KR20130119145A

KR20130119145A - Ｕｖ큐어링과 스핀코팅 기술을 결합한 인쇄전자용 포토리소그래피 장비

Info

Publication number: KR20130119145A
Application number: KR1020120042080A
Authority: KR
Inventors: 김남수; 홍성익
Original assignee: 한국프린티드일렉트로닉스연구조합
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2012-04-23
Publication date: 2013-10-31

Abstract

본 발명은 스핀코팅 기술 및 UV 큐어링 기술을 결합한 포토리소그래피 장비에 관한 것으로, 소정 기판의 상면에 코팅액을 분사하는 분사장치; 상기 분사장치의 상부에 위치하며 상기 코팅액이 도포된 기판의 상면에 UV 광원을 조사하기 위한 UV 조사 장치; 및 상기 UV 조사 장치가 소정의 지지대를 사용하여 고정되는 스탠드를 포함하되, 상기 UV 조사 장치는 소정의 이동결합장치를 이용하여 상기 스탠드상에서 상하방향으로 이동하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＵＶ큐어링과 스핀코팅 기술을 결합한 인쇄전자용 포토리소그래피 장비{A PHOTOLITHOGRAPHY DEVICE FOR SPIN COATING COMBINED WITH UV CURING TECHNOLOGY}

본 발명은 포토리소그래피 장비에 관한 것으로, 구체적으로는 UV 큐어링(UV curing)과 스핀코팅(spin coating) 장비가 하나로 결합되어 스핀코팅 방식을 이용한 코팅 및 UV조사를 통한 경화를 통해 보다 빠르고 편리한 포토리소그래피 공정을 수행할 수 있는 포토리소그래피 장비에 관한 것이다.

발광 다이오드(LED)는 일반 조명에 비해 에너지 소모량이 적어 에너지 절약 효과가 우수하며 수명 또한 반영구적이어서, 옥외용 간판, 휴대폰 액정 표시소자, 자동차 부품, TV 등에 많이 사용되고 있다.

LED 제조 기술은 크게 기판 제조 기술, 에피택셜 공정, 칩 제조 기술, 패키징 기술, 모듈 및 시스템(module & system) 기술 분야로 구분할 수 있다.

반도체 제조시 사용되는 기판의 종류에 따라 성장 가능한 반도체의 종류가 결정되므로, 기판에 대한 많은 연구가 진행되었다. 일반적으로 사용되고 있는LED 기판은 사파이어(Al₂O₃)나 SiC 기판이 주로 사용된다. 최근에는 비극성 기판인 GaN 기판에 대한 연구도 진행되고 있으나, 단가가 높고 크기가 너무 작아 아직은 상용화 되기에는 어려운 수준이다. 이 외에도 무분극 기판, ZnO 기판, 실리콘 기판에 대한 연구도 많이 진행되고 있다.

에피택셜 공정은 단결정 기판에 단결정 박막을 성장시키는 공정을 말한다. p-GaN 성장 기술, 저온 완충층(buffer layer) 성장 기술, AlInGaN계 활성층 성장 기술 등 다양한 기술이 개발되어 있다.

칩(chip)은 LED 개별 소자를 지칭하는 용어로서, 발광이 가능한 최소 단위체를 의미한다. 일반적으로는 p형 반도체에 (+)전극이 형성되며, 이후 식각(etching)방식을 이용하여 n형 반도체를 들어나게 한 후, (-)전극을 형성한다.

그러나 이러한 방법은 발광효율이 떨어지며, 이러한 이유로 대부분의 LED 연구는 발광 효율을 극대화하기 위한 방향으로 진행되어 왔다. 발광효율 극대화를 위한 칩의 구조에 대한 연구가 많이 수행되어 왔으며, 그 결과 일반형, 플립칩형, 수직형 구조의 LED 칩이 일반적으로 사용되고 있다.

패키지는 내부에 LED 칩을 실장하고 칩과 리드(lead)를 연결하고 보호 수지를 도포한 단위체로서, 인쇄회로(PCB)기판에 부착이 가능한 상태의 소자를 지칭하며 모듈(module)이라는 용어와 혼용되어 사용되기도 한다.

LED 패키지는 LED 칩과 칩을 부착시키기 위한 다이 본딩(die bonding)용 에폭시(epoxy)나 솔더(solder), 리드 프레임(leadframe) 및 몸체(body), 전기적 연결을 위한 본딩 와이어(bonding wire), 그리고 LED 칩을 보호하는 보호 수지로 구성된다.

최근에는, 기판의 패턴형성 및 반도체를 제조함에 있어 패턴 형성 후 코팅하는 과정은 패턴의 보호 및 다음 공정의 준비단계 공정으로 중요하게 인식되고 있다. 일반적으로, 패터닝 후에 코팅액를 기판 위에 코팅하는 방식으로 침지 방식, 스프레이 방식, 압출코팅 방식, 캘린더 가공 방식, 소결 방식, 물리기상증착법, 화학기상증착법 등이 이용된다.

침지를 이용한 공정 방식은 코팅하고자 하는 기판을 코팅액 속에 담가두고 건조시키는 방식으로 코팅이 이루어 진다. 이 경우, 기판을 통째로 코팅을 할 수 있지만, 코팅된 두께를 정확히 조절할 수 없다.

스프레이를 이용한 코팅 방식은 기판의 종류 및 공정온도에 제한이 없는 반면, 미세한 입자를 포함하는 용액을 도포하는 경우에는 코팅과정이 진행될수록 입자들이 노즐구멍을 막는 현상이 일어나고, 용액을 기판 전체에 일정하게 도포시켜야 하기 때문에 노즐을 움직여야하는 문제점이 있다. 또한, 설령 노즐을 움직인다 하더라도 분사하는 높이 및 용액의 분사각도에 따라서 도포 두께를 정확히 조절할 수 없다.

압출코팅 방식과 캘린더가공 방식은 roll을 이용하여 코팅을 진행하기 때문에 코팅을 할 수 있는 기판의 종류에 제한이 있다.

소결 방식은 온도를 코팅하려는 코팅제 및 전도성 잉크의 녹는점까지 가열하여 녹인 후 식힌 다음 굳히는 과정을 통해 코팅 및 패터닝을 수행하는 방식이다. 그러나, 소결 방식은 공정 자체에서 필요로 하는 온도(전도성잉크 및 도포제의 녹는점) 및 압력이 높기 때문에 기판이 고온 고압에서 견딜 수 있어야 한다는 점에서 기판 사용에 많은 제한이 따른다.

물리기상증착법은 진공상태에서 박막을 형성하고자 하는 원료물질을 기체상태로 주입한 후, 물리적 충격을 주는 방식으로 기판에 기체화된 원료물질을 충돌시켜 박막을 형성하는 방법이다. 이 방법을 이용하기 위해서는 공정이 진공상태에서 진행되어야 하고, 기판이 고온의 상태에서 견딜 수 있어야 한다. 또한, 박막의 일정한 두께형성이 쉽지 않다는 문제점이 있다.

화학기상증착법은 고온으로 가열한 기판 위에 기체상태의 원료물질을 주입하여 기판 위에서 화학반응을 일으켜 박막을 형성하는 방식으로 물리기상증착법보다 높은 압력에서의 공정이 가능하지만 공정온도가 높은 단점이 있다(500℃ 이상). 또한, 이 공정은 화학반응으로 인해서 부산물이 생성될 수 있으며, 생성된 부산물을 처리하기 위해서 부가적인 처리장치를 설치해야 한다. 앞에서 설명한 물리기상증측법과 같이 고성능을 요구하며 그에 따른 장비 자체의 단가도 높다는 문제점이 있다.

상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 패터닝 후에 코팅액를 기판 위에 코팅하는 방식으로 스핀코팅을 이용한 코팅액 도포 방식과 코팅액 도포 후 UV 조사를 통한 경화 방식을 이용하고 있다.

스핀코팅은 기판을 고속으로 회전시킴으로써 코팅액을 기판 위에 도포시키는 방법으로, 다른 기계적, 화학적인 방법들보다 상대적으로 균일한 두께로 코팅액을 도포할 수 있으며, 코팅시간 또한 20초 내외로 빠른 공정을 진행시킬 수 있다. 또한, 사용 가능한 기판 종류에 제한이 없으며, 공정 온도와 압력 모두 상온, 대기압 내에서 진행할 수 있다.

다만, 상술한 코팅 방식들은 단일 공정으로 코팅제가 경화되는 반면, 스핀코팅 방식은 단지 코팅액을 도포시키기만 하는 공정이기 때문에 기판 위에 도포된 코팅액을 경화시키는 공정이 추가적으로 필요하다.

UV 조사 방식은 기판에 감광물질을 바른 후 UV를 조사하여 코팅액을 경화시키는 방법으로, 공정온도 및 압력에 제한이 없고 기판 사용에도 제한이 없어 상술한 방식의 공정들보다 다양한 부분에 응용될 수 있다.

본 발명의 목적은, LED 패키징에서 사용하는 코팅액을 도포하는 장비와 UV를 조사하여 기판에 도포된 코팅액을 경화하는 UV 조사 장비를 하나의 장비로 결합하여 스핀코팅과 UV 조사를 한번에 수행할 수 있는 포토리소그래피 장비를 제안하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 부가적으로 고점도 용액의 분사가 가능한 디스펜싱 펌프를 사용하여 코팅뿐만 아니라 3차원 형상의 패터닝도 가능하게 하는 포토리소그래피 장비를 제안하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양태 일 실시예에 따른 포토리소그래피 장비는, 소정 기판의 상면에 코팅액을 분사하는 분사장치, 상기 분사장치의 상부에 위치하며 상기 코팅액이 도포된 기판의 상면에 UV 광원을 조사하기 위한 UV 조사 장치 및 상기 UV 조사 장치가 소정의 지지대를 사용하여 고정되는 스탠드를 포함하되, 상기 UV 조사 장치는 소정의 이동결합장치를 이용하여 상기 스탠드상에서 상하방향으로 이동한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 포토리소그래피 장비는 분사장치의 하단부에 위치하며, 상기 분사장치의 동작을 제어하고 상기 기판의 상면에 스핀코팅 방식으로 코팅액을 도포하도록 소정의 스핀코팅 장치를 포함하는 스핀코팅 제어장치를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 스핀코팅 장치는, 상기 스핀코팅 제어장치의 개구된 상면의 내부 공간에 위치하는 상기 기판을 올리기 위한 테이블로, 중앙 영역에 상기 기판과의 흡착을 위한 소정 크기의 진공흡착 홈이 형성된 턴테이블; 및 상기 스핀코팅 제어장치와 통상의 관로로 연결된 진동펌프를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 턴테이블의 상면의 일정 영역에는 직선 형태의 음각 홈이 하나 이상 형성될 수 있다.

한편, 상기 스핀코팅 제어장치는, 기 설정된 스핀코팅 동작시간에 따라 상기 턴테이블을 회전시키는 모터의 회전 여부, 회전시간 및 회전속도를 제어할 수 있다.

나아가, 상기 UV 조사 장치는, 기 설정된 UV 큐어링 동작시간에 따라 상기 UV 조사부의 조사 여부, 조사시간 또는 UV 생성 여부를 제어하는 UV 조사 제어장치를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 UV 조사장치는, 소정의 UV 조사부를 포함하여 상기 UV 조사 제어장치와 연결된 소정의 UV 라이트 가이드를 통해 공급되는 UV 광원을 조사할 수 있다.

또는, 상기 UV 조사 장치는 상단부에 삽입된 소정의 광원램프를 통해 상기 기판의 상면으로 광원을 조사하고, 상기 UV 조사 장치의 상하 이동을 통해 광원이 상기 기판에 조사되는 면적을 균일하게 제어할 수 있다.

다음으로, 상기 UV 조사 제어장치는, 상기 UV 조사 장치가 광원을 반사하는 소정의 DMD(Digital Micromirror Device)를 더 포함하는 경우, 상기 DMD를 이용하여 소정의 패턴이 있는 UV를 상기 기판에 조사하도록 제어할 수 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양태 다른 실시예에 따른 포토리소그래피 장비는, 소정 기판의 상면에 용액을 분사하는 디스펜싱 펌프, 상기 디스펜싱 펌프의 상부에 위치하며 상기 코팅액이 도포된 기판의 상면에 UV 광원을 조사하기 위한 UV 조사 장치 및 상기 UV 조사 장치가 소정의 지지대를 사용하여 고정되는 스탠드를 포함하며, 상기 디스펜싱 펌프를 이용하여 상기 기판에 고점도 용액을 분사하여 3차원 형상의 패터닝을 수행할 수 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 양태 일 실시예에 따른 소정 기판의 상면에 용액을 분사하는 디스펜싱 펌프 및 상기 디스펜싱 펌프의 상부에 위치하는 UV 조사 장치를 포함하는 포토리소그래피 장비를 이용한 패터닝 방법은, 상기 디스펜싱 펌프에서 상기 기판에 용액을 분사하여 패터닝하는 단계, 상기 용액이 분사된 기판에 상기 UV 조사장치를 통해 1차 UV 큐어링을 수행하는 단계, 상기 1차 UV 큐어링이 수행된 기판의 상면에 코팅액을 도포하며 스핀코팅을 수행하는 단계, 상기 코팅된 기파의 상면에 소정의 패턴이 형성된 마스크를 이용하여 2차 UV 큐어링을 수행하는 단계 및 상기 2차 UV 큐어링이 수행된 기판에 도포된 코팅액을 제거하여 3차원 형상의 패터닝을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 실시형태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.

본 발명에 따르면, LED 패키징에서 사용하는 코팅액을 도포하는 장비와 UV를 조사하여 기판에 도포된 코팅액을 경화하는 UV 조사 장비를 하나의 장비로 결합함으로써, 하나의 장비에서 스핀코팅 및 UV 조사를 실행함에 따라 공정의 신속성 및 편의성을 증대시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 하나의 장비에서 스핀코팅 및 UV 조사를 개별적으로 운용할 수 있으므로 필요시 각각의 공정 목적에 적합하게 장비를 이용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 부가적으로 고점도 용액의 분사가 가능한 디스펜싱 펌프를 사용하여 코팅뿐만 아니라 3차원 형상의 패터닝도 가능한다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀코팅 및 UV 조사를 수행하는 포토리소그래피 장비의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀코팅 및 UV 조사를 수행하는 포토리소그래피 장비의 일 예를 측면에서 바라본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토리소그래피 장비의 턴테이블의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토리소그래피 장비의 턴테이블의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토리소그래피 장비를 이용하여 3차원 형상 패터닝을 수행하는 과정의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토리소그래피 장비를 이용하여 3차원 형상 패터닝을 수행하는 과정의 다른 예를 나타내는 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도면에 도시된 각 도면부호는 동일한 구성을 나타내고, 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀코팅 및 UV 조사를 수행하는 포토리소그래피 장비의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 포토리소그래피 장비(100)는 기판에 스핀코팅을 수행하기 위한 분사장치(110), 해당 기판에 UV 조사를 수행하기 위한 UV 조사 장치(120), 스핀코팅 제어장치(130) 및 UV 조사 제어장치(140)로 구성된다. 또한, UV 조사 장치(120)를 포토리소그래피 장비(100)에 결합시키기 위한 스탠드(150) 및 용액이 도포되어 UV 큐어링을 거쳐야하는 기판을 올려놓기 위한 마스크 받침대(160)를 더 포함할 수 있다. 이때, UV 조사 장치(120) 및 마스트 받침대(160)는 소정의 결합장치를 이용하여 스탠드(150)상의 일정 높이에 결합되며 상하 이동가능하도록 구성된다.

분사장치(110)는 UV 조사 제어장치(140)의 후면에 소정의 지지대를 사용하여 결합한 상태로 고정되며 종단에는 기판(200)에 용액을 분사하기 위한 용액주사기(111)가 결합되어 있다. 분사장치(110)는 UV 조사 장치(120) 및 마스크 받침대(160)가 스탠드(150)상에서 상하이동 가능하도록 UV 조사 제어장치(140)의 후면에 지지대로 결합되어 UV 조사 장치(120)의 하단부에 용액 주사기(111)가 위치하도록 구현된다.

UV 조사 장치(120)는 UV 조사부(121) 및 조사되는 UV가 외부로 노출되는 것을 방지하기 위한 케이스(122)로 구성된다.

이때, UV 조사부(121)는 마스크 받침대(160)와 동일선상에 위치하여 마스트 받침대(160)의 상면에 올려지는 기판에 UV가 정확하게 조사될 수 있도록 좌우로 움직이지 않고 고정되는 반면, 스탠드(150)상에서 상하이동 가능하다. 따라서, 이동된 높이에 따라 기판상의 UV 조사면적을 조정하도록 구현할 수 있다. 예컨대, LED 기판의 크기가 작은 경우, 결합장치(151)를 움직여 UV 조사부(121)를 하향 이동시킴으로써, UV 조사면적을 줄이고 기판과의 거리를 좁혀 UV 조사 강도를 높여 UV 큐어링 공정 시간을 단축시킬 수 있다.

나아가, UV 조사부(121)는 UV 라이트 가이드(141)를 통해 UV 조사 제어 장치(140)와 연결되며, UV 조사 제어장치(140)에서 생성된 UV가 UV 라이트 가이드(141)를 통해 공급되면 제1 테이블(123)의 상면에 위치한 기판의 상부로 UV를 조사한다. UV 조사부(121)는 UV 라이트 가이드(141)가 삽입되는 UV 라이트 가이드 삽입부(121a)를 더 포함하여, UV 조사 제어 장치(140)에서 UV 라이트 가이드(141)를 통해 전달하는 UV 광원을 제공받을 수 있다.

또는, UV 조사부(121)의 상부에 UV 라이트 가이드 삽입부(121a)를 대체하는 광원 램프(예, UV 램프 또는 다른 광원 램프 등)를 삽입하여, 해당 램프에서 직접 마스트 받침대(160)에 올려진 기판으로 광원을 조사하도록 구현할 수 있다.

광원 램프를 직접 삽입하는 방식은 UV 라이트 가이드와 렌즈를 이용하여 기판의 일정 면적으로 일정량의 UV를 조사하는 방식과 비교하여 상대적으로 포토리소그래피 장비의 단가를 낮출 수 있다. 이때, UV 조사 장치(120) 및 마스트 받침대(160)를 상하이동시킴으로써 램프를 사용하여 UV 조사시 기판의 면적에서 UV 강도가 일정치 않게 되는 문제점을 해결할 수 있다.

마스크 받침대(160)는 소정 패턴이 형성된 마스크를 올려놓는 받침대로 UV 조사 장치(120)의 하단부에 위치하며, 마찬가지로 좌우 방향으로 움직이지 않는 반면 상하이동 가능하도록 스탠드(150)에 소정의 결합장치(152)를 사용하여 고정된다. 따라서, 마스크 받침대(160)는 UV 조사 장치(120)의 이동에 따라 마스크 받침대(160)상에 올려진 기판 상면으로 UV가 조사될 때 효과적인 패턴이 나올 수 있도록 높이가 조정될 수 있다.

다음으로, 스핀코팅 제어장치(130)는 기판(200)상에 분사장치(110)에서 분사하는 소정 용액이 도포되어 스핀코팅이 수행되도록 제어한다.

스핀코팅 제어장치(130)의 상단 내부에는 기판을 올려놓기 위한 턴테이블(131)과 턴테이블(131)의 상단부에 일정 간격으로 위치하는 유리커버(132)가 구성되고, 통상의 관로로 진공펌프(133)로 구성된다. 진공펌프(133)는 인쇄 용액이 저장된 용액 탱크로 통상의 관로를 통해 턴테이블(131)과 연결된다.

턴테이블(131)은 360° 회전이 가능하고, 하나 이상의 진공흡착 홀이 형성되어 있어 스핀코팅 제어장치(130)의 제어신호에 따른 진공펌프(133)의 구동으로 상단면에 올려진 기판과 진공흡착으로 턴테이블(131)이 고속의 회전에서도 상단면에 올려진 기판이 떨어지지 않도록 방지할 수 있다. 이에 대해서는 이하 도 2 및 도 3을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

유리커버(132)는 LED 기판이 올려진 턴테이블(131)이 회전하면서 분사장치(110)로부터 인쇄용액이 도포되더라도 장비 내부로 용액이 튀는 것을 방지하기 위한 것으로, 분사장치(110)에서 분사되는 코팅액이 기판(200)에 도포될 수 있도록 유리커버(132)의 중앙 일정 영역은 개구된 형태로 구현한다

스핀코팅 제어장치(130)는 턴테이블을 회전시키는 모터의 RPM 및 턴테이블 회전시간을 제어하며, 바람직하게는 100 ~ 3500 RPM으로 회전하도록 제어하고, UV 조사 제어장치(140)는 UV 조사 출력 레벨을 소정 크기(예, 200W)로 제어한다. 이때, UV 파장 조절은 UV 조사 장치(120)에 삽입되는 필터를 교체하는 방식으로 구현할 수 있다.

또한, 스핀코팅 제어장치(130)는 기 설정된 스핀코팅 동작 시간(예, 스핀코팅 시작시간 및 스핀코팅 종료시간 또는 소요시간)에 따라 모터의 회전시간을 제어할 수 있다. 이에 따라, 모터에 별도의 브레이크를 설치하지 않고 회전시간이 모두 경과되면 모터 전원이 OFF되어 자연적으로 회전속도가 감속되어 브레이크 사용에 따른 손상을 방지하고, 브레이크 동작으로 인한 갑작스런 감속으로 인해 기판 상부에 형성된 코팅막이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

UV 조사 제어장치(140)는 기 설정된 UV 큐어링 시간(예, 시작시간 및 종료시간 또는 UV 조사 소요시간 등)에 따라 UV를 생성하여 UV 라이트 가이드(141)를 통해 UV 조사부(121)로 공급하고, UV 큐어링 시간에 따라 제1 테이블(123)이 회전하도록 제어한다. 예컨대, 기 설정된 UV 큐어링 시간이 경과되면 UV 조사부(121)의 아래쪽에 위치한 제1 테이블(123)이 트래버스를 이용하여 해당 위치에서 이탈하도록 자동 제어할 수 있다.

스핀코팅 제어장치(130) 및 UV 제어장치(140)는 소정의 유무선 통신부를 탑재하여 사용자 PC와 연동하여 해당되는 장치의 동작을 제어하도록 구현할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀코팅 및 UV 조사를 수행하는 포토리소그래피 장비의 일 예를 측면에서 바라본 단면도이다.

도 2를 참조하면, 스핀코팅 제어장치(130)의 상단부의 내부에는 턴테이블(131)이 배치될 수 있도록 일정 공간이 형성되고, 상기 공간 내부에는 턴테이블(131), 턴테이블 고정대(134) 및 보호용기(135)가 배치된다.

턴테이블(131)과 턴테이블 고정대(134)는 소정의 고정나사를 이용하여 결합되고, 턴테이블(131)은 360° 회전이 가능하며 스핀코팅 제어장치(130)의 제어신호에 따라 고속 회전할 수 있다.

보호용기(135)는 턴테이블(131)이 회전하면서 턴테이블(131) 상면에 올려진 기판 상면에 분사장치(120)로부터 코팅액이 분사되는 경우, 코팅액이 튀어 장비벽을 오염시키는 현상을 방지하기 위한 것으로 교체 가능하도록 분리될 수 있다.

나아가, 포토리소그래피 장비(100)의 하단부에 모터가 고속으로 회전할 때 발생되는 진동을 흡수하는 받침대(예, 경도가 강한 우레탄 등)(300)를 부착시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토리소그래피 장비의 턴테이블의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 턴테이블(131)은 기판(200)과 맞닿는 면적 내 하나 이상의 진공흡착 홀(131a)이 형성된다. 바람직하게는, 진공흡착 홀(131a)은 턴테이블(131)의 중앙에 형성되어 기판(200)의 중앙에 닿을 수 있도록 한다.

턴테이블(131)의 상면에 코팅액을 도포시키려는 기판(200)이 올려지면, 스핀코팅 제어장치(130)의 제어신호에 따른 진공펌프(133)의 구동으로 진공흡착 홀(131a)을 통해 턴테이블(131)과 기판(200)이 진공흡착될 수 있다. 따라서, 턴테이블(131)이 고속 회전하더라도 기판(200)이 떨어지지 않도록 방지하고 턴테이블(131)에 고정시킬 수 있다.

또한, 턴테이블(131)의 상면 일정 영역에 기판(200)과 맞닿는 면적과 기판(200)이 차지하는 면적 외 다른 면적으로 일직선으로 연결된 일정크기의 음각 홈(131b)를 하나 이상 형성함으로써, 스핀코팅 후 사용자가 소정의 집기도구(예, 핀셋)를 사용하여 음각 홈(131b)을 통해 기판(200)을 잡기 용이하도록 구현할 수 있다.

한편, 기판의 특성상 플렉서블 기판, 종이 또는 비닐과 같이 휘어짐이 좋아 소정의 집기도구를 이용하여 이동시키기 어려운 경우 기판에 소정 이동도구를 결합시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토리소그래피 장비의 턴테이블의 다른 예를 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 기판 고정장치(400)는 기판(200)의 상면에 위치시키는 고정판(401), 기판(200)의 하면에 위치시키는 받침판(402) 및 기판(200)을 고정장치(400) 중앙에 삽입시켜 고정시키기 위한 다수의 나사(403)로 구성된다.

고정판(401)은 기판(200)에 코팅액이 도포되도록 중앙 일정 면적이 개구된 형태이고, 각 모서리에는 나사(403)가 통과할 수 있도록 일정 홈이 형성된다. 받침판(402) 역시 각 모서리에 나사(403)가 삽입될 수 있도록 나사 홈이 형성된다.

따라서, 받침판(402)의 상면에 코팅시킬 기판(200)을 올려놓고, 기판(200)의 상면에 고정판(401)을 올려 놓은 상태에서 나사(403)를 이용하여 고정판(401)과 받침판(402)의 각 모서리를 결합시키면, 기판(200)을 고정시켜 움직임을 방지할 수 있다.

또한, 기판 고정장치(400)를 사용하여 기판(200)을 턴테이블(131)의 상면에 진공흡착 방식으로 고정시키면, 비닐과 같이 얇은 기판을 이용하는 경우 해당 기판이 진공에 의해 진공흡착 홈(131a) 내부로 빨려들어가는 문제를 받침판(402)을 통해 방지할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토리소그래피 장비는 고점도 용액의 분사가 가능한 디스펜싱 펌프를 사용하여 3차원 형상의 패터닝을 수행할 수 있다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토리소그래피 장비를 이용하여 3차원 형상 패터닝을 수행하는 과정을 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 포토리소그래피 장비(100)에서 분사장치(120)가 아닌 고점도의 전도성 용액을 분사할 수 있는 디스펜싱 펌프(500)를 설치할 수 있다.

예컨대, 디스펜싱 펌프(500)를 사용하여 기판(200)의 상면에 고점도 용액으로 패터닝을 형성한 후(S501), UV 조사부(121)에서 해당 기판에 UV 큐어링을 수행한 다음(S502), UV 큐어링이 수행된 기판의 상면에 코팅액을 도포하여(S503), 스핀코팅을 통해 해당 기판을 코팅한다(S504).

이때, 소정 패턴에 따라 일정 영역이 뚫려진 마스크(501)를 기판의 상부에 위치시킨 상태에서 다시 UV 큐어링을 수행하면(S505), 코팅액으로 도포된 기판 상부에 마스트의 패턴대로 UV 큐어링이 수행된다(S506).

이후, 스핀코팅의 고속 회전 방식을 이용하여 기판에서 경화되지 않은 코팅액을 밖으로 튕겨 보내고 제어하고(S507), 기판에 남아있는 코팅액을 세척하게 되면(S508), 기판의 상면에 3차원 형상의 패터닝이 형성된다(S509).

즉, 마지막 단계(S509)에서의 패터닝은 상기 단계 S501에서 기판에 고점도 용액이 도포된 두께만큼 3차원으로 형성되는 것이다. 이와 같은 과정(S501 내지 S505)을 반복수행하는 경우, 기판에 나노스케일의 3차원 형상 패터닝을 형성할 수 있다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토리소그래피 장비는 UV 조사 장치에 광원을 반사시키는 DMD(Digital Micromirror Device; 600)와 같은 부가적인 장비를 이용하여 기판에 패터닝을 수행할 수 있다.

예컨대, 기판에 코팅액을 도포하여(S601) 스핀코팅을 수행하여 코팅액을 기판에 얇게 도포한 후(S602), DMD와 같은 장비(600)를 이용하여 패턴을 갖는 UV를 조사한다(S603). 즉, DMD를 이용하여 기판 상에 UV가 조사되는 부위를 조정하는 것이다.

UV 큐어링 후 기판에 도포된 코팅액을 세척하면(S604), 간단하게 2차원 패터닝이 형성될 수 있다(S605).

상기 과정(S601 내지 S605)을 반복수행하는 경우 기판에 나노스케일의 3차원 형성 패터닝을 형성할 수 있다(S606).

이러한 패터닝 방식은 MEMS(micro electro mechanical systems), LED(Light Emitting Diode)를 제조하는 데 용이하게 쓰이며, 인쇄전자의 한 부분으로 적용이 가능하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

포토리소그래피 장비에 있어서,
소정 기판의 상면에 코팅액을 분사하는 분사장치;
상기 분사장치의 상부에 위치하며 상기 코팅액이 도포된 기판의 상면에 UV 광원을 조사하기 위한 UV 조사 장치; 및
상기 UV 조사 장치가 소정의 지지대를 사용하여 고정되는 스탠드를 포함하되,
상기 UV 조사 장치는 소정의 이동결합장치를 이용하여 상기 스탠드상에서 상하방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는, 스핀코팅 기술 및 UV 큐어링 기술을 결합한 포토리소그래피 장비.
제1항에 있어서,
상기 분사장치의 하단부에 위치하며, 상기 분사장치의 동작을 제어하고 상기 기판의 상면에 스핀코팅 방식으로 코팅액을 도포하도록 소정의 스핀코팅 장치를 포함하는 스핀코팅 제어장치를 더 포함하는, 스핀코팅 기술 및 UV 큐어링 기술을 결합한 포토리소그래피 장비.
제2항에 있어서,
상기 스핀코팅 장치는,
상기 스핀코팅 제어장치의 개구된 상면의 내부 공간에 위치하는 상기 기판을 올리기 위한 테이블로, 중앙 영역에 상기 기판과의 흡착을 위한 소정 크기의 진공흡착 홈이 형성된 턴테이블; 및
상기 스핀코팅 제어장치와 통상의 관로로 연결된 진동펌프를 더 포함하는, 스핀코팅 기술 및 UV 큐어링 기술을 결합한 포토리소그래피 장비.
제3항에 있어서,
상기 턴테이블의 상면의 일정 영역에는 직선 형태의 음각 홈이 하나 이상 형성되는, 스핀코팅 기술 및 UV 큐어링 기술을 결합한 포토리소그래피 장비.
제2항에 있어서,
상기 스핀코팅 제어장치는,
기 설정된 스핀코팅 동작시간에 따라 상기 턴테이블을 회전시키는 모터의 회전 여부, 회전시간 및 회전속도를 제어하는, 스핀코팅 기술 및 UV 큐어링 기술을 결합한 포토리소그래피 장비.
제1항에 있어서,
상기 UV 조사 장치는,
기 설정된 UV 큐어링 동작시간에 따라 상기 UV 조사부의 조사 여부, 조사시간 또는 UV 생성 여부를 제어하는 UV 조사 제어장치를 더 포함하는, 스핀코팅 기술 및 UV 큐어링 기술을 결합한 포토리소그래피 장비.
제5항에 있어서,
상기 UV 조사장치는,
소정의 UV 조사부를 포함하여 상기 UV 조사 제어장치와 연결된 소정의 UV 라이트 가이드를 통해 공급되는 UV 광원을 조사하는, 스핀코팅 기술 및 UV 큐어링 기술을 결합한 포토리소그래피 장비.
제1항에 있어서,
상기 UV 조사 장치는 상단부에 삽입된 소정의 광원램프를 통해 상기 기판의 상면으로 광원을 조사하고, 상기 UV 조사 장치의 상하 이동을 통해 광원이 상기 기판에 조사되는 면적을 균일하게 제어하는, 스핀코팅 기술 및 UV 큐어링 기술을 결합한 포토리소그래피 장비.
제5항에 있어서,
상기 UV 조사 제어장치는,
상기 UV 조사 장치가 광원을 반사하는 소정의 DMD(Digital Micromirror Device)를 더 포함하는 경우, 상기 DMD를 이용하여 소정의 패턴이 있는 UV를 상기 기판에 조사하도록 제어하는, 스핀코팅 기술 및 UV 큐어링 기술을 결합한 포토리소그래피 장비.
포토리소그래피 장비에 있어서,
소정 기판의 상면에 용액을 분사하는 디스펜싱 펌프;
상기 디스펜싱 펌프의 상부에 위치하며 상기 코팅액이 도포된 기판의 상면에 UV 광원을 조사하기 위한 UV 조사 장치; 및
상기 UV 조사 장치가 소정의 지지대를 사용하여 고정되는 스탠드를 포함하며,
상기 디스펜싱 펌프를 이용하여 상기 기판에 고점도 용액을 분사하여 3차원 형상의 패터닝을 수행하는, 스핀코팅 기술 및 UV 큐어링 기술을 결합한 포토리소그래피 장비.
소정 기판의 상면에 용액을 분사하는 디스펜싱 펌프 및 상기 디스펜싱 펌프의 상부에 위치하는 UV 조사 장치를 포함하는 포토리소그래피 장비를 이용한 패터닝 방법에 있어서,
상기 디스펜싱 펌프에서 상기 기판에 용액을 분사하여 패터닝하는 단계;
상기 용액이 분사된 기판에 상기 UV 조사장치를 통해 1차 UV 큐어링을 수행하는 단계;
상기 1차 UV 큐어링이 수행된 기판의 상면에 코팅액을 도포하며 스핀코팅을 수행하는 단계;
상기 코팅된 기파의 상면에 소정의 패턴이 형성된 마스크를 이용하여 2차 UV 큐어링을 수행하는 단계; 및
상기 2차 UV 큐어링이 수행된 기판에 도포된 코팅액을 제거하여 3차원 형상의 패터닝을 수행하는 단계를 포함하는, 스핀코팅 기술 및 UV 큐어링 기술을 결합한 포토리소그래피 장비를 이용한 패터닝 방법.