KR102613222B1 - 기판의 표면에서 밀리미터, 마이크로미터 또는 나노미터 구조물을 처리하기 위한 방법 - Google Patents

기판의 표면에서 밀리미터, 마이크로미터 또는 나노미터 구조물을 처리하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 밀리미터 및/또는 나노미터 구조물을 가진 기판을 처리하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

기판의 표면에서 밀리미터, 마이크로미터 또는 나노미터 구조물을 처리하기 위한 방법
본 발명은 밀리미터 및/또는 나노미터 구조물을 가진 기판을 처리하기 위한 방법에 관한 것이다.
종래 기술에는, 기판, 특히, 웨이퍼의 표면을 처리하기 위한 다수의 방법들이 있다. 기판의 처리 공정에서 매우 중요한 한 양태는, 양쪽 면에서 처리 공정을 수행해야 하는 점이다. 양쪽 면에서 처리하면, 기판의 양쪽 면들이, 특히, 연달아(in succession) 처리된다. 이때, 고정 면(fixing side) 즉 처리되지 않는 면을 적절하게 보호해야 한다. 이러한 보호 과정은 고정에 따른 기판 면을 파괴시키지 않도록 하기 위해 필요하다. 종래 기술에서, 샘플 홀더(sample holder) 상에 고정하는 동안, 기판 면(substrate side)을 보호하기 위해 사용되는 다수의 재료들이 존재한다. 이러한 재료는, 기판 상측 면에 제공한 후에, 화학적 및/또는 물리적 공정에 의해, 고정된 기판 면의 구조물(structure)들을 최적으로 보호하는 제1 상태가 되는 폴리머가 바람직하다.
재료를 제거할 때(remove) 문제가 발생한다. 대부분의 재료는 경화되며, 특히, 화학적 공정(chemical process)에 의해 가교-결합된다(cross-linked). 이에 따라, 기판 표면의 구조물에 부착되려는 경향이 생긴다. 또한, 폴리머 체인(polymer chain)이 길면 길수록, 부착 강도(adhesive strength)가 크면 클수록, 그리고, 폴리머의 점성이 크면 클수록, 구조물의 간극(interstice)들로부터 재료를 제거하는 것이 점점 더 어려워지게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 기판(substrate)의 표면 상에서, 구조물(structure)들을 최적으로 보호할 수 있으면서도 추후에 가능한 최대한 간단하게 제거할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 청구항 제1항의 특징으로 구현된다. 본 발명의 바람직한 변형예들은 종속항들에 기재된다. 발명의 상세한 설명, 청구항 및/또는 도면에 기재되고 도시된 2개 이상의 특징들의 모든 조합은 본 발명의 범위 내에 있다. 값 범위(value range)에 있어서, 특정 한계(limit) 내에 있는 값들은 한계값(limit value)으로 기재되며 임의의 조합도 가능할 수 있다.
본 발명은 밀리미터 및/또는 마이크로미터 및/또는 나노미터 구조물(structure)을 가진 기판을 처리하기 위한 방법에 관한 것으로서, 하나 이상의 보호 재료(protective material)가 구조물들에 제공되며, 하나 이상의 보호 재료는 용매(solvent)에 용해될 수 있다.
본 발명에 따른 공정은, 특히, 3D 구조에 의해 제공된, 구조화된 표면(structured surface)을 보호할 수 있게 한다. 구조화된 표면은 특히, 임프린팅 공정(imprinting process)에 의해 제조되어 왔다. 하지만, 핫 스탬핑 공정(hot stamping process), 포토리소그래피 공정(photolithographic process), 에칭 공정(etching process) 등도 고려할 수 있다.
보호해야 하는 하나 이상의 구조물들이 기판의 기판 표면 상에 배열된다. 단순하게 기재하기 위하여, 구조물들을 복수의 개념으로 지칭할 것이다. 이러한 구조물은, 마이크로칩(microchip), MEM, 캐비티(cavity), LED, 스토어(store), 특히, 엠보싱 구조물(embossed structure)일 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 구조물들은 보호 재료(protective material)에 의해 코팅된다(coated).
본 발명에 따른 개념은 보호 재료-용매(solvent) 조합을 사용하는 방법으로 구성된다. 보호 재료-용매 조합은 용매 내의 보호 재료의 용액(solution)이 "비슷한 것은 비슷한 것끼리 혼합된다(like mixes with like)" 원리에 따라 최적으로 제조되도록 구성되어야 한다. 여기서, 용매는, 미리 정해진 수의 공정 단계 후에, 기판 표면으로부터 보호 재료를 제거하기 위한 세정제(cleaning agent)로서 사용된다.
보호 재료는 한 기판 표면 및/또는 맞은편에 있는 제2 기판 표면에 발생하는 모든 타입의 하중(load)으로부터 구조물을 보호한다. 이는, 예를 들어, 고정 공정(fixing process), 에칭 공정(etching process), 그라인딩 공정(grinding process), 폴리싱 공정(polishing process), 스트럭쳐링 공정(structuring process), 특히, 임프린팅 공정(imprinting process)을 포함한다. 본 발명에 따른 매우 특정적인 실시예에서, 구조물들은, 엠보싱된 기판(embossed substrate)이 두 면(side)에서 얻어지도록, 제2 기판 표면에서 엠보싱된다(embossed).
제2 기판 표면의 구조물을 처리한 후에, 구조물을 보호하기 위하여, 필요 시에, 본 발명에 따른 코팅이 제공될 수 있다. 긴 거리, 특히, 오염된 거리(contaminated distance)에 걸쳐 이송될 때(transport) 특히 필요하다. 따라서, 본 발명에 따른 보호 재료는, 매질(media), 특히, 유체, 보다 구체적으로는 대기(atmosphere) 및/또는 주변 환경에서 발생하는 액체 또는 가스(gas), 특히, 산소를 위한 보호 층(protective layer) 뿐만 아니라 기계적 안정제(mechanical stabilizer)로 작용한다.
본 발명의 한 바람직한 변형예에 따르면, 하나 이상의 보호 재료는 하나 이상의 보호 층으로서 구조물 상에 배열되며, 바람직하게는 하나 이상의 보호 재료는 구조물들을 완전히 가린다. 따라서, 구조물 보호가 개선될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 변형예에 따르면, 하나 이상의 보호 재료는 원심 코팅(centrifugal coating), 스프레이 코팅(spray coating), 라미네이션(lamination) 및/또는 액침(immersion)에 의해 제공된다. 따라서, 보호 재료가 특히 효율적으로 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 변형예에 따르면, 하나 이상의 보호 재료는 애플리케이션(application) 공정 후에 화학적으로 및/또는 물리적으로 변형되며(modify), 변형 공정은 특히 경화 단계를 포함하고, 하나 이상의 보호 재료의 탄성(elasticity)이 증가하거나 및/또는 점성(viscosity)이 증가한다. 따라서, 구조물 보호가 개선될 수 있다. 본 발명에 따르면, 이러한 방식으로 수행되는 변형 공정은 보호 층을 최대한 효율적이면서도 간단하게 제거할 수 있게 한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 변형예에 따르면, 제2 보호 재료, 특히, 제1 보호 재료와 상이한 제2 보호 재료가 제1 보호 재료에 제공된다. 상이한 특성을 가진 보호 재료들도 사용될 수 있으며, 따라서 구조물 보호가 개선될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 변형예에 따르면, 서로 상하로 배열되고, 특히, 상이한 보호 재료를 포함하는 복수의 보호 층이 구조물 상에 배열된다. 따라서 구조물 보호가 개선될 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 변형예에 따르면, 하나 이상의 보호 재료는 아래의 물질(substance) 또는 이러한 물질들의 혼합물 중 하나를 포함하는데, 이 물질들은:
- 파라핀, 특히,
페트롤라텀,
왁스,
세레신,
- 폴리머, 특히,
일반적으로 포토레지스트,
폴리(메틸 메타크릴레이트),
폴리(메틸 글루타르이미드),
페놀 포름알데히드 수지, 특히,
베이클라이트,
에폭시, 특히,
SU-8,
폴리이미드,
폴리아미드,
실란,
실리콘,
PDMS(보호 필름 및 제거 재료),
PFPE,
아크릴레이트이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 변형예에 따르면, 하나 이상의 보호 재료는 아래의 물질 또는 이러한 물질들의 혼합물 중 하나를 포함하는데, 이 물질들은:
- 폴리비닐 알콜,
- 폴리에테르, 특히,
폴리에틸렌 글리콜,
- 셀룰로스 에테르,
- 폴리(2-에틸-2-옥사졸린),
- 알콜, 특히,
글리세롤, 특히,
지방, 특히,
트리아실글리세롤,
- 당분,
- 플라스틱에서의 카르복실산 화합물,
- 벤조트리아졸이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 변형예에 따르면, 하나 이상의 보호 재료는 다음의 용매 중 하나 또는 이러한 용매들의 용매 혼합물(solvent mixture)에 의해 용해될 수 있는데, 이 용매들은:
- 알칸,
- 알켄,
- 알킨,
- 방향족, 특히,
벤젠,
- 카르복실산 에스테르,
- 에테르, 특히,
디에틸에테르,
- 테트라메틸실란,
- 테트라하이드로겐 클로라이드,
- 이황화탄소,
- 벤젠,
- 클로로포름,
- 가스, 특히,
일산화탄소이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 변형예에 따르면, 하나 이상의 보호 재료는 다음의 용매 중 하나 또는 이러한 용매들의 용매 혼합물에 의해 용해될 수 있는데, 이 용매들은:
- 물,
- 알콜, 특히,
메탄올, 에탄올,
- 케톤, 특히,
아세톤,
- 아민, 특히,
1차 및 2차 아민,
- 락톤,
- 락탐,
- 니트릴,
- 니트로 화합물,
- 3차 카르복실산 아미드,
- 유레아 유도체,
- 술폭시드,
- 술폰, 특히,
술포란,
- 카보네이트 에스테르, 특히,
디메틸 카보네이트,
에틸렌 카보네이트,
- 산, 특히,
무기산, 특히,
황산,
할로겐 수소산,
유기산, 특히,
카르복실산, 특히,
- 포름산, 아세트산,
- 염기, 특히,
NaOH, KOH,
- 가스,
수소,
산소,
질소이다.
이러한 가스들을 사용하면, 산화 또는 환원 공정에 의해, 본 발명에 따른 보호 재료를 분해(decomposition)할 수 있으며, 따라서 제거할 수 있게 된다.
본 발명은, 추가로, 상기 실시예들 중 한 실시예에 따른 방법을 수행하기 위하여, 밀리미터, 마이크로미터 및/또는 나노미터 구조물을 가진 기판을 처리하기 위한 설비(facility)에 관한 것으로서, 상기 설비는:
a) 기판을 고정하기 위한 고정 장치(fixing device),
b) 하나 이상의 보호 재료를 구조물에 제공하기 위해, 애플리케이션 수단(application means), 특히, 하나 이상의 노즐을 가진 노즐 장치(nozzle device) 및/또는 액침 배스(immersion bath)를 포함하되, 하나 이상의 보호 재료는 용매에 용해될 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 실시예들 중 한 실시예에 따른 방법 및/또는 설비를 이용하여 제조된 제품(product)에 관한 것으로서, 상기 제품은 밀리미터 및/또는 마이크로미터 및/또는 나노미터 구조물 및 상기 구조물들 상에 하나 이상의 보호 재료로 형성된 하나 이상의 코팅(coating)을 포함하되, 하나 이상의 보호 재료는 용매에 용해될 수 있다.
추가로, 본 발명은 기판, 특히, 필름(film)을 처리하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은:
a) 전달 유닛(delivery unit)에 의해 기판을 전달하는 단계,
b) 특히, 기판의 양쪽 면 상에서, 밀리미터 및/또는 마이크로미터 및/또는 나노미터 구조물을 제공하거나 및/또는 배열하는 단계,
c) 특히, 상기 실시예들 중 한 실시예에 따른 방법을 이용하여, 기판의 양쪽 면에서, 하나 이상의 보호 재료를 구조물에 제공하는 단계를 포함하되, 하나 이상의 보호 재료는 용매에 용해될 수 있으며,
d) 보관 유닛(storage unit)에 의해 기판을 수용하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 기판, 특히, 필름을 처리하기 위한 설비에 관한 것으로서, 상기 설비는:
a) 기판을 전달하기 위한 전달 유닛,
b) 기판 상에서 밀리미터 및/또는 마이크로미터 및/또는 나노미터 구조물을 제공하거나 및/또는 배열하기 위한 처리 유닛(processing unit),
c) 특히, 상기 실시예들 중 한 실시예에 따른 방법을 이용하여, 하나 이상의 보호 재료를 구조물에 제공하기 위해 애플리케이션 수단을 포함하되, 하나 이상의 보호 재료는 용매에 용해될 수 있으며,
d) 기판을 수용하기 위한 보관 유닛을 포함한다.
본 발명에 따른 추가적인 실시예에서, 본 발명에 따른 보호 재료는 무극성 재료(nonpolar material)이다. 본 발명에 따르면, 바람직하게는, 용매도 무극성이어야 한다.
특히 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 보호 층 재료는 극성 재료(polar material)이다. 본 발명에 따르면, 바람직하게는, 용매도 극성이어야 한다. 본 발명에 따른 특정의 실시예에서, 본 발명에 따른 보호 재료는 폴리비닐 알콜이며 본 발명에 따른 용매는 물이다.
본 발명에 따른 또 다른 특정 실시예들에서, 용매 대신에, 용매 혼합물(solvent mixture)이 사용될 수 있다. 여기서, 용매 혼합물은 위에서 언급한 용매들 중 2개 이상의 용매의 조합으로 구성된다. 특히, 용매들 중 하나는 과잉으로(in excess) 존재한다. 여기서, 과잉으로 발생하는 용매의 질량 분율(mass fraction)은 50% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 더 바람직하게는 70% 이상, 가장 바람직하게는 80% 이상, 그리고, 그 중에서도 최대로 바람직하게는 90% 이상이다.
본 발명에 따른 또 다른 특정 실시예들에서, 보호 재료 대신에, 보호 재료 혼합물(protective material mixture), 특히, 각각의 개별 보호 재료가 특정 용매에 선택적으로 반응하는 보호 재료 혼합물이 사용될 수 있다. 여기서, 보호 재료 혼합물은 위에서 언급한 보호 재료들 중 2개 이상의 보호 재료의 조합으로 구성된다. 특히, 보호 재료들 중 하나는 과잉으로 존재한다. 여기서, 과잉으로 발생하는 보호 재료의 질량 분율은 50% 이상, 바람직하게는 60% 이상, 더 바람직하게는 70% 이상, 가장 바람직하게는 80% 이상, 그리고, 그 중에서도 최대로 바람직하게는 90% 이상이다.
본 발명에 따른 또 다른 특정 실시예들에서, 상이한 보호 재료들의 복수의 층들이 기판 표면에 제공될 수 있다. 이러한 보호 재료 조합들은, 특히, 상이한 보호 재료들이 상이한 물리적 및/또는 화학적 성질을 가진다는 이점을 갖는다. 본 발명에 따른 제1의 특히 바람직한 실시예에서, 기판 표면에 위치된 구조물들을 기계적 하중(mechanical loading)에 대해 보호하기 위하여, 충분한 탄성 성질을 가진 보호 층이 우선 제공된다. 화학적 침식(chemical attack)에 저항적인 제2 보호 층이 제1 보호 층 위에 배열된다.
본 발명에 따른 보호 재료의 탄성 성질은 탄성계수에 의해 결정된다. 여기서, 탄성계수는 1 GPa 내지 1000 GPa 사이, 바람직하게는 1 GPa 내지 500 GPa 사이, 더 바람직하게는 1 GPa 내지 100 GPa 사이, 가장 바람직하게는 1 GPa 내지 50　GPa 사이, 그 중에서도 최대로 바람직하게는 1 GPa 내지 20 GPa 사이이다. 예를 들어, 폴리아미드의 탄성계수는 3 GPa 내지 6 GPa 사이이다.
본 발명에 따른 보호 재료는, 본 발명에 따른 보호 재료의 충분히 큰 부착 강도를 보장하도록, 보호해야 하는 구조물에 부착되어야 한다. 이러한 부착 강도는, 단위 면적당 에너지로서, 2개의 상호연결된 표면이 서로로부터 분리되기에 충분하도록 결정되는 것이 바람직하다. 여기서, 에너지는 J/m2로 특정된다. 여기서, 단위 면적당 에너지는, 0.0001　J/m2 이상, 바람직하게는 0.001 J/m2 이상, 더 바람직하게는 0.01 J/m2 이상, 가장 바람직하게는 0.1 J/m2 이상, 그 중에서도 가장 바람직하게는 1.0 J/m2, 그리고 그 중에서도 최대로 바람직하게는 2.5 J/m2이다.
본 발명에 따른 보호 재료의 표면 거칠기(surface roughness)는, 제조된 제품이 보호 재료 표면에 의해 샘플 홀더 상에 최대한 최적으로 고정될 수 있도록, 가능한 최대한 작아야 한다. 여기서, 거칠기는 평균 거칠기(means roughness), 스퀘어 거칠기(square roughness), 또는 평균 표면 거칠기 중 하나로 특정된다. 평균 거칠기, 스퀘어 거칠기, 및 평균 표면 거칠기를 위한 특정 값들은 동일한 측정 거리 또는 측정 영역에 대해 일반적으로 서로 상이하지만, 동일한 범위 내에 있다. 따라서, 거칠기를 위한 다음의 수치 값들의 범위는 평균 거칠기, 스퀘어 거칠기, 또는 평균 표면 거칠기에 대한 값들로 이해하면 된다. 여기서, 거칠기는 10 μm 미만, 바람직하게는 10 μm 미만, 더 바람직하게는 1 μm 미만, 가장 바람직하게는 100 nm 미만, 그리고, 그 중에서도 최대로 바람직하게는 10 nm 미만이다.
본 발명에 따른 실시예에서, 기판은 웨이퍼(wafer)이다. 웨이퍼는 적절하게 형성된 표준 직경을 가진 표준 기판이다. 하지만, 기판은 일반적으로 임의의 형태를 가질 수 있다. 기판의 직경은 일반적으로 임의의 값을 가질 수 있지만, 통상, 1 인치, 2 인치, 3 인치, 4 인치, 5 인치, 6 인치, 8 인치, 12 인치, 그리고, 18 인치, 또는 25.4 mm, 50.8 mm, 76.2 mm, 100 mm, 125 mm, 150 mm, 200 mm, 300 mm 또는 450 mm의 표준 직경들 중 하나를 가진다.
특정 실시예에서, 기판은 다이(die), 특히, 적어도 일시적으로, 구조물이 보호되어야 하는 연성 다이(soft die)일 수 있다. 한 예로서, 이송(transport)을 위해, 다이의 다이 패턴(die pattern)도 보호되어야 하는 것을 고려해 볼 수 있다.
기판은 웨이퍼를 처리하기 위해 주로 모듈식으로 처리되며, 따라서:
- 코팅 설비(coating facility), 특히,
원심 코팅 설비,
스프레이 코팅 설비,
- 본더(bonder), 특히,
융합 본더(fusion bonder),
열압착 본더(thermocompression bonder),
애노드 본더(anodic bonder),
- 다이서(dicer),
- 그라인더(grinder),
- 얼라이너(aligner),
- 롤 임프린팅 설비(roll imprinting facility), 특히, 국제특허출원번호 WO2014/037044A1호에 기술된 설비 등에서 처리된다.
여기서, 기판은 가능한 최대로 샘플 홀더(sample holder) 상에 고정된다. 원심 코팅에 의한 애플리케이션 공정의 경우, 샘플 홀더는 회전 가능하게 장착된(rotatably mounted) 샘플 홀더인 것이 바람직하다. 여기서, 보호 재료는 애플리케이션 수단(application means)을 이용하여 구조물 상에 증착된다(deposited). 애플리케이션 수단은 노즐, 호스(hose), 파이프 또는 본 발명에 따른 보호 재료를 증착할 수 있는 임의의 그 밖의 공급 수단이다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예에서, 기판은 필름(film)이다. 여기서, 필름의 폭(width)은, 10 mm 이상, 바람직하게는 100 mm 이상, 더 바람직하게는 500 mm 이상, 가장 바람직하게는 1000 mm 이상, 그 중에서도 최대로 바람직하게는 1500 mm 이상이다. 필름은 2 mm 미만, 바람직하게는 1 mm 미만, 더 바람직하게는 0.5 mm 미만, 가장 바람직하게는 0.1 mm 미만, 그 중에서도 최대로 바람직하게는 0.01　mm 미만의 두께를 가진다.
필름은 롤투롤 설비(roll-to-roll facility)로 알려져 있는 설비에서 주로 처리된다. 롤투롤 설비는 감겨진 필름(wound film)이 공급되는 하나 이상의 로딩 유닛(loading unit)을 가진다. 그 뒤, 롤투롤 설비는 하나 이상의 필름 표면이 처리되는 하나 이상의 제1 처리 유닛(processing unit)에 통해 필름을 안내한다(guide). 특히, 2개의 필름 표면이 동시에 처리될 수도 있으며, 임프린팅 공정에 의해 변형될 수도 있다(modified). 그 뒤, 필름은 본 발명에 따른 코팅 공정이 수행되는 추가적인 처리 유닛에 통해 안내된다. 아직 보호되지 않은 필름 표면의 추가적인 처리가 수행될 수 있거나, 혹은 필름은 롤투롤 설비의 끝(end)에서 롤에 다시 감겨진다(wound up). 본 발명에 따르면, 필름 표면이 보호되는 필름은, 구조물을 파손시키지 않고도 이송될 수 있다. 추가적인 처리 설비(processing facility), 특히, 추가적인 제2 롤투롤 설비에서, 보호 층은 제거될 수 있다. 또한, 필름이 더 작은 유닛들로, 특히, 웨이퍼 크기 및 형태로 트리밍되며, 오직 커팅(cutting) 공정 후에만, 보호 재료가 제거되는 것도 고려해 볼 수 있다.
본 특허 명세서에서는, 일반적으로 기판에 관해서 기술된다. 특히, 본 발명에 따른 실시예들은 웨이퍼에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방법의 제1 단계에서, 기판이 제2, 특히, 평평한 기판 표면에 의해 샘플 홀더의 표면에 고정된다. 이러한 고정 단계는, 특히, 제1 기판 표면을 처리하기 전에 수행된다. 여기서, 기판은 제1 기판 표면의 맞은편에 있는 제2 기판 표면에 의해 샘플 홀더 상에 고정되는 것이 바람직하다. 여기서, 이러한 고정은 고정 수단(fixing means)에 의해 제공된다. 이러한 고정 수단은, 진공 고정수단(vacuum fixing)으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 기계식 고정수단(Mechanical fixing), 정전식 고정수단(electrostatic fixing), 자기 고정수단(magnetic fixing), 또는 특히 변환가능한(switchable) 접착 표면(adhesive surface)에 의한 고정수단이 바람직하다. 구조물, 특히, 보호해야 하는 엠보싱 구조물(embossed structure)이 처리될 수 있으며 샘플 홀더 상에 기판을 고정한 후에 직접 제조할 수 있다.
제2 공정 단계에서, 본 발명에 따른 보호 재료는 제1 기판 표면에 제공된다. 본 발명에 따른 보호 재료는 다음의 방법들 중 한 방법으로 제공될 수 있는데, 이러한 방법들은:
- 원심 코팅,
- 스프레이 코팅,
- 라미네이션,
- 액침을 포함한다.
제3의, 선택적인 공정 단계에서, 본 발명에 따른 보호 재료의 화학적 및/또는 물리적 변형 공정이 수행될 수 있는데, 상기 공정에서 본 발명에 따른 제1 기판 표면의 구조물의 보호가 개선될 수 있도록 화학적 및/또는 물리적 성질이 변경된다. 상기 변형 공정은, 특히, 다음의 방법들 중 하나 이상의 방법들일 수 있는데, 이러한 방법은:
- 경화 공정, 특히,
폴리머의 가교-결합에 의해, 특히,
전자기파에 의해, 특히,
UV 광에 의해,
열에너지에 의해,
가스에 의해, 특히,
대기 가스(atmospheric gas)에 의해,
증기에 의해,
- 점성의 증가에 의해, 특히,
폴리머의 가교-결합에 의해, 특히,
전자기파에 의해, 특히,
UV 광에 의해,
열에너지에 의해,
용매의 증발에 의해,
- 탄성의 증가에 의해, 특히,
폴리머의 가교-결합에 의해, 특히,
전자기파에 의해, 특히,
UV 광에 의해,
열에너지에 의해 수행된다.
경화 공정은 전자기 복사(electromagnetic radiation), 특히, UV 광에 의해 및/또는 열복사(thermal radiation) 작용에 의해 수행된다. 전자기 복사는 10 nm 내지 2000 nm 사이, 바람직하게는 10 nm 내지 1500 nm 사이, 더 바람직하게는 10 nm 내지 1000 nm 사이, 그 중에서도 최대로 바람직하게는 10 nm 내지 500 nm 사이, 그 중에서도 최대로 바람직하게는 10 nm 내지 400 nm 사이의 범위에 있는 파장을 가진다. 열처리(heat treatment)는, 750℃ 미만, 바람직하게는 500℃ 미만, 더 바람직하게는 250℃ 미만, 가장 바람직하게는 100℃ 미만, 그 중에서도 최대로 바람직하게는 50℃ 미만에서 수행된다. 열처리는 샘플 홀더를 통해 열을 전도(conducting)함으로써 수행되는 것이 바람직하다. 하지만, 주변 대기(surrounding atmosphere)를 가열하거나 또는 이들의 조합도 고려해 볼 수 있다.
본 발명에 따른 선택적인 제3 공정 단계로 인해, 본 발명에 따른 보호 재료는, 보호 재료가 기계적 하중, 특히, 수직 힘(normal force) 또는 수직 압력(normal pressure)을 견디도록 변형된다. 본 발명에 따른 추가적인 개념은, 본 발명에 따른 보호 재료가, 상기 보호 재료를 둘러싸고 있는 구조물에는 기계적 하중을 완전히 향하지(forward) 않고, 탄성 스프링 요소(elastic spring element)와 같이, 기계적 하중이 제1 기판 표면의 구조물로부터 최대한 멀어지도록 조정하는 데 관한 것이다. 본 발명에 따른 보호 재료의 추가적인 양태는, 화학물질, 특히, 액체 및/또는 가스 또는 액체 및/또는 가스 혼합물에 대해 보호하는 데 관한 것이다. 특히, 본 발명에 따른 보호 재료는 산 및/또는 염기에 대해 저항적이어야 하며 제1 기판 표면의 구조물의 산화를 방지해야 한다.
제4 공정 단계에서, 제1 기판 표면이 보호되는 기판은 샘플 홀더, 특히, 제2 샘플 홀더의 표면에 고정될 수 있다. 그 뒤, 기판의 제2 면이 처리될 수 있다. 특히, 상기 처리는 엠보싱 공정(embossing process)에 의해 구조물을 제조하는 공정으로 구성된다.
처리되는 제2 면이 보호되어야 할 때, 특히, 처리되는 기판이 긴 거리에 걸쳐 및/또는 오염된 환경에서 이송될 때, 제2 면이 보호 재료로 코팅된다. 여기서, 제1 기판 면의 코팅에서 사용되는 것과 똑같은 코팅 기술이 사용되는 것이 바람직하다.
추가적인 공정 단계에서, 전체 제품이 이송되거나 및/또는 보관될 수 있다(stored).
최종 공정 단계에서, 본 발명에 따른 보호 재료는 적절한 용매를 이용하여 제거된다. 본 발명에 따르면, 이는, 전적으로 습식-화학적 처리(wet-chemical treatment)에 의해 구현된다. 본 발명에 따르면, 특히, 오직 실온에서, 화학물질을 추가하거나, 열 또는 복사 없이도 보호 재료가 제거되는 보호 재료-용매 조합만을 이용한다. 본 발명에 따르면, 보호 재료-용매 조합을 형성하는 재료는, 재료의 극성 또는 무극성 성질이 일치하도록 그에 따라 이러한 재료들이 극성 재료 또는 무극성 재료이도록 서로 조정된다. 본 발명에 따른 가장 바람직한 실시예에서, 보호 재료로서 폴리비닐 알콜이 사용되며 용매로서는 물이 사용된다.
필름 기판의 공정 흐름(Process flow of a film substrate)
본 발명에 따른 제1 공정 단계에서, 필름 기판이 제1 보관 유닛(storage unit), 특히, 롤(roll)로부터 풀린다(unwound).
본 발명에 따른 제2 공정 단계에서, 제1 기판 필름 표면의 처리, 특히, 스트럭쳐링(structuring) 공정이 수행된다. 상기 스트럭쳐링 공정은, 특히, 하나 이상의 엠보싱 롤에 의한 엠보싱 공정이다. 처리, 특히, 엠보싱 공정은 한 면 또는 양쪽 면에서 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 제3 공정 단계에서, 본 발명에 따른 보호 재료에 의해, 상기 스트럭쳐링된 제1 기판 필름 표면이 보호된다. 본 발명에 따른 보호 재료는 스프레이 코팅에 의해 제공되거나, 혹은 전체 필름이 액침 배스(immersion bath)를 통과한다.
본 발명에 따른 최종 공정 단계에서, 필름은, 특히, 추가적인 롤 상에 보관된다. 또한, 필름이 바로 절단되고 추가로 처리되는 것도 고려해 볼 수 있다.
본 발명의 추가적인 이점, 특징 및 세부내용들은 첨부도면들을 참조하여 바람직한 실시예들을 기술한 하기 설명으로부터 자명해질 것이다:
도 1은 본 발명에 따라 웨이퍼의 기판 표면에 보호 재료를 가진 제품의 제1 실시예,
도 2는 본 발명에 따라 필름의 기판 표면에 보호 재료를 가진 제품의 제2 실시예,
도 3은 본 발명에 따라 웨이퍼의 기판 표면에 2개의 보호 재료를 가진 제품의 제1 실시예,
도 4a는 본 발명에 따른 공정의 제1 공정 단계,
도 4b는 본 발명에 따른 공정의 제2 공정 단계,
도 4a는 본 발명에 따른 공정의 제1 공정 단계,
도 4b는 본 발명에 따른 공정의 제2 공정 단계,
도 4c는 본 발명에 따른 공정의 선택적인 제3 공정 단계,
도 4d는 본 발명에 따른 공정의 제4 공정 단계,
도 4e는 본 발명에 따른 공정의 제5 공정 단계,
도 4f는 본 발명에 따른 공정의 제6 공정 단계,
도 4g는 본 발명에 따른 공정의 제7 공정 단계,
도 5는 본 발명에 따른 제1 롤투롤 설비의 개략도,
도 6은 본 발명에 따른 제2 롤투롤 설비의 개략도.
도면에서, 유사한 구성요소 또는 동일한 기능을 가진 구성요소들은 유사한 도면부호들로 표시된다.
도 1은 본 발명에 따라 기판(2), 특히, 웨이퍼(wafer) 상에 있는 제1 제품(1)의 제1 실시예이다.
도 2는 본 발명에 따라 기판(2'), 특히, 필름(film) 상에 있는 제2 제품(1')의 제2 실시예이다. 보호해야 하는 구조물(3), 특히, 구조화된 구조물(structured structure)이 기판(2')의 기판 표면(2o') 상에 배열된다.
구조물(3)은 마이크로칩(microchip), MEM, 캐비티(cavity), LED, 스토어(store)로 구성될 수 있지만, 특히, 엠보싱 구조물(embossed structure)로 구성된다. 구조물(3)은 본 발명에 따른 보호 재료(4)로 코팅될 수 있다(coated).
도 3은 본 발명에 따라 기판(2), 특히, 웨이퍼 상에 있는 제3 제품(1'')의 제3 실시예이다. 보호해야 하는 구조물(3), 특히, 구조화된 구조물이 기판(2)의 기판 표면(2o) 상에 배열된다. 구조물(3)은 마이크로칩, MEM, 캐비티, LED, 스토어로 구성될 수 있지만, 특히, 엠보싱 구조물로 구성된다. 구조물(3)은 본 발명에 따른 제1 보호 재료(4)로 코팅된다. 제1 보호 재료(4)와 상이한 제2 보호 재료(4')가 본 발명에 따른 제1 보호 재료(4) 위에 배열된다.
도 4a는 본 발명에 따른 제1 공정 단계에서 제1 기판 표면(2o1) 상에 보호해야 하는 구조물(3), 특히, 구조화된 구조물을 가진 기판(2), 특히, 웨이퍼를 도시한다. 여기서, 기판(2)은 제1 기판 표면(2o1)의 맞은편에 있는 제2 기판 표면(2o2)에 의해 샘플 홀더(5) 상에 고정되는 것이 바람직하다. 여기서, 이러한 고정은 고정 수단(6)으로 제공된다. 고정 수단은 진공 고정수단(vacuum fixing)으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 기계식 고정수단(Mechanical fixing), 정전식 고정수단(electrostatic fixing), 자기 고정수단(magnetic fixing), 또는 특히 변환가능한(switchable) 접착 표면(adhesive surface)에 의한 고정수단들도 고려할 수 있다. 구조물(3), 특히, 보호해야 하는 엠보싱 구조물이 처리될 수 있으며 샘플 홀더(5) 상에 기판(2)을 고정한 후에 직접 제조할 수 있다.
도 4b는 본 발명에 따른 공정의 제2 공정 단계로서, 본 발명에 따른 보호 재료(4)가 구조물(3), 특히, 보호해야 하는 엠보싱 구조물 상에 배열된다. 본 발명에 따른 바람직한 애플리케이션 방법(application method)은 원심 코팅(centrifugal coating) 및/또는 스프레이 코팅(spray coating)이다.
도 4c는 본 발명에 따른 공정의 제3 공정 단계로서, 본 발명에 따른 보호 재료의 화학적 및/또는 물리적 변형 공정(modification)이 수행된다. 화학적 및/또는 물리적 변형 공정은 특히 경화 공정(curing process)이다.
화학적 및/또는 물리적 변형 공정 후에, 기판(2)은, 필요 시에 및/또는 원할 시에, 제2 기판 표면(2o2)이 처리될 수 있도록, 경화된 보호 재료(4)에 의해 샘플 홀더에 고정될 수 있다.
본 발명에 따라, 구조물(3)을 보호 재료(4)로 보호함으로써, 도 4d에서와 같이, 보호 재료 표면(4o)을 샘플 홀더(5)에 고정하는, 특히, 이전의 공정 단계에서와 동일한 샘플 홀더에 고정하는 것이 가능하다. 보호 재료(4)는 기판 표면(2o2)에 발생하는 모든 타입의 하중(loading)에 대해 구조물(3)을 보호한다. 이는, 예를 들어, 에칭 공정(etching process), 그라인딩 공정(grinding process), 폴리싱 공정(polishing process), 스트럭쳐링 공정(structuring process), 특히, 임프린팅 공정(imprinting process)을 포함한다. 본 발명에 따른 매우 특정적인 실시예에서, 구조물(3)들은, 엠보싱된 기판이 두 면(side)에서 얻어지도록, 제2 기판 표면에서 엠보싱된다(embossed).
제2 기판 표면(2o2)의 구조물(3)을 처리한 후에, 구조물을 보호하기 위하여, 도 4e에 도시된 것과 같이, 필요 시에, 본 발명에 따른 코팅이 제공될 수 있다. 긴 거리, 특히, 오염된 거리에 걸쳐 이송될 때(transport) 특히 필요하다. 따라서, 본 발명에 따른 보호 재료(4)는, 매질(media), 특히, 유체, 보다 구체적으로는 대기(atmosphere) 및/또는 주변 환경에서 발생하는 액체 또는 가스(gas)를 위한 보호 층(protective layer) 뿐만 아니라 기계적 안정제(mechanical stabilizer)로 작용한다.
그 뒤, 도 4f에 따른 제품(1''')이 이송될 수 있는데, 특히 상기 제품(1''')은 두 면에서 처리된다(processed).
도 5는 본 발명에 따른 제품을 제조하는 롤투롤 설비(8)의 제1 실시예를 도시한다. 기판(2')은 제1 롤(9)로부터 풀리며(unwound) 표면(2o')에서 적어도 한 면에서 처리된다. 이러한 처리 공정은, 예를 들어, 기판 표면(2o')에 구조물(3)을 엠보싱하는 엠보싱 롤(9')에 의해 수행될 수 있다. 엠보싱 롤(9')은 카운터 프레싱 롤(counter pressing roll)(9'')에 반대로 설정될 수 있다(set against). 본 발명에 따르면, 한 면에서 처리되는 기판(2')의 구조물(3)은 추가적인 공정 단계에서 애플리케이션 수단(application means)(7)에 의해 보호된다. 선택적인 추가 공정 단계가 수행되고, 마지막으로, 보관 롤(storage roll)/감겨진 롤(9''') 상에 기판(2')을 보관하는 단계가 수행된다.
도 6은 본 발명에 따른 제품을 제조하는 롤투롤 설비(8')의 제2 실시예를 도시한다. 기판(2')은 롤(9)로부터 풀리며, 처리 유닛(processing unit), 특히 엠보싱 롤(9')에 의해 애플리케이션 수단(7) 내로 통과된다. 애플리케이션 수단(7')은 이송 롤(transport roll)(9iv)을 가진 배스(bath)인 것이 바람직하다. 하지만, 애플리케이션 수단(7), 특히, 노즐 장치(nozzle device)를 이용하는 2면 코팅(two-sided coating)도 고려할 수 있다. 기판(2'), 특히, 두 면에 코팅된 기판은 다시 감기며(wound up) 롤(9''') 상에 보관된다.
1, 1', 1'', 1''' : 본 발명에 따른 제품
2, 2' : 기판
2o, 2o' : 기판 표면 2o1, 2o2 : 기판 표면
3 : 구조물 4, 4' : 보호 재료
4o : 보호 재료 표면 5 : 샘플 홀더
5o : 샘플 홀더 표면 6 : 고정 수단
7, 7' : 제공 수단 8, 8' : 롤투롤 설비
9, 9', 9'', 9''', 9IV : 롤

Claims (14)

  1. 제1 기판 표면(2o1)과 제2 기판 표면(2o2)을 갖는 기판(2)을 처리하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
    적어도 상기 제1 기판 표면(2o1)에 밀리미터 또는 마이크로미터 또는 나노미터의 3D 구조물(3)을 임프린팅 공정으로 제조하는 단계;
    상기 제1 기판 표면(2o1)의 3D 구조물(3) 상에 하나 이상의 보호 재료(4)를 제공하는 단계 - 상기 하나 이상의 보호 재료(4)는 용매에 용해될 수 있음 -;
    상기 하나 이상의 보호 재료(4)를 경화시킨 후, 상기 하나 이상의 보호 재료(4)를 갖는 상기 제1 기판 표면(2o1)을 샘플 홀더(5)에 고정하는 단계 - 이 경우에, 상기 하나 이상의 보호 재료(4)를 샘플 홀더(5)에 직접 고정함 -; 및
    상기 샘플 홀더(5)에 상기 제1 기판 표면(2o1)을 고정하는 동안 상기 제2 기판 표면(2o2)을 처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 3D 구조물(3) 상에 상기 하나 이상의 보호 재료(4)를 하나 이상의 보호 층(4)으로 배열하고, 상기 하나 이상의 보호 재료(4)는 상기 3D 구조물(3)을 완전히 가리는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 3D 구조물(3) 상에 하나 이상의 보호 재료(4)를 원심 코팅, 스프레이 코팅, 라미네이션 또는 액침에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 3D 구조물(3) 상에 하나 이상의 보호 재료(4)를 애플리케이션(application) 공정을 한 후에 하나 이상의 보호 재료(4)를 화학적으로 또는 물리적으로 변형하고, 상기 변형은 상기 하나 이상의 보호 재료(4)의 경화, 점성 증가 또는 탄성 증가를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 보호 재료(4)에 상기 보호 재료(4)와는 상이한 제2 보호 재료(4')를 제공하는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 보호 재료(4)와는 상이한 보호 재료(4')를 갖는, 서로 상하로 배열된 복수의 보호 층(4, 4')을 상기 3D 구조물(3) 상에 배열하는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 보호 재료(4)는 아래의 물질 중 하나 또는 아래의 물질의 혼합물을 포함하며, 물질은:
    -파라핀,
    -폴리머,
    인 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 폴리머는 포토레지스트 전반, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(메틸 글루타르이미드), 페놀 포름알데히드 수지, 에폭사이드, 폴리이미드, 폴리아미드, 실란, 실리콘, PDMS, PFPE, 및 아크릴레이트의 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 보호 재료(4)는 아래의 물질 중 하나 또는 아래의 물질의 혼합물을 포함하며, 물질은:
    -폴리비닐 알콜,
    -폴리에테르,
    -셀룰로오스 에테르,
    -폴리(2-에틸-2-옥사졸린),
    -알콜,
    -당분,
    -플라스틱 중의 카르복실산 화합물,
    -벤조트리아졸,
    인 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 보호 재료(4)는 아래의 용매 중 하나 또는 아래의 용매들의 용매 혼합물에 의해 용해될 수 있고, 용매는:
    -알칸,
    -알켄,
    -알킨,
    -방향족 화합물,
    -카르복실산 에스테르,
    -에테르,
    -테트라메틸실란,
    -테트라하이드로겐 클로라이드,
    -이황화탄소,
    -벤젠,
    -클로로포름,
    인 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 보호 재료(4)는 아래의 용매 중 하나 또는 아래의 용매들의 용매 혼합물에 의해 용해될 수 있고, 용매는:
    -물,
    -알콜,
    -케톤,
    -아민,
    -락톤,
    -락탐,
    -니트릴,
    -니트로 화합물,
    -3차 카르복실산 아미드,
    -유레아 유도체,
    -술폭시드,
    -술폰,
    -카보네이트 에스테르,
    -산,
    -포름산, 아세트산,
    -염기,
    인 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한, 밀리미터, 마이크로 미터 또는 나노미터 3D 구조물(3)을 갖는 기판(2)을 처리하기 위한 설비로서,
    a) 상기 기판(2)을 고정하기 위한 고정 장치(5, 6)와,
    b) 상기 3D 구조물(3) 상에 하나 이상의 보호 재료(4)를 제공하기 위한 애플리케이션 수단(7, 7')으로서 하나 이상의 노즐을 갖는 노즐 장치(7) 또는 액침 배스(7')를 포함하고,
    상기 하나 이상의 보호 재료(4)는 용매에 용해 가능하게 있는, 설비에 있어서,
    상기 3D 구조물(3)은 임프린팅 공정에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 설비.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된, 밀리미터 또는 마이크로 미터 또는 나노미터 3D 구조물(3)을 갖는 기판(2)과, 상기 3D 구조물(3) 상에 하나 이상의 보호 재료(4)로 형성된 하나 이상의 코팅을 갖는 제품(1, 1', 1", 1''')으로, 상기 하나 이상의 보호 재료(4)는 용매에 용해 가능한 제품에 있어서,
    상기 3D 구조물(3)은 임프린팅 공정에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 제품.
  14. 제1항에 있어서, 하나 이상의 보호 재료(4)를 갖는 제1 기판 표면(2o1)을 샘플 홀더(5)에 고정하는 단계는, 샘플 홀더(5) 쪽으로 제1 기판 표면(2o1)을 배열하는 단계와, 상기 샘플 홀더(5)와는 반대쪽으로 상기 제2 기판 표면(2o2)을 배열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 방법.
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