KR100729427B1 - 미세패턴 형성장치 - Google Patents

Abstract

미세패턴 형성장치가 개시된다. 그러한 미세패턴 형성장치는 일정 처리 공간을 갖는 챔버와, 상기 챔버의 내부에 구비되고, 감광성 유기막이 코팅된 기판을 지지하는 스테이지와, 상기 스테이지의 일정 거리에 이격되어 기판의 유기막측에 식각 및 비식각 영역을 구분하기 위한 전처리 패턴을 임프린트 하기 위한 템플릿과, 상기 스테이지를 상기 템플릿과 접촉하도록 상기 스테이지를 구동하는 구동수단을 포함한다.

기판, 패턴, 형성, 임프린트, 유기막, 템플릿, 몰드, 상하운동

Description

미세패턴 형성장치{APPARATUS FOR MAKING ETCHING AREA ON SUBSTRATE}

도1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세패턴 형성장치를 도시하는 사시도이다.

도2 는 도1 에 도시된 미세패턴 형성장치의 내부구조를 개략적으로 보여주는 구조도이다.

도3 은 도2 에 도시된 "A"부분을 확대하여 보여주는 부분 확대도이다.

도4 는 도1 에 도시된 미세패턴 형성장치의 유체 스테이지가 상승하여 기판에 대한 임프린트 공정을 실시하는 것을 도시하는 상태도이다.

도5 는 도4 에 도시된 "B" 부분을 확대하여 보여주는 단면도이다.

도6(a) 는 임프린트 공정전의 기판상에 형성된 배선막, 유기막을 도시하는 단면도이고, 도6(b)는 임프린트 공정후의 기판을 도시하는 단면도이다.

본 발명은 미세패턴 형성장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판을 유체가 충전된 스테이지상에 배치함으로써 기판에 대한 임프린트 공정시 균일한 압력이 작용하도록 하여 미세패턴을 안정적으로 형성할 수 있는 미세패턴 형성장치에 관한 것이다.

일반적으로, 박막트랜지스터는 게이트 배선층과 반도체층, 저항성 접촉층, 도전체층 등이 적층 형성된 다층 구조의 박막으로 이루어진다.

특히, 상기 배선층은 주로 감광성 수지를 이용한 사진 식각공정에 의해 형성된다. 즉, 상기 감광성 수지를 기판의 배선막측에 일정한 두께로 도포하고, 이 감광성 수지층에 식각 및 비식각 영역을 구분하는 마스크를 통하여 노광을 행함으로써 소정의 미세패턴을 형성할 수 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 배선층을 형성하는 공정은 감광성 수지를 도포하여 감광성 유기막을 형성하는 공정과, 감광성 유기막을 노광하는 공정, 그리고 노광된 부분들을 에칭하는 공정 등과 같은 여러 작업을 거쳐야 할 뿐만 아니라, 상기 노광공정은 반드시 마스크를 이용하여야 하므로 작업이 난이하고 세부 공정들이 복잡하여 만족할 만한 작업 능률과 공정의 효율성 등을 얻기에는 한계가 있다.

그리하여, 근래에는 상기와 같은 마스크를 이용한 노광공정을 행하지 않고 예를 들면, 기판측에 일정한 두께로 도포된 감광성 수지층에 물리적인 접촉으로 직접 전처리 패턴을 임프린트 하는 방법이 시도되고 있지만, 이러한 임프린트 방식은 기판측에 전처리 패턴을 임프린트 할 때에 임프린트 자세나 위치, 그리고 가압력의 분포 등에 따라 불량품질이 많아질 수 있음으로 장비의 제작이나 셋팅 등이 어려운 문제가 있다.

특히, 물리적인 접촉으로 전처리 패턴을 임프린트하는 방식은 그 특성상 서로 마주하는 접촉면 사이에 미세기포가 쉽게 발생하고 이 기포는 감광성 수지층에 기포홀을 형성하여 품질을 저하시키는 요인이 되므로 이와 같은 문제점을 해결하지 않고서는 만족할 만한 품질 및 작업 능률 등을 기대하기 어렵다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 임프린트 공정 시, 미세패턴을 안정적으로 진행할 수 있는 미세패턴 형성장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 목적은 임프린트 공정을 자동화하여 미세패턴 형성의 효율화를 꾀할 수 있는 미세패턴 형성장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예는 일정 처리 공간을 갖는 진공챔버와; 베이스와, 상기 베이스와 결합되고 유체를 저장할 수 있는 유체지지수단으로 이루어짐으로써 상기 진공챔버의 내부에 구비되며, 상기 유체지지수단에 의하여 감광성 유기막이 코팅된 기판을 지지하는 스테이지와; 상기 스테이지의 일정 거리에 이격되어 기판의 유기막측에 식각 및 비식각 영역을 구분하기 위한 전처리 패턴을 임프린트 하기 위한 템플릿과; 상기 스테이지를 상기 템플릿과 접촉하도록 상기 스테이지를 구동하는 구동수단을 포함하는 미세패턴 형성장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세패턴 형성장치를 상세하게 설명한다.

도1 내지 도4 에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 미세패턴 형성장치는 그 내부에 일정 공간이 형성되며, 진공형성이 가능한 진공챔버(Case;1)와, 상기 진공챔버(1)의 내부에 구비되고, 감광성 유기막(T1)이 코팅된 기판(G)을 로딩 (Loading)하여 유체에 의하여 지지함으로써 상기 기판(G)을 균일한 압력으로 지지할 수 있는 스테이지(Fluid Stage;2)와, 상기 스테이지(2)의 일정 거리 상부에 배치되어 상기 스테이지(2)가 상승하는 경우, 기판(G)의 유기막(T1)측에 식각 및 비식각 영역(P2;도6b)을 구분하는 전처리 패턴(P1)을 임프린트(Imprint) 하기 위한 템플릿(Template;4)을 포함한다.

또한, 상기 미세패턴 형성장치는 상기 챔버(1)에 구비되어 상기 스테이지(2)를 상하로 왕복 운동시키는 구동수단(6)과, 그리고 상기 템플릿(4)의 상부에 구비되어 상기 템플릿(4)과 기판(G)상에 광을 조사하는 발광수단(10)을 더 포함한다.

이러한 구조를 갖는 미세패턴 형성장치에 있어서, 상기 진공챔버(1)는 그 내부에 일정한 부피의 공간이 형성되며 바람직하게는 육면체 형상을 갖는다. 그리고, 진공챔버(1)의 내부공간은 필요시에는 진공상태를 유지한다.

즉, 상기 진공챔버(1)의 일측에는 진공챔버(1)의 내부로 가스를 주입하기 위한 흡입부(12)가 연결되고, 진공챔버(1)의 타측에는 진공챔버(1) 내부의 가스를 배출하여 진공상태로 만들기 위한 배기부(14)가 연결된다.

따라서, 기판(G)에 대한 임프린트 공정시 상기 흡입부(12) 및 배기구(14)를 적절하게 구동시킴으로서 챔버(1) 내부를 진공상태로 유지할 수 있다.

물론, 진공챔버를 대신하여 통상적인 챔버, 즉 공기 등의 기체가 충전된 챔버도 포함할 수 있다.

그리고, 이 진공챔버(1)의 상면에는 투과창(16)이 구비됨으로써 상기 발광수단(10), 즉 UV램프로부터 조사된 광이 이 투과창(16)을 투과할 수 있다. 상기 투과 창(16)은 바람직하게 석영으로 구성될 수 있다.

따라서, 투과된 광은 후술하는 바와 같이 템플릿(4)을 통과하여 유기막(T1)이 형성된 기판(G)상에 조사됨으로써 식각 구역과 비식각 구역으로 나뉘어진 유기막을 경화하여 미세패턴을 형성한다.

이때, 상기 진공챔버(1)의 일정 거리 상부에는 얼라인 센서(Alignment Censor;20)가 구비되며, 이 얼라인 센서(20)에 의하여 기판(G)이 정확한 노광위치에의 도달 여부 감지 및 유체 스테이지(2)를 보정할 수 있도록 하는 역할을 한다.

또한, 상기 챔버(1)는 그 하부에 다수의 프레임(13)이 구비됨으로써 안정적으로 지지될 수 있다. 그리고, 다수의 프레임(13)에는 완충기(18)가 각각 구비됨으로서 미세패턴 형성 과정에서 발생할 수 있는 진동을 방지할 수 있다.

이러한 챔버(1)의 내부에는 유체 스테이지(2)가 구비됨으로서 로딩된 기판(G)을 균일도 있게 평탄하게 지지할 수 있다.

즉, 상기 유체 스테이지(2)는 도2 와 도3 에 도시된 바와 같이, 챔버(1)의 내저부에 구비되는 베이스(Base;15))와, 상기 베이스(15)의 상부에 구비되며, 그 내부에 빈 공간이 형성되어 유체가 충전되는 유체지지수단(19)과, 상기 유체지지수단(19)의 상면에 구비되어 기판(G)을 고정시키는 클램프(Clamp;21)로 이루어진다.

상기 유체지지수단(19)은 사방이 밀폐되고, 그 상면에는 개구부(46)가 형성된다. 그리고, 이 개구부(46)로 기판(G)이 로딩되면 클램프(21)에 의하여 고정적으로 안착된다.

따라서, 이 유체지지수단(19)의 내부에 일정한 점도를 갖는 유체가 충전되는 경우, 후술하는 바와 같이, 상기 유체 스테이지(2)가 상승하여 기판(G)이 템플릿(4)의 저면에 접촉하는 임프린트 공정에서는 기판(G)이 균일한 압력으로 템플릿(4)에 접촉될 수 있음으로 임프린트 공정이 비교적 안정적인 상태에서 이루어질 수 있다. 즉, 기판이 비평탄하게 놓여 있다 할지라도, 유체의 특성상 템플릿(4)과의 임프린트 시 균일한 압력으로 템플릿(4)에 접촉하도록 한다.

이때, 상기 유체 스테이지(2)는 상기와 같은 구성으로 한정되지 아니하며, 기판을 유체로 지지할 수 있는 형태이면 어느 것이나 가능하다. 예를 들어, 베이스 자체가 유체를 담아 놓을 수 있도록 구성되어, 기판을 지지할 수 있는 형태로 이루어 질수 도 있다.

한편, 상기 유체 스테이지(2)는 통상적인 정렬부(도시안됨)에 연결됨으로써 X,Y,θ축으로 이동가능하며, 이러한 정렬부(도시안됨)에 구비된 보정수단(도시안됨)에 의하여 이동거리가 보정되며, 이는 상기 얼라인 센서(20)와 연동하여 작동이 가능하다.

이러한 유체 스테이지(2)는 특히, 구동수단(6)에 의하여 Z축으로 상하 왕복운동이 가능한 구조를 갖는다.

즉, 상기 구동수단(6)은 챔버(1)를 관통하여 베이스(15)의 저면에 고정적으로 구비되는 보스(30)와, 상기 보스(30)에 삽입되어 회전시 보스(30)를 상하로 왕복운동시킴으로써 결과적으로 유체 스테이지(2)를 상하로 왕복동시키는 스크류축(Screw Shaft;32)과, 스크류축(32)을 회전시키는 동력발생부(37)를 포함한다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 보스(30)는 그 상부는 상기 베이스(15)의 저 면에 일체로 연결되고, 그 하부에는 원형홀(33)이 내부로 형성되고, 그 내주면에 나사산이 형성된 구조를 갖는다. 그리고, 상기 스크류축(32)이 이 원형홀(33)에 삽입되어 나사산에 치합된다.

따라서, 스크류축(32)이 회전하는 경우, 보스(30)의 상승운동에 의하여 유체 스테이지(2)가 템플릿(4) 방향으로 상승하게 되고, 스크류축(32)의 반대방향으로 회전하는 경우 보스(30)의 하강운동에 의하여 유체 스테이지(2)가 하강하게 된다.

이때, 상기 보스(30)가 챔버(1)를 관통하는 부분에는 키(Key;29)가 설치됨으로써 보스(30)가 챔버(1)와 일체로 결합된다. 따라서, 보스(30)가 스크류축(32)에 의하여 회전하는 경우 보스(30)는 키(29)에 의하여 회전이 방지되고 상하 운동만이 가능하다.

그리고, 스크류축(32)은 하단부가 지지 프레임(13)상에 베어링(36)에 의하여 회전가능하게 고정된다.

이러한 스크류축(32)은 상기한 동력발생부(37)에 의하여 회전될 수 있으며, 상기 동력발생부(37)는 상기 스크류축(32)의 하단부에 구비된 제1 풀리(38)와, 상기 스크류축(32)으로부터 일정 거리 떨어져 배치되는 모터 조립체(40)와, 상기 모터 조립체(40)의 회전축에 결합되는 제2 풀리(42)와, 상기 제1 및 제2 풀리(38,42)를 서로 연결하는 벨트(44)를 포함한다.

따라서, 모터 조립체(40)가 구동하는 경우 회전력이 제2 풀리(42)로부터 벨트(44)를 통하여 제1 풀리(38)로 전달됨으로써 스크류축(32)이 회전하게 된다.

이와 같은 구조의 구동수단(6)에 의하여 유체 스테이지(2)가 템플릿(4) 방향 으로 상승함으로써 임프린트 공정이 진행될 수 있다.

한편, 상기 템플릿(4)은 미세패턴이 형성된 몰드(mold)와, 몰드를 고정할 수 있는 몰드 고정용 기판의 결합체로 이루어지며, 이는 홀더(Holder, 8)에 의하여 지지되는 구조를 갖는다. 그리고, 상기 홀더(8)는 챔버(1)의 내부에 지그바(Jig Bar;22)에 의하여 고정될 수 있다.

상기 몰드는 연질의 투명 또는 반투명한 액상의 합성수지 원료를 이용하여 제조된다. 특히, PDDP 같은 수성 우레탄이나 PDMS 등이 사용될 수 있어 기판에 밀접하게 잘 부착되는 성질을 가진다. 상기 기판은 상기 몰드를 고정할 수 있는 것이면, 유리기판 또는 플라스틱 재질의 기판 등 다양하게 선택할 수 있다.

상기 몰드는 일정한 두께를 가지며 기판(G)의 유기막(T1) 전체 표면이 가려질 수 있는 크기로 이루어지고, 기판(G)과 마주하는 일측면에는 식각 및 비식각 영역을 구분할 수 있는 미세 패턴(P1)이 형성된다.

상기 홀더(8)는 지그바(22)의 상면에 얹혀진 형태로 결합되며, 이때 지그핀(Jig Pin;24)이 지그바(22)의 상면으로부터 돌출되어 홀더(8)에 삽입됨으로써 홀더(8)가 안정적으로 지그바(22)에 고정될 수 있다.

따라서, 상기 유체 스테이지(2)가 상승하여 기판(G)이 템플릿(4)에 접촉하는 경우, 이 홀더(8)가 몰드(5)를 지지함으로 기판(G)은 템플릿(4)에 안정적으로 접촉한다.

그리고, 상기 발광수단(10)은 바람직하게는 UV램프를 포함한다. 상기 발광수단(10)은 기판(G)이 템플릿(4)에 임프린트 된 상태에서 조사되어 기판(G) 상의 미 세패턴을 경화한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세패턴 형성장치의 작동과정을 더욱 상세하게 설명한다.

도1 내지 도6(b) 에 도시된 바와 같이, 기판(G)에 대한 임프린트 공정을 실시하기 위하여 기판(G)의 일측면에 유기막(T1)을 도포한다.

즉, 도6a 에 도시된 바와 같이, 기파의 배선막(T2) 위에 감광성 고분자 수지를 도포하여 감광성 유기막(T1)을 형성한다. 그리고, 감광성 유기막(T1)이 형성된 기판(G)을 챔버(1) 내부의 유체 스테이지(2)에 로딩한다.

이때, 상기 템플릿(4)은 기판(G)의 일정 거리 상부에 배치되며, 몰드의 일측면에는 미세패턴(P1)이 형성된 상태이다.

이와 같이, 기판(G)이 유체 스테이지(2)상에 위치하면 기판(G)이 템플릿(4)과 얼라인 되도록 유체 스테이지(2)를 얼라인 한 후, 임프린트 공정을 실시하기 위하여 유체 스테이지(2)를 템플릿(4) 방향으로 상승시킨다.

보다 상세하게 설명하면, 모터 조립체(40)가 구동하는 경우 회전력이 제2 풀리(42)로부터 벨트(44)를 통하여 제1 풀리(38)로 전달됨으로써 스크류축(32)이 회전하게 된다.

이때, 상기 스크류축(32)의 하단부는 지지 프레임(34)상에 베어링(36)에 의하여 회전가능하게 지지된 상태이다.

그리고, 스크류축(32)의 상부는 베이스(15)의 저면에 돌출된 보스(30)에 삽입되어 나사결합 된 상태이고, 챔버(1)와 키(key;29)에 의하여 연결됨으로써 회전 이 방지된다.

따라서, 동력발생부(37)의 모터 조립체(40)가 구동하는 경우 스크류축(32)이 회전하게 되고, 스크류축(32)의 회전으로 인하여 보스(30)가 상승하게 됨으로써 유체 스테이지(2)가 템플릿(4) 방향으로 상승함으로써 임프린트 공정이 진행될 수 있다.

유체 스테이지(2)가 템플릿(4)에 접근함으로써 기판(G)의 상면이 몰드의 저면에 접촉하게 된다. 이때, 기판(G)은 유체 스테이지(2) 내부에 충전된 유체에 의하여 균일한 압력으로 지지되고 있는 상태이다.

따라서, 기판(G)은 균일한 압력에 의하여 가압되어 몰드의 저면에 탄력적으로 접촉하게 되므로 기판(G)의 유기막(T1)측이 더욱 균일하게 압력이 분포되면서 몰드의 미세패턴(P1)에 가압될 수 있다.

특히, 상기와 같은 몰드의 임프린트 동작은 기판(G)의 유기막(T1)과 몰드의 접촉면 사이에 미세기포 등이 발생하거나 존재하는 것을 최소화하여 패턴 불량을 방지할 수 있다.

이와 같이, 기판(G)이 몰드에 접촉한 후, 발광수단(10)을 구동하여 광을 조사하면, 투과창(16) 하부로 빛이 투과되어 미세패턴(P1)을 경화한다. 이러한 미세패턴을 이용하여 도면에는 도시되지 않았지만 통상의 식각 방법을 이용하여 식각함으로써, 기판(G)상의 배선막 측에 미세패턴들을 용이하게 만들 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 미세패턴 형성장치는 유체 스테이지에 의하여 기판을 지지함으로서 균일도가 확보된 상태에서 탬플릿을 기판상의 감광액에 임프린트 할 수 있음으로 미세패턴 형성의 안정성을 확보할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 미세패턴 형성장치는 임프린트 공정을 자동화하여 미세패턴 형성의 효율화를 꾀할 수 있다.

Claims (11)

1. 일정 처리 공간을 갖는 진공챔버와;

   베이스와, 상기 베이스와 결합되고 유체를 저장할 수 있는 유체지지수단으로 이루어짐으로써 상기 진공챔버의 내부에 구비되며, 상기 유체지지수단에 의하여 감광성 유기막이 코팅된 기판을 지지하는 스테이지와;

   상기 스테이지의 일정 거리에 이격되어 상기 기판의 유기막측에 식각 및 비식각 영역을 구분하기 위한 전처리 패턴을 임프린트 하기 위한 템플릿과; 그리고

   상기 스테이지를 상기 템플릿과 접촉하도록 상기 스테이지를 구동하는 구동수단을 포함하는 미세패턴 형성장치.
2. 제1 항에 있어서, 상기 템플릿의 상부에 구비되어 상기 템플릿과 기판상에 광을 조사하는 발광수단을 더 포함하는 미세패턴 형성장치.
3. 삭제
4. 제1 항에 있어서, 상기 유체지지 수단은 플렉시블한 재질로 형성되며, 그 상면에 개구부가 형성됨으로써 상기 기판이 안착될 수 있는 미세패턴 형성장치.
5. 제1 항에 있어서, 상기 스테이지의 유체지지수단은 상면에 개구부를 가져 상기 기판이 상기 개구부에 위치할 수 있도록 하는 미세패턴 형성장치.
6. 제1 항에 있어서, 상기 진공챔버는 그 일측에 구비되어 가스를 주입하기 위한 흡입부와, 타측에 구비되어 챔버 내부의 가스를 배출하여 진공상태로 만들기 위한 배기부와, 상면에 구비되며 광이 투과할 수 있는 투과창과, 그 하부에 구비되어 챔버를 지지하는 다수의 프레임을 포함하는 미세패턴 형성장치.
7. 제1 항에 있어서, 상기 템플릿과 상기 유체스테이지 상의 기판을 정렬할 수 있는 정렬부를 더 포함하는 미세패턴 형성장치.
8. 제7 항에 있어서, 상기 정렬부에 의해 상기 유체스테이지를 X, Y, θ측으로 보정하는 보정수단을 더 포함하는 미세패턴 형성장치.
9. 제1 항에 있어서, 상기 템플릿은 미세패턴이 형성된 몰드(Mold)와, 상기 몰드를 고정하는 몰드 고정용 기판을 포함하는 미세패턴 형성장치.
10. 제1 항에 있어서, 상기 발광수단은 UV램프를 포함하는 미세패턴 형성장치.
11. 일정 처리 공간을 갖는 챔버와;

    상기 챔버의 내부에 구비되고, 감광성 유기막이 코팅된 기판을 지지하는 스테이지와;

    상기 스테이지의 일정 거리에 이격되어 기판의 유기막측에 식각 및 비식각 영역을 구분하기 위한 전처리 패턴을 임프린트 하기 위한 템플릿과; 그리고

    상기 임프린트 작동시 상기 스테이지로 전달되는 임프린트 압력을 균일하게 분산하기 위하여 제공되는 유체지지수단을 포함하는 미세패턴 형성장치.

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