KR100982674B1 - Apparatus for forming a nano-pattern and method using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법에 관한 것으로, 외측에 UV조광유닛이 마련되며, 상기 UV조광유닛에서 조광되는 광이 투과되도록 마련되며 스탬프가 부착되며 승강가능하게 마련되는 상부챔버와, 상기 상부챔버의 하부에 마련되며 패턴형성층이 도포된 기판이 부착되는 하부챔버와, 상기 상부챔버를 승강시켜 상기 하부챔버에 밀착시켜 공정공간을 형성하는 리프터와, 상기 하부챔버에 마련되어 상기 스탬프와 상기 기판의 간격 및 상기 스탬프와 상기 기판 사이의 가압력을 조절하는 간격조절장치와, 상기 하부챔버에 마련되어 상기 기판 위치를 조절하는 위치조절장치와, 상기 상부챔버와 상기 하부챔버에 의해 형성되는 공정공간을 배기하는 배기장치를 구비한다.
The present invention relates to a micropattern forming apparatus and a method for forming a micropattern using the same, wherein an UV dimming unit is provided at an outer side thereof, and is provided to transmit light dimmed by the UV dimming unit, and is attached to a stamp and can be elevated. A chamber, a lower chamber provided below the upper chamber, and to which a substrate on which a pattern forming layer is applied is attached, a lifter for elevating the upper chamber to be in close contact with the lower chamber to form a process space, and provided in the lower chamber. A gap adjusting device for adjusting a gap between the stamp and the substrate and a pressing force between the stamp and the substrate, a position adjusting device provided in the lower chamber to adjust the position of the substrate, and formed by the upper chamber and the lower chamber. An exhaust device for exhausting the process space is provided.
Description
본 발명은 미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 미세패턴 형성장치의 스탬프(stamp) 가압구조 및 분리구조를 개선한 미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a micropattern forming apparatus and a method of forming a micropattern using the same. More particularly, the present invention relates to a micropattern forming apparatus and a method of forming a micropattern using the same. It is about.
최근 들어 급속히 정보화 시대로 진입하면서, 언제 어디서나 정보를 접할 수 있도록, 정보를 문자 또는 영상으로 표시하여 눈으로 볼 수 있게 해주는 디스플레이 기술이 더욱 중요시 되고 있다.In recent years, as the information age rapidly enters, a display technology that displays information by text or image so that the user can see the information anytime and anywhere is becoming more important.
이러한 디스플레이 장치의 소비경향을 살펴보면, 기존의 CRT는 부피가 크고, 무거운 단점이 있어서 사용하기 편리한 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel) 등의 평판 디스플레이의 수요가 급격히 늘어나고 있다.Looking at the consumption trend of such display devices, conventional CRTs are bulky and heavy, so the demand for flat panel displays such as liquid crystal displays (LCDs) and plasma display panels (PDPs) is increasing rapidly.
평판 디스플레이의 제조 공정은 크게 투명한 기판위에 컬러 필터, 화소, 박막 트랜지스터(thin film transistor) 등을 형성하는 전극공정과, 배향처리를 한 기판을 접합하여 액정을 주입하는 패널 조립공정과, 액정 패널에 드라이버 IC, 기판, 백라이트 등을 부착하게 되는 실장공정의 3가지 공정으로 구분할 수 있다. The manufacturing process of a flat panel display includes an electrode process for forming a color filter, a pixel, a thin film transistor, and the like on a large transparent substrate, a panel assembly process for injecting liquid crystals by bonding an alignment-treated substrate, and a liquid crystal panel. It can be divided into three steps of mounting process for attaching driver IC, substrate, backlight, etc.
이 중 핵심공정으로 분류되는 박막 트랜지스터의 게이트 배선층은 사진현상(lithography) 기술에 의해 제작된다. The gate wiring layer of the thin film transistor, which is classified as a core process, is manufactured by lithography technology.
사진현상 기술은 기판위에 SiO2 나 Si3N4 등의 얇은 박막을 증착 등의 방법으로 입힌다. 여기에 빛에 잘 반응하는 화학 물질인 감광막(photoresist)을 스핀 코팅(spin-coating) 또는 노즐코팅하여 균일하게 입힌다. 감광막이 입혀진 기판을 대표적인 광 사진현상 장비인 이동식 축소 투영 노광장치(stepper)에 올려놓고 형성하고자 하는 패턴이 새겨진 마스크(mask 혹은 reticle)를 광원과 기판 사이에 놓아서 선택적으로 빛을 통과하게 한다. 그 결과 감광막에는 빛을 받은 부분과 그렇지 못한 부분이 화학적으로 차이를 보인다. 빛을 받은 부분이 현상액(developer)에 반응하여 상대적으로 잘 용해되어 떨어져 나가는 감광막을 양성 감광막(positive photoresist)라 하고, 반대로 빛을 받은 부분의 결합력이 커져서 현상액 속에서 용해되지 않고 남게 되는 감광막을 음성 감광막(negative photoresist)라 한다. 이러한 현상 과정을 거치면 감광막이 남아 있어서 여전히 그 밑의 박막을 덮고 있는 부분과, 감광막이 용해되어 그 밑의 박막이 드러나는 부분이 생긴다. 여기서 화학 물질을 가하면 감광막이 남아 있지 않는 부분은 드러난 박막과 화학반응(식각;etching)을 하여 제거되고, 보호막으로 사용된 감광막이 남아 있는 부분은 화학반응을 하지 않아 그 밑의 박막은 그대로 남게 된다. 남아 있는 감광막을 제 거(strip)하면 최종적으로 원하는 형상의 패턴이 형성되는 것이다.Photolithography is a method of coating a thin film such as SiO 2 or Si 3 N 4 on the substrate by deposition. The photoresist, which is a chemical that reacts well to light, is uniformly coated by spin-coating or nozzle coating. The photosensitive film-coated substrate is placed on a mobile reduction projection stepper, which is a representative photolithography device, and a mask or reticle having a pattern to be formed is placed between the light source and the substrate to selectively pass light. As a result, there is a chemical difference between the part that receives light and the part that does not. The photoresist film that dissolves relatively well in response to the developer is called a positive photoresist film. On the contrary, the photoresist film that remains undissolved in the developer solution becomes larger due to the increased binding force of the lighted part. It is called a negative photoresist. Through this development process, a photoresist film remains to cover the thin film underneath, and a portion where the photoresist film is dissolved to reveal the thin film underneath. When chemicals are added, the part where no photoresist film is left is removed by chemical reaction (etching) with the exposed thin film, and the part where the photoresist film used as a protective film is not chemically reacted and the thin film under it remains as it is. . Stripping the remaining photoresist film finally forms a pattern of a desired shape.
이와 같은 사진현상 기술의 미세패턴 형성의 정밀도는 사용하는 빛의 파장에 따라서 결정된다. 따라서 초기에는 눈에 보이는 파장의 빛(가시광선)을 사용했으나 곧 자외선(자외선)을 사용하게 되었고, 최근에는 필요에 따라 전자빔(eb)을 사용해서 1㎛ 이하의 세밀한 패턴을 취급하고 있다.The precision of the formation of the fine pattern of the photolithography technique is determined according to the wavelength of light to be used. Therefore, in the early days, visible light (visible light) was used, but soon ultraviolet light (ultraviolet) was used. Recently, an electron beam (eb) is used to handle fine patterns of 1 μm or less.
그러나 이러한 사진현상 방법은 회로의 미세화가 진행됨에 따라 노광장비의 초기 투자비용의 증가와, 사용되는 빛의 파장과 유사한 해상도를 갖는 마스크의 가격도 급등하는 문제를 갖고 있다.However, such a photolithography method has a problem of increasing the initial investment cost of exposure equipment and increasing the price of a mask having a resolution similar to the wavelength of light used as the circuit is miniaturized.
따라서 고비용의 사진현상 기술을 대체되는 기술로 미세패턴 형성기술이 주목받고 있다. 이러한 미세패턴 형성기술은 미세패턴이 각인된 스탬프를 기판 위에 균일하게 코팅된 고분자 소재의 감광막을 가압하는 방식이다. Therefore, the fine pattern formation technology is attracting attention as a technology that replaces the expensive photo development technology. The micropattern forming technique is a method of pressing a photoresist film of a polymer material uniformly coated on a substrate by stamping a fine pattern.
이러한 미세패턴 형성 방식은 스탬프와 감광막을 물리적 접촉을 시키고, 압력을 가한 후, 온도를 변화시키는 열경화 방식과, 자외선 경화형 감광막을 사용하여, 자외선 조사를 통해 경화하는 자외선 경화 방식으로 구분될 수 있다.Such a micropattern forming method may be classified into a thermosetting method of changing a temperature after physically contacting a stamp and a photoresist film, applying a pressure, and an ultraviolet curing method that is cured through ultraviolet irradiation using an ultraviolet curable photosensitive film. .
일반적인 미세패턴 형성장치는 스탬프와 기판을 가압하여 접촉시키고 미세패턴을 형성하고 스탬프와 기판(또는 기판)을 분리하여 낙하시킴으로써 미세패턴을 형성할 수 있다.A general micropattern forming apparatus may form a micropattern by pressing and contacting a stamp and a substrate, forming a micropattern, and separating and dropping the stamp and the substrate (or substrate).
그러나 스탬프와 기판의 가압과, 합착된 스탬프와 기판의 분리시에 동작이 원활하게 이루어지지 않을 경우 기판에 형성된 미세패턴의 불량을 초래하고 심각할 경우 기판의 파손을 유발하는 문제점이 있다. 이러한 문제점은 기판의 대면적화에 따라 더욱 두드러지게 나타난다.However, when the stamp and the substrate are pressed, and when the bonded stamp and the substrate are not smoothly operated, the micro pattern formed on the substrate may be defective, and in serious cases, the substrate may be damaged. This problem is more prominent due to the large area of the substrate.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 스탬프와 기판을 가압과, 스탬프와 기판의 분리과정을 원활히 수행할 수 있는 미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, to provide a micro-pattern forming apparatus and a method for forming a micropattern using the same, which can pressurize the stamp and the substrate, and the separation process of the stamp and the substrate smoothly. There is this.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 미세패턴 형성장치는 외측에 UV조광유닛이 마련되며, 상기 UV조광유닛에서 조광되는 광이 투과되도록 마련되며 스탬프가 부착되며 승강가능하게 마련되는 상부챔버와, 상기 상부챔버의 하부에 마련되며 패턴형성층이 도포된 기판이 부착되는 하부챔버와, 상기 상부챔버를 승강시켜 상기 하부챔버에 밀착시켜 공정공간을 형성하는 리프터와, 상기 하부챔버에 마련되어 상기 스탬프와 상기 기판의 간격 및 상기 스탬프와 상기 기판 사이의 가압력을 조절하는 간격조절장치와, 상기 하부챔버에 마련되어 상기 기판 위치를 조절하는 위치조절장치와, 상기 상부챔버와 상기 하부챔버에 의해 형성되는 공정공간을 배기하는 배기장치를 구비한다.The micropattern forming apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is provided with a UV light control unit on the outside, provided to transmit the light dimmed from the UV light control unit is provided with a stamp attached and can be elevated A lower chamber provided under the upper chamber, a lower chamber provided with a substrate on which a pattern forming layer is applied, and a lifter for elevating the upper chamber to be in close contact with the lower chamber to form a process space, and the lower chamber. A spacing device for adjusting a gap between the stamp and the substrate and a pressing force between the stamp and the substrate, a positioner for adjusting the position of the substrate in the lower chamber, and the upper chamber and the lower chamber. An exhaust device for exhausting the process space is formed.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 미세패턴 형성방법은, 스탬프 및 패턴형성층이 도포된 기판을 공급하고, 공급되는 스탬프와 기판을 각각 상부챔버와 하부챔버에 부착하는 반입단계, 상기 상부챔버와 상기 하부챔버를 통해 공정공간을 형성하고, 공정공간을 배기하여 공정환경을 형성하는 환경형성단계, 상기 스탬프와 상기 기판의 정렬상태를 판독하여 정렬상태를 제어하는 정렬단계, 상기 스탬프를 하강시켜 상기 기판과 상기 스탬프의 간격을 조절하는 간격조절단계, 자중에 의해 상기 스탬프와 상기 기판이 접하도록 하는 접합단계, 접합된 상기 스탬프와 상기 기판에 UV광을 조사하여 패턴형성층을 경화시키는 경화단계, 상기 스탬프와 상기 기판을 상기 상부챔버에서 분리하고, 분리된 상기 스탬프와 상기 기판을 반출하는 반출단계를 포함한다. In order to achieve the above object, the method of forming a micropattern according to an embodiment of the present invention provides a substrate to which a stamp and a pattern forming layer are applied, and an import step of attaching the supplied stamp and the substrate to the upper chamber and the lower chamber, respectively. An environment forming step of forming a process space through the upper chamber and the lower chamber, exhausting the process space to form a process environment, and an alignment step of controlling an alignment state by reading an alignment state of the stamp and the substrate; Adjusting the gap between the substrate and the stamp by lowering the stamp, the bonding step to contact the stamp and the substrate by its own weight, the bonded stamp and the substrate by irradiating UV light to cure the pattern forming layer The curing step to separate the stamp and the substrate from the upper chamber, and to take out the separated stamp and the substrate And a step out.
본 발명에 따른 미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법에 따르면, 스탬프와 기판을 가압과, 스탬프와 기판의 분리과정을 원활히 수행할 수 있도록 함으로써, 미세패턴에 불량 발생 및 기판의 파손을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다. According to the apparatus for forming a micropattern according to the present invention and a method for forming a micropattern using the same, it is possible to pressurize the stamp and the substrate and to perform the separation process of the stamp and the substrate smoothly, thereby preventing defects in the micropattern and damaging the substrate. There is an effect that can be prevented.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a micropattern forming apparatus and a micropattern forming method using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 각 구성요소들의 명칭은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이며, 정의된 각각의 명칭들은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭 될 수 있다. 그리고 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된 것으로, 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면내의 범위로 한정하지는 않는다. 또한, 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 볼 수 있으며, 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다.In the description of the present invention, the names of the elements defined are defined in consideration of functions in the present invention, and should not be understood as meanings that limit the technical elements of the present invention. May be referred to by other names in the art. In addition, the code added to each component is described for convenience of description, and the contents shown in the drawings in which these codes are described do not limit each component to the range in the drawing. In addition, as long as the functional similarity and identity thereof, even if the modified embodiment is adopted, it can be seen as an equivalent configuration, and even if the embodiment in which the modified part of the configuration is employed, it can be seen as an equivalent configuration.
먼저 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 미세패턴 형성장치를 간략히 설명한다.First, the micropattern forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be briefly described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 미세패턴 형성장치의 구성을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic diagram showing the configuration of a micropattern forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 미세패턴 형성장치(100)는, 지면에 대하여 승강가능하게 마련되며 외측으로 UV조광유닛(180)에서 조광되는 광이 내부로 투광되며 스탬프(P1)가 부착되는 상부챔버(110)와, 베이스(160)에 지지되어 고정되며 패턴형성층이 형성된 기판(P2)이 부착되는 하부챔버(130)와, 하부챔버에 대하여 상부챔버(110)를 승강시키는 리프터(114)와, 하부챔버(130)에 마련되어 스탬프(P1)와 기판(P2) 사이의 간격을 조절하는 간격조절장치(137)와, 베이스(160)와 하부챔버(130)의 사이에 마련되어 스탬프(P1)와 기판(P2)을 정렬하는 위치조절장치(150)와, 상부챔버(110)와 하부챔버(130)에 의해 형성되는 공정공간을 배기하는 배기장치(170)를 구비한다.As shown, the fine
여기서, 기판(P2)에 형성되는 패턴형성층은 특정 파장의 광에 반응하여 경화되는 광경화성 수지가 도포되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the pattern formation layer formed in the board | substrate P2 is apply | coated the photocurable resin hardened in response to the light of a specific wavelength.
상기 상부챔버(110)는 하부챔버(130)와 밀착되어 공정공간을 형성하고, 공정환경을 형성하는 것이다.The
이러한, 상부챔버(110)는 리프터(114)에 의해 승강가능하게 지지되며 하측이 함입되는 사각 함체형상의 상부챔버몸체(110a)가 마련되며, 상부챔버몸체(110a)는 상부챔버(110)의 외측에 마련된 UV조광유닛(180)의 광이 투과되도록 투명의 석영재질로 형성되는 챔버투광창(110b)이 마련된다. This, the
또한, 상부챔버몸체(110a)의 함입부에는 상부챔버몸체(110a)에 대하여 상하 유동가능하게 마련되는 스탬프스테이지(121)가 마련되며, 스탬프스테이지(121)는 상부챔버(110)의 외벽측으로 연장되는 지지로드(122)가 마련되며, 지지로드(122)는 후술할 간격조절장치(137)에 의해 지지 및 승강가능하게 지지된다.In addition, the depression of the upper chamber body (110a) is provided with a stamp stage 121 which is provided to be able to flow up and down with respect to the upper chamber body (110a), the stamp stage 121 is extended to the outer wall side of the upper chamber (110) The
이러한, 스탬프스테이지(121)는 UV조광유닛(180)에서 조광되는 광이 상부챔버몸체(110a)에 마련된 챔버투광창(110b)을 통과하는 광이 투광되도록 투명의 석영재질로 형성되는 스테이지투광창(124)이 마련된다. The stamp stage 121 is a stage light transmission window formed of a transparent quartz material so that the light is transmitted from the UV
또한, 스탬프스테이지(121)의 하부에는 스탬프(P1)를 부착하기 위한 스탬프척(123)이 마련된다. 이러한 스탬프척(123)은 정전력에 의해 스탬프(P1)를 부착하는 정전척(ESC : Electro Static Chuck)으로 마련되며, UV조광유닛(180)에서 조광되는 광이 투광되도록 투명재질의 폴리아미드 타입의 정전척으로 마련되는 것이 바람직하다. In addition, a
또한, 상부챔버몸체(110a)의 상면 외주면에는 스탬프(P1)와, 기판(P2)의 상대적 위치를 측정하기 위한 카메라부(111)와, 스탬프척(123)에 스탬프(P1)를 부착시키거나 스탬프척(123)에서 스탬프(P1)를 분리시키기 위하여 스탬프(P1)를 흡착 또는 가압하는 스탬프분리장치(117)가 마련된다.In addition, the stamp P1 is attached to the outer circumferential surface of the
여기서, 카메라부(111)는 상부챔버몸체(110a) 및 스탬프척(123)을 관통하는 관통공(112)이 형성되고, 관통공(112)의 상부에는 관통공(112)을 통하여 스탬프척(123)에 부착된 스탬프 및 후술할 기판(P2)의 정렬상태를 판독하기 위한 정렬카메라(113)가 마련된다. Here, the
이러한, 카메라부(111)는 스탬프(P1)와 기판(P2)에 마련되는 얼라인 마크(미도시)를 중첩하여 관측할 수 있도록 장착되며, 적어도 스탬프(P1)와 기판(P2)의 대각된 두 모서리를 이상을 중첩 관측하도록 마련된다.Such a
한편, 스탬프분리장치(117)는 상부챔버몸체(110a)와 스탬프척(123)을 관통하여 마련되는 다수의 분리핀(118)과, 상부챔버몸체(110a)의 외부에 마련되어 분리핀(118)을 승강시키는 분리핀작동체(119)를 구비한다.On the other hand, the
여기서, 분리핀(118)은 중공이 형성되는 관형상으로 형성되고, 별도의 흡착부(미도시)에 연결되어 흡착부에 의해 분리핀(118) 내부에 진공압이 형성될 경우 스탬프(P1)를 흡착시키도록 마련된다.Here, the separating
상기 하부챔버(130)는 상부챔버(110)에 밀착되어 공정공간을 형성하고, 스탬프(P1)와 기판(P2)의 정렬상태를 조절하기 위한 것으로, 상부챔버(110)의 하측에 위치하여 베이스(160)에 의해 지지되며, 상측이 함입되는 사각 함체 형상의 하부챔 버몸체(130a)와, 하부챔버몸체(130a)의 함입부에 마련되는 기판스테이지(132)와, 기판스테이지(132)에 안착된 기판(P2)을 승강시키기 위한 기판승강장치(134)와, 하부챔버몸체(130a)와 베이스(160) 사이에 마련되어 스탬프(P1)와 기판의 정렬 상태를 제어하는 위치조절장치(150)와, 하부챔버몸체(130a)의 외주면에 마련되어 스탬프스테이지(121)의 승강 위치를 제한하여 스탬프(P1)와 기판(P2)의 간격을 제어하는 간격조절장치(137)를 구비한다. The
여기서, 기판스테이지(132)의 상면에는 삽입되는 기판(P2)을 부착하기 위한 기판척(133)이 마련되고, 하부챔버몸체(130a)의 외주면으로는 상부챔버몸체(110a)의 하면에 접하여 공정공간의 기밀을 유지하기 위한 실링부재(131)가 마련된다. 이러한 기판척(133)은 정전력에 의해 기판(P2)을 부착하는 정전척(ESC : Electro Static Chuck)으로 마련되는 것이 바람직하다.Here, the
그리고 위치조절장치(150)는 베이스(160)와, 하부챔버몸체(130a) 사이에 위치하고 하부챔버몸체(130a)를 관통하여 기판스테이지(132)를 지지하도록 마련되어 기판스테이지(132)를 X축, Y축, Z축 방향으로 이동시킴과 동시에 각 축을 기준으로 회전시킬 수 있도록 다수의 이송유닛(151)에 의해 구성된다. The
또한, 간격조절장치(137)는 하부챔버몸체(130a)의 외주면에 위치하여 상부챔버의 스탬프스테이지를 승강 위치를 제한하기 위한 것이다. 이러한 간격조절장치(137)는 스탬프스테이지(121)의 지지로드(122)를 지지하여 스탬프스테이지(121)를 승강시키기 위한 미세승강장치(138)와, 미세승강장치(138)에 의해 승강되는 스탬프스테이지(121)에 걸리는 부하를 감지하기 위한 로드셀(139)을 구비한다.In addition, the
그리고 기판승강장치(134)는 하부챔버몸체(130a)를 관통하여 마련되는 다수의 승강핀(135)과, 하부챔버몸체(130a)의 외부에 마련되어 다수의 승강핀(135)을 승강시키는 승강핀작동체(136)를 구비한다.And the
상기 리프터(114)는 하부챔버(130)와 상부챔버(110)가 합착공간을 형성하도록 상부챔버(110)를 하부챔버(130) 측으로 승강시키는 것으로, 지면에 설치되는 다수의 승강장치(115)와, 상부챔버몸체(110a)의 하부를 지지하고, 승강장치(115)에 의해 승강되는 승강축(116)을 구비한다.The
여기서, 승강장치(115)는 승강축(116)의 승강을 위한 동력을 발생시키는 유압실린더(미도시)로 마련되거나, 모터(미도시)와 모터에서 발생되는 동력의 방향을 전화함과 동시에 감속시키는 감속기(미도시)와 감속기의 회전운동을 직선운동으로 전환시키기 위한 스크류 결합체(미도시)의 조합으로 마련될 수도 있다. 이러한 승강장치(115)의 구조는 다양한 실시예에 의해 구현될 수 있으며 상술한 구조에 한정되는 것은 아니다.Here, the elevating
상기 배기장치(170)는 상부챔버(110)와 하부챔버(130)에 의해 형성되는 공정공간에 진공압을 형성하기 위한 것으로, 하부챔버몸체(130a)를 관통하여 공정공간에 연통되는 배기관(171)과 배기관(171)을 통하여 공정공간에 진공압을 형성하는 진공펌프(172)를 구비한다.The
이에 따라, 본 발명의 일실시예에 따른 미세패턴 형성장치의 작동을 실시예를 통하여 상세히 설명한다. 이하에서 언급되는 각각의 요소들은 상술한 설명과 도면을 참조하여 이해하여야 한다.Accordingly, the operation of the fine pattern forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the embodiment. Each element mentioned below should be understood with reference to the above description and drawings.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미세패턴 형성방법을 나타낸 순서도이고, 도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 미세패턴 형성장치의 미세패턴 형성동작을 나타낸 작동도이다.2 is a flowchart illustrating a method for forming a micropattern according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3A to 3D are operation diagrams illustrating a micropattern forming operation of the apparatus for forming a micropattern according to an embodiment of the present invention.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 미세패턴 형성장치(100)의 스탬프스테이지(121)와, 기판스테이지(132)는 개방된 상부챔버(110)와 하부챔버(130) 사이의 공간으로 스탬프(P1)와 패턴형성층이 형성된 기판(P2)이 공급되어 스탬프스테이지(121)와, 기판스테이지(132)에 부착된다(단계 S110).First, the stamp stage 121 and the
여기서, 스탬프(P1)의 경우에는 스탬프(P1)가 상부챔버(110)와 하부챔버(130)의 사이로 진입됨에 따라 상부챔버몸체(110a)에 마련된 스탬프척(123)의 부착력에 의해 스탬프척(123)에 부착된다.Here, in the case of the stamp P1, as the stamp P1 enters between the
이때, 진입되는 스탬프(P1)는 스탬프척(123)의 부착력에 의해 스탬프척(123)에 직접 부착될 수도 있으나, 상부챔버몸체(110a)에 마련된 스탬프분리장치(117)의 분리핀(118)과 분리핀(118)에 진공압을 제공하는 배기부(미도시)에 의해 분리핀(118)에 흡착된 상태에서 스탬프척(123)으로 이동된 후 스탬프척(123)의 부착력에 부착될 수도 있다. At this time, the entering stamp (P1) may be attached directly to the
그리고 기판(P2)이 공급됨에 따라 하부챔버몸체(130a)에 마련된 승강핀(135)이 승강핀작동체(136)에 의해 하부챔버몸체(130a)의 상부로 승강되고, 승강되는 승강핀(135)에 의해 상부챔버(110)와 하부챔버(130) 사이에 공급되는 기판(P2)이 지지된다. Then, as the substrate P2 is supplied, the lifting pin 135 provided in the
이에 승강핀(135)이 승강핀작동체(136)에 의해 하강되면서 승강핀(135)에 지 지된 기판(P2)이 같이 하강되고, 기판(P2)의 하부에 위치한 기판척(133)의 부착력에 의해 하부챔버몸체(130a)에 부착된다(도 3a 참조).Accordingly, as the lifting pin 135 is lowered by the
한편 스탬프(P1)와 기판(P2)의 부착이 완료되면, 도 3b에 도시한 바와 같이 리프터(114)에 의해 상부챔버(110)가 하부챔버(130) 측으로 하강되면서 상부챔버(110)의 하면이 하부챔버(130)의 상면에 밀착되어 스탬프(P1)와 기판(P2)의 임프린트를 위한 공정공간이 형성된다. 이때 상부챔버몸체(110a)와 하부챔버몸체(130a)는 하부챔버몸체(130a)의 상면에 마련된 실링부재(131)에 의해 기밀이 유지되는 상태를 유지한다.Meanwhile, when the attachment of the stamp P1 and the substrate P2 is completed, the
여기서, 상부챔버(110)의 스탬프스테이지(121)의 지지로드(122)는 하부챔버(130)의 간격조절장치(137)에 의해 지지되는 상태로 유지되어 스탬프스테이지(121)에 부착된 스탬프(P1)와 기판스테이지(132)에 부착된 기판(P2)의 간격이 유지된다. 이때 스탬프(P1)와 기판(P2) 사이의 간격은 2~4mm 사이를 유지하는 것이 바람직하다.Here, the
이후, 배기장치(170)의 배기관(171)과 진공펌프(미도시)에 의해 공정공간에 잔류하는 기체가 미세패턴 형성장치(100)의 외부로 배기되면서 스탬프(P1)와 기판(P2)의 합착을 위하여 공정공간의 환경이 진공상태로 조절된다. Subsequently, the gas remaining in the process space by the
한편 상부챔버(110)와 하부챔버(130)에 의한 공정공간이 진공상태로 전환되면 간격조절장치(137)의 작동에 의해 스탬프스테이지(121)가 기판스테이지(132) 측으로 하강하며, 스탬프(P1)와 기판(P2)의 간격이 5~15㎛을 유지하도록 하고, 위치조절장치(150)에 의한 기판(P2)의 위치정렬을 수행한다(단계 S120). 여기서 기 판(P2)과 스탬프(P1)의 위치정렬은 위치조절장치(150)에 마련된 다수의 이송유닛(151)에 의해 수행된다.On the other hand, when the process space by the
여기서, 스탬프(P1)와 기판(P2)의 위치정렬은 상부챔버몸체(110a)에 마련된 카메라부(111)에서 판독되는 스탬프(P1)와 기판(P2)의 얼라인 마크(미도시) 위치를 기준으로 정해지며, 카메라부(111)의 작동에 대한 설명은 공지의 기술이므로 상세한 설명을 생략한다. Here, alignment of the stamp P1 and the substrate P2 is performed by aligning the positions of the stamp P1 and the substrate P2 read by the
상술한 바와 같이 스탬프(P1)와 기판(P2)의 위치조절이 완료되면, 도 3c에 도시한 바와 같이 간격조절장치(137)에 의해 스탬프스테이지(121)가 하강되면서 스탬프(P1)와 기판(P2)이 접하게 되고, 스탬프스테이지(121)의 자중에 의해 합착이 진행된다.As described above, when the position adjustment of the stamp P1 and the substrate P2 is completed, the stamp stage 121 is lowered by the
이때 기판(P2)에 가해지는 부하는 간격조절장치(137)의 로드셀(139)에서 감지하게 되며, 로드셀(139)에서 감지되는 부하량을 기준으로 간격조절장치(137)에 마련된 미세승강장치(138)의 변위량으로 조절하여 기판(P2)에 가해지는 압력변위를 조절한다(단계 S130).In this case, the load applied to the substrate P2 is detected by the
한편 상술한 바와 같이 스탬프(P1)와 기판(P2)의 접합이 진행되면, UV조광유닛(180)에서 패턴형성층의 경화를 위한 광을 조사한다. UV조광유닛(180)에서 조광되는 광은 상부챔버(110)의 챔버투광창(110b), 스탬프스테이지(121)의 스테이지투광창(124) 및 투명재질의 스탬프척(123)을 통과하여 스탬프(P1)가 접합된 기판(P2)에 조사되면서 패턴형성층이 경화된다(단계 S140).Meanwhile, as described above, when the bonding of the stamp P1 and the substrate P2 proceeds, the
그리고 스탬프(P1)와 기판(P2)의 접합이 완료되면 간격조절장치(137)에 의해 스탬프스테이지(121)가 상승하게 되며, 이때 상승하는 스탬프스테이지(121)는 스탬프(P1)에 접합된 기판(P2)과 기판스테이지(132)의 간격이 약 10~30㎛의 간격을 유지하도록 상승된다. When the bonding of the stamp P1 and the substrate P2 is completed, the stamp stage 121 is raised by the
이후, 스탬프스테이지(121)의 스탬프척(123)에 가해지던 정전력 소실됨과 동시에 스탬프분리장치(117)에 의해 스탬프(P1)가 가압되면서 접합된 스탬프(P1)와 기판(P2)이 기판스테이지(132)에 자유 낙하한다(단계 S150). Subsequently, the static electricity applied to the
이후, 배기장치(170)에 의해 공정공간의 압력이 대기압 상태로 전환되며, 상부챔버(110)가 리프터(114)에 의해 상승되면서 상부챔버(110)와 하부챔버(130)에 의해 형성된 공정공간이 개방된다. 이때 합착된 스탬프(P1)와 기판(P2)은 하부챔버(130)의 기판승강장치(134)의 승강핀(135)에 의해 지지되는 상태를 유지한다. Thereafter, the pressure of the process space is converted to an atmospheric pressure state by the
이후, 승강핀(135)에 의해 지지되는 상태의 스탬프(P1)와 기판(P2)은 별도의 기판배출장치(미도시)에 의해 미세패턴 형성장치(100)의 외부로 배출함으로써 공정을 완료하게 된다(단계 S160).Thereafter, the stamp P1 and the substrate P2 in the state supported by the lifting pin 135 are discharged to the outside of the fine
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, The present invention may be modified in various ways. Therefore, modifications of the embodiments of the present invention will not depart from the scope of the present invention.
예를 들어 본 발명에 따른 미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법에 다른 부가적인 기능을 가진 구성요소를 추가하거나, 또는 다른 구성요소로 교체하여 실시할 수 있을 것이다. 그러나 변형된 다른 실시예가 본 발명의 필수구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.For example, the micropattern forming apparatus according to the present invention and the micropattern forming method using the same may be implemented by adding a component having another additional function or by replacing with another component. However, all other modified embodiments include the essential elements of the present invention should be considered to be included in the technical scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 미세패턴 형성장치의 구성을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic diagram showing the configuration of a micropattern forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미세패턴 형성방법을 나타낸 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a method for forming a fine pattern according to an embodiment of the present invention.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 미세패턴 형성장치의 미세패턴 형성동작을 나타낸 작동도이다.3A to 3D are operation diagrams illustrating a micro pattern forming operation of the micro pattern forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
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