KR101005583B1 - 기판 정렬 모듈 및 이를 구비하는 리소그래피 장치 - Google Patents

기판 정렬 모듈 및 이를 구비하는 리소그래피 장치 Download PDF

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KR101005583B1
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임형준
이재종
최기봉
김기홍
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한국기계연구원
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Abstract

기판과 스탬프의 간격을 일정하게 유지하고, 정렬된 기판과 스탬프의 위치를 정밀하게 유지시킬 수 있는 기판 정렬 모듈과 이를 구비하는 리소그래피 장치가 개시된다. 기판과 스탬프 사이의 간격을 일정하게 유지하고 정렬된 기판 및 스탬프의 위치를 정밀하게 유지할 수 있는 기판 정렬 모듈은, 기판이 장착되는 기판 홀더, 상기 기판 홀더 상부에 구비되어 스탬프가 장착되고, 제1 홀더부와 상기 스탬프가 장착되고 상기 제1 홀더부에 대해 상하 선형 이동 가능하게 형성된 제2 홀더부와 상기 제1 홀더부와 상기 제2 홀더부 사이에 구비되어 상기 제2 홀더부의 선형 이동을 지지하는 가이드로 형성되는 스탬프 홀더, 상기 스탬프 홀더 또는 상기 기판 홀더 중 일측에 구비되어 상기 기판과 상기 스탬프를 고정시키는 기판 고정부 및 상기 스탬프 홀더 또는 상기 기판 홀더 중 일측에 구비되어 상기 기판과 상기 스탬프 사이를 선택적으로 이격시키는 스페이서부를 포함하여 구성된다.
임프린트 리소그래피(imprint lithograph), 기판 및 스탬프 정렬

Description

기판 정렬 모듈 및 이를 구비하는 리소그래피 장치{ALIGNMENT MODULE FOR SUBSTRATE AND LITHOGRAPH APPARATUS HAVING THE ALIGNMENT MODULE}
본 발명은 반도체 장치의 제조를 위한 리소그래피 장치에 관한 것으로, 기판 및 스탬프 사이의 간격을 일정하게 유지시킬 수 있는 기판 정렬 모듈 및 이를 구비하는 리소그래피 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치(semiconductor device)는 반도체 기판에 증착, 리소그래피(lithography), 식각, 화학기계적 연마(chemical mechanical polishing), 세정 및 건조, 이온주입, 그리고 검사 등과 같은 단위 공정들이 반복 수행됨에 따라 제조된다.
최근 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있으며, 미세 가공 기술에 대한 디자인 룰(design rule)이 엄격해지고 있다.
일반적으로, 반도체 장치의 제조를 위해서는 마이크로미터 혹은 나노미터 수준의 미세한 구조물을 제작해야 하는데, 마스크(Mask) 혹은 스탬프(Stamp)를 이용하여 구조물의 형상을 전사시켜 대량으로 생산하는 방법과 마스크 혹은 스탬프 없 이 임의의 형상을 제작하는 방법이 있다. 여기서, 전자의 경우, 마스크에 광을 조사하여 전사시키는 포토 리소그래피와 스탬프를 사용하여 물리적으로 압착시켜 전사시키는 임프린트 리소그래피가 있다.
그런데 포토 리소그래피 공정의 경우 가공 가능한 구조물의 미세도는 광원의 파장에 의존하므로, 미세 패턴의 마스크를 사용하더라도 광원의 파장 이하의 미세 구조물을 가공하기 어려우며, 빛의 간섭 효과의 영향으로 인해 반도체 소자의 집적도가 커짐에 따라 패턴의 CD(critical dimension)가 불균일하게 형성되는 문제점이 있다.
이러한 포토 리소그래피 공정의 문제점 및 한계를 극복하기 위해서 임프린트 리소그래피(imprint lithography) 공정이 개발되었다. 임프린트 리소그래피 공정은 패턴이 형성된 스탬프를 기판에 물리적으로 접촉시킨 후 에너지(자외선 또는 열(熱))를 인가하여 경화시켜 패턴을 전사하는 방법으로, 기존의 포토 리소그래피 공정으로는 구현하기 힘든 수십에서 수 나노 이하의 미세 패턴제작이 가능하다.
한편, 리소그래피 공정을 통해 기판 상에 2차원 또는 3차원 구조물이 형성되는데, 3차원 구조물을 형성하기 위해서는 포토 리소그래피 또는 임프린트 리소그래피 공정을 1회 이상 수행하는 다층 패터닝 공정이 수행된다. 여기서, 다층 패터닝 공정의 경우 다수의 패터닝 공정을 순차적으로 수행하여 구조물을 형성하므로, 매 패터닝 시마다 직전 패터닝 단계에서 전사된 패턴과 현재 단계에서 패터닝하고자 하는 스탬프의 위치 정렬이 매우 중요하며, 이러한 스탬프와 기판의 위치 정렬 여부는 제작된 구조물의 정확성 및 형상을 결정하는 중요한 요인 중 하나이다.
기존의 임프린트 리소그래피 공정은 기판과 스탬프가 서로 맞닿은 상태에서 기판이 정렬되므로 정렬 과정에서 레지스트의 형태가 변형될 수 있다. 여기서 기판의 정렬을 위한 기판의 위치 측정은 스탬프와 기판 사이의 거리가 일정한 값을 유지해야 하므로 기판과 스탬프의 간격을 일정하게 유지시킬 수 있는 장치 및 기술의 개발이 필요하다. 또한, 기판의 정렬 후 기판에 대해 스탬프를 가압하는 과정에서 기판의 위치가 변경될 수 있어서 기판 정렬 후 기판과 스탬프의 위치를 정밀하게 유지할 수 있는 장치 및 기술의 개발이 필요하다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들은 임프린트 리소그래피나 포토 리소그래피 장치에서 기판과 스탬프의 간격을 일정하게 유지하고, 정렬된 기판 및 스탬프의 위치를 유지시킬 수 있는 기판 정렬 모듈 및 이를 구비하는 리소그래피 장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 기판과 스탬프 사이의 간격을 일정하게 유지하고 정렬된 기판 및 스탬프의 위치를 정밀하게 유지할 수 있는 기판 정렬 모듈은, 기판이 장착되는 기판 홀더, 상기 기판 홀더 상부에 구비되어 스탬프가 장착되고, 제1 홀더부와 상기 스탬프가 장착되고 상기 제1 홀더부에 대해 상하 선형 이동 가능하게 형성된 제2 홀더부와 상기 제1 홀더부와 상기 제2 홀더부 사이에 구비되어 상기 제2 홀더부의 선형 이동을 지지하는 가이드로 형성되는 스탬프 홀더, 상기 스탬프 홀더 또는 상기 기판 홀더 중 일측에 구비되어 상기 기판과 상기 스탬프를 고정시키는 기판 고정부 및 상기 스탬프 홀더 또는 상기 기판 홀더 중 일측에 구비되어 상기 기판과 상기 스탬프 사이를 선택적으로 이격시키는 스페이서부를 포함하여 구성된다.
실시예에서, 상기 스페이서부는 상기 제2 홀더부 또는 상기 스탬프와 선택적으로 접촉 가능하도록 상기 스탬프 홀더 일측에 구비되고, 필름 혹은 블록 형태를 가질 수 있다. 여기서, 상기 스페이서부 일 측에는 상기 스페이서부의 이동을 위 한 구동부가 구비되고, 상기 구동부는 상기 제1 홀더부에 구비되어 상기 스페이서부를 힌지 회전시키는 힌지 레버 형태일 수 있다. 또는, 상기 스페이서부는 상기 기판 홀더 또는 상기 스탬프 홀더 중 어느 한 쪽에 구비되되 다른 쪽을 향해 돌출 구비될 수 있다. 그리고 상기 스페이서부는 스프링에 의해 탄성 지지되고, 상기 스프링은 기판의 정렬 시 상기 기판과 상기 스탬프 사이의 간격을 유지시키도록 형성될 수 있다.
실시예에서, 상기 가이드는 상기 제2 홀더부가 상기 제1 홀더부에 대해 미끄럼 이동이 가능하도록 하는 롤러 또는 베어링일 수 있다. 또는, 상기 가이드는 상기 제2 홀더부의 상하 이동을 탄성적으로 지지하는 리프 스프링 또는 힌지일 수 있다. 여기서, 상기 가이드는 상기 제2 홀더부 둘레를 따라 2개 이상 다수의 가이드가 구비될 수 있다.
또한, 상기 기판 고정부는 상기 기판 홀더 또는 상기 스탬프 홀더를 선택적으로 고정시킬 수 있도록 형성되고, 자기력, 정전기력, 공기압 중 어느 하나의 형태로 상기 기판 홀더 또는 상기 스탬프 홀더를 고정시킬 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 기판 정렬 모듈은, 스탬프가 장착되는 스탬프 홀더, 상기 스탬프 홀더 상부에 구비되어 기판이 장착되고, 제1 홀더부와 상기 기판이 장착되고 상기 제1 홀더부에 대해 상하 선형 이동 가능하게 형성된 제2 홀더부와 상기 제1 홀더부와 상기 제2 홀더부 사이에 구비되어 상기 제2 홀더부의 선형 이동을 지지하는 가이드로 형성되는 기판 홀더, 상기 스탬프 홀더 또는 상기 기판 홀더 중 일측에 구비되어 상기 기판과 상기 스탬프를 고정시키는 기판 고정부 및 상기 스탬프 홀더 또는 상기 기판 홀더 중 일측에 구비되어 상기 기판과 상기 스탬프 사이를 선택적으로 이격시키는 스페이서부를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 리소그래피 장치는, 기판과 스탬프가 장착되고 상기 기판과 상기 스탬프의 위치를 정렬하는 기판 정렬 모듈 및 상기 기판 정렬 모듈이 장착되어 상기 스탬프의 패턴을 상기 기판에 전사하는 임프린트 모듈을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 기판 정렬 모듈은, 기판이 장착되는 기판 홀더, 상기 기판 홀더에 대해 선택적으로 결합 가능하게 구비되어 스탬프가 장착되는 스탬프 홀더, 상기 스탬프 홀더 또는 상기 기판 홀더 중 일측에 구비되어 상기 기판과 상기 스탬프를 고정시키는 기판 고정부 및 상기 스탬프 홀더 또는 상기 기판 홀더 중 일측에 구비되어 상기 기판과 상기 스탬프 사이를 선택적으로 이격시키는 스페이서부를 포함하여 구성될 수 있다.
실시예에서, 상기 기판 홀더와 상기 스탬프 홀더 중 어느 하나는, 제1 홀더부, 상기 기판 또는 상기 스탬프가 장착되고 상기 제1 홀더부에 대해 상하 선형 이동 가능하게 형성된 제2 홀더부 및 상기 제1 홀더부와 상기 제2 홀더부 사이에 구비되어 상기 제2 홀더부의 선형 이동을 지지하는 가이드로 형성될 수 있다.
실시예에서, 상기 스페이서부는 상기 제1 홀더부와 상기 제2 홀더부 사이에 구비되어 상기 제2 홀더부와 선택적으로 접촉 가능하도록 구비되고, 필름 혹은 블록 형태를 가질 수 있다. 또는, 상기 스페이서부는 상기 기판 홀더 또는 상기 스 탬프 홀더 중 어느 한 쪽에 구비되되 다른 쪽을 향해 돌출 구비될 수 있다.
실시예에서, 상기 가이드는 상기 제2 홀더부 둘레를 따라 2개 이상 다수의 가이드가 구비되고, 상기 가이드는 상기 제2 홀더부가 상기 제1 홀더부에 대해 미끄럼 이동이 가능하도록 하는 롤러 또는 베어링이거나, 상기 제2 홀더부의 상하 이동을 탄성적으로 지지하는 리프 스프링 또는 힌지일 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 기판의 정렬 시 기판과 스탬프가 접촉되는 것을 방지하고 기판과 스탬프 사이의 간격을 일정하게 유지시킴으로써 기판의 정렬 과정에서 기판의 위치를 정밀하게 측정할 수 있어서 기판의 위치 정렬 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 기판의 정렬 후 기판과 스탬프의 접촉 과정에서 기판의 위치가 어긋나는 것을 방지할 수 있다.
또한, 다양한 구조물을 정밀하게 제작 가능하므로 보다 집적도 높은 반도체 장치를 제작할 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 기판 정렬 모듈(10) 및 리소그래피 장치에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시예에 따르면 리소그래피 장치는 기판(1)을 정렬하고 고정하는 기판 정렬 모듈(10)과 기판(1)에 패터닝을 위한 임프린트 모듈(미도시)로 구성되며, 기판(1)과 스탬프(3)가 기판 정렬 모듈(10)에 안착되고 정렬된 후 기판 정렬 모듈(10)에 고정된 상태로 임프린트 모듈로 이송되어 패터닝 공정이 수행된다.
한편, 이하에서는 임프린트 리소그래피(imprint lithography) 장치를 예로 들어 설명하지만 본 발명이 임프린트 리소그래피에 한정되는 것은 아니며, 포토 리소그래피(photo lithography) 장치에도 동일하게 적용할 수 있다.
먼저, 도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 공정을 설명하기 위한 모식도들로서, 다층 패터닝 공정을 설명하기 위한 모식도들이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 기판(1)위에 레지스트(4)를 도포하고 제1 스탬프(2)를 레지스트(4)에 대해 가압하여 제1 스탬프(2)에 형성된 패턴을 레지스트(4)에 전사한다. 여기서, 4a는 제1 스탬프(2)의 패턴이 전사된 레지스트(4a)이다.
기판(1)에 3차원 구조물을 형성하기 위해서, 패턴이 전사된 레지스트(4a) 위에 제2 레지스트(5)를 도포한 후 제2스탬프(3)를 가압하여 제2 스탬프(3)의 패턴을 전사시킨다. 여기서, 5a는 제2 스탬프(3)의 패턴이 전사된 레지스트(5a)이다.
여기서, 다층 패터닝 공정은, 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이 2개 이상 다수의 스탬프(2, 3)를 이용하여 순차적으로 패턴을 전사하여 3차원 구조물을 형성하므로 스탬프(2, 3)와 기판(1)의 위치 정렬이 중요하다. 도 2에서 'P'는 제2 스탬 프(3)에서 전사하고자 하는 패턴 형상(P)을 나타내고, 'M'은 제2 스탬프(3)와 기판(1)의 정렬 시 기판(1)의 위치를 확인하기 위한 정렬 형상(M)을 나타낸다.
본 실시예에 따르면 스탬프(3)와 기판(1)을 정렬하고 정렬된 기판(1)의 위치를 유지시키기 위한 기판 정렬 모듈(10)이 개시된다.
우선, 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 모듈(10)에 대해 설명한다. 참고적으로, 도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 모듈(10)의 동작 및 구성을 설명하기 위한 모식도이고, 도 7과 도 8은 기판 정렬 모듈(10)에서 스페이서부(124)를 설명하기 위한 요부 모식도이다. 한편, 설명의 편의를 위해 이하에서는 스탬프의 도면부호는 '3'을 사용하여 설명한다. 여기서 스탬프(3)는 상술한 제1 및 제 2 스탬프를 포함하여 기판(1)에 패턴을 전사하기 위한 스탬프들을 모두 포함하여 통칭한다.
기판 정렬 모듈(10)은 기판(1)과 스탬프(3)를 정렬하고 정렬된 기판(1)과 스탬프(3)를 고정된 상태로 유지시키며, 임프린트 리소그래피 공정을 위해 기판(1)의 이송 시 기판 정렬 모듈(10) 단위로 이송된다. 기판 정렬 모듈(10)은 기판(1)이 장착 지지되는 기판 홀더(11), 스탬프(3)가 장착 지지되는 스탬프 홀더(12) 및 정렬된 기판(1)과 스탬프(3)를 고정시키는 기판 고정부(13)로 이루어진다. 예를 들어, 기판 홀더(11)와 스탬프 홀더(12)는 각각 진공을 제공하여 기판(1)과 스탬프(3)를 고정시키는 진공 척일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 기판 홀더(11)와 스탬프 홀더(12)는 정전척과 같이 기판(1)과 스탬프(3)를 고정시킬 수 있는 실질적으로 다양한 형태를 가질 수 있다.
기판 고정부(13)는 기판 홀더(11) 또는 스탬프 홀더(12) 일측에 구비되어 정렬된 기판(1) 및 스탬프(3)를 고정시킨다. 예를 들어, 기판 고정부(13)는 스탬프 홀더(12) 일측에 구비되어 기판 홀더(11)를 선택적으로 고정시킬 수 있도록 구비되며, 기판 고정부(13)의 구동을 위한 솔레노이드(solenoid) 방식의 액추에이터(actuator)가 구비될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 기판 고정부(13)는 자기력, 정전기력, 공기압 등 실질적으로 다양한 형태가 사용될 수 있다. 일 예로 기판 고정부(13)는, 마그네틱 베이스(Magnetic base)와 같이 기판 홀더(11)를 자성체로 형성하고 기판 고정부(13)는 내부에 회전 가능한 영구자석을 장착하여 영구자석을 회전시킴으로써 기판 홀더(11)와 기판 고정부(13)의 접촉면에 흐르는 자기력을 형성하거나 해제하여 기판 홀더(11)와 기판 고정부(13)를 결합 또는 해제할 수 있다. 또한, 기판 고정부(13)의 구동은 전기를 이용하는 모터나 솔레노이드, 공압을 이용한 회전 실린더 등 실질적으로 다양한 형태가 사용될 수 있다.
한편, 기판 정렬 모듈(10)은 기판(1)이 안착된 기판 홀더(11)를 수평 방향으로 이동시킴으로써 기판(1)과 스탬프(3)의 위치를 정렬한다. 그런데 기판(1) 표면에는 레지스트(resist)가 도포되어 있으므로, 기판 정렬 모듈(10)은 기판(1)의 정렬 과정에서 레지스트가 변형되는 것을 방지하기 위한 스페이서부(124)가 구비된다. 또한, 스탬프 홀더(12)는 기판(1)과 스탬프(3) 사이를 소정 간격 이격시키고 기판(1)의 정렬이 완료되면 기판(1)과 스탬프(3)를 밀착시킬 수 있도록 제1홀더부(121)와 제2홀더부(122)의 두 부분으로 분할 형성되며, 제2 홀더부(122)의 상하 이동이 가능하도록 가이드(123)가 구비된다.
상세하게는, 스탬프 홀더(12)에서 제1 홀더부(121)는 기판 고정부(13)가 구비되어 기판 홀더(11)를 고정시키고 제2 홀더부(122)의 이동을 지지하는 역할을 하고, 제2 홀더부(122)는 스탬프(3)가 안착되어 기판(1)에 대해 상하로 이동하여 기판(1)과 스탬프(3) 사이를 소정 간격 이격시키고, 기판(1)의 정렬이 완료되면 기판(1)과 스탬프(3)를 밀착시키는 역할을 한다. 또한, 가이드(123)는 제1 홀더부(121)와 제2 홀더부(122) 사이에 구비되어 제1 홀더부(121)에 대해 제2 홀더부(122)가 상하 방향으로 선형 이동 가능하도록 지지한다. 예를 들어, 가이드(123)는 제2 홀더부(122)의 미끄럼 선형 이동이 가능하도록 베어링이나 롤러 등의 접촉식 선형 가이드일 수 있다.
스페이서부(124)는 단부가 스탬프(3)를 하부에서 지지하도록 제1 홀더부(121)에서 제2 홀더부(122) 방향으로 돌출 구비되고, 스탬프(3)의 하부 방향 이동을 제한하여 스탬프(3)와 기판(1)을 일정 간격 유지시킨다. 예를 들어, 스페이서부(124)는 기판(1)과 스탬프(3) 사이의 간격을 유지할 수 있도록 소정 두께를 갖고 필름 또는 블록 형태를 가질 수 있다. 또한, 스페이서부(124)의 일 측에는 스페이서부(124)가 스탬프(3)를 선택적으로 지지할 수 있도록 스페이서부(124)를 이동시키는 구동부가 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 7과 도 8에 도시한 바와 같이, 구동부는 일단이 스페이서부(124)의 일 측에 결합되고 제1 홀더부(121)에 힌지 결합된 레버(125)일 수 있다. 그리고 스페이서부(124)는 레버(125)의 힌지 회전에 의해 스탬프(3)와 결합되거나 스탬프(3)에서 이탈할 수 있다.
또한, 스페이서부(124)는 스탬프(3)와 접촉 면적을 최소화할 수 있도록 형성된다.
한편, 스페이서부(124)는 스탬프(3)의 둘레를 따라 다수의 스페이서부(124)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 스페이서부(124)는 스탬프(3)를 안정적으로 지지할 수 있도록 스탬프(3)의 둘레를 따라 180° 간격으로 2개의 스페이서부(124)가 구비되거나 120° 간격으로 3개의 스페이서부(124)가 구비될 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 스페이서부(124)와 레버(125)의 형태와 위치 및 수는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 기판 정렬 모듈(10)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 3에 도시한 바와 같이, 기판 홀더(11)와 스탬프 홀더(12)에 각각 기판(1)과 스탬프(3)가 안착되고, 기판 홀더(11)와 스탬프 홀더(12)가 서로 밀착 결합된다.
다음으로, 도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 기판 홀더(11)를 수평 방향으로 이동시켜 기판(1)과 스탬프(3)를 정렬한다. 여기서, 스탬프(3)는 스페이서부(124)에 의해 기판(1) 표면과 소정 간격 이격되므로 기판(1)을 정렬하는 과정에서 기판(1)과 스탬프(3)의 접촉을 방지하고 기판(1) 표면의 레지스트의 변형을 방지할 수 있다.
다음으로, 도 6에 도시한 바와 같이, 기판(1)의 정렬이 완료되면 스페이서부(124)를 이동시켜 기판(1)과 스탬프(3)를 밀착시키고, 기판 정렬 모듈(10)이 이 송되어 임프린트 리소그래피 공정이 수행된다.
본 실시예에 따르면, 기판(1)의 정렬 시에는 기판(1)과 스탬프(3)를 소정 간격 이격시키므로 기판(1)의 이동에 의해 레지스트가 변형되는 것을 방지할 수 있으며 기판(1)의 위치를 정밀하게 정렬할 수 있다. 그리고 기판(1)의 정렬 후에는 기판(1)과 스탬프(3)를 밀착 고정시키므로 정렬된 위치가 어긋나는 것을 방지하고, 이송 및 리소그래피 공정에서 위치가 어긋나는 것을 방지하여, 패터닝의 정밀도를 향상시키고 불량 발생을 줄일 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서는 제1 홀더부(121)에서 돌출되어 스탬프(3)의 일부를 접촉 지지하는 스페이서부(124)와 힌지 레버(125) 형태의 구동부에 대해서 설명했다. 이와는 달리 기판 홀더(11)에서 소정 높이 상부로 돌출되는 형태도 가능하다.
이하에서는 도 9 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 변형 실시예에 따른 기판 정렬 모듈(10)에 대해서 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 9 내지 도 12는 기판 홀더(11)에서 돌출된 형태의 스페이서부(224)를 구비하는 기판 정렬 모듈(10) 구성 및 동작을 설명하기 위한 모식도들이다. 한편, 이하에서 설명하는 실시예는 스페이서부(224)와 구동부를 제외하고는 상술한 실시예와 동일하므로, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 명칭 및 도면부호를 사용하며 중복되는 설명은 생략한다.
도면을 참조하면, 기판 정렬 모듈(10)은 기판(1) 정렬 시 기판(1)과 스탬프(3) 사이의 간격을 유지하기 위한 스페이서부(224)가 구비된다.
스페이서부(224)는 기판 홀더(11)에서 스탬프 홀더(12)와 마주보는 면인 상면에서 상부로 소정 높이 돌출 구비된다. 여기서, 스페이서부(224)는 기판(1)의 정렬 과정에서 기판(1)과 스탬프(3)를 소정 간격 이격시킬 수 있는 높이로 돌출 형성되고, 가압 시 기판(1)과 스탬프(3)가 밀착될 수 있을 정도의 길이를 갖는다.
스페이서부(224)의 하부에는 스페이서부(224)의 구동을 위해 스페이서부(224)를 탄성 지지하는 스프링(225) 형태의 구동부가 구비될 수 있다. 여기서, 스프링(225)은 도 10과 도 11과 같이 기판(1)의 정렬 과정에서는 기판(1)과 스탬프(3)를 이격시킬 수 있도록 스탬프(3) 및 제2 홀더부(122) 등의 하중을 지지할 수 있을 정도의 탄성력을 갖는다.
또한, 스페이서부(224)는 스탬프(3)를 안정적으로 지지할 수 있도록 다수 개가 구비될 수 있으며, 예를 들어, 스탬프(3)의 둘레를 따라 180° 간격으로 2개의 스페이서부(224) 또는 120° 간격으로 3개의 스페이서부(224), 또는 다수의 스페이서부(224)가 동일 간격으로 방사상으로 구비될 수 있다.
그리고 기판(1)의 정렬이 완료되면 도 12에 도시한 바와 같이 제2 홀더부(122)를 가압함으로써 기판(1)과 스탬프(3)가 밀착된다. 여기서, 제2 홀더부(122)는 스프링(225)의 탄성력을 이기고 기판(1)과 스탬프(3)를 밀착시킬 수 있을 정도의 힘으로 가압된다.
그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 스페이서부(224)와 스프링(225)의 형태와 위치 및 수는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 스페이서부(224)와 스프링(225)가 기판 홀더(11)에 구비된 것을 예로 들어 설명하였으나, 스탬프 홀더(12)에서 기판 홀더(11)를 향해 하부로 돌출 구비되는 것도 가능할 것이다.
상술한 실시예들에서는 제2 홀더부(122)의 이동을 위해 선형 이동이 가능하도록 베어링이나 롤러 등의 접촉식 선형 가이드(123)를 예로 들어 설명하였으나, 접촉식 선형 가이드 이외에도 제2 홀더부(122)의 선형 이동을 위해 다양한 가이드가 사용될 수 있다. 일 예로, 제1 홀더부(121)와 제2 홀더부(122) 사이에 리프 스프링(leaf spring)을 구비하여 제2 홀더부(122)의 상하 이동을 탄성적으로 지지할 수 있다.
이하에서는 도 13 내지 도 16을 참조하여 가이드의 변형 실시예들에 대해 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 13 내지 도 15는 본 발명의 변형 실시예들에 따른 가이드의 모식도들이고, 도 16은 도 15의 가이드의 요부 사시도이다. 한편, 이하에서 설명하는 실시예는 가이드를 제외하고는 상술한 실시예들와 동일하므로, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 명칭 및 도면부호를 사용하며 중복되는 설명은 생략한다.
우선, 도 13은 제1 홀더부(121)와 제2 홀더부(122) 사이에 2개의 리프 스프링(231, 232)으로 구성된 선형 가이드(230)를 도시하였다. 제2 홀더부(122)의 이동 방향을 따라 상하로 리프 스프링(231, 232)을 2개 구비함으로써 제2 홀더부(122)의 상하 이동 시 안정적으로 탄성적으로 지지할 수 있다. 또한, 가이드(230)는 제2 홀더부(122)를 안정적으로 지지할 수 있도록 제2 홀더부(122)의 둘 레를 따라 2개 이상의 다수의 가이드(230)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 2개의 리프 스프링(231, 232)으로 구성된 가이드(230)가 제2 홀더부(122)의 둘레를 따라 180° 간격으로 2개, 또는 120° 간격으로 3개, 또는 다수의 가이드(230)가 동일 간격으로 방사상으로 구비될 수 있다.
도 14는 2중의 리프 스프링(241, 242, 243, 244)과 스프링 홀더(245)로 구성된 선형 가이드(240)를 도시하였다. 본 실시예에 따른 가이드(240)는 상술한 실시예와 마찬가지로 제1 홀더부(121)와 제2 홀더부(122) 사이에 구비되며, 제2 홀더부(122)의 둘레를 따라 2개 이상 다수의 가이드(240)가 구비될 수 있다.
한편, 도 14의 변형 실시예로서 도 15와 도 16에 도시한 바와 같이, 2중의 리프 스프링(251, 252, 253, 254)와 스프링 홀더(255)로 구성된 가이드(250)가 구비될 수 있다.
상술한 실시예들에 따르면, 리프 스프링 구조의 선형 가이드를 제2 홀더부(122) 둘레를 따라 2개 이상 방사형으로 배치함으로써 스탬프(3) 및 제2 홀더부(122)의 상하 이동 과정에서 각도나 수평 방향으로의 위치 어긋남을 방지하고 균형을 유지하며 안정적으로 이동할 수 있도록 한다.
그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 가이드는 롤러나 베어링, 리프 스프링 이외에도 힌지 등이 사용될 수 있으며, 가이드의 수와 위치 및 형태는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 상술한 실시예들에서는 기판 정렬 모듈(10)이 상부에 스탬프(3)가 안착되고 하부에 기판(1)이 안착되는 예를 들어 설명하였으나, 이와는 반대로 상부에 기판(1)이 안착되고 하부에 스탬프(3)가 안착되며, 기판(1)이 제2 홀더부에 의해 상하로 선형 이동하도록 구성하는 것도 가능하다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 공정에서 다층 패터닝 공정을 설명하기 위한 모식도들;
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 정렬 모듈의 구성 및 동작을 설명하기 위한 모식도들;
도 7과 도 8은 도 3 내지 도 6의 기판 정렬 모듈의 스페이서부의 요부 모식도;
도 9 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 정렬 모듈의 구성 및 동작을 설명하기 위한 모식도들;
도 13 내지 도 15는 본 발명의 변형 실시예들에 따른 가이드의 모식도들;
도 16은 도 15에 도시한 가이드의 동작을 설명하기 위한 요부 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 기판(substrate) 2, 3: 스탬프(stamp)
4, 5: 레지스트(resist) 4a, 5a: 패턴이 전사된 레지스트
10: 기판 정렬 모듈(alignment module)11: 기판 홀더(holder)
12: 스탬프 홀더 13: 기판 고정부
121, 122: 홀더부 123: 가이드
124: 스페이서부(spacer) 125: 레버(lever)

Claims (15)

  1. 기판이 장착되는 기판 홀더;
    상기 기판 홀더 상부에 구비되어 스탬프가 장착되고, 제1 홀더부와 상기 스탬프가 장착되고 상기 제1 홀더부에 대해 상하 선형 이동 가능하게 형성된 제2 홀더부와 상기 제1 홀더부와 상기 제2 홀더부 사이에 구비되어 상기 제2 홀더부의 선형 이동을 지지하는 가이드로 형성되는 스탬프 홀더;
    상기 스탬프 홀더 또는 상기 기판 홀더 중 일측에 구비되어 상기 기판과 상기 스탬프를 고정시키는 기판 고정부; 및
    상기 제2 홀더부 또는 상기 스탬프와 선택적으로 접촉 가능하도록 상기 스탬프 홀더 일측에 구비되어 상기 기판과 상기 스탬프 사이를 선택적으로 이격시키고, 필름 혹은 블록 형태는 갖는 스페이서부;
    를 포함하는 기판 정렬 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서부 일 측에는 상기 스페이서부의 이동을 위한 구동부가 구비되고,
    상기 구동부는 상기 제1 홀더부에 구비되어 상기 스페이서부를 힌지 회전시키는 힌지 레버인 기판 정렬 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서부는 상기 기판 홀더 또는 상기 스탬프 홀더 중 어느 한 쪽에 구비되되 다른 쪽을 향해 돌출 구비된 기판 정렬 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스페이서부는 스프링에 의해 탄성 지지되고,
    상기 스프링은 기판의 정렬 시 상기 기판과 상기 스탬프 사이의 간격을 유지시키도록 형성된 기판 정렬 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가이드는 상기 제2 홀더부가 상기 제1 홀더부에 대해 미끄럼 이동이 가능하도록 하는 롤러 또는 베어링인 기판 정렬 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가이드는 상기 제2 홀더부의 상하 이동을 탄성적으로 지지하는 리프 스프링 또는 힌지인 기판 정렬 모듈.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 가이드는 상기 제2 홀더부 둘레를 따라 2개 이상 다수의 가이드가 구비된 기판 정렬 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기판 고정부는 상기 기판 홀더 또는 상기 스탬프 홀더를 선택적으로 고정시킬 수 있도록 형성되고,
    자기력, 정전기력, 공기압 중 어느 하나의 형태로 상기 기판 홀더 또는 상기 스탬프 홀더를 고정시키는 기판 정렬 모듈.
  10. 스탬프가 장착되는 스탬프 홀더;
    상기 스탬프 홀더 상부에 구비되어 기판이 장착되고, 제1 홀더부와 상기 기판이 장착되고 상기 제1 홀더부에 대해 상하 선형 이동 가능하게 형성된 제2 홀더부와 상기 제1 홀더부와 상기 제2 홀더부 사이에 구비되어 상기 제2 홀더부의 선형 이동을 지지하는 가이드로 형성되는 기판 홀더;
    상기 스탬프 홀더 또는 상기 기판 홀더 중 일측에 구비되어 상기 기판과 상기 스탬프를 고정시키는 기판 고정부; 및
    상기 스탬프 홀더 또는 상기 기판 홀더 중 일측에 구비되어 상기 기판과 상기 스탬프 사이를 선택적으로 이격시키는 스페이서부;
    를 포함하는 기판 정렬 모듈.
  11. 기판과 스탬프가 장착되고 상기 기판과 상기 스탬프의 위치를 정렬하는 기판 정렬 모듈; 및
    상기 기판 정렬 모듈이 장착되어 상기 스탬프의 패턴을 상기 기판에 전사하는 임프린트 모듈;
    을 포함하고,
    기판 정렬 모듈은,
    기판이 장착되는 기판 홀더;
    상기 기판 홀더에 대해 선택적으로 결합 가능하게 구비되어 스탬프가 장착되는 스탬프 홀더;
    상기 스탬프 홀더 또는 상기 기판 홀더 중 일측에 구비되어 상기 기판과 상기 스탬프를 고정시키는 기판 고정부; 및
    상기 스탬프 홀더 또는 상기 기판 홀더 중 일측에 구비되어 상기 기판과 상기 스탬프 사이를 선택적으로 이격시키는 스페이서부;
    를 포함하는 리소그래피 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기판 홀더와 상기 스탬프 홀더 중 어느 하나는,
    제1 홀더부, 상기 기판 또는 상기 스탬프가 장착되고 상기 제1 홀더부에 대 해 상하 선형 이동 가능하게 형성된 제2 홀더부 및 상기 제1 홀더부와 상기 제2 홀더부 사이에 구비되어 상기 제2 홀더부의 선형 이동을 지지하는 가이드로 형성되는 리소그래피 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스페이서부는 상기 제1 홀더부와 상기 제2 홀더부 사이에 구비되어 상기 제2 홀더부와 선택적으로 접촉 가능하도록 구비되고, 필름 혹은 블록 형태를 갖는 리소그래피 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 스페이서부는 상기 기판 홀더 또는 상기 스탬프 홀더 중 어느 한 쪽에 구비되되 다른 쪽을 향해 돌출 구비된 리소그래피 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 가이드는 상기 제2 홀더부 둘레를 따라 2개 이상 다수의 가이드가 구비되고,
    상기 가이드는 상기 제2 홀더부가 상기 제1 홀더부에 대해 미끄럼 이동이 가능하도록 하는 롤러 또는 베어링이거나, 상기 제2 홀더부의 상하 이동을 탄성적으로 지지하는 리프 스프링 또는 힌지인 리소그래피 장치.
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