위상변환 마스크에서의 탈봇효과를 이용한 이차원 서브마이크론 패턴 형성에 관한 연구

Abstract

Soft-contact optical lithography는 conformable한 위상 변환 마스크를 사용하여, 마스크의 접촉을 위한 별도의 진공, 가압 설비 없이 서브마이크론 크기의 패턴을 손쉽게 형성할 수 있다는 장점 때문에 많은 관심을 받아왔다. 지금까지 다양한 요철구조 –직사각형, 구형, 반구형 –을 가진 위상변환 마스크가 soft-contact optical lithography에 이용되었다. 위상변환 마스크에서의 근접장 분포는 이러한 요철구조의 주기, 형태, 크기와 같은 변인과 밀접한 관련이 있음이 명확하다. 그럼에도 불구하고, 위상변환 마스크의 요철구조와 마스크와 기판 사이의 근접장 분포의 연관성에 대한 체계적인 연구는 보고된 바 없다. 특히, 요철구조가 주기적인 경우, 탈봇효과에 의하여 나타나는 공간적으로 주기적인 근접장 분포와 요철구조 사이의 관계는, 이차원 서브마이크론 패턴 형성 연구에서의 그 중요성에도 불구하고 아직 명확히 확립되어 있지 않다. 따라서, 본 연구에서는 위상변환 마스크에서의 요철구조 –형태, 크기, 종횡비, 주기-의 변화에 따라 마스크와 기판 사이의 근접장 분포가 어떻게 달라지는지에 대하여 Finite-Difference Time-Domain (FDTD) 방법에 기초한 시뮬레이션을 통하여 이론적으로 분석하고자 한다. 뿐만 아니라, 이러한 분석을 바탕으로 위상변환 마스크에서의 탈봇효과를 이용하여 육방격자구조를 가진 원기둥 형태와 구멍 형태의 이차원 서브마이크론 패턴을 단순히 노광시간만을 조절하여 선택적으로 형성할 수 있는 방법을 제안한다. 이러한 연구는 soft-contact optical lithography에서의 요철구조와 근접장 분포 사이의 관계를 체계적으로 설명할 수 있는 이론을 제시할 뿐만 아니라, plasmonics, solar cells, light harvesting devices, photonic crystals와 같이 다양한 형태의 이차원 서브마이크론 패턴을 필요로 하는 응용분야에서 유용한 패턴 제작 방법을 제공할 것으로 기대된다.