KR20150056500A - 엠보싱 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판(1) 상에 적용된 엠보싱 재료(4) 내에 구조물을 엠보싱하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 방법은
엠보싱 다이(2)에 의해 엠보싱 재료(4)를 엠보싱하는 단계,
엠보싱 재료(4)를 경화시키는 단계를 포함하고,
기판(1) 및/또는 엠보싱 다이(2) 및/또는 기판(1)과 엠보싱 재료(4) 사이에 및/또는 엠보싱 다이(2)와 엠보싱 재료(4) 사이에 배열된 하나 이상의 가열 층(3)이 엠보싱 재료(4)를 경화시키기 위하여 마이크로파에 의해 수차례 조사된다.
추가로, 본 발명은 대응 장치에 관한 것이다.

Description

엠보싱 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR EMBOSSING}
본 발명은 청구항 제1항에 따라 기판 상에 적용된 엠보싱 재료 내에 구조물을 엠보싱하기 위한 방법 및 청구항 제6항에 다른 대응 장치에 관한 것이다.
다양한 산업에서, 특히 반도체 산업에서, 엠보싱(임프린팅) 기술은 저렴하고 짧은 공정 기간에 마이크로구조물 및/또는 나노구조물을 제조하기 위해 항시 중요하다.
공지된 임프린팅 기술은 다이가 다이의 음각부를 형성하기 위하여 엠보싱 재료 내로 힘에 의해 가압되는 공정이다. 이 경우에 사용되는 엠보싱 재료의 재료는 상이한 화학적 및/또는 물리적 공정에 위한 엠보싱 공정 이후에 경화될 수 있으며, 이에 따라 엠보싱 재료는 경화되고 다이가 제거된 후에 치수적으로 안정화된다.
경화는 예를 들어, UV 광의 조사, 가열 요소에 의한 가열, 전기장 및/또는 자기장에 의해, 반응물에 의한 화학적 반응, 등에 의해 수행된다.
열 경화 중에, 가열 및 냉각이 특히 챔버 내에서 반복적으로 수행되고, 이에 따라 강제적인 에너지 및 시간 요건으로 인한 높은 비용이 야기된다.
본 발명의 목적은 특히 열-경화가능 엠보싱 재료의 신속하고 효과적이며 경제적인 엠보싱이 가능한 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적은 제1항 및 제6항의 특징들에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 다른 실시 형태들이 종속항들에 제공된다. 명세서, 청구범위 및/또는 도면에 도시된 적어도 두 개의 특징들로 구성된 모든 조합들은 본 발명에 속한다. 도시된 수치범위에 있어서, 상기 제한값들에 속하는 수치들도 또한 경계값으로서 공개되고 모든 조합에서 청구될 수 있다.
본 발명은 특히 열-경화가능 엠보싱 재료를 경화시키기 위하여 마이크로파를 이용하여 엠보싱 재료와 다이 사이 및/또는 엠보싱 재료와 기판 사이에 배열된 가열 층 및/또는 다이 및/또는 엠보싱 재료를 보유하는 기판을 조사하는 사상을 기초로 한다. 이 경우에 가열 층 및/또는 다이 및/또는 기판은 마이크로파에 의해 가열될 수 있도록 본 발명에 따라 선택된다. 마이크로파를 이용한 조사에 의해, 특히 열 경화가능 엠보싱 재료의 목표(간접) 가열이 제공되고, 이에 따라 가열 방법 및/또는 특정된 가열 온도와 경화 온도의 효과적인 조절이 가능하다. 특히, 본 발명에 따라서, 실제 측정 온도를 기반으로 마이크로파 조사의 조절을 가능하게 하기 위하여 엠보싱 재료로부터 이격되는 방향을 향하는 측면 상에서 가열 층 및/또는 다이 및/또는 기판 상에 온도 센서를 제공하는 것이 허용된다.
열 경화가능성은 치수적으로 안정적인 상태로 점유하도록 열 처리 이후에 재료의 용량으로서 정의된다. 이들은 전적이지는 않지만 주요하게는 재료의 그룹, 써모플라스트 및 듀로플라스트(duroplast)의 재료를 포함한다
본 발명의 추가 양태로서, 특히 분리 수단을 통해 경화된 엠보싱 재료로부터 엠보싱 다이의 분리/이형이 제공된다. 이는 특히 분리 공정 단계 및/또는 바람직하게는 물리적으로 분리된 장치 모듈 내에서 수행된다.
그 후에, 기판은 엠보싱 재료가 적용되는 임의의 요소를 의미한다. 기판은 엠보싱 재료가 덮인 다이일 수 있다.
본 발명의 선호되는 실시 형태에서, 조사를 위해 사용되는 마이크로파는 0.01 GHz 내지 100 GHz, 특히 0.1 GHz 내지 50 GHz, 바람직하게는 1 GHz 내지 10 GHz, 및 더욱 바람직하게는 2 GHz 내지 5 GHz의 주파수를 갖는 전자기파이다. 가장 바람직한 주파수는 2.45 GHz이고, 이에 따라 특히 존재하는 마이크로파 장치가 조사를 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 추가 이점에 따라, 분자 양극성 화합물, 특히 탈이온수가 가열 층으로서 사용된다. 분자 양극성 화합물로서, 고체 및/또는 액체, 특히 유기 물질이 적합하다. 분자 양극성 화합물은 기판의 표면 상에서 특히 대기 내에 존재하는 습도의 응축에 의해 기판 상에 적용된다. 대안으로, 엠보싱 기판 상에 액체 및/또는 고체 필름의 적용은 적합한 코팅 공정에 의해 수행될 수 있다. 특히, 스핀-코팅 유닛의 사용이 제공되며, 이 유닛 상에서 액체 및/또는 고체 필름의 두께가 바람직하게는 원심분리 공정에 의해 몇몇의 단층으로 감소될 수 있다. 특히, 특히 10 단층 미만, 바람직하게는 5 단층 미만, 및 심지어 더욱 바람직하게는 3 단층 미만의 분자 양극성 화합물이 제공된다. 본 발명에 따라서, 분자 양극성 화합물의 두께는 1 μm 미만, 바람직하게는 100 μm 미만, 더욱 바람직하게는 10 μm 미만, 가장 바람직하게는 1 μm 및 가장 선호적으로는 0.1 μm 미만이다.
기판은 0.001 J/gK 내지 100 J/gK, 더욱 바람직하게는 0.01 J/gK 내지 10 J/gK, 심지어 더욱 바람직하게는 0.1 J/gK 내지 1 J/gK, 및 가장 바람직하게는 0.7 J/gK 내지 0.8 J/gK의 분자 열 용량을 가짐에 따라 경화가 국부적인 과열을 야기하지 않고 더욱 효과적으로 제어될 수 있다. 일정한 압력 또는 일정한 부피에서의 열 용량은 대응 열량계를 이용하여 결정될 수 있다.
적합한 재료를 선택함으로써, 기판의 열 전도율이 가능한 높게 설정되어 열이 가능한 빠르게 주변으로 방출될 수 있고 이에 따라 엠보싱 재료 내로 방출된다. 본 발명에 따르는 기판은 바람직하게는 0.10 W/(m*K) 내지 3,000 W/(m*K), 바람직하게는 1 W/(m*K) 내지 1,000 W/(m*K), 더욱 바람직하게는 10 W/(m*K) 내지 200 W/(m*K), 및 가장 바람직하게는 100 W/(m*K) 내지 155 W/(m*K)의 열 전도도를 갖는다.
독립 발명으로서, 마이크로파 조사에 의해 엠보싱 재료를 경화시키기 위하여 가열 층으로서 유기 필름의 사용이 개시된다. 특히, 적어도 양극성 분자로 구성되고, 바람직하게는 엠보싱 재료 상에서 낮은 수준의 접착 작용 및/또는 기판 상에서 높은 수준의 접착 작용을 갖는 유기 필름이 적합할 수 있다. 이 목적을 위해, 엠보싱 재료는 경화 이후에 기판으로부터 용이하게 제거될 수 있다. 기판에 대한 높은 수준의 접착에 따라 가열 층이 마이크로파 조사에 의해 열 로딩 중에 기판으로부터 분리되지 않는 것이 보장된다.
또 다른 독립 발명으로서, 특히 전술된 방법에 따라 기판에 적용된 엠보싱 재료 내에 구조물을 엠보싱하기 위한 도핑된 기판이 개시된다. 도핑은 도핑 이후에 기판이 특정 주파수 범위의 마이크로파에 의해 더 우수하게 가열되도록, 즉 마이크로파에 더 우수하게 응답하도록 선택된다. 대응 기판에 대한 모든 표준 도핑 요소가 당업자에게 공지되었다. 예시로서, 규소 내에서 인(P), 붕소(B), 비소(As), 및 안티몬(Sb)을 이용한 도핑이 개시될 수 있다.
장치에 따라서, 본 발명은 추가로 개선되는데, 마이크로파 조사 수단은 마이크로파의 작용이 기판 표면에 대해 수직으로 배향되도록, 즉 마이크로파 광선의 포인팅 벡터(Poynting vector)가 기판 표면에 대해 수직이도록 배향된다.
본 발명의 추가 개선점에서, 바람직하게는 기판은 10,000 μm 내지 0.1 μm, 바람직하게는 1,000 μm 내지 1 μm, 및 심지어 더욱 바람직하게는 100 μm 내지 10 μm의 두께를 가지며 및/또는 1 인치 초과의 직경을 갖는다. 반도체 산업에서 선호되는 직경은 1 인치, 2 인치, 3 인치, 4 인치, 5 인치, 6 인치, 8 인치, 12 인치, 또는 18 인치이다. 그러나 본 발명은 표준화된 직경을 갖는 기판에 제한되지 않는다. 얇은 두께의 기판으로 인해, 낮은 에너지 소모로 기판의 매우 신속한 가열이 가능하다. 비교적 큰 직경으로 인해, 넓은-표면 엠보싱 재료가 방법의 단일 단계에 따라 엠보싱될 수 있다.
장치의 특징들이 하기 도면에 관한 설명에 제공 및/또는 공개되는 한, 상기 설명은 방법 특징들로서 공개된 것으로 고려되어야 한다.
본 발명의 또 다른 특징들, 장점들 및 세부사항들이 도면들을 기초하고 선호되는 실시 형태에 관한 하기 설명에 제시된다.
도 1a는 엠보싱 다이와 기판의 조합을 도시하는 도면.
도 1b는 다이와 가열 층을 갖는 기판의 제1 실시 형태를 도시하는 도면.
도 1c는 다이와 가열 층을 갖는 기판의 제2 실시 형태를 도시하는 도면.
도 1d는 다이와 가열 층을 갖는 기판의 제3 실시 형태를 도시하는 도면.
도 2a는 엠보싱 재료를 이용한 기판의 에나멜링의 제1 단계를 도시하는 도면.
도 2b는 엠보싱의 제2 단계를 도시하는 도면.
도 2c는 가열을 위해, 가열 층 및/또는 다이 및/또는 기판의 조사의 본 발명에 따른 제3 단계를 도시하는 도면.
도 2d는 엠보싱 재료를 이형하기 위한 제4 단계를 도시하는 도면.
도면에서, 동일한 구성요소/특징부 또는 동일한 효과를 갖는 동일한 구성요소/특징부는 동일한 도면부호로 식별된다.
도 1a에서, 기판(1)은 경화된 마이크로구조물 및/또는 나노구조물이 제공된 엠보싱 다이(2)의 음각부(negative, 6)를 형성하기 위한 엠보싱 재료(4)를 보유하는 것으로 도시되며, 이에 따라 대응 재료 선택에 의해, 특히 엠보싱 다이(2) 및/또는 기판(1)이 가열 층으로서 사용된다.
도 1b에 도시된 실시 형태에서, 가열 층(3)은 엠보싱 다이(2)를 대향하는 기판(1)의 표면 측에 적용된다.
도 1c에 도시된 실시 형태에서, 가열 층(3)은 엠보싱 다이(2)의 구조화된 엠보싱 측면 상에 적용된다. 이를 위해, 가열 표면, 및 이에 따라 열 출력이 상당히 증가된다.
열 출력의 또 다른 개선은 도 1d에 따라 조합되고 도 1b 및 도 1c에 따른 실시 형태로부터 가열 표면(3)에 의해 달성된다.
본 발명에 다른 방법의 순서는 도 2a 내지 도 2b의 실시 형태에 도시된다. 도 2a에 도시된 단계에서, 엠보싱 재료(4)가 기판(1) 상에 적용되고, 엠보싱 다이는 기판에 대해 정확히 배치 및 배향된다.
도 2b는 엠보싱 단계의 종료를 도시한다. 엠보싱 다이(2) 및 기판(1)은 서로에 대해 평행하게 배향된 상태에서 이동되어 특히 웨지 에러 보상(wedge error compensation)이 수행된다.
이들이 함께 이동되는 동안에 또는 이러한 이동이 완료된 후에, 가열 층(3)(도 2a 내지 도 2d에 도시되지 않음)은 열 전도에 의해 엠보싱 재료(4)를 가열 및 경화시키기 위하여 도시되지 않은 마이크로파-생성 시스템으로부터 마이크로파(5)에 의해 가열된다.
경화가 완료된 후에, 엠보싱 다이(2)는 분리 수단에 의해 경화된 엠보싱 재료(4)로부터 비-파괴 방식으로 이형되어(demold) 음각부(6)가 형성된다.
1 기판
2 다이
3 가열 층
4 엠보싱 재료
5 마이크로파
6 음각부

Claims (8)

  1. 기판(1) 상에 적용된 엠보싱 재료(4) 내에 구조물을 엠보싱하기 위한 방법으로서,
    엠보싱 다이(2)에 의해 엠보싱 재료(4)를 엠보싱하는 단계,
    엠보싱 재료(4)를 경화시키는 단계를 포함하고,
    기판(1) 및/또는 엠보싱 다이(2) 및/또는 기판(1)과 엠보싱 재료(4) 사이에 및/또는 엠보싱 다이(2)와 엠보싱 재료(4) 사이에 배열된 하나 이상의 가열 층(3)이 엠보싱 재료(4)를 경화시키기 위하여 마이크로파에 의해 수차례 조사되는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 조사를 위해 사용된 마이크로파는 0.01 GHz 내지 100 GHz, 특히 0.1 GHz 내지 50 GHz, 바람직하게는 1 GHz 내지 10 GHz, 더욱 바람직하게는 2 GHz 내지 5 GHz 및 가장 바람직하게는 약 2.45 GHz의 주파수를 갖는 전자기 파인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가열 층(3)으로서 분자 양극성 화합물, 특히 10 단층(monolayer) 미만, 바람직하게는 5 단층 미만, 및 심지어 더욱 바람직하게는 3 단층 미만의 층 두께를 갖는 탈이온수가 특히 사용되는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 기판(1)은 0.001 J/gK 내지 100 J/gK, 더욱 바람직하게는 0.01 J/gK 내지 10 J/gK, 심지어 더욱 바람직하게는 0.1 J/gK 내지 1 J/gK, 및 가장 바람직하게는 0.7 J/gK 내지 0.8 J/gK의 분자 열 용량을 갖는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 기판(1)은 10,000 μm 내지 0.1 μm, 바람직하게는 1,000 μm 내지 1 μm, 및 심지어 더욱 바람직하게는 100 μm 내지 10 μm의 두께를 가지며 및/또는 1 인치 초과의 직경을 갖는 방법.
  6. 기판(1) 상에 적용된 엠보싱 재료(4) 내에 구조물을 엠보싱하기 위한 장치로서,
    엠보싱 재료(4)를 엠보싱하기 위한 엠보싱 다이(2),
    엠보싱 재료(4)를 경화시키기 위한 경화 수단을 포함하고,
    상기 장치는 마이크로파에 의해 엠보싱 재료(4)를 경화시키기 위하여 엠보싱 재료(4)와 엠보싱 다이(2) 사이에서 및/또는 엠보싱 재료(4)와 기판(1) 사이에 배열된 하나 이상의 가열 층 및/또는 엠보싱 다이(2) 및/또는 기판(1)을 조사하기 위한 마이크로파 조사 수단을 갖는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 장치는 특히 10 단층 미만, 바람직하게는 5 단층 미만, 및 심지어 더욱 바람직하게는 3 단층 미만의 층 두께로 엠보싱 재료(4)와 기판(1) 사이에 가열 층(3)을 적용하기 위한 적용 수단을 갖는 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 장치는 엠보싱 재료(4)로부터 엠보싱 다이(2)를 분리하기 위한 분리 수단을 갖는 장치.
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