KR101853871B1 - 임프린트 리소그래피 장치 및 이를 이용한 임프린트 리소그래피 방법 - Google Patents

임프린트 리소그래피 장치 및 이를 이용한 임프린트 리소그래피 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판에 소정의 패턴을 형성하기 위한 임프린트 리소그래피 장치 및 이를 이용한 임프린트 리소그래피 방법에 관한 것이다. 본 발명의 임프린트 리소그래피 장치는 기판지지부와, 스탬프흡착부와, 공기발생부와, 공압제어부를 포함하고, 본 발명의 임프린트 리소그래피 방법은 스탬프 정렬단계와, 스탬프 부착단계를 포함한다. 본 발명은 스탬프를 스탬프흡착부에 흡착한 상태에서, 스탬프를 흡착하는 다수의 통기홀 중 기판에 부착하려는 스탬프의 부착구간에 대응하는 일부의 통기홀에 양압을 인가하고, 스탬프흡착부에 흡착된 스탬프의 흡착구간에 대응하는 다른 일부의 통기홀은 음압이 인가된 상태를 유지하며, 부착구간과 흡착구간 사이에 존재하는 나머지 일부의 통기홀에는 양압 및 음압이 모두 차단되는 것을 특징으로 한다.

Description

임프린트 리소그래피 장치 및 이를 이용한 임프린트 리소그래피 방법{Imprint lithography equipment and method using the same}
본 발명은 임프린트 리소그래피 장치 및 이를 이용한 임프린트 리소그래피 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판에 소정의 패턴을 형성하기 위한 임프린트 리소그래피 장치 및 이를 이용한 임프린트 리소그래피 방법에 관한 것이다.
리소그래피(Lithography) 기술은 반도체 등이 실장되는 기판 상에 집적회로의 패턴을 인쇄하여 형성하는 기술로서, 리소그래피 기술의 발전은 오늘날 집적회로의 고 집적도를 가능하게 하였다.
광학 리소그래피, EUV 리소그래피(EUVL), X-ray 리소그래피, Ion-beam 리소그래피, Electron-Beam(e-beam) 리소그래피 등과 같이 기존에 널리 사용되거나 제안되었던 리소그래피 방법들은 최대 패터닝 면적이 작고, 패터닝 속도 및 처리량이 너무 낮을 뿐만 아니라 비용이 과도히 소모되는 단점이 있었다. 특히, 최근 요구되는 나노 단위의 회로 패턴 형성을 대량, 고속으로 수행하기 어려운 문제점이 있었다.
이러한 종래의 리소그래피 방법들에 반해, 최근 제안된 임프린트 리소그래피 방법은, 나노 구조물 및 나노 소자의 경제적인 대량생산을 위한 기술로 각광받고 있다. 위에서 제안된 임프린트 리소그래피 방법이란, 열가소성 폴리머 등으로 코팅한 기판 표면을 나노 크기의 구조물(100㎚이하)을 갖는 스탬프(stamp)로 압착하여 스탬프에 형성된 패턴을 기판상에 옮기는 방법이다. 이때, 기판에 각인된 패턴은 스탬프의 형상과 동일하게 형성되며, 스탬프는 주로 나노 크기의 패턴을 가진 실리콘, 실리콘 산화물 등으로 제작된다.
종래의 임프린트 리소그래피 방법을, 도 1을 참조하여 간략하게 설명하면 다음과 같다. 실리콘 웨이퍼 등으로 형성된 기판(10) 위에 열가소성 폴리머 등을 코팅하여 레지스트층을 형성하고, 미리 제작된 패턴(21)을 갖는 스탬프(20)를 기판(10)을 향해 가압·부착하여 스탬프(20)의 패턴(21)을 기판(10)으로 전사(정확히는 레지스트층에 전사)시킨다. 이렇게 임프린트 하는 동안 레지스트층에 자외선을 투사하여 레지스트층을 응고시키거나, 또는 레지스트층을 유리 전이온도 이상으로 가열하여 스탬프(20)의 패턴이 기판(10)에 잘 각인되도록 한 다음, 스탬프(20)를 기판(10)으로부터 분리시킨다.
종래의 임프린트 리소그래피 방법은 스탬프(20)를 기판(10)을 향해 가압·부착하는 과정에서, 스탬프(20)와 기판(10) 사이에 존재하는 공기(A)가 기판(10) 밖으로 빠져나가지 못하고, 스탬프(20)와 기판(10) 사이에 포획되어 도시된 바와 같이 기판에 원하는 패턴이 찍히지 않아 패터닝 품질이 저하되는 문제점이 있었다.
스탬프(20)와 기판(10) 사이에 포획된 공기(A)로 인해 불량으로 처리되는 기판(10)이 많아짐에 따라 그만큼 공정의 수율이 낮아질 수 밖에 없었다.
대한민국 등록특허공보 제10-0755007호(2007. 09. 04. 등록공고, 발명의 명칭 : 나노 임프린트 리소그래피 방법 및 장치)
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스탬프를 기판에 부착하는 과정에서 그 사이에 공기가 포획되는 것을 방지할 수 있고, 스탬프가 완만하게 변형될 수 있는 임프린트 리소그래피 장치 및 이를 이용한 임프린트 리소그래피 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 임프린트 리소그래피 장치는, 기판을 지지하는 기판지지부; 상기 기판과 마주보게 배치되고, 상기 기판에 전사할 패턴이 형성된 스탬프를 흡착할 수 있는 다수의 통기홀을 구비하는 스탬프흡착부; 상기 다수의 통기홀에 양압 또는 음압을 제공하는 공압발생부; 및 상기 다수의 통기홀에 음압이 인가되어 상기 스탬프를 흡착한 상태에서, 상기 다수의 통기홀 중 상기 기판에 부착하려는 스탬프의 부착구간에 대응하는 일부의 통기홀에 양압이 인가되고, 상기 스탬프흡착부에 흡착된 스탬프의 흡착구간에 대응하는 다른 일부의 통기홀은 음압이 인가된 상태를 유지하며, 상기 부착구간과 상기 흡착구간 사이에 존재하는 나머지 일부의 통기홀에는 양압 및 음압이 모두 차단되도록 상기 공압발생부를 제어하는 공압제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 임프린트 리소그래피 장치에 있어서, 상기 기판지지부의 외곽부에 결합되어 상기 스탬프흡착부와 상기 기판지지부 사이의 이격공간을 외부로부터 밀폐시키는 밀폐부재;를 더 포함하고, 상기 기판지지부는, 상기 기판으로부터 이격된 위치에 형성되어 외부와 연결되는 배기홀을 구비하며, 상기 공압발생부는, 상기 배기홀에 음압 또는 양압을 제공하고, 상기 공압제어부는, 상기 배기홀에 음압이 인가되어 상기 이격공간에 존재하는 공기가 외부로 배출되도록 상기 공압발생부를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 임프린트 리소그래피 장치에 있어서, 상기 공압제어부는, 상기 다수의 통기홀 중 상기 배기홀으로부터 가장 먼 통기홀에 먼저 양압을 인가하여 상기 스탬프의 일부분을 상기 기판에 먼저 부착시킨 다음, 상기 배기홀에 접근하는 방향으로 상기 다수의 통기홀에 차례대로 양압을 인가할 수 있다.
본 발명에 따른 임프린트 리소그래피 장치에 있어서, 상기 밀폐부재는, 탄성재질로 구성되어 일단부는 상기 기판지지부에 결합되고, 타단부는 상기 기판지지부로 접근하는 상기 스탬프흡착부의 하면에 밀착될 수 있다.
본 발명에 따른 임프린트 리소그래피 장치에 있어서, 상기 밀폐부재는, 상기 기판지지부로부터 멀어지는 방향으로 상향경사지게 형성되고, 상기 스탬프흡착부의 하면에 밀착되면서 상기 스탬프의 중심부로부터 멀어지는 방향으로 휘어질 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 임프린트 리소그래피 방법은, 스탬프흡착부에 구비된 다수의 통기홀에 음압을 인가하여 스탬프를 흡착하고, 상기 스탬프흡착부를 기판을 지지하는 기판지지부에 근접하게 이동시켜 상기 기판에 평행하게 배치시키는 스탬프 정렬단계; 및 상기 스탬프를 상기 스탬프흡착부에 흡착한 상태에서, 상기 다수의 통기홀 중 상기 기판에 부착하려는 스탬프의 부착구간에 대응하는 일부의 통기홀에 양압을 인가하고, 상기 스탬프흡착부에 흡착된 스탬프의 흡착구간에 대응하는 다른 일부의 통기홀은 음압이 인가된 상태를 유지하며, 상기 부착구간과 상기 흡착구간 사이에 존재하는 나머지 일부의 통기홀에는 양압 및 음압이 모두 차단하는 스탬프 부착단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 임프린트 리소그래피 방법에 있어서, 상기 스탬프 정렬단계에 이어서 실행되고, 상기 스탬프흡착부를 상기 기판지지부의 외곽부에 결합된 밀폐부재에 밀착시켜 상기 스탬프흡착부와 상기 기판지지부 사이의 이격공간을 외부로부터 밀폐시키는 밀폐단계;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 임프린트 리소그래피 방법에 있어서, 상기 기판지지부는, 상기 기판으로부터 이격된 위치에 형성되어 외부와 연결되는 배기홀을 구비하며, 상기 스탬프 부착단계는, 상기 배기홀에 접근하는 방향으로 상기 다수의 통기홀에 차례대로 양압을 인가하여 상기 스탬프를 상기 기판에 부착시키고, 상기 배기홀에 음압을 인가하여 상기 이격공간에 존재하는 공기를 외부로 배출시킬 수 있다.
본 발명에 따른 임프린트 리소그래피 방법에 있어서, 상기 밀폐단계에 이어서 실행되고, 상기 배기홀에 음압을 인가하여 상기 이격공간에 존재하는 공기를 외부로 배출하기 전에, 상기 다수의 통기홀 중 상기 배기홀으로부터 가장 먼 통기홀에 먼저 양압을 인가하여 상기 스탬프의 일부분을 상기 기판에 부착시키는 스탬프 부착 준비단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 임프린트 리소그래피 방법에 있어서, 상기 스탬프 부착단계에 이어서 실행되고, 상기 배기홀에서 멀어지는 방향으로 상기 다수의 통기홀에 차례대로 음압을 발생시켜 상기 스탬프를 상기 스탬프흡착부에 흡착시키며, 상기 배기홀에 양압을 인가하여 상기 스탬프가 상기 기판지지부로부터 분리되면서 생성된 분리공간에 공기를 공급하는 스탬프 분리단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 임프린트 리소그래피 장치 및 이를 이용한 임프린트 리소그래피 방법에 따르면, 스탬프와 기판 사이에 공기가 포획되는 것을 방지할 수 있고, 이를 통해 패터닝 품질과 공정의 수율을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 임프린트 리소그래피 장치 및 이를 이용한 임프린트 리소그래피 방법에 따르면, 부착구간과 흡착구간 사이에 존재하는 통기홀에 공압을 차단시켜 스탬프가 완만하게 변형되도록 함으로써, 스탬프가 손상되거나 스탬프가 기판에 불균일하게 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 임프린트 리소그래피 장치 및 이를 이용한 임프린트 리소그래피 방법에 따르면, 밀폐부재가 S자로 휘어지거나 스탬프와 간섭되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 임프린트 리소그래피 장치 및 이를 이용한 임프린트 리소그래피 방법에 따르면, 스탬프를 기판으로부터 보다 안정적으로 분리시킬 수 있다.
도 1은 종래의 임프린트 리소그래피 장치의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 장치에 의해 스탬프가 기판에 부착에 부착되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 3은 도 2의 "A"부분을 확대하여 나타낸 부분확대도이고,
도 4는 도 2의 임프린트 리소그래피 장치에 구성된 공압제어부의 제어 방식에 따른 차이점을 비교설명하기 위한 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 방법의 수행 과정을 나타낸 블록도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 방법의 수행 과정을 나타낸 도면이고,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 방법의 수행 과정을 나타낸 블록도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 장치에 의해 스탬프가 기판에 부착되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 "A"부분을 확대하여 나타낸 부분확대도이고, 도 4는 도 2의 임프린트 리소그래피 장치에 구성된 공압제어부의 제어 방식에 따른 차이점을 비교설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 방법의 수행 과정을 나타낸 블록도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 장치(1)는 기판(S)에 소정의 패턴(P)을 형성하기 위한 장치로서, 기판지지부(100)와, 스탬프흡착부(200)와, 공압발생부(300)와, 공압제어부(400)를 포함한다.
상기 기판지지부(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 기판(S)을 지지한다. 기판지지부(100)는 접촉되는 기판(S)과 반응성이 낮고, 일정 강성을 갖는 강체(rigid body)면 충분하다.
기판(S)의 상면에는 얇은 레지스트층(미도시)이 도포된다. 레지스트층은 스탬프흡착부(200)에 흡착된 스탬프(T)와 물리적으로 접촉되어 스탬프(T)에 형성된 패턴(P, 도 3 참조)과 반대되는 패턴을 형성하게 된다.
상기 스탬프흡착부(200)는 기판(S)과 마주보게 배치되고, 상기 기판(S)에 전사할 패턴(P)이 형성된 스탬프(T)를 흡착할 수 있는 다수의 통기홀(h)을 구비한다. 다수의 통기홀(h)은 순차적인 공압 제어가 요구되므로, 각각 독립적으로 공압발생부(300)에 연결된다.
상기 공압발생부(300)는 다수의 통기홀(h)에 양압 또는 음압을 제공한다. 공압발생부(300)는 공기를 흡입하거나 배출하여 음압과 양압을 형성할 수 있으면 된다. 구체적으로 주사기처럼 피스톤을 당겨 공기를 흡입하거나 배출하는 에어실린더, 원통형 케이싱에 부착한 임펠러를 회전시켜 압력변화를 발생시키는 기계식 진공펌프, 또는 노즐에서 디퓨져로 고속의 공기를 분사하여 노즐과 디퓨져 사이의 극간에 부압을 발생시키는 이젝터 방식의 공압발생기 등이 사용될 수 있다.
상기 공압제어부(400)는 다수의 통기홀(h)에 음압이 인가되어 스탬프(T)를 흡착한 상태에서, 다수의 통기홀(h) 중 기판(S)에 부착하려는 스탬프(T)의 부착구간(La)에 대응하는 일부의 통기홀(h1)에는 양압이 인가되고, 스탬프흡착부(200)에 흡착된 스탬프(T)의 흡착구간(Lb)에 대응하는 다른 일부의 통기홀(h2)은 음압이 인가된 상태를 유지하며, 부착구간(La)과 흡착구간(Lb) 사이에 존재하는 나머지 일부의 통기홀(h3)에는 양압 및 음압이 모두 차단되도록 공압발생부(300)를 제어한다.
공압제어부(400)는 공압발생부(300)에 연결되는 다수의 통기홀(h)의 공압 인가 상태를 미리 설정된 동작조건에 따라 순차적으로 제어할 수 있어야 한다. 이를 위해 순차적 논리 제어가 가능하고, 동작조건을 저장할 수 있는 메모리와, 메모리에 저장된 동작조건을 처리하는 중앙처리장치가 구비된 제어부가 요구된다. 대표적으로, 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)가 사용될 수 있다.
공압제어부(400)의 제어에 의해 스탬프(T)의 부착구간(La)은 일부의 통기홀(h1) 측에 흡착되어 있다가 양압이 인가됨에 따라 기판(S)에 부착되고, 스탬프(T)의 흡착구간(Lb)은 다른 일부의 통기홀(h2)이 음압을 유지함에 따라 스탬프흡착부(200)에 흡착된 상태를 유지하며, 스탬프(T)의 부착구간(La)과 흡착구간(Lb) 사이에 존재하는 경사구간(Lc)은 이 구간에 대응하는 나머지 일부의 통기홀(h3)에 양압 및 음압이 모두 차단됨에 따라 일정 경사도(θ, 도 3 참조)를 유지하면서 부착구간(La)과 흡착구간(Lb)을 연결하게 된다.
여기서 공압제어부(400)는 공압발생부(300)에 독립적으로 연결된 다수의 통기홀(h) 중 스탬프(T)의 일측(도면상 좌측)을 흡착하는 통기홀부터 차례대로 음압을 해제하고 양압을 인가하며, 그 통기홀에 부착되어 있던 스탬프(T)가 국부적으로 변형되면서 기판(S)에 부착된다.
종래에는 스탬프(T)가 기판(S)에 부착되는 과정에서, 스탬프(T)와 기판(S) 사이에 존재하는 공기(a)가 빠져나갈 여유가 없이 그 사이에 포획됨으로 인해 기판(S)에 원하는 패턴(P)이 찍히지 않는 문제가 있었으나, 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 패턴 불량의 원인이 되는 공기(a)를 스탬프(T)의 타측 방향으로 몰아감으로써, 패터닝 품질 저하, 기판 불량으로 인한 공정의 수율 저하 등 종래의 문제점을 모두 해소할 수 있다.
우리가 스마트폰에 액정보호필름을 붙이면서 생기는 기포도 이러한 공기 포획 현상 중 하나인데, 액정보호필름을 사람의 손으로 인위적으로 붙이는 과정에서 액정보호필름이 정밀하고 섬세하게 부착되지 않음으로써, 공기가 빠져나갈 여유가 없이 그 자리에 포획되는 것이다.
만약, 스탬프(T)와 기판(S) 사이에 포획된 공기를 제거하기 위해 스마트폰의 액정보호필름을 손으로 문지르는 것과 같이 포획된 공기를 제거하게 되면, 기판(S) 상에 형성된 레지스트층(미도시)이 뭉개져 기판(S)에 형성된 패턴이 상실되므로 인위적인 방법으로 포획된 공기를 처리하기는 사실상 불가능하였다.
이에 반해, 본 발명의 임프린트 리소그래피 장치는 공기압을 이용하여 스탬프(T)의 한쪽부터 순차적으로 기판(S)에 부착시켜 나가면서 스탬프(T)와 기판(S) 사이에 공기가 포획되는 것을 방지할 수 있다.
특히, 본 발명의 임프린트 리소그래피 장치는 부착구간(La)과 흡착구간(Lb) 사이에 존재하는 나머지 일부의 통기홀(h3)에 양압 및 음압이 발생되지 않도록 공압을 모두 차단시킨다.
만약, 나머지 일부의 통기홀(h3)에 공압을 차단시키지 않으면, 도 3에 도시된 바와 같이 부착구간(La)에 대응하는 일부의 통기홀(h1) 중 흡착구간(Lb)에 인접한 통기홀(h1a)에서 분사된 공기(af)가 경사구간(Lc)에 존재하는 나머지 일부의 통기홀(h3)로 빨려들어가면서 공기 흐름의 불안정을 초래하게 되고, 결국 스탬프(T)가 정밀하고 안정적으로 변형되지 않음으로써, 스탬프(T)가 기판(S)에 불균일하게 접촉될 수 있다.
또한, 도 4의 좌측에 도시된 바와 같이 나머지 일부의 통기홀(h3)에 공압을 차단시키지 않으면, 경사구간(Lc) 중 일부분이 스탬프흡착부(200)에 흡착되면서 경사구간(Lc)의 전체길이가 짧아지게 된다. 즉, 부착구간(La)과 흡착구간(Lb) 사이를 연결하는 경사구간(Lc)이 급격하게 변형되어 가면서 경사구간(Lc)의 경사도(θ)가 완만하게 형성되지 못한다. 이렇게 되면, 스탬프(T)는 취성이 높은 유리 재질을 포함하므로, 스탬프(T)에 크랙이 발생되어 손상될 수 있다.
따라서, 도 4의 우측에 도시된 바와 같이 스탬프(T)가 완만하게 변형될 수 있도록 경사구간(Lc)에 존재하는 나머지 일부의 통기홀(h3)에는 공압을 차단하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 장치(1)는 다음과 같은 작동과정, 즉 임프린트 리소그래피 방법을 통해 기판(S)에 패턴(P)을 형성시킨다. 도 2 또는 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 방법은 스탬프 정렬단계(S1)와 스탬프 부착단계(S2)를 포함한다.
상기 스탬프 정렬단계(S1)는 스탬프흡착부(200)에 구비된 다수의 통기홀(h)에 음압을 인가하여 스탬프(T)를 흡착하고, 스탬프흡착부(200)를 기판(S)을 지지하는 기판지지부(100)에 근접하게 이동시켜 기판(S)에 평행하게 배치시키는 단계이다.
도시되지는 않았으나, 스탬프흡착부(200)에 결합된 x-y-z축 이동이 가능한 액츄에이터에 의해 기판(S) 상에 배치될 수 있고, 스탬프(T)와 기판(S)의 평행도를 맞출 수 있는 별도의 정렬수단이 이용될 수 있다.
상기 스탬프 부착단계(S2)는 스탬프(T)를 스탬프흡착부(200)에 흡착한 상태에서, 다수의 통기홀(h) 중 기판(S)에 부착하려는 스탬프(T)의 부착구간(La)에 대응하는 일부의 통기홀(h1)에 양압을 인가하고, 스탬프흡착부(200)에 흡착된 스탬프(T)의 흡착구간(Lb)에 대응하는 다른 일부의 통기홀(h2)은 음압이 인가된 상태를 유지하며, 부착구간(La)과 흡착구간(Lb) 사이에 존재하는 나머지 일부의 통기홀(h3)에는 양압 및 음압이 모두 차단하는 단계이다.
이와 같은 단계를 거쳐 임프린트 공정을 진행함으로써, 스탬프와 기판 사이에 공기가 포획되는 것을 방지할 수 있고, 스탬프를 기판에 보다 균일하게 부착시킬 수 있다.
지금부터는 본 발명의 다른 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 장치(2)에 대하여 설명한다. 본 발명에 다른 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 장치(2)에 대하여 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 장치(1)와 동일한 구성은 동일한 도면 부호를 부여하고, 이에 대한 설명은 생략한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 방법의 수행 과정을 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 방법의 수행 과정을 나타낸 블록도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 장치(2)는 밀폐부재(500)를 더 포함하고, 기판지지부(100)는 기판(S)으로부터 이격된 위치(101)에 형성되어 외부와 연결되는 배기홀(110)을 구비한다.
상기 밀폐부재(500)는 기판지지부(100)의 외곽부(102)에 결합되어 스탬프흡착부(200)와 기판지지부(100) 사이의 이격공간(V1)을 외부로부터 밀폐시킨다. 밀폐부재(500)는 탄성재질로 구성되어 일단부는 기판지지부(100)에 결합되고, 타단부는 기판지지부(100)로 접근하는 스탬프흡착부(200)의 하면에 밀착된다.
밀폐부재(500)는 기판지지부(100)로부터 멀어지는 방향으로 상향경사지게 형성되고, 스탬프흡착부(200)의 하면에 밀착되면서 스탬프(T)의 중심부로부터 멀어지는 방향으로 휘어지도록 하는 것이 바람직하다. 밀폐부재(500)가 기판지지부(100)에 수직으로 형성될 경우, 스탬프흡착부(200)에 밀착되면서 S자로 휘어질 수 있고, 밀폐부재(500)가 기판지지부(100)에 가까워지는 방향으로 상향경사지게 형성될 경우, 밀폐부재(500)가 스탬프흡착부(200)에 밀착되면서 스탬프(T)와 간섭이 일어날 수 있기 때문에 바람직하지 않다.
여기서 공압발생부(300)는 배기홀(110)에 음압 또는 양압을 제공하고, 공압제어부(400)는 배기홀(110)에 음압이 인가되어 이격공간(V1)에 존재하는 공기(a)가 외부로 배출되도록 공압발생부(300)를 제어한다. 즉, 스탬프(T)를 기판(S)을 향해 부착하는 과정에서, 스탬프(T)와 기판(S) 사이의 이격공간(V1)에 존재하는 공기(a)가 기판(S) 밖으로 빠져나가지 못하고, 그 자리에 포획될 수 있기 때문에, 스탬프(T)가 기판(S)에 부착되는 과정에서 이격공간(V1)에 존재하는 공기(a)를 서서히 빼주는 것이다.
스탬프(T)와 기판(S) 사이에 생기는 공기 포획 현상을 줄이기 위해 스탬프흡착부(200)의 통기홀(h)의 갯수를 늘려 통기홀(h) 사이의 간격을 줄이는 방법도 있고, 통기홀(h)에 인가되는 양압의 세기를 줄임과 더불어 양압 인가 시간을 늘리는 방법도 있다. 그러나 스탬프흡착부(200)는 일반적으로 취성이 높은 수정(석영) 재질로 제작되기 때문에, 통기홀(h) 사이의 간격을 줄이는 데는 한계가 있다. 보통 통기홀(h) 사이의 간격은 3mm ~ 6mm 사이로 제작되는데, 통기홀(h) 사이의 간격이 그 이하가 되도록 스탬프흡착부(200)를 가공하기는 매우 어려울 뿐만 아니라 제작비용도 높아지는 단점이 있다.
통기홀(h)에 인가되는 양압의 세기를 줄이고 양압 인가 시간을 늘리는 것도 공정시간이 그만큼 늘어나 공정의 수율이 떨어지므로 바람직하지 않다.
한편, 공압제어부(400)는 다수의 통기홀(h) 중 배기홀(110)으로부터 가장 먼 통기홀(h0)에 먼저 양압을 인가하여 스탬프(T)의 일부분을 기판(S)에 먼저 부착시킨 다음, 배기홀(110)에 접근하는 방향으로 다수의 통기홀(h)에 차례대로 양압을 인가한다.
즉, 스탬프(T)의 한쪽을 기판에 미리 부착시켜 패턴을 형성시킬 기준점(O)을 잡아 놓고, 스탬프흡착부(200)와 기판지지부(100) 사이의 이격공간(V1)에 존재하는 공기(a)를 조금씩 빼내면서 스탬프(T)의 나머지 부분을 차례대로 기판(S)에 부착시켜 패턴(P)을 형성하는 것이다.
만약, 배기홀(110)에 음압을 먼저 형성하고 통기홀(h)에 양압을 나중에 발생시키면, 이격공간(V1)의 압력 변화로 인해 스탬프흡착부(200)에 흡착되어 있는 스탬프(T)의 위치 또는 모양에 미세한 변화가 생길 수 있고, 이로 인해 기판(S)에 새겨지는 패턴(P)의 정밀도가 떨어질 수 있기 때문에 바람직하지 않다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 장치(2)는 다음과 같은 작동과정, 즉 임프린트 리소그래피 방법을 통해 기판(S)에 패턴(P)을 형성시킨다. 도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 방법은 밀폐단계(S1a)와, 스탬프 부착 준비단계(S1b)와, 스탬프 분리단계(S3)를 더 포함한다.
상기 밀폐단계(S1a)는 스탬프 정렬단계(S1)에 이어서 수행되는 단계로서, 스탬프흡착부(200)를 기판지지부(100)의 외곽부(101)에 결합된 밀폐부재(500)에 밀착시켜 스탬프흡착부(200)와 기판지지부(100) 사이의 이격공간(V1)을 외부로부터 밀폐시키는 단계이다.
스탬프흡착부(200)가 밀폐부재(500)를 압박하여 기판지지부(100)에 가까이 접근하는 과정에서 이격공간(V1)의 체적이 줄어들게 된다. 이때, 이격공간(V1)의 압력이 상승되면서 이격공간(V1)에 존재하는 공기(a)가 스탬프흡착부(200)와 밀폐부재(500) 사이로 빠져나갈 수 있는데, 이 과정에서 스탬프(T)에 진동이 가해지거나, 혹은 스탬프흡착부(200)의 평행도가 틀어져 패터닝 품질에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 이격공간(V1)에 있는 공기가 자연스럽게 빠져나갈 수 있도록 이격공간(V1)과 연결된 배기홀(110)이 외부와 자유롭게 통하도록 개방하는 것이 바람직하다.
상기 스탬프 부착 준비단계(S1b)는 밀폐단계(S1a)에 이어서 수행될 수 있고, 배기홀(110)에 음압을 인가하여 이격공간(V1)에 존재하는 공기(a)를 외부로 배출하기 전에, 다수의 통기홀(h) 중 배기홀(110)으로부터 가장 먼 통기홀(h0)에 먼저 양압을 인가하여 스탬프(T)의 일부분을 기판(S)에 부착시키는 단계이다.
이는 상술한 바와 같이 스탬프(T)의 한쪽을 기판(S)에 미리 부착시켜 패턴(P)을 형성시킬 기준점(O)을 잡아 놓고, 스탬프흡착부(200)와 기판지지부(100) 사이의 이격공간(V1)에 존재하는 공기(a)를 조금씩 빼내면서 스탬프(T)의 나머지 부분을 차례대로 기판(S)에 부착시켜 패턴(P)을 형성하기 위함이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 임프린트 리소그래피 방법에 있어서, 스탬프 부착단계(S2)는 배기홀(110)에 접근하는 방향으로 다수의 통기홀(h)에 차례대로 양압을 인가하여 스탬프(T)를 기판(S)에 부착시키고, 배기홀(110)에 음압을 인가하여 이격공간(V1)에 존재하는 공기(a)를 외부로 배출시킨다.
상기 스탬프 분리단계(S3)는 스탬프 부착단계(S2)에 이어서 수행될 수 있고, 배기홀(110)에서 멀어지는 방향으로 다수의 통기홀(h)에 차례대로 음압을 발생시켜 스탬프(T)를 스탬프흡착부(200)에 흡착시키며, 배기홀(110)에 양압을 인가하여 스탬프(T)가 기판지지부(100)로부터 분리되면서 생성된 분리공간(V2)에 공기(a)를 공급하는 단계이다. 즉, 스탬프 부착단계(S2)의 역순으로 스탬프(T)를 기판(S)으로부터 분리시킨다.
스탬프(T)와 기판(S) 사이에는 단순 접착력 뿐만 아니라 반데르-발스 힘에 의한 인력도 작용하고 있기 때문에, 기판(S)에서 스탬프(T)를 일시에 분리하기는 어렵다. 따라서, 비교적 적은 힘으로 스탬프의 한쪽부터 순차적으로 흡착하여 기판(S)으로부터 분리시키고, 스탬프(T)가 스탬프흡착부(200)에 흡착되면서 생기는 분리공간(V2)에 공압을 형성시킴으로써, 스탬프(T)를 보다 신속하고 안정적으로 기판(S)으로부터 분리시키는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 임프린트 리소그래피 장치 및 이를 이용한 임프린트 리소그래피 방법은, 스탬프의 한쪽부터 순차적으로 기판에 부착시켜 나가면서 스탬프와 기판 사이에 공기가 포획되는 것을 방지할 수 있고, 이를 통해 패터닝 품질과 공정의 수율을 보다 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 임프린트 리소그래피 장치 및 이를 이용한 임프린트 리소그래피 방법은, 부착구간과 흡착구간 사이에 존재하는 통기홀에 공압을 차단시켜 스탬프가 완만하게 변형되도록 함으로써, 스탬프가 손상되거나 스탬프가 기판에 불균일하게 접촉되는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 임프린트 리소그래피 장치 및 이를 이용한 임프린트 리소그래피 방법은, 스탬프와 기판 사이의 이격공간에 존재하는 공기를 외부로 배출시킴으로써, 스탬프와 기판 사이에 공기가 포획되는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 임프린트 리소그래피 장치 및 이를 이용한 임프린트 리소그래피 방법은, 스탬프의 한쪽을 기판에 미리 부착시켜 패턴을 형성시킬 기준점을 잡음으로써, 스탬프의 위치 또는 모양 변화를 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 임프린트 리소그래피 장치 및 이를 이용한 임프린트 리소그래피 방법은, 밀폐부재가 스탬프지지부에 밀착되는 과정에서 스탬프의 중심부에서 멀어지는 방향으로 휘어지도록 함으로써, 밀폐부재가 S자로 휘어지거나 스탬프와 간섭되는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 임프린트 리소그래피 장치 및 이를 이용한 임프린트 리소그래피 방법은, 스탬프의 한쪽부터 순차적으로 흡착하여 스탬프흡착부로부터 분리시키고, 분리되면서 생기는 분리공간에 공압을 형성시킴으로써, 스탬프를 보다 안정적으로 기판으로부터 분리시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100 : 기판지지부
200 : 스탬프흡착부
300 : 공압발생부
400 : 공압제어부
S1 : 스탬프 정렬단계
S2 : 스탬프 부착단계

Claims (10)

  1. 기판을 지지하고, 상기 기판으로부터 이격된 위치에 형성되어 외부와 연결되는 배기홀을 구비하는 기판지지부;
    상기 기판과 마주보게 배치되고, 상기 기판에 전사할 패턴이 형성된 스탬프를 흡착할 수 있는 다수의 통기홀을 구비하는 스탬프흡착부;
    상기 기판지지부의 외곽부에 결합되어 상기 스탬프흡착부와 상기 기판지지부 사이의 이격공간을 외부로부터 밀폐시키는 밀폐부재;
    상기 다수의 통기홀에 양압 또는 음압을 제공하고, 상기 배기홀에 음압 또는 양압을 제공하는 공압발생부; 및
    상기 다수의 통기홀에 음압이 인가되어 상기 스탬프를 흡착한 상태에서, 상기 다수의 통기홀 중 상기 기판에 부착하려는 스탬프의 부착구간에 대응하는 일부의 통기홀에 양압이 인가되고, 상기 스탬프흡착부에 흡착된 스탬프의 흡착구간에 대응하는 다른 일부의 통기홀은 음압이 인가된 상태를 유지하며, 상기 부착구간과 상기 흡착구간 사이에 존재하는 나머지 일부의 통기홀에는 양압 및 음압이 모두 차단되도록 하고, 상기 배기홀에 음압이 인가되어 상기 이격공간에 존재하는 공기가 외부로 배출되도록 상기 공압발생부를 제어하는 공압제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공압제어부는, 상기 다수의 통기홀 중 상기 배기홀으로부터 가장 먼 통기홀에 먼저 양압을 인가하여 상기 스탬프의 일부분을 상기 기판에 먼저 부착시킨 다음, 상기 배기홀에 접근하는 방향으로 상기 다수의 통기홀에 차례대로 양압을 인가하는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밀폐부재는, 탄성재질로 구성되어 일단부는 상기 기판지지부에 결합되고, 타단부는 상기 기판지지부로 접근하는 상기 스탬프흡착부의 하면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 밀폐부재는, 상기 기판지지부로부터 멀어지는 방향으로 상향경사지게 형성되고, 상기 스탬프흡착부의 하면에 밀착되면서 상기 스탬프의 중심부로부터 멀어지는 방향으로 휘어지는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피 장치.
  6. 스탬프흡착부에 구비된 다수의 통기홀에 음압을 인가하여 스탬프를 흡착하고, 상기 스탬프흡착부를 기판을 지지하는 기판지지부에 근접하게 이동시켜 상기 기판에 평행하게 배치시키는 스탬프 정렬단계;
    상기 스탬프흡착부를 상기 기판지지부의 외곽부에 결합된 밀폐부재에 밀착시켜 상기 스탬프흡착부와 상기 기판지지부 사이의 이격공간을 외부로부터 밀폐시키는 밀폐단계; 및
    상기 스탬프를 상기 스탬프흡착부에 흡착한 상태에서, 상기 다수의 통기홀 중 상기 기판에 부착하려는 스탬프의 부착구간에 대응하는 일부의 통기홀에 양압을 인가하고, 상기 스탬프흡착부에 흡착된 스탬프의 흡착구간에 대응하는 다른 일부의 통기홀은 음압이 인가된 상태를 유지하며, 상기 부착구간과 상기 흡착구간 사이에 존재하는 나머지 일부의 통기홀에는 양압 및 음압이 모두 차단하는 스탬프 부착단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피 방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 기판지지부는, 상기 기판으로부터 이격된 위치에 형성되어 외부와 연결되는 배기홀을 구비하며,
    상기 스탬프 부착단계는, 상기 배기홀에 접근하는 방향으로 상기 다수의 통기홀에 차례대로 양압을 인가하여 상기 스탬프를 상기 기판에 부착시키고, 상기 배기홀에 음압을 인가하여 상기 이격공간에 존재하는 공기를 외부로 배출시키는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 밀폐단계에 이어서,
    상기 배기홀에 음압을 인가하여 상기 이격공간에 존재하는 공기를 외부로 배출하기 전에, 상기 다수의 통기홀 중 상기 배기홀으로부터 가장 먼 통기홀에 먼저 양압을 인가하여 상기 스탬프의 일부분을 상기 기판에 부착시키는 스탬프 부착 준비단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 스탬프 부착단계에 이어서,
    상기 배기홀에서 멀어지는 방향으로 상기 다수의 통기홀에 차례대로 음압을 발생시켜 상기 스탬프를 상기 스탬프흡착부에 흡착시키며, 상기 배기홀에 양압을 인가하여 상기 스탬프가 상기 기판지지부로부터 분리되면서 생성된 분리공간에 공기를 공급하는 스탬프 분리단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 리소그래피 방법.
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