KR100776633B1

KR100776633B1 - 임프린트 시스템 및 이를 이용하는 임프린팅 방법

Info

Publication number: KR100776633B1
Application number: KR1020060055747A
Authority: KR
Inventors: 이우영; 강흥석
Original assignee: 이우영; 강흥석
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2007-11-15

Abstract

본 발명의 임프린트 시스템은 투명 기재; 임프린트 하고자 하는 형상에 대응하는 구조물이 형성된 소프트 스탬프; 및 상기 투명 기재를 상부에 부착 고정하고, 상기 소프트 스탬프를 하부에 부착 고정하며, 내측에 가압 필름이 부착되어 있는 고리 형의 스탬프 홀더;를 포함한다. 여기서 상기 스탬프 홀더는 그 내측 벽, 상기 투명 기재, 및 상기 가압 필름으로 이루어지는 밀폐 공간부; 및 상기 밀폐 공간부와 연통하도록 일측 이상에 하나 이상 형성되어 있는 통로를 포함하고, 상기 통로를 통해 유체가 상기 밀폐 공간부에 도입 또는 배출되면 상기 가압 필름이 팽창 또는 수축하여 상기 소프트 스탬프에 압력을 전달하여 임프린트를 수행한다.

임프린트, 가압 필름

Description

임프린트 시스템 및 이를 이용하는 임프린팅 방법{Imprint system and imprinting method using the same}

도 1은 일반적인 임프린팅 방법을 보여준다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 임프린트 시스템의 구성을 개략적으로 보여준다.

도 3은 본 발명의 도 2의 임프린트 시스템을 이용하는 임프린팅 방법을 개략적으로 보여준다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 스탬프 홀더 200: 투명 기재

300: 가압 필름 400: 소프트 스탬프

500: 수지 절연층 600: 기판

700: 기판 스테이지

본 발명은 임프린트 시스템 및 이를 이용하는 임프린팅 방법에 관한 것이다.

최근 반도체 칩 또는 인쇄회로기판의 고집적화가 요구되고 있어, 그에 따라 반도체 칩 또는 인쇄 회로 기판 등에 미세 패턴을 형성하는 방법에 대한 연구가 지속되고 있다.

이러한 기술로서 리소그라피(lithography) 기술을 이용하여 미세 패턴을 형성하는 방법이 알려져 있다. 그러나 이와 같은 리소그라피 기술은 100㎚ 크기 이상의 마이크론 크기의 미세패턴 형성에는 탁월하나, 그 이하의 크기를 갖는 초극미세의 나노 패턴 형성에는 한계가 있다.

따라서 초극 미세의 나노 패턴을 형성하기 위해서 새로운 방식의 리소그라피 기술이 연구되고 있으며, 이러한 대표적인 리소그라피 기술로서 엑스선(x-ray) 리소그라피 기술, 전자빔(e-beam) 리소그라피 기술, 프락시멀(proximal) 리소그라피 기술, 등이 대안으로 제시되었다. 그러나 이러한 기술들은 모두 그 제작이 어렵거나, 고비용이고, 공정 수율이 낮아 현실적으로 적용하기 어려운 문제가 있다.

이러한 문제점들을 해결하여 초극 미세 패턴을 형성하기 위해 종래에 사용되었던 기술인 임프린팅 방법을 응용하여 이용하는 방법이 연구되고 있다.

이러한 임프린팅 방법으로 미국 특허 제5,772,905호에 상대적 강도가 강한 물질의 표면에 필요로 하는 형상을 미리 제작하여 이를 다른 물질 위에 마치 도장을 찍듯이 찍어서 패터닝 시켜 반도체 등의 미세 패턴을 형성하는 방법이 개시되어 있다.

이하 도 1a 내지 도 1e를 참조하여 종래의 임프린팅 방법을 이용하여 인쇄회로기판을 제조하는 과정을 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 원하는 형상의 미세 패턴을 얻기 위하여, 형성하고자 하는 복수의 비 아홀 또는 패턴에 대응되는 구조물이 형성된 스탬프(10)를 제작한다. 상기 제작된 스탬프(10)의 재질은 실리콘 또는 금속 또는 다이아몬드 또는 석영 유리와 같이 재질의 강도가 높은 것이 바람직하다. 한편, 전도성 금속층(12)의 상면에 반경화된 수지 절연층(11)이 적층된 기판을 준비한다(도 1a 참조).

다음으로, 상기 스탬프(10)를 상기 기판의 수지 절연층(11)에 압착시켜 임프린트한 후(도 1b 참조), 상기 기판으로부터 스탬프(10)를 분리하여 기판의 수지 절연층(11)에 스탬프(10)의 구조물에 대응하는, 원하는 형상의 비아홀 (13) 및 미세 패턴(14)을 형성시킨다(도 1c 참조).

다음으로, 상기 비아 홀(13) 및 미세 패턴(14)이 형성된 수지 절연층(11)을 전도성 금속으로 도금(15)하여 상기 비아홀(13) 및 미세 패턴(14)의 내벽을 충전시킨다(도 1d 참조).

마지막으로, 표면 연마 공정을 통해서 연마기(16)로 연마하여 표면을 평탄화시키는 동시에, 수지 절연층(11) 상에 형성된 도금층(15)을 제거하여 회로간의 전기적 접속을 위한 비아 홀 및 회로 패턴을 완성한다.

이와 같은 임프린팅 방법으로 수지 절연층(11)에 미세 패턴을 형성할 경우에는 앞서 설명한 리소그라피 방법에 비해 적은 비용으로 대량 생산이 용이하다는 장점을 갖는다.

따라서 최근 임프린팅 방법은 액정디스플레이(LCD) 제조 공정뿐 아니라 마이크로전자기계시스템(MEMS), 범프(BUMP), 센서, 발광 다이오드(LED), 전자 소자 등의 전 산업 분야에 걸쳐 사용 되어 지고 있다.

이러한 임프린트 시스템은 수정을 주재료로 하는 하드 임프린트 시스템과 수지류로 투명하게 재작하는 소프트 임프린트 시스템으로 구별되며, 임프린트된 수지 절연층을 열로 경화시키는 방식과 자외선으로 경화시키는 방식으로 구별될 수 있다.

하드 스탬프를 이용하는 하드 임프린트 시스템의 경우 하드 스탬프 재료가 상당히 고가이며, 임프린트 대상에 스탬프를 일정한 압력을 가압하기 어려워 대면적으로 임프린트를 구현하기 어려운 문제가 있다.

따라서 최근 소프트 스탬프를 이용하는 소프트 임프린트 시스템을 많이 이용하고 있다. 그러나 소프트 임프린트 시스템이라 하더라도, 스탬프 자체가 상당한 경도를 가지고 있는 바, 도 1a에 도시된 바와 같은 종래의 임프린팅 방법에서 사용하고 있는 프레스 형태의 가압 방식을 이용하는 경우 여전히 수지 절연층에 일정한 압력으로 가압하기 어렵다. 따라서 종래의 임프린팅 방법은 미세 패턴 형성이 균일하지 못한 결과를 나타낼 수 있다.

이러한 점을 해결하기 위해, 기계적인 가압 대신 질소로 가압하여 효율을 높이는 방법이 제시되고 있으나, 수정재료의 스탬프를 사용하여 기판을 가압하다보니 서로의 오차 범위로 적합한 결과를 얻을 수 없고 임프린트 하고자 하는 기판이 대면적인 경우 적용 할 수 없는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 대면적의 기판에 적용할 수 있는 정확한 임프린팅 방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 대면적의 기판을 정확하게 임프린트 할 수 있는 임프린트 시스템을 제공하고자 한다.

상기와 같은 기술적 과제의 해결을 위한, 본 발명의 한 특징에 따른 임프린트 시스템은 투명 기재; 임프린트 하고자 하는 형상에 대응하는 구조물이 형성된 소프트 스탬프; 및 상기 투명 기재를 상부에 부착 고정하고, 상기 소프트 스탬프를 하부에 부착 고정하며, 내측에 가압 필름이 부착되어 있는 고리 형의 스탬프 홀더;를 포함한다. 여기서 상기 스탬프 홀더는 그 내측 벽, 상기 투명 기재, 및 상기 가압 필름으로 이루어지는 밀폐 공간부; 및 상기 밀폐 공간부와 연통하도록 일측 이상에 하나 이상 형성되어 있는 통로를 포함하고, 상기 통로를 통해 유체가 상기 밀폐 공간부에 도입 또는 배출되면 상기 가압 필름이 팽창 또는 수축하여 상기 소프트 스탬프에 압력을 전달하여 임프린트를 수행한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 임프린트 방법은 상기 임프린트 시스템을 이용하는 것으로서, 임프린트 하고자 하는 수지층이 적층된 기판을 상기 소프트 스템프 하부에 인접하도록 위치시키는 단계; 상기 통로를 통해 상기 밀폐 공간부에 상기 유체를 공급하는 단계; 상기 공급된 유체에 따라 상기 가압 필름이 팽창하여 상기 소프트 스템프를 가압하는 단계; 상기 소프트 스템프에 의해 상기 수지층이 임프린트 되는 단계; 및 상기 투명 기재 상부로부터 자외선을 인가하여 상기 임프린트된 수지층을 경화시키는 단계;를 포함한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 임프린트 시스템을 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 임프린트 시스템의 구성을 개략적으로 보여준다. 도 2 에 도시된 임프린트 시스템은 발명의 설명의 편의상 본 발명에 따른 임프린트 기작에 중요한 동작을 수행하는 구성들을 중심으로 나타낸 것으로서, 도 2에 도시되지 않았더라도 통상적으로 임프린트 시스템에 사용될 수 있는 구성이면 본 발명의 임프린트 시스템에 적용될 수 있음이 당연하며, 그러한 구성에 대한 설명은 본 발명의 명세서에서는 생략하였다.

도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 임프린트 시스템은 스탬프 홀더(100), 투명 기재(200), 가압 필름(300), 소프트 스탬프(400), 기판 스테이지(700), 및 유체 펌프(800)를 포함한다.

스탬프 홀더(100)는 고리 형태로 구비되며, 투명 기재(200)를 상부에 부착 고정하며, 소프트 스탬프(400)를 하부에 부착 고정하며, 가압 필름(300)을 내부에 부착 고정한다. 이때, 가압 필름(300)은 상기 투명 기재(200)와 소프트 스탬프(400) 사이에 부착 고정된다.

이때 스탬프 홀더(100)는 투명 기재(200) 주위를 완전히 감싸는 형태로 구비 되어 투명 기재(200)를 고정하며, 따라서 투명 기재(200)의 모양에 따라 다양하게 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 스탬프 홀더(100)는 도 2 에 도시된 바와 같이 그 고리의 단면이 내부 방향으로 돌출된 턱(110)을 가지며, 투명 기재(200)는 상기 턱(110) 상부에 걸쳐진 형태로 스탬프 홀더(100) 내부에 단단히 밀폐되어 고정된다. 그리고 소프트 스탬프(400)는 상기 턱(110) 하부에 단단히 부착되어 고정된다. 따라서 투명 기재(200)는 스탬프 홀더(100)의 상기 턱(110)의 두께 만큼 상기 소프트 스탬프(400)와 이격되어 위치하게 된다.

한편, 스탬프 홀더(100)는 일측 이상에 유체 펌프(800)와 연결되는 통로(120)를 하나 이상 구비하는데, 상기 통로(120)는 상기 턱(110)의 측면부에 위치된다.

투명 기재(200)는 임프린트 기작 중에서 자외선을 통과 시켜 수지 절연층(500)을 경화시키기 위한 것으로서 바람직하게는 유리 기재를 사용한다.

가압 필름(300)은 자외선 투과가 가능한 얇은 수지로 구성되며, 투명 기재(200) 하부에 상기 통로(120) 아래에 위치한다. 가압 필름(300)의 면적은 상기 스탬프 홀더(100)의 턱(110)의 내부의 면적에 대응하며, 바람직하게는 가압 필름(300)은 상기 스탬프 홀더(100)의 턱(110)에 부착되어, 투명 기재(200) 및 스탬프 홀더(100)의 턱(110)과 소정의 밀폐 공간(310)을 형성한다. 상기 공간(310)은 상기 유체 펌프(800)와 연결되는 통로(120)와 연통되도록 구비된다.

이때 가압 필름(300)은 스탬프 홀더(100)의 턱(110)의 상부에 부착되는 것이 바람직하다. 이렇게 가압 필름(300)이 턱(110)의 상부에 부착되면 상기 공간(310)에 유체가 도입되는 경우, 상기 유체의 부피 또는 무게에 따라 상기 가압 필름(300)은 아래로 처지게 되며 그에 따라 유체는 가압 필름(300)의 중간 부위에 먼저 모이게 된다. 따라서, 가압 필름(300)은 그 중간 부위부터 소프트 스탬프(400)를 가압하게 된다.

이와 같이, 가압 필름(300)은 상기 유체 펌프(800)와 연결되는 통로(120)로부터 유체가 도입되는 경우 유체 유입 부피에 따라 팽창되어야 하는 바, 일정 수준 이상의 탄성을 구비해야 한다. 따라서 가압 필름(300)은 자외선 투과가 가능하고 일정 수준의 탄성을 구비하는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 가압 필름(300)으로는 바람직하게는 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate: 이하 ‘PMMA’라 함) 또는 SUS를 사용한다. PMMA는 경도, UV 투과성 및 열 특성이 높아 특히 바람직하다. SUS와 같은 스틸은 얇은 박막으로 사용된다.

소프트 스탬프(400)는 수지 절연층(500)에 임프린트 하고자 하는 패턴에 대응되는 구조물이 형성된 것으로, 상기 스탬프 홀더(100)의 턱(110)의 하부에 부착된다. 이러한 소프트 스탬프는 자외선이 투과될 수 있도록 투명하게 형성된다. 소프트 스탬프(400)는 주로 실리콘 산화물(SiOx)에 리소그라피 등 식각 공정 등을 통해 형성된 것 또는 PMMA가 바람직하게 사용될 수 있다.

수지 절연층(500)은 기판(600) 상에 적층된 것으로서, 임프린트의 대상이 된다. 이러한 수지 절연층(500)은 자외선에 의해 폴리머화되는 수지이면 특별히 제한되지 않는다.

기판 스테이지(700)는 수지 절연층(500)이 적층된 기판(600)을 소프트 스탬프(400) 아래에 적절히 배치하도록 조절한다. 이러한 기판 스테이지(700)에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 명세서에서는 생략한다.

유체 펌프(800)는 스탬프 홀더(100)의 통로(120)를 통해 상기 공간(310)으로 유체를 공급하거나, 상기 공간(310)으로부터 유체를 배출한다. 이러한 유체로는 공기, 질소, 또는 물 등이 사용될 수 있으며 특별히 제한되지 않는다. 이때 유체 펌프(800)는 발명의 목적이 달성될 수 있는 속도로 유체를 공급하거나 배출한다.

이렇게 유체 펌프(800)로부터 공급되는 유체는 투명 기재(200), 가압 필름(300), 및 스탬프 홀더(100)로 구성되는 공간(310)으로 공급되며, 이렇게 유체가 공급되면 가압 필름(300)이 팽창되어 하부의 소프트 스탬프(400)를 가압하여 소프트 스탬프(400)가 수지 절연층(500)에 임프린트 되도록 한다.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 임프린트 시스템을 이용하는 임프린팅 방법에 대하여 구체적으로 살펴본다.

먼저, 임프린트 하고자 하는 수지 절연층(500)이 적층된 기판(600)을 기판 스테이지(700)에 위치시키고, 기판 스테이지(700) 상부에 구비된 진공홀(도시 하지 않음)을 이용하여 진공으로 기판(600)을 부착한 채로 임프린트 하고자 하는 패턴에 대응되는 구조물이 형성된 소프트 스탬프(400)에 인접하도록 상승시킨다.

이때, 수지 절연층(500)은 소프트 스탬프(500)에 최대한 근접한 상태로 위치되어 유지된다.

그 후, 유체 펌프(800)를 통해 유체를 글라스창(200), 가압 필름(300), 및 스탬프 홀더(100)의 내부 턱(110)으로 이루어진 공간(310)에 소정의 속도에 따라 도입한다. 이와 같이 도입된 유체는 가압 필름(300)이 스탬프 홀더(100)의 내부 턱(110)에 부착되어 있으므로, 가압 필름(300)을 중앙 부위부터 팽창시킨다(도 3a 참조). 이때, 유체 펌프(800)가 유체를 지나치게 빠른 속도로 도입하게 되면 가압 필름(300)이 중앙 부위부터 팽창하지 않게 되므로, 유체의 도입 속도를 적절히 제어해야 한다.

이렇게 팽창된 가압 필름(300)은 하부에 구비되어 있는 소프트 스탬프(400)에 압력을 가하게 되며, 그에 따라 소프트 스탬프(400)는 기판(600)위의 수지 절연층(500)에 밀착되어 임프린트하게 된다. 이때, 유체 펌프(800)로부터 도입되는 유체의 양에 따라 소프트 스탬프(400)의 중앙 부위부터 차례로 수지 절연층(500)을 전체를 임프린트하게 된다(도 3b 참조).

본 발명의 임프린팅 방법에 의하면 소프트 스탬프(400)가 중앙 부위부터 차례로 수지 절연층(500)을 임프린트하게 되므로, 소프트 스탬프(400)와 수지 절연층(500) 사이의 공기가 외부로 용이하게 유출될 수 있으며 그에 따라 포획된 공기에 의해 패턴이 손상됨을 방지할 수 있다.

본 발명의 임프린팅 방법에 의하면 유체의 도입 양에 따라 가압 필름(300)이 소프트 스탬프(400)를 중앙 부위부터 순차적으로 그 전체 면적에 대하여 균일한 압력으로 가압하게 할 수 있어, 미세 패턴이라도 정확하게 임프린트 될 수 있다.

또한, 본 발명의 임프린팅 방법에 의하면 소프트한 스탬프를 이용하고, 점차적인 가압 방식을 이용하므로 정밀도와 재현성을 크게 향상 시킬 수 있다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 임프린트 시스템을 이용하는 임프린팅 방법에 따르면, 스탬프의 가압 방식을 유체에 의한 팽창 방식으로 함으로써 스탬프 가압의 균일성을 달성할 수 있다.

또한 본 발명의 임프린트 시스템을 이용하는 임프린팅 방법에 따르면, 스탬프의 가압 방식이 중앙 부위부터 주변으로 순차적으로 이루어지므로 가압 도중에 공기가 내부에 포획되어 패턴을 손상시키는 현상이 방지될 수 있다.

또한 본 발명의 임프린트 시스템을 이용하는 임프린팅 방법은 그 구성이 단순하고, 균일한 스템프의 가압 및 내부 공기 포획을 억제할 수 있어, 대면적의 기판에도 적용 가능하다. 따라서본 발명의 임프린트 시스템을 이용하는 임프린팅 방법은 대면적 패널 생산에도 적용되어 그 생산 단가를 절감할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims

투명 기재;

임프린트 하고자 하는 형상에 대응하는 구조물이 형성된 소프트 스탬프; 및

상기 투명 기재를 상부에 부착 고정하고, 상기 소프트 스탬프를 하부에 부착 고정하며, 내측에 가압 필름이 부착되어 있는 고리 형의 스탬프 홀더;

를 포함하며

상기 스탬프 홀더는

그 내측 벽, 상기 투명 기재, 및 상기 가압 필름으로 이루어지는 밀폐 공간부; 및

상기 밀폐 공간부와 연통하도록 일측 이상에 하나 이상 형성되어 있는 통로를 포함하고,

상기 통로를 통해 유체가 상기 밀폐 공간부에 도입 또는 배출되면 상기 가압 필름이 팽창 또는 수축하여 상기 소프트 스탬프에 압력을 전달하는 것을 특징으로 하는 임프린트 시스템.
제1항에 있어서,

상기 소프트 스템프 및 상기 가압 필름이 자외선 투과가 가능한 투명 재질로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 상기 임프린트 시스템.
제1항에 있어서,

상기 통로에 상기 유체로서 공기, 질소 또는 물을 공급 또는 배출하는 유체 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 임프린트 시스템.
제1항에 있어서,

상기 가압 필름은 상기 투명 기재와 상기 소프트 스탬프 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 상기 임프린트 시스템.
제1항에 있어서,

상기 가압 필름은 상기 스탬프 홀더의 내측의 상부에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 임프린트 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 소프트 스템프에 의해 임프린트 되는 수지층이 자외선에 의해 경화되는 것을 특징으로 하는 상기 임프린트 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 임프린트 시스템을 이용하는 임프린트 방법에 있어서,

임프린트 하고자 하는 수지층이 적층된 기판을 상기 소프트 스템프 하부에 인접하도록 위치시키는 단계;

상기 통로를 통해 상기 밀폐 공간부에 상기 유체를 공급하는 단계;

상기 공급된 유체에 따라 상기 가압 필름이 팽창하여 상기 소프트 스템프를 가압하는 단계;

상기 소프트 스템프에 의해 상기 수지층이 임프린트 되는 단계; 및

상기 투명 기재 상부로부터 자외선을 인가하여 상기 임프린트된 수지층을 경화시키는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
제7항에 있어서,

상기 유체의 도입시, 상기 유체가 상기 가압 필름의 중앙 부위에 모이고, 그에 따라 상기 가압 필름이 중앙 부위부터 점차적으로 팽창되도록 상기 유체의 도입 속도를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.