KR20080053062A - 패턴형성장치 - Google Patents

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KR20080053062A
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김은석
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Abstract

본 발명은 패턴형성장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 패턴형성장치는 제 1챔버, 상기 제 1챔버와 결합하여 공정이 이루어지는 내부공간을 형성하는 제 2챔버, 상기 제 1챔버의 내측에 마련되어 기판을 경화시킬 자외선을 조사하는 자외선부 및 상기 자외선부의 하부에 마련되어 스탬프를 부착시키고, 상기 자외선이 투과되도록 투명소재로 이루어진 스탬프 척을 구비함으로써 스탬프를 안정적으로 부착시키고, 자외선 조사 효율을 높여 기판의 경화가 잘 이루어지도록 하는 효과가 있다.
Figure P1020060125004
임프린트, 척, UV 임프린트

Description

패턴형성장치{Pattern forming apparatus}
도 1은 본 발명에 따른 패턴형성장치를 나타낸 간략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 패턴형성장치에 사용되는 스탬프 척의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 패턴형성장치에 사용되는 스탬프 척의 저면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 패턴 형성방법을 나타낸 순서도이다.
도 5a 내지 5c는 본 발명에 따른 패턴형성장치에 의해 임프린트 공정이 이루어지는 동작을 나타낸 작동도이다.
도 6은 도 5b에 A부분을 확대하여 나타낸 확대도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
100: 제 1챔버 110: 스탬프 척
120: 전력공급부 150: 제 2챔버
180: 자외선부
본 발명은 패턴형성장치와 이를 이용한 패턴형성방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 투명한 재질의 척을 사용하여 자외선 조사가 이루어지도록 하는 패턴형성장치에 관한 것이다.
현대사회는 다양한 전자제품들의 생산으로 반도체 소자의 양산이 급증하고 있으며 이러한 반도체 소자를 생산하기 위해서는 여러 제조공정이 필요하게 된다. 이러한 공정들 중 소자에 패턴을 형성시키기 위한 노광공정은 패턴이 미세화됨에 따라 빛의 간섭에 의한 한계점이 발생하여 이를 대체하는 리소그래피 방법이 연구되었다. 대체 리소그래피 방법으로는 전자빔 리소그래피(electron-beam lithography), 엑스선 리소그래피(X-ray lithography), 주사탐침 그래피(scanning probe lithography), 임프린트 리소그래피(Imprint lithography), 모세관 리소그래피(capillary force lithography), 마이크로 접촉 인쇄(microcontact printing), 전기유도에 의한 구조성형(electrically induced structure formation)방법 등이 있다.
이중 임프린트 리소그래피는 열가소성 폴리머로 코팅한 기판을 스탬프로 압착해 폴리머 표면상에 스탬프 패턴을 형성하는 방법이며 대량생산을 위한 기술로 새로이 각광받고 있다. 임프린트 리소그래피 공정은 크게 열적으로 고분자 층에 유동성을 준후 패턴이 있는 스탬프를 기판에 가압하여 패턴을 형성시키면서 냉각시키 는 열적 임프린트 리소그래피와 점도가 낮은 액체를 스탬프로 가압하여 UV를 통해 경화하는 UV 임프린트 리소그래피로 나뉘어진다.
이러한 임프린트 공정들은 스탬프를 이용해 물리적으로 기판을 가압하기 때문에 스탬프를 지지하는 장치가 요구되는데 UV 임프린트 리소그래피 공정을 사용하는 경우 스탬프의 지지장치가 UV 조사경로를 방해하여 UV 조사가 원활히 이루어지지 않는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 투명재질의 척을 사용하여 자외선 조사가 원활히 이루어지도록 하는 패턴형성장치를 제공하는데 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 패턴 형성장치는 제 1챔버, 상기 제 1챔버와 결합하여 공정이 이루어지는 내부공간을 형성하는 제 2챔버. 상기 제 1챔버의 내측에 마련되어 기판을 경화시킬 자외선을 조사하는 자외선부 및 상기 자외선부의 하부에 마련되어 스탬프를 부착시키고, 상기 자외선이 투과되도록 투명소재로 이루어진 스탬프 척을 구비한다.
상기 스탬프 척은 자외선이 투과될 수 있도록 투명재질로 이루어진 패널, 상기 패널에 구비되며 스탬프를 부착하는 복수 개의 단위척 및 상기 단위척들을 연결 하여 전력을 공급하는 전력선을 구비할 수 있다.
상기 패널은 자외선 투과성 재질인 쿼츠(quartz), 유리(glass)로 이루어질 수 있다.
상기 단위척은 알루미늄 재질의 세라믹 소재로 이루어질 수 있다.
상기 자외선부에서 자외선을 조사시 상기 기판에 상기 단위척의 그림자가 투영되지 않는 높이에서 자외선을 조사할 수 있다.
상기 스탬프로 상기 기판을 가압하고, 상기 자외선부로 상기 기판을 경화시키기 위해 상기 제 1챔버를 승강시키는 승강부를 구비할 수 있다.
상기 제 2챔버는 기판을 안착시키기 위한 기판 척을 구비할 수 있다.
상기 기판 척은 상기 기판을 안착시키기 위한 정전척을 구비할 수 있다.
상기 기판 척은 상기 기판을 안착시키기 위한 진공흡착척을 구비할 수 있다.
상기 제 2챔버는 상기 감광막이 증착된 기판을 가열하여 상기 감광막에 유연성을 주는 가열기를 구비할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 패턴 형성장치에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 패턴 형성장치를 나타낸 간략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 패턴 형성장치는 공정이 수행되는 내부공간(200)을 형성하는 제 1챔버(100)와 제 2챔버(150), 제 1챔버(100)의 스탬프 척(110)에 전압을 인가하는 전력공급부(120), 기판(G)을 경화시키는 자외선부(180)를 구비한다.
제 1챔버(100)의 내측에는 투명 재질의 스탬프 척(110)을 고정시키는 스탬프 척 플레이트(102)가 구비된다. 스탬프 척 플레이트(102)는 지지바(101)에 의해 제 1챔버(100)와 연결되며 각각의 지지바(101)에는 스탬프(S)와 기판(G)의 탈착을 위한 제 1챔버(100)의 상승 및 하강시 기판(G)에 대한 스탬프 척(110)의 편평도를 유지시키는 리니어 엑츄에이터(미도시)가 설치될 수 있다.
또한 스탬프 척 플레이트(102)의 하부에는 복수개의 단위척(111)을 가진 스탬프 척(110)이 부착되며 스탬프 척(110)의 상부에는 임프린트 공정시 기판(G)에 자외선을 조사하는 자외선부(180)가 구비된다.
계속해서 제 1챔버(100)의 상측에는 스탬프(S)와 기판(G)의 정렬을 위한 복수 개의 카메라(130)가 구비된다. 카메라(130)는 관통홀(131)을 통해 스탬프(S)와 기판(G)에 새겨진 얼라인 마크(미도시)를 촬영하여 기판(G)과 스탬프(S)의 정렬을 확인한다.
또한 제 1챔버(100)는 제 1챔버(100)를 지지하여 수직이동시키는 승강부(140)와 연결된다. 승강부(140)는 제 1챔버(100)가 수직이동될 수 있도록 동력을 제공하는 구동모터(141)와 구동모터(141)에서 제공하는 힘을 제 1챔버(100)에 전달하는 동력축(142)을 구비한다. 또한 승강부(140)는 제 1챔버(100)를 하강시켜 제 2챔버(150)와 접촉시 공정이 이루어지는 내부공간(200)을 형성하게 하고, 공정 종료 후에는 기판(G)의 반출이 이루어지도록 내부공간(200)을 개방시킬 수 있는 스크류, 리니어 엑츄에이터를 사용할 수 있다.
제 2챔버(150)의 내측에는 기판(G)이 안착되는 스테이지(152)가 구비되며 스테이지(152)의 상단에는 기판 척(160)이 구비된다. 기판 척(160)은 진공흡착척을 사용하며 진공흡착력에 의해 기판(G)이 흡착될 수 있도록 복수 개의 홀(161)을 구비한다. 복수 개의 홀(161)은 진공펌프(163)에서 배기하는 기체의 압력에 의해 기판(G)을 흡착하게 하는 배기관(162)과 연결된다.
진공흡착척은 임프린트 공정시 기판(G)을 고정시켜 패턴이 형성되도록 하고, 패턴이 형성된 후에는 기판(G)으로부터 스탬프(S)가 분리될 수 있도록 기판(G)을 고정한다. 다른 실시예로는 정전척(미도시)을 구비하여 정전력으로 기판을 안착시키는 방법이 있을 수 있다.
또한 제 2챔버(150)의 스테이지(152)에는 기판(G)을 가열하여 기판(G)의 감광막에 유동성을 주어 스탬프(S)에 형성된 패턴이 기판(G)의 감광막에 원활히 임프린트 되도록하는 가열기(153)가 설치된다.
계속해서 제 2챔버(150)의 하측에는 스탬프(S)와 기판(G)의 정렬을 위한 복수 개의 조명장치(132)가 구비된다. 조명장치(132)는 조명홀(133)을 통해 광을 조사하여 스탬프(S)와 기판(G)에 새겨진 얼라인 마크를 카메라(130)가 촬영할 수 있도록 한다.
제 2챔버(150)의 외부에는 제 1챔버(100)가 제 2챔버(150) 방향으로 하강하여 이루어지는 내부공간(200)을 진공분위기로 만들고, 가스를 주입하여 스탬프(S)와 기판(G)의 가압을 조절하는 압력조절펌프(170)가 구비된다. 압력조절펌프(170)는 압력조절관(171)을 통하여 내부공간(200)과 연결되며 기체를 배기하여 임프린트 공정이 진공에서 이루어지도록 하고, 공정가스를 주입하여 스탬프(S)가 기판(G)을 가압하도록 한다.
압력조절펌프(170)는 드라이펌프(Dry vacuum pump), 터보분자펌프(TMP), 메카니컬 부스터 펌프(Mechanical booster pump) 등으로 구성될 수 있다. 또한 압력조절펌프(170)가 주입하는 공정가스는 임프린트 공정에 영향을 주지않는 불활성 기체인 아르곤, 질소, 네온, 크립톤 등이 사용될 수 있다.
전력공급부(120)는 스탬프 척(110)과 연결되며 스탬프 척(110)의 전력선(도 4 참조)을 통해 단위척(111)에 전압을 인가하게 된다. 단위척(111)은 전압에 의해 극성을 띠게 되어 정전력으로 스탬프(S)를 부착하게 된다. 자외선부(180)는 스탬프 척(110)의 상부에 위치하며 패턴이 임프린트 된 기판(G)의 감광막을 경화시키기 위해 자외선을 조사하는 자외선 램프일 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 패턴형성장치에 사용되는 스탬프 척의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 패턴형성장치에 사용되는 스탬프 척의 저면도이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 스탬프 척(110)은 복수 개의 단위척(111), 전력을 공급하는 전력선(112), 단위척(111)과 전력선을 구비하는 패널(113)을 구비한다.
단위척(111)은 전력공급부(120)가 전압을 인가시 극성을 가질 수 있는 금속성 물질로 알루미늄 재질의 세라믹 소재로 이루어질 수 있다. 단위척(111)의 크기가 대형화되면 스탬프 척(110)에 자외선이 투과될 수 있는 조사영역이 줄어들고, 단위척(111)의 그림자가 기판(G)에 넓게 투영되기 때문에 스탬프 척(110)과 기판(G) 사이의 거리를 조절해도 자외선 조사의 효율이 떨어진다. 따라서 단위척(111)과 이웃한 단위척의 사이는 너무 가깝지 않고, 단위척(111)의 크기는 크지 않은 것이 좋다.
전력선은 단위척(111)과 이웃한 단위척을 서로 연결시켜 전력공급부(120)에서 인가하는 전압이 전력선(112)을 따라 각각의 단위척(111)에 전달되도록 한다. 전력선(112)은 도전율이 뛰어난 구리, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 사용할 수 있으며 자외선 조사시 스탬프 척(110)의 자외선 투과 영역이 줄어들지 않도록 폭은 좁은 것이 좋다.
패널(113)은 자외선부(180)에서 조사하는 자외선이 투과될 수 있도록 투명한 소재로 이루어지며 유리(glass)나 석영(quartz)을 사용할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 패턴 형성장치의 동작에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 패턴 형성방법을 나타낸 순서도이고, 도 5a 내지 도 5c는 패턴형성장치에 의해 임프린트 공정이 이루어지는 동작을 나타낸 작동도이다.
우선 복수 개의 단위척(111)을 가진 스탬프 척(110)에 전압을 인가하여 스탬프(S)를 부착시키고(S100), 기판 척(160)의 진공흡착력으로 기판(G)을 안착시킨 후 가열기(153)로 기판(G)을 가열한다. 이후 승강부(140)에 의해 스탬프(S)가 부착된 상태의 제 1챔버(100)가 하강하면 제 1챔버(100)와 제 2챔버(150)가 접촉되면서 공정이 수행되는 내부공간(200)이 형성되고, 스탬프가 기판(G)에 근접하게 된다(도 2a 참조). 이때 압력조절펌프(170)가 작동하여 내부공간(200)의 기체를 배기하여 진공분위기를 형성한다.
계속해서 복수 개의 단위척(111)을 가진 스탬프 척(110)에 공급하던 전원을 차단하면 스탬프가 스탬프 척으로부터 분리(S110)되어 낙하되며 기판(G)과 합착된다. 이후 압력조절펌프(170)는 내부공간(200)에 공정가스를 주입하고, 공정가스의 압력에 의해 기판(G) 상에 낙하된 스탬프(S)가 기판(G)을 가압(S120)하여 기판(G)에 패턴을 형성될 수 있도록 한다(도 2b 참조).
이때 공정가스를 주입하면서 자외선부(180)에서 자외선이 조사(S130)되도록 하여 기판(G)을 경화시킨다. 자외선이 스탬프(S)와 합착된 기판(G)을 경화시키기 위해서는 스탬프(S)와 스탬프 척(111)은 자외선을 투과시킬 수 있는 투명재질로 이루어져야 한다.
또한 자외선이 균일하게 조사되어야 기판(G)이 골고루 경화되어 안정된 패턴이 형성되기 때문에 단위척(111)의 그림자가 기판(G)에 투영되지 않도록 기판(G)과 스탬프 척(110)의 거리를 설정하여 자외선을 조사하거나 별도의 거리감지센서(미도시)를 설치하여 거리를 측정하고 자외선을 조사하도록 한다.
이후 기판(G)의 경화가 이루어지면 스탬프 척(110)에 전압을 인가하여 기판(G)으로부터 스탬프(S)를 분리(S140)하고, 제 1챔버(100)를 상승시킨다(도 2c 참조).
도 6는 도 5b에 표기된 도 A부를 확대한 확대도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 복수 개의 단위척(111)을 구비한 스탬프 척(110)의 상단에는 자외선부(180)가 위치한다. 자외선부(180)에는 자외선 램프가 장착되며 자외선 램프에서 조사하는 자외선은 투명한 소재의 스탬프 척(110)을 투과하여 합착된 스탬프(S)와 기판(G)에 조사된다. 이때 방출된 자외선이 기판(G)에 조사되기 위해서는 스탬프(S) 역시 투명 소재의 석영(quartz)이나 유리(glass)로 이루어져야한다.
또한 스탬프 척(111)에는 스탬프(S)를 부착시키기 위해 극성을 가질 수 있는 금속성의 단위척(111)들이 구비되므로 단위척(111) 부분에서는 자외선이 투과되지 못한다.
만약 스탬프 척(110)과 기판(G) 사이의 거리가 너무 근접하게 되면 단위척(111)의 그림자가 기판(G)에 투영되어 그림자 영역에 자외선이 조사되지 못하고, 이에 따라 기판(G)에 안정된 패턴이 형성되기 어렵다. 따라서 기판(G)에 단위척(111)의 그림자가 투영되지 않도록 소정의 거리에 스탬프 척(110)을 위치시키면 자외선이 확산되어 기판(G)에 단위척(111)의 그림자가 투영되지 않아 자외선의 균일한 조사가 이루어질 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 패턴형성장치는 전력선을 가진 투명한 소재의 스탬프 척을 사용하여 스탬프를 안정적으로 부착시키고, 자외선 조사 효율을 높여 기판의 경화가 잘 이루어지도록 하는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 제 1챔버;
    상기 제 1챔버와 결합하여 공정이 이루어지는 내부공간을 형성하는 제 2챔버;
    상기 제 1챔버의 내측에 마련되어 기판을 경화시킬 자외선을 조사하는 자외선부; 및
    상기 자외선부의 하부에 마련되어 스탬프를 부착시키고, 상기 자외선이 투과되도록 투명소재로 이루어진 스탬프 척을 구비하는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 스탬프 척은
    자외선이 투과될 수 있도록 투명재질로 이루어진 패널;
    상기 패널에 구비되며 스탬프를 부착하는 복수 개의 단위척; 및
    상기 단위척들을 연결하여 전력을 공급하는 전력선을 구비하는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 패널은 자외선 투과성 재질인 쿼츠(quartz), 유 리(glass)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 단위척은 알루미늄 재질의 세라믹 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 자외선부에서 자외선을 조사시 상기 기판에 상기 단위척의 그림자가 투영되지 않는 높이에서 자외선을 조사하는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 스탬프로 상기 기판을 가압하고, 상기 자외선부로 상기 기판을 경화시키기 위해 상기 제 1챔버를 승강시키는 승강부를 구비하는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제 2챔버는 기판을 안착시키기 위한 기판 척을 구비하는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 기판 척은 상기 기판을 안착시키기 위한 정전척을 구비하는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 기판 척은 상기 기판을 안착시키기 위한 진공흡착척을 구비하는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 제 2챔버는 상기 감광막이 증착된 기판을 가열하여 상기 감광막에 유연성을 주는 가열기를 구비하는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치.
KR1020060125004A 2006-12-08 2006-12-08 패턴형성장치 KR101338308B1 (ko)

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