KR100598178B1 - 임프린트 리소그래피용 몰드 제조 장치 및 그 방법 - Google Patents

임프린트 리소그래피용 몰드 제조 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 임프린트 리소그래피용 몰드 제조 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 장치는 임의의 패턴 데이터를 입력받는 I/O 인터페이스와, 기판이 안착된 스테이지와, 스테이지 상부에서 이동하며 패턴 데이터에 대응되는 기판 위치에 모노머를 분사하는 분사 장치와, 분사 장치의 위치를 조정하는 위치 조정기와, I/O 인터페이스에 입력된 패턴 데이터를 기판 위치 좌표로 변환하여 위치 조정기를 구동하며 분사 장치를 통해 모노머를 분사하도록 제어하는 제어기와, 기판 상부의 모노머가 폴리머로 변형되어 임의의 패턴을 갖는 몰드를 형성하기 위한 가열 장치를 포함한다. 그러므로 본 발명은 분사 방식과 가열 방식으로 임프린트 리소그래피용 몰드의 미세 패턴을 제조할 수 있기 때문에 제조 공정이 용이하면서 정확하게 몰드의 미세 패턴을 형성할 수 있다.
임프린트 리소그래피, 몰드, 분사 장치, 가열 장치

Description

임프린트 리소그래피용 몰드 제조 장치 및 그 방법{Apparatus and method for manufacturing mold of the imprint lithography}
도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 의한 임프린트 리소그래피용 몰드 제조 과정을 나타낸 공정 순서도,
도 2는 종래 기술에 적용된 임프린트 리소그래피용 몰드 제조 장치를 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 임프린트 리소그래피용 몰드 제조 장치를 나타낸 구성도,
도 4는 본 발명에 따라 제조된 임프린트 리소그래피용 몰드를 가열하는 것을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 임프린트 리소그래피용 몰드 제조 과정을 나타낸 흐름도.
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -
100 : 패턴 데이터 102 : I/O 인터페이스
104 : 제어기 106, 108 : 위치 조정기
110 : 분사 장치 112 : 분사 노즐
114 : 몰드 116 : 기판
118 : 가열 장치
본 발명은 임프린트 리소그래피 기술에 관한 것으로서, 특히 임프린트 리소그래피용 몰드의 패턴을 제작하기 위한 제조 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
기판 표면에 임의의 패턴을 형성하는 여러가지 리소그래피 기술이 제안되어 왔다. 예를 들어, 포토 리소그래피 기술은 집적 회로의 제조에 일반적으로 사용되는 기술로서, 노광 장치로 기하학적인 형상의 패턴을 마스크로부터 기판 표면을 커버하는 포토레지스트에 전사하고 현상액으로 포토레지스트를 선택적으로 제거한다.
한편 현재 포토 리소그래피의 해상도와 정합도를 향상시키기 위해 다른 리소그래피 기술이 개발되고 있는데, 그 중의 하나가 임프린트(imprint) 리소그래피 기술이다. 임프린트 리소그래피 기술은 광을 사용하지 않고 기판 표면이 마스터 패턴과 집적 접촉해서 반도체 소자 패턴을 위한 레티클 등의 몰드를 형성한다. 즉 마스터 패턴을 이용하여 기판 표면에 직접 몰딩하거나, 기판 표면상에서의 화학적인 반응을 일으켜 상기 몰드를 형성하는 것이다.
도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 의한 임프린트 리소그래피용 몰드 제조 과정을 나타낸 공정 순서도이다.
이들 도면들을 참조하면, 미국 특허 제 5,772,905 호에 등록 허여된 종래 임프린트 리소그래피용 몰드를 제조하는 방법의 일 예가 공지되었다. 마스트 패턴(10)(도 1a)은 몸체(12)와, 복수의 돌출 돌기(16)를 갖는 패턴층(14)을 포함한다. 동작시, 마스트 패턴(10)이 기판(8) 상부의 박막(6)을 가압하여 압축된 영역과 비압축된 영역으로 구성된 임의의 패턴(도 1b, 도 1c)(18, 20)을 형성한다. 그리고 박막층(6)을 완전한 패턴 형태(22)를 갖도록 추가 처리(도 1d), 예컨대 식각할 수도 있다.
도 2는 종래 기술에 적용된 임프린트 리소그래피용 몰드 제조 장치를 나타낸 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 미국 특허 제 5,772,905 호에는 마스트 패턴(10)을 기판(8) 상부의 박막(6)에 대하여 정렬시키는 정렬 시스템(24)을 추가로 개시하고 있다. 정렬 시스템(24)은 기판(8)을 지지하는 스테이지(26)와 마스트 패턴(10)을 이송하는 이송 장치(28)를 포함한다. 제어기(30)는 스테이지(26)의 지지 표면에 평행한 X-Y 평면으로 이송 장치(28)를 이동시키도록 구성된 X-Y 위치 조정기(32)의 동작과, 스테이지(26)의 지지 표면에 수직인 Z 방향으로 이송 장치(28)를 이동시키도록 구성된 Z 위치 조정기(34)의 동작을 제어한다.
그런데 이와 같은 임프린트 리소그래피 기술은 마스터 패턴을 이용하여 기판 상부의 박막 표면에 직접 몰딩하기 때문에 마스터 패턴의 압력이 지나치거나 추후 식각 처리 공정 에러에 의해 미세 패턴을 갖는 몰드를 형성하는데 한계가 있었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 분사 방식으로 몰드 패턴을 제조함으로써 제조 공정이 용이하며 정확한 미세 패턴을 형성할 수 있는 임프린트 리소그래피용 몰드 제조 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 기판 상부에 모노머를 분사하고 이를 가열하여 폴리머 패턴의 몰드를 형성함으로써 제조 공정이 용이하며 정확한 미세 패턴을 형성할 수 있는 임프린트 리소그래피용 몰드 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 임프린트 리소그래피용 몰드를 제조하기 위한 장치에 있어서, 임의의 패턴 데이터를 입력받는 I/O 인터페이스와, 기판이 안착된 스테이지와, 스테이지 상부에서 이동하며 패턴 데이터에 대응되는 기판 위치에 모노머를 분사하는 분사 장치와, 분사 장치의 위치를 조정하는 위치 조정기와, I/O 인터페이스에 입력된 패턴 데이터를 기판 위치 좌표로 변환하여 위치 조정기를 구동하며 분사 장치를 통해 모노머를 분사하도록 제어하는 제어기를 포함하여 이루어진다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 임프린트 리소그래피용 몰드를 제조하는 방법에 있어서, 임의의 패턴 데이터를 입력받는 단계와, 스테이지에 안착된 기판에서 패턴 데이터에 대응되는 기판 위치에 모노머를 분사하는 단계와, 기판을 가열하여 기판 상부의 모노머를 폴리머로 변형하여 임의의 패턴을 갖는 몰드를 형성하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명에 따른 임프린트 리소그래피용 몰드 제조 장치를 나타낸 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 임프린트 리소그래피용 몰드 제조 장치는 I/O 인터페이스(102)와, 제어기(104)와, 위치 조정기(106, 108)와, 분사 장치(110)와, 스테이지(118)를 포함한다.
I/O 인터페이스(102)는 임의의 패턴 데이터(100)를 입력받아 이를 제어기(104)에 전달한다.
제어기(104)는 I/O 인터페이스(102)를 통해 입력된 패턴 데이터(100)를 기판 위치 좌표로 변환하고, 변환된 위치 좌표에 따라 위치 조정기(106, 108)를 조정한다. 즉 스테이지(118) 표면에 평행한 X-Y 평면으로 분사 장치(110)를 이동시키도록 구성된 X-Y 위치 조정기(106)의 동작과, 스테이지(118) 표면에 수직인 Z 방향으로 분사 장치(110)를 이동시키도록 구성된 Z 위치 조정기(108)의 동작을 제어한다.
그리고 본 발명의 제어기(104)는 분사 장치(110)의 분사 노즐(112)을 통해 스테이지(118)에 안착된 기판(116) 상부에 모노머(monomer)를 분사하도록 제어한다.
위치 조정기(106, 108)는 X-Y 위치 조정기(106)와 Z 위치 조정기(108)를 포 함하여 분사 장치(110)의 X-Y 평면 또는 Z 방향의 위치를 조정한다.
분사 장치(110)는 도면에 도시되지 않았지만 모노머를 탑재한 용기를 포함하며 제어기(104)의 제어 신호에 응답하여 용기내 모노머를 분사 노즐(112)을 통해 스테이지(118)에 안착된 기판(116) 표면으로 분사한다.
분사 장치(110)와 일정 높이 떨어진 스테이지(118)에 안착된 기판(116)은 유리 또는 금속으로 이루어진다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 임프린트 리소그래피용 몰드를 가열하는 것을 나타낸 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스테이지(118)는 기판(116) 상부에 있는 모노머를 가열하여 폴리머 패턴의 몰드(114)를 형성하기 위한 가열 장치(hot plate)(120)를 더 포함한다.
도 5는 본 발명에 따른 임프린트 리소그래피용 몰드 제조 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 임프린트 리소그래피용 몰드 제조 장치는 다음과 같이 작동한다.
우선 제어기(104)에 작동 키 신호가 입력되고 I/O 인터페이스(102)에 임프린트 리소그래피용 몰드 형성을 위한 레티클의 임의의 패턴 데이터(100)가 입력될 경우, 제어기(104)는 I/O 인터페이스(102)를 통해 입력된 패턴 데이터(100)를 기판 위치 좌표로 변환한다.(S100)
제어기(104)는 변환된 위치 좌표에 따라 X-Y 위치 조정기(106) 및 Z 위치 조정기(108)의 위치를 조정한다.
그리고 제어기(104)는 분사 장치(110)를 구동하여 분사 노즐(112)을 통해 스테이지(118)에 안착된 기판(116) 상부에 모노머를 분사하도록 제어한다.(S104)
제어기(104)는 입력된 패턴 데이터(100)의 위치 좌표에 모노머가 모두 분사될 때까지 X-Y 위치 조정기(106) 및 Z 위치 조정기(108)의 위치를 조정하고, 분사 장치(110)를 구동하여 분사 노즐(112)을 통해 스테이지(118)에 안착된 기판(116) 상부에 모노머가 분사되는 과정을 반복한다.
입력된 패턴 데이터(100)의 위치 좌표에 해당하는 기판(116) 상부에 모노머가 모두 분사되면 제어기(104)는 X-Y 위치 조정기(106) 및 Z 위치 조정기(108)의 위치 조정, 그리고 분사 장치(110)의 구동을 모두 정지한다. 그리고 제어기(104)는 스테이지(118) 내부에 설치된 가열 장치(120)를 구동시켜 기판(116) 상부에 있는 모노머를 가열한다.(S106)
기설정된 시간이 경과되었거나 혹은 가열 장치(120)의 온도가 설정된 온도에 도달하면, 제어기(104)는 스테이지(118) 내부에 설치된 가열 장치(120)의 구동을 정지시킨다.
이러한 가열 장치(120)의 열에 의해 기판(116) 상부에 있는 모노머가 가교 결합되어 폴리머로 변형되고 이에 따라 기판(116) 상부에는 원하는 임의의 패턴을 갖는 몰드(114)가 형성된다.(S108)
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 분사 방식과 가열 방식으로 임프린트 리소그래피용 몰드의 미세 패턴을 제조할 수 있기 때문에 종래 기술보다 제조 공정이 용이하며 정확하게 미세 패턴을 형성할 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 임프린트 리소그래피용 몰드를 제조하기 위한 장치에 있어서,
    임의의 패턴 데이터를 입력받는 I/O 인터페이스;
    기판이 안착된 스테이지;
    상기 스테이지 상부에서 이동하며 상기 패턴 데이터에 대응되는 기판 위치에 모노머를 분사하는 분사 장치;
    상기 분사 장치의 위치를 조정하는 위치 조정기; 및
    상기 I/O 인터페이스에 입력된 상기 패턴 데이터를 기판 위치 좌표로 변환하여 상기 위치 조정기를 구동하며 상기 분사 장치를 통해 상기 모노머를 분사하도록 제어하는 제어기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피용 몰드 제조 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 기판은 유리 또는 금속인 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피용 몰드 제조 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 스테이지는 상기 기판 상부의 모노머가 폴리머로 변형되어 임의의 패턴을 갖는 몰드를 형성하기 위한 가열 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피용 몰드 제조 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 위치 조정기는 X-Y 위치 조정기와 Z 위치 조정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피용 몰드 제조 장치.
  5. 임프린트 리소그래피용 몰드를 제조하는 방법에 있어서,
    임의의 패턴 데이터를 입력받는 단계;
    스테이지에 안착된 기판에서 상기 패턴 데이터에 대응되는 기판 위치에 모노머를 분사하는 단계; 및
    상기 기판을 가열하여 상기 기판 상부의 모노머를 폴리머로 변형하여 상기 임의의 패턴을 갖는 몰드를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피용 몰드 제조 방법.
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