KR20170044907A - 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법 - Google Patents

나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법 Download PDF

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Abstract

나노패턴의 원통 금형에 잔존하는 감광제를 세정하고 표면 처리하는 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법에 관한 것으로, (a) 상기 나노패턴 원통 금형을 세정기에 장입하는 단계, (b) 상기 세정기의 내부를 진공상태로 배기하는 단계, (c) 상기 세정기의 내부로 세정가스를 투입한 후 일정 압력으로 유지하는 단계, (d) 상기 세정기에 RF 파워를 인가하여 상기 세정가스로 플라즈마를 형성하는 단계, (e) 상기 플라즈마로 상기 나노패턴 원통 금형을 세정하는 단계를 포함하는 구성을 마련하여, 세정공정과 소수성기를 부여하는 표면처리를 연속적으로 실행하므로, 제조 비용을 절감할 수 있다.

Description

나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법{DRY CLEANING METHOD FOR CYLINDRICAL MOLD OF NANOPATTERN}
본 발명은 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법에 관한 것으로, 특히 나노패턴의 원통 금형에 잔존하는 감광제를 세정하고 표면 처리하는 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전자부품, 특히, 반도체 제조공정에서는, 금형을 이용하여, 리드프레임 또는 기판 상에 위치한 복수의 반도체칩을, 예를 들면, EMC(Epoxy Molding Compound)와 같은 수지로 봉지하는 몰딩 공정이 수행된다. 이러한 몰딩 공정은 반도체칩의 주변을 한정하는 복수의 캐비티를 갖춘 상하 금형을 이용하여 이루어진다. 몰딩 공정 후, 금형의 캐비티 내에는 수지의 찌꺼기가 부착된 상태로 남으며, 이는 후속하는 몰딩 공정을 저해하는 원인이 된다.
한편, 포토리소그래피 제작 방법은 태양전지, LED, 집적회로, MEM 소자, 건축 유리, 정보 디스플레이 등의 마이크로-규모 및 나노-규모 제작을 포함하는 다양한 기술 응용분야에서 아용된다.
롤-투-롤(roll-to-roll) 및 롤-투-플레이트(roll-to-plate) 리소그래피 방법은 강성(rigid) 또는 가요성(flexible) 기판에 원하는 패턴을 전사하기 위하여 전형적으로 원통형으로 성형된 마스크(예를 들어 몰드, 스탬프, 포토마스크 등)를 사용한다. 원하는 패턴은, 예를 들어, 임프린팅 방법(예를 들어 나노임프린트 리소그래피), 재료의 선택적 전사(예를 들어 마이크로- 또는 나노-접촉 프린팅, 데칼 전사 리소그래피 등), 또는 노출방법(예를 들어 광학 접촉 리소그래피, 근접장 리소그래피 등)을 이용하여 기판에 전사될 수 있다.
이와 같은 반도체 제조 장비인 금형의 캐비티 내부를 주기적으로 세정하는 작업이 요구된다.
세정기술은 물이나 유기 용제를 주성분으로 하는 세정제를 사용하는 습식세정기술과 CO2, 레이저, 플라즈마, UV 등을 활용하는 건식세정기술로 구분할 수 있다.
구체적으로 금형의 세정 방법으로는, 금형을 몰딩 장비로부터 분리한 후, 화학약품을 이용하여, 수지 찌꺼기를 제거하는 수작업에 의한 습식 세정이 잘 알려져 있다. 그러나 위와 같은 습식 세정 방법은 세정 효율이 높지 않으면서도, 많은 수고와 시간의 낭비를 초래한다. 또한, 화학약품을 이용하므로 친환경적이지 못하다는 문제점 또한 있다.
즉, 전자빔 노광을 이용하여 나노패턴 원통 금형 제작 시, 도 1에 도시된 바와 같이 원통 금형(100)의 표면(101)에 감광제(10)를 도포하여 금속층 위에 패턴을 형성한 후 식각 공정으로 금속층에 나노패턴(102)을 형성하는데 이때 남아있는 감광제(10)를 제거하기 위해 습식세정을 통해 잔여 감광제를 제거한다. 그러나 습식세정을 할 경우 세정 후 추가적인 건조 공정이 필요하고 폐수 발생의 환경적 요인과 도 1에 도시된 바와 같이, 나노패턴 내 세정액이 남아 있는 등 시간, 환경, 효과적인 측면에서 여러 가지 문제가 발생한다.
다른 세정 방법으로는 반도체 몰딩 장비로부터 금형을 분리하고, 그 분리된 금형을 별도로 설치된 플라즈마 세정설비 내에서 세정하는 기술이 있다. 그러나 이러한 기술은 금형의 분리 및 재장착에 드는 수고 및 시간의 낭비가 여전히 많으며, 이에 따라 경제성도 떨어진다.
이러한 문제를 해결하기 위한 기술의 일 예가 하기 문헌 1 및 2 등에 개시되어 있다.
예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 반도체 몰딩 장비에 설치된 상부 금형과 하부 금형 중 적어도 하나의 금형을 인라인 방식으로 플라즈마 세정하는 인라인 금형 세정장치로서, 상부 금형과 하부 금형 중 적어도 하나의 금형과 합치될 때 챔버를 형성하고, 상기 챔버 내에 플라즈마를 발생시키도록 구성된 세정모듈, 상기 세정모듈을 상하 슬라이딩 가능하게 지지하는 LM 가이드, 상기 LM 가이드에 지지되어 있는 상기 세정모듈을 출발위치로부터 상기 상부 금형과 상기 하부 금형 사이의 세정 대기 위치로 이송시키는 이송유닛을 포함하며, 상기 세정모듈은, 상기 세정 대기 위치에서, 상기 하부 금형에 의해 들어 올려져 상기 상부 금형과 합치되는 위치까지 상기 LM 가이드를 따라 상승하는 것을 특징으로 하는 인라인 금형 세정장치에 대해 개시되어 있다.
또 하기 특허문헌 2에는 금속을 포함하는 잔류물이 생성된 기판상에, 상기 금속 원소와 결합하여 휘발성 금속 화합물을 생성시키는 원소가 포함된 세정가스를 유입하는 단계 및 상기 금속 화합물을 기화시켜 상기 잔류물 내의 금속 성분을 제거하는 단계를 포함하고, 상기 세정가스는 테트라클로로실란(SiCl4), 헥사클로로디실란(Si2Cl6), 디클로로실란(SiCl2H2), 트리클로로실란(SiCl3H) 및 모노클로로실란(SiClH3)으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 금속성 잔류물 제거 방법에 대해 개시되어 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0980027호(2010.08.30 등록) 대한민국 공개특허공보 제2011-0124461호(2011.11.17 공개)
그러나 상술한 바와 같은 종래의 기술에서는 단순히 플라즈마 또는 UV를 사용하여 세정하지만, 미세한 나노패턴의 부분까지 완벽한 세정이 이루어지지 않아 제품의 신뢰성을 저하시키는 문제가 있었다.
또 상기와 같은 종래의 기술에서는 금형을 단순히 세정만 할 뿐 금형의 사용시 이형성을 향상시키기 위해 별도의 소수성기를 부여하는 공정이 필요하다는 문제도 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 산소 플라즈마, PCB 기판의 디스미어링 공정 등 유기물 제거에 뛰어난 플라즈마 건식 세정 기술을 이용하여 나노패턴 원통 금형의 잔여 감광제를 세정할 수 있는 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 나노패턴 원통 금형의 표면에 대해 플라즈마 표면처리를 통해 소수성기를 부여하여 이형성 향상시킬 수 있는 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법은 나노패턴 원통 금형을 세정하는 방법으로서, (a) 상기 나노패턴 원통 금형을 세정기에 장입하는 단계, (b) 상기 세정기의 내부를 진공상태로 배기하는 단계, (c) 상기 세정기의 내부로 세정가스를 투입한 후 일정 압력으로 유지하는 단계, (d) 상기 세정기에 RF 파워를 인가하여 상기 세정가스로 플라즈마를 형성하는 단계, (e) 상기 플라즈마로 상기 나노패턴 원통 금형을 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법에서, (f) 상기 플라즈마로 상기 나노패턴 원통 금형을 표면 처리하는 단계, (g) 상기 세정기의 압력을 대기압으로 전환하여 상기 나노패턴 원통 금형을 인출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법에서, 상기 단계 (e)는 상기 나노패턴 원통 금형 제작시 원통 금형에 잔존하는 감광제를 세정하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법에서, 상기 단계 (f)는 플라즈마 표면처리를 통해 원통 금형의 표면에 소수성기를 부여하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법에서, 상기 세정기는 플라즈마 챔버인 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법에서, 상기 단계 (e)는 상기 나노패턴 원통 금형을 롤-투-롤(roll-to-roll) 또는 롤-투-플레이트(roll-to-plate) 방식으로 사용 후 나노패턴에 잔존하는 레진을 세정하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법에 의하면, 건식세정을 통해 감광제를 제거하므로, 식각 공정 후 챔버 내에서 바로 공정 진행이 가능하며 추가적인 건조 공정이 필요하지 않아 공정시간이 줄이면서, 세정액 등의 폐수가 발생하지 않아 친환경적이며 연속적인 표면처리 공정이 가능하다는 효과가 얻어진다.
또, 본 발명에 따른 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법에 의하면, 세정공정과 소수성기를 부여하는 표면처리를 연속적으로 실행하므로, 제조 비용을 절감할 수 있다는 효과도 얻어진다.
도 1은 종래의 나노패턴 원통 금형 제작시 습식 세정을 실행한 결과를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법을 설명하기 위한 공정도,
도 3은 본 발명에 따라 나노패턴 원통 금형의 건식 세정을 실행하고 표면 처리를 실행하는 상태를 설명하기 위한 도면,
도 4는 도 3에 도시된 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 및 표면 처리 후 나노 패턴을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 나노패턴 원통 금형의 사용 상태를 나타내는 도면.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
먼저, 본 발명에 적용되는 플라즈마 디스미어(Desmear)의 원리에 대해 설명한다.
저진공 챔버 내부의 가스 분자에 전기적 에너지가 가해지면 가속된 전자의 충돌로 인하여 분자, 원자의 최외각 전자가 궤도를 이탈함으로 이온 또는 반응성이 높은 라디칼이 생성된다. 이렇게 생성된 이온, 라디칼은 계속적인 충돌과 전기적 인력에 의해 가속되어 재료 표면에 충돌, 수 ㎛ 이내의 영역에서 분자결합을 파괴하여 Hole 내부의 일정 두께를 깎아 내거나, 미세한 표면요철 생성, 가스 성분의 관능기 형성 등의 물리, 화학적인 변화를 유도함으로써 다음 공정인 동 도금의 밀착력을 향상시키는 기술로서 기존의 약품(KMnO₄)을 사용하는 습식 디스미어의 문제점(공해/원가상승)을 해결한다.
이하, 본 발명의 구성을 도면에 따라서 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법을 설명하기 위한 공정도이고, 도 3은 본 발명에 따라 나노패턴 원통 금형의 건식 세정을 실행하고 표면 처리를 실행하는 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 및 표면 처리 후 나노 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 나노패턴 원통 금형을 세정하는 방법으로서, 먼저 나노패턴 원통 금형(100)을 세정기에 장입한다(S10).
본 발명에 적용되는 나노패턴 원통 금형(100)은 예를 들어 패턴을 복제해야 할 원통 금형, 원통형 복제 금형, 롤-투-롤(roll-to-roll) 또는 롤-투-플레이트(roll-to-plate) 방식으로 한 금형을 의미한다.
이와 같은 나노패턴 원통 금형(100)을 형성하기 위해서는 먼저 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 원통형 스핀 코터, 스프레이 코터, 롤코터, 슬릿다이 코터 등의 방법으로 나노패턴 원통 금형(100)의 표면(101)에 감광제(10)를 균일하게 도포하여 패턴을 형성한다. 이어서, 식각 공정을 통해 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 나노패턴(102)을 형성한다.
상기 단계 S10에서는 이와 같이 나노패턴(102)이 형성된 나노패턴 원통 금형(100)을 세정기에 장입하는 것이다. 또 상기 세정기는 플라즈마 챔버를 사용하는 것이 바람직하다.
다음에 배기계 등을 사용하여 나노패턴 원통 금형(100)이 장입된 세정기의 내부를 진공상태로 배기한 후(S20), 감광제(10)와 반응할 세정가스를 세정기의 내부로 투입한다. 이와 같은 세정가스의 투입은 세정기 내에 마련된 압력계를 이용하여 최적의 반응을 일으킬 일정 압력까지 투입한 후 유지한다(S30).
이어서, 상기 세정기에 RF 파워를 인가하여 상기 세정가스로 플라즈마를 형성한다(S40). 이와 같은 플라즈마의 형성은 감광제(10)의 종류 및 감광제와 반응할 세정가스의 종류 등에 따라 변경 가능하므로 특정 조건에 한정되는 것은 아니다.
상기 단계 S40에서의 플라즈마 형성에 의해 도 3에 도시된 바와 같이, 플라즈마(30)로 나노패턴 원통 금형, 구체적으로 나노패턴(102) 부분을 세정한다(S50).
상기 단계 S50에서의 세정에 의해 도 4에 도시된 바와 같이 감광제(10)이 나노패턴(102)에서 완전히 제거된다.
또 본 발명에서는 상기 단계 (S50)에서 세정된 나노패턴(102)에 대해 계속하여 플라즈마로 나노패턴 원통 금형의 표면을 처리하여 소수성기를 부여한다(S60). 이와 같이 플라즈마 표면처리를 통해 나노패턴(102)에 소수성기를 부여하므로, 나노패턴 원통 금형(100)의 사용시 이형성을 향상시킬 수 있다.
상기 단계 S60의 실행 후, 상기 세정기의 압력을 대기압으로 전환하고(S70), 상기 나노패턴 원통 금형을 인출한다(S80).
도 5는 상술한 바와 같이 세정된 나노패턴 원통 금형(100)의 사용 상태를 나타내는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이 나노패턴 원통 금형(100)은 예를 들어 폴리머 기판(300) 대한 롤-투-롤(roll-to-roll) 인쇄 공정에 사용되며, 이를 위해 나노패턴 원통 금형(100)에 대응하는 하부에는 지지 롤러(200)가 마련된다. 즉 나노패턴 원통 금형(100)과 지지 롤러(200)의 정역회전에 의해 나노패턴 원통 금형(100)과 지지 롤러(200) 사이에 마련된 폴리머 기판(300)에는 나노패턴(101)에 대응하는 나노패턴(301)이 형성된다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
즉 상기 실시 예에서는 나노패턴 원통 금형 제작시 원통 금형에 잔존하는 감광제를 세정하는 방법에 대해 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 나노패턴 원통 금형을 롤-투-롤(roll-to-roll) 또는 롤-투-플레이트(roll-to-plate) 방식으로 사용 후 나노패턴에 잔존하는 레진을 세정하는 방법에도 적용 가능하다.
본 발명에 따른 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법을 사용하는 것에 의해 세정공정과 소수성기를 부여하는 표면처리를 연속적으로 실행하므로, 제조 비용을 절감할 수 있다.
10 : 감광제
100 : 나노패턴 원통 금형
102 : 나노패턴

Claims (6)

  1. 나노패턴 원통 금형을 세정하는 방법으로서,
    (a) 상기 나노패턴 원통 금형을 세정기에 장입하는 단계,
    (b) 상기 세정기의 내부를 진공상태로 배기하는 단계,
    (c) 상기 세정기의 내부로 세정가스를 투입한 후 일정 압력으로 유지하는 단계,
    (d) 상기 세정기에 RF 파워를 인가하여 상기 세정가스로 플라즈마를 형성하는 단계,
    (e) 상기 플라즈마로 상기 나노패턴 원통 금형을 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법.
  2. 제1항에서,
    (f) 상기 플라즈마로 상기 나노패턴 원통 금형을 표면 처리하는 단계,
    (g) 상기 세정기의 압력을 대기압으로 전환하여 상기 나노패턴 원통 금형을 인출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 단계 (e)는 상기 나노패턴 원통 금형 제작시 원통 금형에 잔존하는 감광제를 세정하는 것을 특징으로 하는 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법.
  4. 제2항에서,
    상기 단계 (f)는 플라즈마 표면처리를 통해 원통 금형의 표면에 소수성기를 부여하는 것을 특징으로 하는 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 세정기는 플라즈마 챔버인 것을 특징으로 하는 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 단계 (e)는 상기 나노패턴 원통 금형을 롤-투-롤(roll-to-roll) 또는 롤-투-플레이트(roll-to-plate) 방식으로 사용 후 나노패턴에 잔존하는 레진을 세정하는 것을 특징으로 하는 나노패턴 원통 금형의 건식 세정 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20200069651A (ko) * 2018-12-07 2020-06-17 (주)서영 Ag 나노 잉크를 통한 나노패턴 투명기판 제조 방법

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