 반사시키고 수직 편광된 것(S파)은 통과시킨다.On the other hand, when the lattice period becomes shorter than the wavelength, the lattice acts as a polarizer, reflecting electromagnetic waves polarized parallel to the lattice (P waves) and passing vertically polarized ones (S waves).

긴 파장의 광원에 대하여 편광판으로 사용하고자 할 경우에는 격자 주기가 중요한 요소가 된다. 선 격자 편광판이 주로 원적외선 영역에서 사용되는데 이것은 짧은 파장의 빛을 편광시키고자 할 경우 격자 주기가 짧아져야 하기 때문이다.The lattice period becomes an important factor when the long wavelength light source is to be used as a polarizer. Line lattice polarizers are mainly used in the far-infrared region because the lattice period must be shortened in order to polarize short wavelength light.

즉, 블루(Blue)를 포함한 RGB 3원색을 높은 ER(Extinction Ratio) 특성을 보이면서 편광판으로 사용하기 위해서는 약 0.1㎛ 이하의 주기를 가지는 선 격자가 필요하게 된다. 그러나, 현재 최신의 반도체 공정의 선폭이 약 0.1㎛이고, 이 선과 선을 주기적으로 그리게 되면 선과 선사이의 공간 또한 약 0.1㎛ 이므로 격자 주기는 0.2㎛가 된다. That is, in order to use the RGB three primary colors including blue with high ER (Extinction Ratio) characteristics and use them as polarizers, a line grating having a period of about 0.1 μm or less is required. However, the current semiconductor process has a line width of about 0.1 占 퐉, and when the lines and lines are periodically drawn, the space between the lines and the carrier is also about 0.1 占 퐉, so that the lattice period is 0.2 占 퐉.

따라서, 상기와 같이 0.1㎛ 이하의 주기를 가지는 선 격자를 얻기 위해서는 단파장인 아르곤 레이저를 사용하여 간섭효과를 이용하거나, 이보다 미세한 패턴을 형성하기 위해서는 파장이 더 짧은 DUV(Deep Ultraviolet)나 EUV(Extreme Ultraviolet)파장을 사용하는 스텝퍼(Stepper)나 파장이 보다 더 짧은 레이저를 이용하여야 한다.Therefore, in order to obtain a line grating having a period of 0.1 μm or less as described above, an interference effect is used by using an argon laser having a short wavelength, or to form a finer pattern, DUV (Deep Ultraviolet) or EUV (Extreme) having a shorter wavelength is used. Steppers that use ultraviolet wavelengths or lasers with shorter wavelengths should be used.

상기와 같이 전자빔을 이용한 리소그래피나 원자빔을 이용한 간섭계 등을 이용하여 미세 패턴 제작이 연구되고 있으나, 크기에 제한이 있으며 복잡하고 고가의 장비를 필요로 하므로 상업적 접근이 어려운 제한이 있다.As described above, the manufacture of fine patterns using lithography using an electron beam or an interferometer using an atomic beam, etc., has been studied, but there is a limitation in size, and complicated and expensive equipment is required, and thus, commercial access is difficult.

이러한 문제점을 극복하고, 저가의 제조 공정을 실현하기 위하여 프린스턴 대학교에서는 레이저 간섭 리소그래피와 측벽 패터닝(Side-wall pattering) 기법을 이용하여 나노 임프린트 리소그래피(Nanoimprint Lithography)용 100 nm 주기 격자(Grating) 몰드의 제작을 보고한 바 있다. In order to overcome this problem and realize a low-cost manufacturing process, Princeton University uses laser interference lithography and side-wall patterning techniques to fabricate 100 nm periodic grating molds for nanoimprint lithography. I have reported production.

나노 임프린트 리소그래피 종류에는 소프트 임프린트 리소그래피(Soft Imprint Lithography), 써멀 임프린트 리소그래피(Thermal Imprint Lithography), 자외선 임프린트 리소그래피(UV Imprint Lithography) 등이 있다. 나노 임프린트 리소그래피는 나노 일렉트로닉스(Nano-electronics), 플라스틱 일렉트로닉스 (Plastic Electronics), 몰레큘러 일렉트로닉스(Molecular Electronics) 등의 다양한 분야에 응용이 가능하다.Nano imprint lithography includes Soft Imprint Lithography, Thermal Imprint Lithography, and UV Imprint Lithography. Nanoimprint lithography can be applied to various fields such as nano-electronics, plastic electronics, and molecular electronics.

여기서, 써멀 임프린트 리소그래피는 자외선 임프린트 리소그래피에 사용되는 석영 템플레이트(Quartz Template)에 비하여 용이하면서 생산 비용이 저렴하다는 장점이 있다.Here, thermal imprint lithography has an advantage of being easy and inexpensive to produce compared to quartz templates used for ultraviolet imprint lithography.

하지만, 써멀 임프린트 리소그래피는 니켈(Ni) 또는 규소(Si) 몰드를 이용하여 임프린팅 후 디몰딩(de-molding) 공정시 몰드 표면에 폴리머 잔류물이 남는 점과 임프린팅 공정 실행시 열을 가하기 때문에 몰드의 변형이 쉽게 일어난다는 문제점이 있다. However, since thermal imprint lithography uses a nickel (Si) or silicon (Si) mold, the polymer residues remain on the mold surface during the de-molding process and heat during the imprinting process. There is a problem that deformation of the mold occurs easily.

일반적으로 SiO2 에칭에 사용하는 공정가스는 CF4, C2F6, C 3F8, CHF3 등의 다양한 가스를 O2가스와 알맞은 혼합비로 섞어서 쓴다. O2 가스를 함께 쓰는 이유는 SiO2가 식각이 되면서 F을 포함하는 플루오르(Fluorine)계 유기물이 형성되는데, 이 유기물과 O2 플라즈마가 반응하여 식각 후의 잔류물(residue)를 제거해 주기 때문이다. 이때 혼합 비율은 어떤 장비를 사용하는가에 따라 다르며, 이런 장비에는 RIE, TCP 및 ICP등 고밀도 플라즈마 에처 장비들이 있다.In general, the process gas used for SiO 2 etching is mixed with various gases such as CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , CHF 3 and O 2 gas in an appropriate mixing ratio. The reason why the O 2 gas is used together is that SiO 2 is etched to form a fluorine-based organic material including F. The organic material and the O 2 plasma react to remove the residue after etching. The mixing ratio depends on which equipment is used, and these devices include high density plasma etcher equipment such as RIE, TCP, and ICP.

장비는 에칭 속도(etching rate), 패턴 크기(pattern scale), 또는 에칭 깊이(etching depth)에 따라 선택된다. 에칭 속도는 C원자/F원자 비가 감소할록 즉, F원자가 C원자에 비해서 증가할수록 빨라진다. 또한, CF4의 경우 SiO2가 등방성 식각이 되며, CHF3 사용하면 이방성 식각이 되어 측면의 수직 프로파일(verticlal profile)을 얻을 수 있다.The equipment is selected according to the etching rate, the pattern scale, or the etching depth. The etching rate is faster as the C / F atom ratio decreases, i.e., as the F atom increases compared to the C atom. In addition, in case of CF 4 , SiO 2 is an isotropic etching, and when CHF 3 is used, anisotropic etching is performed, thereby obtaining a vertical profile of the side surface.

도 1a는 리소그래피의 마이크로 패턴 스케일에서 CHF3를 사용할 때의 측면 프로파일(side wall profile)를 도시한 것이며, 도 1b 및 도 1c는 리소그래피의 마이크로 패턴 스케일에서 CF4를 사용할 때의 측면 프로파일(side wall profile)를 도시한 것이다.FIG. 1A shows the side wall profile when using CHF 3 at the micro pattern scale of lithography, and FIGS. 1B and 1C show the side wall when using CF 4 at the micro pattern scale of lithography. profile).

도 1에 도시된 에칭 프로파일은 ICP-에처(Etcher)에서 식각 시간(etching time)을 같다가 가정 했을 때의 측면 프로파일을 도시한 것이다.The etch profile shown in FIG. 1 shows the lateral profile assuming that the etching time in the ICP-Etcher is the same.

도 1a 내지 1c에 도시된 바와 같이, CF4 가스를 사용하면 SiO2가 등방성 식각이 되기 때문에 측면이 사다리꼭 모양으로 기울어지거나(도 1b), 또는 식각되는 측면과 웨이퍼가 만나는 모서리(Edge)가 측면보다 더 식각이 잘 되어서 둥근 항아리 모양의 측면 프로파일(도 1c)이 나타난다. 이런 이유때문에 CF4 가스를 사용할 경우 기판 바이아스를 RF 전력이 함께 가해줌으로써 원하는 도 1a와 같은 수직 프로파일을 식각 후에 얻을 수 있게된다.As shown in FIGS. 1A-1C, when CF 4 gas is used, SiO 2 is isotropically etched so that the side is inclined to a ladder shape (FIG. 1B), or the edge where the etched side and the wafer meet each other. It is more etched than the side, resulting in a round jar-shaped side profile (FIG. 1C). For this reason, when using CF 4 gas, RF power is applied to the substrate vias so that the desired vertical profile as shown in FIG. 1A can be obtained after etching.

그러나, 패턴 스케일이 마이크로(mm) 크기에서 나노마이크로(1nm 이하) 크기로 작아지면 사용 가스에 따른 패턴 형상이 완전히 다르게 나타난다. 특히 100nm 주기의 미세 패턴을 형성하는 공정의 경우 레이저 간섭 포토 공정으로는 측면이 수직한 PR(Photoresist) 패턴 형성이 불가능하다는 문제가 있다.However, when the pattern scale is reduced from the micro (mm) size to the nanomicro (1 nm or less) size, the pattern shape according to the gas used is completely different. In particular, in the case of forming a fine pattern having a 100 nm period, there is a problem in that it is impossible to form a PR (Photoresist) pattern having a vertical side by a laser interference photo process.

본 발명의 목적은, 나노 스케일 패턴에서, 측면 수직 프로파일을 얻으면서 동시에 SiO2 식각 제어(etching stop)를 위해서 2-스텝 SiO2 에칭 공정을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a two -step SiO 2 etch process for achieving SiO 2 etching stop while at the same time obtaining a lateral vertical profile in a nano scale pattern.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 나노 임프린트 리소그래피의 2-스텝 실리콘 옥사이드 에칭 공정은, 나노 임프린트 리소그래피 제조 공정에 있어서, CF4 에칭 가스로 SiO2 에칭하여 측면 프로파일(Side Wall Profile)이 수직한 미세패턴을 얻는 1-스텝 에칭 단계, 및 CHF3 에칭 가스로 SiO2 에칭하여 식각 제어(Etching Stop)가 가능한 2-스텝 에칭 단계를 포함하는 것을 특징으로 하여 이루어진다.In order to achieve the above object, the two-step silicon oxide etching process of nanoimprint lithography according to the present invention, in the nanoimprint lithography manufacturing process, SiO 2 with CF 4 etching gas By etching 1-step etching step to obtain a fine pattern in which the side wall profile is vertical, and SiO 2 with CHF 3 etching gas And a two-step etching step capable of etching by etching.

이하, 본 발명에 따른 나노 임프린트 제조 공정을 도 2를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the nanoimprint manufacturing process according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.

도시된 바와 같이, Si 웨이퍼(210) 위에 실리콘 옥사이드(SiO2, 220)를 증착하고, 상기 SiO2(220) 위에 크롬(230)을 증착한다. 상기 크롬(230) 위에 PR(Photoresist, 240)을 증착한 후에 레이저 간섭 또는 E-Beam 등을 이용하여 패터닝(Patterning)을 한다(A).As shown, silicon oxide (SiO 2, 220) is deposited on the Si wafer 210, and chromium 230 is deposited on the SiO 2 220. After depositing PR (Photoresist, 240) on the chromium 230 is patterned (A) by using laser interference or E-Beam and the like (A).

상기 PR(240) 패터닝의 레지듀(residue)를 제거한 후 적절한 양의 염소(Cl2) 와 산소(O2)의 혼합가스로 크롬(230)을 에칭한다(B).After removing the residue of the PR 240 patterning, the chromium 230 is etched with a mixed gas of chlorine (Cl 2 ) and oxygen (O 2 ) (B).

상기 크롬(230)을 에칭한 후 CH4 가스와 CHF3 가스로 2-스텝 식각을 SiO2(220)까지 상기 PR(240)과 같은 선폭으로 에칭한다(C).After etching the chromium 230, a two-step etch with a CH 4 gas and a CHF 3 gas is etched to the SiO 2 220 in the same line width as the PR 240 (C).

크롬 식각 용액(etchant)으로 크롬(230)을 제거하여 SiO2까지 에칭한 패턴 샘플을 적절한 표면 처리제로 클리닝을 하여 격자 패턴(250)을 형성한다(D). 여기서, SiO2 격자의 주기는 200nm 정도이며 선폭은 50nm 정도가 된다. 또한, 밑부분에 SiO2가 남아 있을 경우에 실리콘 나이트라이드(Si3N4)을 에칭하고 난후에 SiO2를 습식 에칭(Wet-etching)할때 Si3N4이 모두 떨어져 나가버리는 현상이 발생하므로, SiO2를 에칭할 때 바닥 밑부분에 남아 있지 않도록 하여야 한다. 이어서, 격자 패턴이 형성된 SiO2(250)막 위에 Si3N4(260)을 증착한다(D).The chromium 230 is removed with a chromium etchant, and the pattern sample etched to SiO 2 is cleaned with an appropriate surface treatment agent to form a grid pattern 250 (D). Here, the period of the SiO 2 lattice is about 200 nm and the line width is about 50 nm. In addition, when SiO 2 remains at the bottom, after etching silicon nitride (Si 3 N 4 ), all of the Si 3 N 4 falls off when the wet etching of SiO 2 occurs. Therefore, when etching SiO 2 , it should not be left under the bottom. Subsequently, Si 3 N 4 260 is deposited on the SiO 2 250 film on which the lattice pattern is formed (D).

여기서, Si3N4(260)을 증착할 때 성장온도에 따라 HF 나 완충 HF에서 식각되는 속도가 다르게 나타나며, 800℃에서 성장된 경우는 고농도 HF (49% HF) 에서 약 100nm/min의 빠른식각을 보이고, 1100℃에서 성장되면 14nm/min의 느린 식각 속도를 보인다. 300℃에서 Si3N4을 증착시 BOE (Buffered Oxide Etch) 용액 처리를 하면 10nm/min 으로 아주 느린 식각 속도를 알 수 있다.Here, when the Si 3 N 4 (260) is deposited, the rate of etching in HF or buffered HF varies according to the growth temperature, and when grown at 800 ° C., about 100 nm / min at high concentration of HF (49% HF) is shown. Etching and growth at 1100 ℃ shows a slow etching rate of 14nm / min. When the Si 3 N 4 is deposited at 300 ° C., BOE (Buffered Oxide Etch) solution treatment shows a very slow etching rate of 10 nm / min.

상기 D단계 후에 SiO2(250) 격자 막의 윗부분이 나타날 때까지 Si3N4 (260)를 식각한다(E).SiO 2 (250) after step D The Si 3 N 4 (260) is etched until the upper portion of the lattice film appears (E).

상기 Si3N4(260)의 식각이 끝나면 습식 에칭(BOE 용액 처리)을 하여 SiO2(250)를 제거하면, 100nm 주기의 50nm 선폭의 Si3N4의 격자가 형성된다(F).After the etching of the Si 3 N 4 260 is completed, by performing wet etching (BOE solution treatment) to remove the SiO 2 (250), a lattice of Si 3 N 4 having a 50 nm line width of 100 nm period is formed (F).

상기와 같이 형성된 Si3N4(260) 격자를 마스크로 이용하여 Si(210)을 식각하여 최종 만들려는 100nm주기의 Si 템플레이트(270)를 제작하게 된다(G). 물론, 식각 후에는 고농도 HF 또는 인산을 사용하여 마스크로 사용된 Si3N4 제거하면 된다(H).By using the Si 3 N 4 (260) lattice formed as described above as a mask to etch the Si (210) to produce a final Si template 270 of 100nm period (G). Of course, after etching, it is enough to remove the Si 3 N 4 used as a mask using a high concentration of HF or phosphoric acid (H).

상기와 같은 종래의 나노 임프림트 라소그래피의 패턴 형성 공정과 본 발명에 따른 나노 임프림트 라소그래피의 패턴 형성 공정과 차이나는 공정을 중심으로 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.The pattern forming process of the conventional nanoimprint lithography as described above and the process that is different from the pattern formation process of the nanoimprint lithography according to the present invention will be described in more detail as follows.

상기 A 단계에서 SiO2 에칭 공정을 실행하기 위해서는 크롬을 마스크로 사용 하는 것이 바람직하다.In order to perform the SiO 2 etching process in the step A, it is preferable to use chromium as a mask.

여기서, PR을 마스크로 사용하면 SiO2 식각 속도(etching rate)가 너무 빨라서 PR도 함께 식각되어 원하는 패턴 형성이 불가능하다. 뿐만 아니라 100nm 주기의 PR 미세 패턴 형성은 어떠한 포토 공정으로도 측면의 프로파일(side wall profile)을 수직하게 만들기가 거의 불가능하다. 일반적으로 PR의 측면 프로파일은 PR 두께와 상관없이 최대 85도까지 세울 수 있기 때문에 이 PR 패턴을 마스크로 사용하여 100nm 주기의 거의 수직한 크롬 패턴을 만든다.In this case, when PR is used as a mask, the SiO 2 etching rate is so fast that PR is also etched to form a desired pattern. In addition, the formation of a PR fine pattern with a 100 nm cycle is almost impossible to make the side wall profile vertical by any photo process. In general, the side profile of the PR can be up to 85 degrees irrespective of the PR thickness, so this PR pattern is used as a mask to create a nearly vertical chrome pattern with a 100 nm period.

그 다음 100nm 주기의 크롬 패턴을 마스크로 사용하면 식각되는 SiO2의 측면 프로파일이 크롬의 측면 프로파일과 똑같이 형성되기 때문에 원하는 100nm 주기의 수직한 SiO2 미세 패턴을 만들 수 있게 된다.Using a chromium pattern with a 100 nm cycle as a mask, the side profile of the SiO 2 being etched is formed exactly as the lateral profile of chromium, thus creating a vertical SiO 2 fine pattern with a desired 100 nm cycle.

또한, 상기 B단계 이후에는, CF4와 CHF3 가스를 에칭 가스로 차례로 공급하여 2-스텝 SiO2 에칭 공정을 수행하며, 이하 도 3 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.In addition, after the B step, CF 4 and CHF 3 gas is sequentially supplied to the etching gas to perform a two -step SiO 2 etching process, which will be described below with reference to FIGS. 3 to 4.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, CF4 가스만를 사용하여 SiO2(310)를 에칭하면, 에칭 속도가 상대적으로 빨라서 폭(width)은 감소하며, 식각 깊이(etching depth)는 증가한다. 뿐만 아니라, CF4 가스는 SiO2(310) 외에 Si(320)도 식각할 수 있기 때문에 SiO2(310)의 식각 깊이(etching depth)를 조절하기가 어렵게 되어 Si(320) 까지 식각하게 될 가능성이 높다. 또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, CHF3 가스만을 SiO2(310)를 에칭하면, 측면 프로파일이 수직한 미세 패턴을 얻을 수 없고 사다리꼴 형태의 측면 프로파일을 얻게 된다.First, a, CF 4 gas for etching SiO 2 (310) by using manreul, the etching rate is relatively fast width (width) is reduced, increase in the etching depth (etching depth), as shown in Figure 3a. In addition, CF 4 gas is SiO 2 310 In addition, since the Si 320 may also be etched, it is difficult to control the etching depth of the SiO 2 310, and thus, the Si 320 may be etched up to the Si 320. In addition, as shown in FIG. 3B, when only the CHF 3 gas is etched from SiO 2 310, a fine pattern in which the side profile is vertical may not be obtained, and a trapezoidal side profile may be obtained.

도 4는 본 발명에 따른 나노 임프린트 리소그래피에서의 CF4 및 CHF3 가스를 에칭 가스로 하여 2-스텝 SiO2 에칭 공정을 수행한 것을 도시한 것이다.FIG. 4 illustrates a two-step SiO 2 etching process using CF 4 and CHF 3 gas as an etching gas in nanoimprint lithography according to the present invention.

먼저, CF4 가스를 사용하여 SiO2(310)를 에칭하는 1-스텝 에칭 단계에 의해, CHF3 가스를 사용할 때와 비교하여 SiO2(310)의 에칭 속도가 상대적으로 빨라서 폭(width)은 감소하며, 식각 깊이(etching depth)는 증가한다. 따라서, CF4 가스를 사용할 경우 측면 프로파일이 수직한 미세 패턴을 얻을 수 있게 된다. 여기서, CF4 가스를 사용하여 1-스텝 에칭를 하여 측면 프로파일이 수직한 미세 패턴을 형성하되, Si(320)층이 식각되지 않을 정도 만큼을 에칭한다.First, by a one-step etching step of etching SiO 2 310 using CF 4 gas, the etching rate of SiO 2 310 is relatively faster than when CHF 3 gas is used, so the width is Decrease, and the etching depth increases. Therefore, when CF 4 gas is used, a fine pattern in which the side profile is vertical can be obtained. Here, one-step etching is performed using CF 4 gas to form a fine pattern in which the side profile is vertical, but the etching is performed so that the Si (320) layer is not etched.

이어서, CHF3 가스를 사용하여 SiO2(310) 에칭을 하면 측면 프로파일을 수직하게 만들 수는 없으나 SiO2(310) 층만 식각할 수 있는 식각 제어(etching stop)가 가능하게 된다.Subsequently, etching the SiO 2 310 with CHF 3 gas does not allow the side profile to be vertical but allows an etching stop that can only etch the SiO 2 310 layer.

또한, 상기 2-스텝 단계에서 SiO2의 식각 제어(etching stop)를 위해서는 낮은 압력에서 O2 가스를 사용하지 않고 오직 CHF3 가스만을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, for etching stop of SiO 2 in the two-step step, it is preferable to use only CHF 3 gas without using O 2 gas at low pressure.

일반적으로 SiO2를 식각할 경우 SiO2가 에칭되면서 F계의 유기물이 형성되는데, 이를 제거하기 위해서는 O2가스를 함께 사용한다. 그러나 SiO2 식각 깊이가 대략 200nm일 경우는 너무 얇아서 플로오린계의 유기물이 거의 형성되지 않고, 이런 잔류물이 형성된다고 해도 수 nm의 유기물은 에칭된 부위에서는 Si이 식각되지 않게 마스크 역할을 하게 되어 SiO2의 식각 제어(etching stop)가 가능하도록 도와주게 되므로 O2 가스를 사용하지 않아도 된다.In general, if the etching of SiO 2 SiO 2 as the etching there is organic matter in the F-based form, the O 2 gas is used together in order to remove it. However, when the SiO 2 etch depth is about 200 nm, it is so thin that fluorine-based organic matter is hardly formed, and even though such residue is formed, several nm of organic material acts as a mask so that Si is not etched at the etched site. It does not require the use of O 2 gas because it helps to enable etching stop of SiO 2 .

또한, CHF3 가스만을 사용하여 SiO2를 에칭할 때 낮은 압력에서 에칭을 하는 것이 바람직하다. 도 4a는 압력이 낮은 경우 플루오르계 유기물이 에칭된 부위에 쌓이지 않은 것을 보며주며, 반대로 도 4b는 압력이 높은 경우 플루오르계 유기물이 에칭된 부위에 쌓인 것을 보여주고 있다.Also, CHF3Using only gas SiO2It is preferable to etch at low pressure when etching. 4A shows that the fluorine-based organic material does not accumulate at the etched portion when the pressure is low, and FIG. 4B shows that the fluorine-based organic material is accumulated at the etched portion when the pressure is high.

또한, 2 step SiO2 에칭 공정을 100 nm 주기의 Quartz 몰드(mold, or template) 제조에도 적용할 수 있다.In addition, the 2 step SiO 2 etching process can be applied to the production of quartz mold (mold, or template) of 100 nm cycle.

일반적으로 SiO2는 비정질(amorphous)인데 비하여, 석영(quartz)은 단결정(single crystal) SiO2이다. 따라서 석영은는 비정질 SiO2에 비해서 밀도가 높으며, 훨씬 강도(hardness)가 좋다는 장점이 있다. 그러나 에칭 현상은 SiO2 에칭과는 식각 속도(etching rate)의 차이 외에는 거의 같기 때문에 크롬을 마스크로 하여 CF4와 CHF3의 가스를 순차적으로 사용하여 2 step SiO2 에칭 공정이 그대로 적용하는 것이 가능하다.Generally, SiO 2 is amorphous, whereas quartz is single crystal SiO 2 . Therefore, quartz has a higher density than amorphous SiO 2 and has an advantage of much better hardness. However, the etching phenomenon SiO 2 etching and is capable of substantially equal because applying the chromium to as a mask using sequentially a gas of CF 4 and CHF 3 2 step SiO 2 etching process as except the difference of the etching rate (etching rate) Do.

즉, 2-스텝 SiO2 에칭 공정은 Hot Embossing imprint lithography(써멀 임프린트 리소그래피 : 높은 온도와 압력을 가하여 임프린트 리소그래피 공정을 수행함)뿐만 아니라 투명한 몰드를 요구하는 자외선 임프린트 리소그래피에서도 적용이 가능하다.That is, the two-step SiO 2 etching process can be applied not only to hot embossing imprint lithography, but also to ultraviolet imprint lithography that requires a transparent mold as well as hot imboss lithography.

본 발명에 따르면, 나노 스케일 패턴에서, 측면 수직 프로파일을 얻으면서 동시에 SiO2 식각 제어(etching stop)를 할 수 있게 된다.According to the present invention, in the nanoscale pattern, it is possible to achieve SiO 2 etching stop while obtaining the lateral vertical profile.

또한, 본 발명에 따른 2-스텝 SiO2 에칭 공정은 자외선 임프린트 리소그래피 공정에 사용하는 트랜스패런트 석영 템플레이트(Transparent Quartz Template) 제작에도 적용이 가능하다.In addition, the two-step SiO 2 etching process according to the present invention is also applicable to the manufacture of a transparent quartz template used in the ultraviolet imprint lithography process.

도 1a는 리소그래피의 마이크로 패턴 스케일에서 CHF3 가스를 사용할 때의 측면 프로파일을 도시한 것이다.1A shows the side profile when using CHF 3 gas at the micro pattern scale of lithography.

도 1b는 리소그래피의 마이크로 패턴 스케일에서 CF4 가스를 사용할 때의 측면 프로파일을 도시한 것이다.FIG. 1B shows the side profile when using CF 4 gas at the micro pattern scale of lithography.

도 1c는 리소그래피의 마이크로 패턴 스케일에서 CF4 가스를 사용할 때의 측면 프로파일을 도시한 것이다.1C shows the side profile when using CF 4 gas at the micro pattern scale of lithography.

도 2는 본 발명에 따른 나노 임프린트 제조 공정을 설명하기 위해 도시한 것이다.Figure 2 is shown for explaining the nanoimprint manufacturing process according to the present invention.

도 3a는 본 발명에 따른 나노 임프린트 리소그라피에서의 CF4 가스만을 에칭 가스로 하여 SiO2 에칭 공정을 수행한 것을 도시한 것이다.FIG. 3A illustrates an SiO 2 etching process using only CF 4 gas as an etching gas in nanoimprint lithography according to the present invention.

도 3b는 본 발명에 따른 나노 임프린트 리소그라피에서의 CHF3 가스만을 에칭 가스로 하여 SiO2 에칭 공정을 수행한 것을 도시한 것이다.FIG. 3B illustrates an SiO 2 etching process using only CHF 3 gas as an etching gas in nanoimprint lithography according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 나노 임프린트 리소그라피에서의 CF4 및 CHF3 가스를 에칭 가스로 하여 2-스텝 SiO2 에칭 공정을 수행한 것을 도시한 것이다.4 illustrates a two-step SiO 2 etching process using CF 4 and CHF 3 gas as an etching gas in nanoimprint lithography according to the present invention.

도 5a는 본 발명에 따른 나노 임프린트 리소그라피에서의 2-스텝에서 CHF3 가스를 에칭 가스로 하고 가스압력을 낮게 한 경우 플로우린계 유기물이 에칭된 부위에 쌓이지 않은 것을 보여 주기 위해 도시한 것이다.Figure 5a is shown to show that the fluorine-based organic matter does not accumulate in the etched site when the CHF 3 gas as the etching gas in the two-step in the nanoimprint lithography according to the present invention to lower the gas pressure.

도 5b는 본 발명에 따른 나노 임프린트 리소그라피에서의 2-스텝에서 CHF3 가스를 에칭 가스로 하고 가스압력을 높게 한 경우 플로우린계 유기물이 에칭된 부위에 쌓이는 것을 보여 주기 위해 도시한 것이다.Figure 5b is shown to show that the fluorine-based organic matter is accumulated in the etched portion when the CHF 3 gas as an etching gas and the gas pressure is increased in 2-step in the nanoimprint lithography according to the present invention.

<도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

210 ; Si 220 ; 실리콘 옥사이드210; Si 220; Silicon oxide

230 ; 크롬 240 ; Photoresit230; Chromium 240; Photoresit

250 ; 실리콘 옥사이드 격자 260 ; 실리콘 나이트라이드250; Silicon oxide lattice 260; Silicon nitride

Claims (3)

나노 임프린트 리소그래피 제조 공정에 있어서,In the nanoimprint lithography manufacturing process, CF4 에칭 가스로 SiO2 에칭하여 측면 프로파일(Side Wall Profile)이 수직한 미세패턴을 얻는 1-스텝 에칭 단계, 및SiO 2 with CF 4 etching gas By etching A one-step etching step of obtaining a fine pattern in which a side wall profile is vertical, and CHF3 에칭 가스로 SiO2 에칭하여 식각 제어(Etching Stop)가 가능한 2-스텝 에칭 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트 리소그래피의 2-스텝 실리콘 옥사이드 에칭 공정.SiO 2 with CHF 3 etching gas A two-step etch process of nanoimprint lithography, comprising: a two-step etch step capable of etching to etch stop. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 SiO2 에칭하는 공정은 크롬을 마스크로 사용하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트 리소그래피의 2-스텝 실리콘 옥사이드 에칭 공정.SiO 2 The etching step is a two-step silicon oxide etching process of nanoimprint lithography, wherein chromium is used as a mask. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 2-스텝 에칭 단계에서 SiO2의 식각 제어를 위해서 낮은 압력에서 CHF3 가스만을 사용하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린트 리소그래피의 2-스텝 실리콘 옥사이드 에칭 공정.The two-step silicon oxide etching process of nanoimprint lithography using only CHF 3 gas at low pressure for etching control of SiO 2 in the two-step etching step.
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