KR20100042114A - 온도제어 기능을 가진 ｕｖ 나노 임프린트 리소그래피를수행하는 장치 및 온도제어방법 - Google Patents

온도제어 기능을 가진 ｕｖ 나노 임프린트 리소그래피를수행하는 장치 및 온도제어방법 Download PDF

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Abstract

온도제어 기능을 가진 UV 나노 임프린트 리소그래피를 수행하는 장치 및 온도제어방법을 제공한다. 상기 UV 나노 임프린트 리소그래피를 수행하는 장치는 로딩 플레이트의 온도를 측정을 위한 써머커플 및 온도증감을 위한 히팅라인이 설치된 항온 플레이트; 유리기판에 도포된 레진 상부에 놓여지는 몰드에 압력을 가하는 방향으로 이동되며, 로딩 플레이트에 놓여진 유리기판에 자외선을 조사하는 UV 램프를 내장하는 가압부와, 자외선 투과가능한 투명한 재질로서 가압부 하부에 설치되며 패턴 형성을 위한 몰드의 온도감지를 위해 써머커플을 장착한 탄성패드로 이루어진 가압유닛; 도어를 통해 개방이 가능한 수용공간을 가져, 상기 로딩 플레이트, 항온 플레이트, 가압유닛을 수용하는 챔버; 챔버의 내부온도를 측정하기 위해 챔버 내에 설치되는 온도센서; 챔버 외부에 설치되며, 상기 챔버 내부의 공기를 순환시켜 챔버의 내부온도가 일정하게 유지되도록 하는 외부공조기; 및 상기 항온 플레이트와 가압유닛에 각각 설치된 써머커플 및 상기 온도센서를 통해 측정된 온도데이타를 근거로 상기 항온 플레이트의 온도조절 및 외부공조기의 작동을 제어하는 제어반;을 포함하여 구성됨을 요지로 한다.
UV 나노 임프린트, 몰드, 유리기판, 온도제어

Description

온도제어 기능을 가진 ＵＶ 나노 임프린트 리소그래피를 수행하는 장치 및 온도제어방법{UV nano imprint lithography device with a temperature control function and method of temperature controlling same}
본 발명은 UV 나노 임프린트 리소그래피를 수행하는 장치 및 온도제방법에 관한 것으로, 상세하게는 UV 나노 임프린트 리소그래피를 수행하는 공정에서 자외선 조사에 따른 레진 발열 시 패터닝 형성을 위한 장치환경 또한 그 온도변화에 추종하여 온도가 조절될 수 있는 온도제어 기능을 가진 UV 나노 임프린트 리소그래피를 수행하는 장치 및 온도제방법에 관한 것이다.
자외선을 이용한 나노 임프린트 리소그래피 공정에 있어서 온도와 가압력 그리고 UV의 세기는 복잡하고 조밀한 패턴을 성공적으로 전사하기 위한 중요한 요소이다. 또한 임프린트 공정에 사용될 몰드의 열적, 표면적 물성치는 열소산과 폴리머 레진의 유동에 많은 영향을 끼친다.
위와 같은 요소는 UV 임프린트를 위한 기술 분야가 해결해야 하는 한계로서, 몰드의 재질에 따라서 결과에 영향을 미칠수 있다. 금속으로 만들어진 몰드는 열전도도가 우수한 특성이 있지만 UV를 투과시키지 못한다는 단점이 있다. 따라서 UV는 유리 및 쿼츠 또는 광투과성의 플라스틱 물질을 이용한 기판을 통해 공급되어야 한다.
UV 나도 임프린트 리소그래피(UV nano imprint lithography, UV-NIL)에서 서로 다른 소재로 이루어진 몰드 및 기판을 사용하는 것은 소재 차이에 기인한 상이한 열 팽창 계수에 따라, 가열 및 냉각 단계에서 열팽창에 의한 변형 문제를 야기할 수 있으며, 이는 결국 패턴 왜곡을 유발하여 품질에 결정적인 영향을 끼친다.
즉, UV-NIL 공정에서, 한 쌍의 몰드와 글래스는 폴리머 레진이 UV에 의해 경화되는 과정에서 물질간 상이한 열 팽창율 때문에 패턴을 통해 맞물린 몰드와 레진 사이에 움직임이 야기될 수 있으며, 이로 인해 패턴의 선폭 및 깊이가 원하는 치수로 구현될 수 없다.
임프린트 될 영역이 커지는 대면적 기판 일수록 팽창율 및 수축율 기판 면적에 비례하여 커지므로, 위와 같은 문제는 대면적 임프린트 리소그래피 공정을 더욱 어렵게 만들 수 있다. 따라서 나노패턴을 대면적에 전사하기 위해서는 몰드 재료의 특성에 관한 연구와 열팽창을 고려한 열환경 정밀제어 기술이 해결 과제로 남아 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 자외선 조사에 따른 레진 발열 시 패터닝 형성을 위한 장치환경 또한 그 온도변화에 추종하여 온도가 조절될 수 있고, 따라서 온도차에 따른 열 팽창율 차이로 인해 발생되는 패턴 불량을 최소화할 수 있는 온도제어 기능을 가진 UV 나노 임프린트 리소그래피를 수행하는 장치 및 온도제어방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 포괄적인 온도범위와 다양한 조건에서도 정밀도 높은 나노 패턴을 구현할 수 있도록 한 온도제어 기능을 가진 UV 나노 임프린트 리소그래피를 수행하는 장치 및 온도제방법을 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은, 유리기판이 놓여지는 로딩 플레이트의 온도를 측정을 위한 써머커플 및 온도증감을 위한 히팅라인이 설치된 항온 플레이트; 유리기판에 도포된 레진 상부에 놓여지는 몰드에 압력을 가하는 방향으로 이동되며, 로딩 플레이트에 놓여진 유리기판에 자외선을 조사하는 UV 램프를 내장하는 가압부와, 자외선 투과가능한 투명한 재질로서 가압부 하부에 설치되며 패턴 형성을 위한 몰드의 온도감지를 위해 써머커플을 장착한 탄성패드로 이루어진 가압유닛; 도어를 통해 개방이 가능한 수용공간을 가져, 상기 로딩 플레 이트, 항온 플레이트, 가압유닛을 수용하는 챔버; 챔버의 내부온도를 측정하기 위해 챔버 내에 설치되는 온도센서; 챔버 외부에 설치되며, 상기 챔버 내부의 공기를 순환시켜 챔버의 내부온도가 일정하게 유지되도록 하는 외부공조기; 및 상기 항온 플레이트와 가압유닛에 각각 설치된 써머커플 및 상기 온도센서를 통해 측정된 온도데이타를 근거로 상기 항온 플레이트의 온도조절 및 외부공조기의 작동을 제어하는 제어반;을 포함하는 온도제어 기능을 가지는 UV 나노 임프린트 리소그래피를 수행하는 장치를 제공한다.
여기서, 상기 로딩 플레이트 상면에는 여기에 놓여지는 유리기판의 진공흡착을 위한 흡착노즐이 형성되되, 상기 흡착노즐은 로딩 플레이트 상면 가장자리를 따라 구간별로 분리 구획된 선형패턴을 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 항온 플레이트는 유리기판이 놓여지는 로딩 플레이트와 일체로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 탄성패드는 자외선 투과가능한 투명한 재질의 실리콘 러버를 적용함이 바람직하다.
또한, 상기 가압유닛은 유압 실린더 또는 모터 구동식 액츄에이터로서 로딩 플레이트에 놓여진 유리기판에 대해 수직방향으로 이송가능하도록 구성하는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 챔버는 단열재로서 마감처리함으로써 외부온도 환경에 영향을 받지 않도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 외부공조기를 통해 챔버 내부로 외부공기가 도입되는 도입부에는 다공 성매질의 필터를 설치하여, 상기 외부공조기를 통해 챔버 내부로 도입되는 공기가 챔버 전반에 걸쳐 고르게 확산될 수 있도록 구성함이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 방법으로서 본 발명은, (a) 가압유닛의 탄성패드에 삽입된 써머커플을 이용하여 UV 나노 임프린트 리소그래피 공정진행 중 유리기판 표면에 도포된 레진의 발열온도를 측정하는 단계; (b) 항온 플레이트에 설치되는 써머커플을 이용하여 UV 나노 임프린트 리소그래피 공정진행 중 유리기판이 놓여진 로딩 플레이트의 온도를 측정하는 단계; 및 (c) 상기 (a) 단계에서 측정된 레진의 온도와 상기 (b) 단계에서 측정된 로딩 플레이트의 온도가 상이한 경우, 제어반을 통한 항온 플레이트의 설정온도 조절을 통해 상기 로딩 플레이트의 온도와 상기 레진의 발열온도를 일정하게 유지시키는 온도조절단계;를 포함하여 이루어지는 UV 나노 임프린트 리소그래피를 수행하는 장치의 온도제어방법을 제공한다.
여기서, 상기 (c) 단계에서는 상기 로딩 플레이트, 항온 플레이트, 가압유닛을 수용하는 챔버 내부공간에 대한 공기순환을 통해 상기 챔버 내부 공간의 온도를 일정하게 유지시키는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기한 본 발명에 의하면, 자외선 조사에 따른 레진 발열 시 패터닝 형성을 위한 장치환경 또한 그 온도변화에 추종하여 온도가 조절될 수 있고, 따라서 온도차에 따른 열 팽창율 차이로 인해 발생되는 패턴 불량을 해소할 수 있다. 즉, UV 나도 임프린트 리소그래피 공정에서 패턴 형성에 영향을 미치는 폴리머 레진의 발 열에 의한 몰드와 기판 사이의 열 팽창율 차이를 최소화할 수 있어, 패턴의 정밀도를 보다 향상시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명은, 폴리머 레진 소재 변경 및 두께에 따른 발열정도, 기판의 두께, UV 램프로부터의 자외선 조사량 등 다양한 변수에 의한 물질간 열 팽창율 차이가 존재하더라도 장치 전반적인 환경이 그 변화된 온도조건에 추종하여 조절될 수 있으며, 따라서 보다 포괄적인 온도범위와 다양한 조건에서도 정밀도 높은 나노 패턴의 구현이 가능하다는 장점이 있다.
이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
UV-나노 임프린트 리소그래피(Utraviolate Nano Imprint Lithography, UV-NIL)는 유리기판 상에 나노미터 크기(1~100㎚)의 구조화된 패턴을 형성을 실현하기 위해 제안된 기술로서, 기판 위에 광경화성 수지를 도포한 다음, 자외선(Ultraviolet)을 이용하여 나노 크기의 몰드로 압력을 가해 경화시켜 패턴을 전사하는 기술이다.
나노급 리소그래피 구현을 위한 임프린트 장비는 두 가지 방식으로 분류된다. 하나는 열을 이용한 가열식 기술이며, 다른 하나는 자외선을 이용한 광학식 기술이다. 가열식 기술은 100℃ 이상의 온도조건을 유지하는 환경에서 이용이 가능하다는 온도조건에 제한이 있는 반면, 광학식 기술은 상온에서도 이용이 가능하다는 처리온도에 대한 환경적 차이점을 가진다.
또한, 상기 가열식 나노 임프린트 리소그래피 기술은 다층화 작업이 필수적인 반도체 디바이스 제작에 있어, 열변형에 의해 다층 정렬이 어렵다는 단점을 가지고 있으나, 자외선을 이용한 나노 임프린트 리소그래피 기술은 열가소성 재질을 사용하는 가열 나노 임프린트 리소그래피 기술과 달리 저점성 광경화성 합성수지와 이를 경화시키는 자외선을 사용하므로 상온 저압공정이 가능하여 다층화 공정 및 대량생산에 적합하다는 장점을 가진다. 따라서 최근 나노 패턴을 형성하는 나노 임프린트 리소그래피 기술에서 널리 채택되고 있다.
본 발명은 나노 임프린트 리소그래피 기술 중 자외선을 이용하여 구조화된 나노 패턴을 전사함에 있어 사용되는 UV 나노 임프린트 리소그래피를 수행하는 장치를 제시한다.
도 1, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 UV 나노 임프린트 리소그래피를 수행하는 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 사시도 및 측면도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 장치는 처리 대상물인 유리기판이 놓여지는 로딩 플레이트(1) 및 유리기판(g)의 레진(r) 위에 놓여지는 몰드(m)를 가압하고 자외선을 조사하여 상기 레진에 나노크기의 구조화된 패턴을 형성시키기 위한 가압유닛(2)을 포함한다.
상기 로딩 플레이트(1) 상면에는 그 상면에 놓여지는 유리기판의 진공흡착을 위한 선형패턴의 흡착노즐(10)을 형성하고 있고, 상기 가압유닛(2)은 로딩 플레이트(1)에 놓여진 유리기판에 자외선을 조사하는 UV 램프를 내장한 가압부(20)를 포함한다.
구체적으로 상기 가압유닛(2)은 유압 실린더 또는 모터 구동식 액츄에이터로서 로딩 플레이트(1)에 놓여진 유리기판(g)에 대해 수직방향으로 이송되며, 상기 몰드(m)에는 레진(r)에 전사시킬 나노 크기의 구조화된 패턴이 형성되어 있다. 이때, 상기 몰드(m)는 상기 가압유닛(2)을 통해 조사된 광이 이 몰드(m)를 투과하여 유리기판 표면으로 조사될 수 있어야 하므로 투명한 석영(Quartz)이나 폴리머를 소재로 제작된 것을 적용하는 것이 바람직하다.
유리기판(g)의 레진(r) 상에 몰드(m)가 놓여진 상태에서 상기 가압유닛(2)의 가압부(20)로서 압력을 가해 몰드(m)에 형성된 나노크기의 패턴을 레진에 전사(傳寫)시키는 경우, 상기 가압부(20)를 통해 몰드(m)에 전가되는 압력이 전반적으로 균일해야 패턴의 정밀도 및 균일성이 확보될 수 있다. 이처럼 상기 가압부(20)를 통해 몰드(m)에 전가되는 압력이 전반에 걸쳐 고르게 분포될 수 있도록, 본 발명에 적용된 상기 가압유닛(2)의 가압부(20) 하부에는 플렉시블(Flexible)한 소재로 이루어진 탄성패드(22)가 설치된다.
상기 탄성패드(22)는 몰드(m)와 가압부(20) 사이에서 몰드(m)에 전가되는 가압력이 균일하게 유지되도록 하기 위한 것이지만, 상기 가압부(20)로부터 조사되는 자외선이 이를 통해 유리기판(g) 상으로 조사되어야 한다. 따라서 플렉시블 하면서도 자외선이 투과될 수 있는 투명한 소재가 채택되어야 하며, 이러한 조건을 만족하는 소재로는 유연성과 탄성을 가지면서 광투과가 가능한 투명한 실리콘 러버가 적합하다.
UV-NIL 공정에서 외부의 환경적인 요인 예컨대, 대기온도 및 외부광원에 의 해 패턴불량이 야기될 수 있다. 따라서 이를 방지하기 위해, 본 발명에서 상기 로딩 플레이트(1)와 가압유닛(2)을 포함하는 UV 나노 임프린트 장비는 밀폐된 수용공간을 제공하는 챔버(4)에 수납된다. 본 발명에 적용된 상기 챔버(4)에는 도어(미도시)가 설치되어 내부를 개방할 수 있으며, 도어를 통한 개방부를 통해 챔버 내에 위치한 로딩 플레이트(1) 상으로 처리 대상물인 유리기판(g)을 로딩시킬 수 있다.
UV-NIL 공정에서, 한 쌍의 몰드(m)와 유리기판(g)은 폴리머 레진(r)이 자외선에 의해 경화되는 과정에서 물질간 상이한 열 팽창율 때문에 패턴을 통해 맞물린 몰드와 레진 사이에 움직임이 야기될 수 있으며, 이는 결국 패턴 왜곡을 유발하여 품질에 결정적인 영향을 끼친다. 이러한 문제점을 해소하기 위해 본 발명에 따른 장치는 자외선 조사에 따른 레진 발열 시 패터닝 형성을 위한 장치환경 또한 그 온도변화에 추종하여 온도가 조절될 수 있는 온도제어기능을 포함하고 있다.
도 3은 본 발명에 따른 장치에 있어 온도제어기능 구현을 위한 구성요소 및 이들의 연결관계를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3에서와 같이, 본 발명에서의 상기 온도제어기능은, 항온 플레이트(3), 한 쌍의 써머커플(25)(35), 온도센서(5), 외부공조기(6) 및 제어반(8)을 포함하는 구성을 통해 구현될 수 있다. 상기 항온 플레이트(3) 및 외부공조기(6)는 상기 써머커플(25)(35) 및 상기 온도센서(5)를 통해 측정된 온도데이타를 기반으로한 상기 제어반(8)의 제어명령에 따라 동작하여, UV-NIL 공정에서 몰드를 이용하여 패턴을 정확하게 전사함에 있어 영향을 미칠것으로 예상되는 레진 발열에 따른 몰드(m)와 유리기판(g) 사이의 온도차이 및 챔버(4) 내부공간의 온도를 일정하게 유지시킨다.
상기 항온 플레이트(3)는 도 2에서와 같이 유리기판이 놓여지는 상기 로딩 플레이트(1) 바로 아래 분리 또는 일체형으로 설치되며, UV-NIL 공정에서 유리기판의 온도를 측정하고 그 측정된 온도 값을 토대로 로딩 플레이트(1)의 온도를 일정하게 제어한다. 즉, 상기 항온 플레이트(3)는 자외선 노출에 의하여 반응하는 레진이 경화하는 과정에서 발생하는 온도변화에 추종하여 로딩 플레이트(1)의 온도를 제어함으로써 그 위에 놓여지는 유리기판(g)의 온도를 제어한다. 이러한 항온 플레이트(3)는 온도 제어를 위해 히팅라인 예컨대, 열전소자를 사용한다.
상기 써머커플(25)(35)은 상기 항온 플레이트(3)와 가압유닛(2)의 탄성패드(22)에 각각 설치되어, UV-NIL 공정에서 자외선에 의해 레진이 발열될 경우 레진 발열에 의해 변화하는 몰드의 온도 및 레진이 도포된 유리기판의 온도를 각각 측정한다. 이러한 써머커플(25)(35)에 의해 측정된 온도 데이타를 기반으로 하여 상기 제어반(8)은 유리기판(g)의 온도가 자외선에 의한 레진 발열온도와 일정한 차이가 유지될 수 있도록 상기 항온 플레이트(3)를 통해 로딩 플레이트(1)의 온도를 정밀하게 제어한다.
항온 플레이트(3)의 온도제어를 통해 UV-NIL 공정에서 자외선에 의한 레진 발열에도 몰드와 유리기판 간의 온도차이가 일정하게 유지된다면, 몰드를 통한 패터닝 과정에서의 소재가 열팽창에 기인한 레진 상에서의 몰드의 유동이 방지되므로, 결국 보다 정밀한 나노급 패턴을 구현할 수 있게 되고, 결과적으로는 제품 품질 및 신뢰도를 향상시킬 수 있게 된다.
상기 온도센서(5)는 상기 챔버(4)의 수용공간 안에 적소에 배치되며, UV-NIL 공정에서 레진 발열에 의한 챔버 내의 온도 변화를 측정한다. 이러한 온도센서(5)를 통해 UV-NIL 공정에서 레진 발열에 의한 챔버 내의 온도변화가 감지되면, 상기 제어반(8)이 이러한 온도센서(5)에 의해 감지된 온도변화 데이타를 기반으로 하여 외부공조기(6)를 작동시켜, 상기 챔버(4) 내의 온도분위기가 일정하게 유지될 수 있도록 한다.
상기 외부공조기(6)는 상기 챔버(4) 내부공간에 대한 공기순환을 통해 상기 챔버 내부 공간이 UV-NIL 공정에서 패터닝 형성에 적합한 온도를 유지할 수 있도록 한다. 이러한 외부공조기(6)는 챔버(4)의 내부온도를 일정하게 유지시킬 수 있도록 어느 정도 가열된 온도를 챔버 내부로 도입시키며, 챔버 내에 잔류하고 있던 가열공기를 외부로 강제 배기시킬 수 있는 구성이면 특정한 형태 및 구성에 구애됨이 없이 적용가능하다.
상기 외부공조기(6)에 의해 일정하게 온도조건을 유지하는 상기 챔버(4)를 단열재를 이용하여 마감처리하면, UV-NIL 공정 중 챔버에 수납된 장비들이 외부온도 환경에 영향을 받지 않으므로 보다 정밀도 높은 패턴을 형성할 수 있게 되고, 외부공조기(6)를 통해 챔버 내부로 외부공기가 도입되는 도입부에는 다공성매질의 필터(7)를 설치하면, 상기 외부공조기(6)를 통해 챔버 내부로 도입되는 공기가 챔버(4) 전반에 걸쳐 고르게 확산될 수 있어서 챔버(4)의 온도 분위기를 보다 빠른 시간 안에 원하는 수준으로 맞출 수 있다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 장치를 통해 수행되는 UV 나노 임프린트 리소그래피 공정을 순서대로 나타낸 공정도로서, 이들 도면을 참조하여 본 발명에 따른 장치를 이용하여 수행되는 UV 나노 임프린트 리소그래피 공정을 상기 장치의 온도제어과정과 연계하여 설명한다.
UV 나노 임프린트 리소그래피 공정에 사용될 유리기판은 미도시된 카세트 스테이션에 저장되어 있고, 이처럼 저장되어 있던 유리기판은 기판 이송로봇(9)을 통해 도 4a의 화살표 방향으로 로딩 플레이트(1)에 제공된다. 이때 상기 로딩 플레이트(1)는 유리기판이 안착될 수 있는 편평한 상면을 가지며, 상기 상면에는 놓여진 유리기판(g)을 흡착 고정시킬 수 있도록 선형패턴의 흡착노즐(도 1참조)이 형성되어 있다.
로딩 플레이트(1)에 놓여진 유리기판(g)에 대한 진공흡착이 완료되면, 상기 유리기판(g) 표면에 광경화성 수지를 소재로 한 레진(r)을 적절한 방법 예컨대, 스핀 코팅방식을 이용하여 코팅처리 한 후, 도 4b와 같이 전사시킬 미세한 나노 패턴의 돌기를 형성한 몰드(m)를 상기 레진(r) 상부에 올려 놓는다.
다음, 도 4c와 같이 몰드(m)가 레진(r) 상부에 위치한 상태에서 가압유닛(2)을 이용하여 상기 몰드(m)에 압력을 인가하며, 압력이 인가된 상태에서 상기 가압유닛(2)의 가압부(20)에 내장된 UV램프(200)를 통해 상기 유리기판(g) 표면으로 자외선을 조사시키면, UV 경화반응이 일어나 상기 레진(r)이 경화된다.
위와 같은 레진(r) 경화 과정에서 자외선에 의해 레진(r)이 발열되고, 레진(r) 발열에 의해 변화하는 몰드(m)의 온도 및 레진(r)이 도포된 유리기판(g)의 온도는 가압유닛(2)의 탄성패드(22)와 로딩 플레이트(1)에 설치된 한 쌍의 써머커플(25)(35)을 통해 측정된다. 이처럼 한 쌍의 써머커플(25)(35)에 의해 측정된 온 도 데이타를 기반으로 제어반(8)은 유리기판(g)의 온도가 자외선에 의한 레진(r) 발열온도와 일정한 차이가 유지될 수 있도록 항온 플레이트(3)를 통해 로딩 플레이트(1)의 온도를 정밀하게 제어한다.
이와 함께, 상기 챔버(4)의 수용공간 적소에 배치된 온도센서(5)가 UV-NIL 공정에서 레진 발열에 의한 챔버(4) 내의 온도 변화를 측정하며, 온도센서(5)를 통해 UV-NIL 공정에서 레진 발열에 의한 챔버(4) 내의 온도변화가 감지되면, 상기 제어반(8)이 이러한 온도센서(5)에 의해 감지된 온도변화 데이타를 기반으로 하여 외부공조기(6)를 작동시켜, 상기 챔버(4) 내의 온도분위기가 일정하게 유지될 수 있도록 한다.
한편, 일정한 압력과 UV 경화반응에 의해 레진이 충분히 경화되면, 도 4d와 같이 가압유닛(2)이 원위치로 복귀하여 몰드(m)에 대한 가압이 해제되고, 이후 상기 레진(r)으로부터 몰드(m)를 떼어 낸다. 몰드(m)가 떼어지고 나면 패턴과 패턴 사이에 고분자 잔여층이 남게 되는 데, 이는 산소 애싱(O2) 을 통해 완전히 제거할 수 있으며 이 과정을 거쳐 최종 성형된 산물은 도 4e와 같다.
상기한 본 발명에 따르면, 자외선 조사에 따른 레진 발열 시 패터닝 형성을 위한 장치환경 또한 그 온도변화에 추종하여 온도가 조절될 수 있고, 따라서 온도차에 따른 열 팽창율 차이로 인해 발생되는 패턴 불량을 해소할 수 있다. 즉, UV 나도 임프린트 리소그래피 공정에서 패턴 형성에 영향을 미치는 폴리머 레진의 발열에 의한 몰드와 기판 사이의 열 팽창율 차이를 최소화할 수 있어, 패턴의 정밀도 를 보다 향상시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명은, 폴리머 레진 소재 변경 및 두께에 따른 발열정도, 기판의 두께, UV 램프로부터의 자외선 조사량 등 다양한 변수에 의한 물질간 열 팽창율 차이가 존재하더라도 장치 전반적인 환경이 그 변화된 온도조건에 추종하여 조절될 수 있으며, 따라서 보다 포괄적인 온도범위와 다양한 조건에서도 정밀도 높은 나노 패턴의 구현이 가능하다는 장점이 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 UV 나노 임프린트 리소그래피를 수행하는 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 UV 나노 임프린트 리소그래피를 수행하는 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 장치에 있어 온도제어기능 구현을 위한 구성요소 및 이들의 연결관계를 개략적으로 나타낸 블록도.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 장치를 통해 수행되는 UV 나노 임프린트 리소그래피 공정을 순서대로 나타낸 공정도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
1...로딩 플레이트 2...가압유닛
2...항온 플레이트 4...챔버
5...온도센서 6...외부공조기
7...필터 8...제어반
10...흡착노즐 20...가압부
22...탄성패드 25, 35...써머커플
g...기판 m...몰드
r...레진

Claims (9)

  1. 유리기판이 놓여지는 로딩 플레이트의 온도를 측정을 위한 써머커플 및 온도증감을 위한 히팅라인이 설치된 항온 플레이트;
    유리기판에 도포된 레진 상부에 놓여지는 몰드에 압력을 가하는 방향으로 이동되며, 로딩 플레이트에 놓여진 유리기판에 자외선을 조사하는 UV 램프를 내장하는 가압부와, 자외선 투과가능한 투명한 재질로서 가압부 하부에 설치되며 패턴 형성을 위한 몰드의 온도감지를 위해 써머커플을 장착한 탄성패드로 이루어진 가압유닛;
    도어를 통해 개방이 가능한 수용공간을 가져, 상기 로딩 플레이트, 항온 플레이트, 가압유닛을 수용하는 챔버;
    챔버의 내부온도를 측정하기 위해 챔버 내에 설치되는 온도센서;
    챔버 외부에 설치되며, 상기 챔버 내부의 공기를 순환시켜 챔버의 내부온도가 일정하게 유지되도록 하는 외부공조기; 및
    상기 항온 플레이트와 가압유닛에 각각 설치된 써머커플 및 상기 온도센서를 통해 측정된 온도데이타를 근거로 상기 항온 플레이트의 온도조절 및 외부공조기의 작동을 제어하는 제어반;을 포함하는 온도제어 기능을 가진 UV 나노 임프린트 리소그래피를 수행하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로딩 플레이트 상면에는,
    그 상면에 놓여지는 유리기판의 진공흡착을 위한 선형패턴의 흡착노즐이 형성되는 것을 특징으로 하는 온도제어 기능을 가진 UV 나노 임프린트 리소그래피를 수행하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서
    상기 항온 플레이트는,
    유리기판이 놓여지는 로딩 플레이트와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 온도제어 기능을 가진 UV 나노 임프린트 리소그래피를 수행하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성패드는,
    자외선 투과가능한 투명한 재질의 실리콘 러버인 것을 특징으로 하는 온도제어 기능을 가진 UV 나노 임프린트 리소그래피를 수행하는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압유닛은,
    유압 실린더 또는 모터 구동식 액츄에이터로서 로딩 플레이트에 놓여진 유리기판에 대해 수직방향으로 이송가능한 것을 특징으로 하는 온도제어 기능을 가진 UV 나노 임프린트 리소그래피를 수행하는 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버는,
    내부온도 유지를 위해 단열재로서 마감처리되는 것을 특징으로 하는 온도제어 기능을 가진 UV 나노 임프린트 리소그래피를 수행하는 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부공조기를 통해 챔버 내부로 도입되는 공기확산을 위해 챔버의 외부공기 도입부에 설치되는 다공성매질의 필터;를 더 포함하는 온도제어 기능을 가진 UV 나노 임프린트 리소그래피를 수행하는 장치.
  8. (a) 가압유닛의 탄성패드에 삽입된 써머커플을 이용하여 UV 나노 임프린트 리소그래피 공정진행 중 유리기판 표면에 도포된 레진의 발열온도를 측정하는 단 계;
    (b) 항온 플레이트에 설치되는 써머커플을 이용하여 UV 나노 임프린트 리소그래피 공정진행 중 유리기판이 놓여진 로딩 플레이트의 온도를 측정하는 단계; 및
    (c) 상기 (a) 단계에서 측정된 레진의 온도와 상기 (b) 단계에서 측정된 로딩 플레이트의 온도가 상이한 경우, 제어반을 통한 항온 플레이트의 설정온도 조절을 통해 상기 로딩 플레이트의 온도와 상기 레진의 발열온도를 일정하게 유지시키는 온도조절단계;를 포함하여 이루어지는 UV 나노 임프린트 리소그래피를 수행하는 장치의 온도제어방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서는 상기 로딩 플레이트, 항온 플레이트, 가압유닛을 수용하는 챔버 내부공간에 대한 공기순환을 통해 상기 챔버 내부 공간의 온도를 일정하게 유지시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 UV 나노 임프린트 리소그래피를 수행하는 장치의 온도제어방법.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012108900A1 (en) * 2011-02-07 2012-08-16 Applied Materials, Inc. Low temperature measurement and control using low temperature pyrometry
KR101373362B1 (ko) * 2012-08-23 2014-03-14 고려대학교 산학협력단 나노 패턴 구조물의 제조 장치
KR20150140880A (ko) * 2014-05-16 2015-12-17 (주)이에이스 2축 직선운동과 선회운동이 가능한 3d 프린터
KR20180107725A (ko) * 2017-03-22 2018-10-02 캐논 가부시끼가이샤 리소그래피 장치 및 물품의 제조 방법
KR20190025507A (ko) * 2017-09-01 2019-03-11 캐논 가부시끼가이샤 임프린트 장치, 임프린트 방법 및 물품 제조 방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101935438B1 (ko) 2018-06-14 2019-01-07 에이에스티엔지니어링(주) 피드스루 온도 측정모듈을 구비하는 기능성 베이킹 챔버

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8337959B2 (en) * 2006-11-28 2012-12-25 Nanonex Corporation Method and apparatus to apply surface release coating for imprint mold
KR100841172B1 (ko) * 2007-05-04 2008-06-24 한국기계연구원 진공챔버 내에서 복합방식으로 패턴을 임프린팅하는나노임프린트장치

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012108900A1 (en) * 2011-02-07 2012-08-16 Applied Materials, Inc. Low temperature measurement and control using low temperature pyrometry
US8967860B2 (en) 2011-02-07 2015-03-03 Applied Materials, Inc. Low temperature measurement and control using low temperature pyrometry
KR101373362B1 (ko) * 2012-08-23 2014-03-14 고려대학교 산학협력단 나노 패턴 구조물의 제조 장치
KR20150140880A (ko) * 2014-05-16 2015-12-17 (주)이에이스 2축 직선운동과 선회운동이 가능한 3d 프린터
KR20180107725A (ko) * 2017-03-22 2018-10-02 캐논 가부시끼가이샤 리소그래피 장치 및 물품의 제조 방법
KR20190025507A (ko) * 2017-09-01 2019-03-11 캐논 가부시끼가이샤 임프린트 장치, 임프린트 방법 및 물품 제조 방법

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