A Nanoimprint lithography (NIL) is the one of the promising nanolithographic techniques with low cost, simple process, and great precision. We propose the novel hybrid resists containing diazoketo group for high performance of the NIL process. Polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS), which induce high thermal stability and good mechanical property, is modified to diazoketo derivative as the photosensitive part. The obtained hybrid resists possess a variety of characteristics desirable for UV-NIL, such as high sensitivity ( 25 -
60 mJ/cm2 ), high young’s modulus ( 4.6 - 9.4 GPa ), low volumetric shrinkage ( 4.8 - 6.9 % ) , good release property, and high transparency to UV light. In addition, the photo polymerization can be performed under UV irradiation in normal atmosphere without any additives. Based on these characteristics, the optimized components are evaluated as UV-NIL test. Furthermore, The cured hybrid resists is adequate as a mold for the NIL-process. Transparent replica molds with 250 nm size features were reproducibly duplicated by using UV-NIL with commercial UV-curing resin.
포토리소그래피 방식과 마찬가지로 나노 임프린트 레지스트도 안정적인 나노 임프린트를 수행하기 위해서 많은 특성이 요구되어지고 개발이 필요하다. 현재 acrylate와 vinyl-ether 유도체들은 빠른 경화속도 때문에 나노 임프린트 레지스트의 주성분으로 많이 연구되어지고 있지만 acrylate 기반 유도체들 의 경우 산소와의 반응에 의해 임프린트시 샘플의 가장자리가 경화되지 않는 문제점이 보고되고 있다. 또한, vinyl-ether 유도물은 낮은 점도, 높은 경화속도 그리고 산소와 반응하지 않는 좋은 특성을 가지고 있지만 반응이 빠른 만큼 보관이 용이하지 않고 경화를 시켜주는 광개시제와 잘 혼합이 되지 않아 침전되는 문제점들을 가지고 있다. 따라서 나노 임프린트 레지스트는 낮은 점도 뿐만 아니라 빠른 경화속도, 기판과의 좋은 접착력, 스탬프와 잘 떨어지는 낮은 표면 에너지, 기판으로의 패턴 전사를 위한 에칭저항성 그리고, 높은 기계적 강도가 요구되어진다.
본 논문에서는 디아조케토(diazoketo) 그룹을 포함한 POSS(polyhedral oligo-silsesquioxane)를 합성함으로써 유무기 하이브리드 임프린트 레지스트를 제작하는 연구를 하였다. 이 하이브리드 물질은 라디칼중합이 아닌 울프리어레인지먼트 (Wolff rearrangement) 반응으로 광경화가 일어나기에 산소에 의해 경화가 방지되는 현상을 막을 수 있으며, 물질 자체에 광 반응기를 가지고 있어 다른 첨가제를 넣지 않아도 되고, 반응을 통한 부산물이 생성되지 않기 때문에 불순물에 의한 문제점을 보완할 수 있다. 또한, 빠른 광경화 속도, 좋은 표면접착력, 높은 내에칭성, 몰드와 잘 떨어질 수 있는 낮은 표면에너지, 좋은 열적안정성 등 많은 장점들을 가진다. 본 논문의 연구 결과를 바탕으로 임프린트 패턴을 SEM과 AFM 분석을 통해 확인하였다. 게다가, 이 하이브리드 물질로 이루어진 임프린트 패턴이 2nd 임프린트 패턴을 형성 시키기에 적합한 몰드인지 확인하기 위하여, 투과도와 표면에너지 테스트를 하였고, 패턴제작은 1st POSS 몰드와 2nd 레플리카 패턴을 SEM과 AFM 을 통해서 확인 하였다.
