KR101314786B1

KR101314786B1 - 임프린트 장치 및 임프린트 방법

Info

Publication number: KR101314786B1
Application number: KR1020060115998A
Authority: KR
Inventors: 김은석; 권규호
Original assignee: 엘아이지에이디피 주식회사
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2013-10-08
Anticipated expiration: 2026-11-22
Also published as: KR20080046479A

Abstract

본 발명은 임프린트 장치 및 임프린트 방법을 게재한다. 본 발명에 따른 임프린트 장치는 제 1작업공간을 형성하는 외부 챔버, 상기 외부 챔버의 내부에 마련되어 기판 방향으로 볼록한 형상의 스탬프를 승강시키며, 제 2작업공간을 형성하는 내부 챔버, 상기 내부 챔버의 내부에 마련되어 상기 기판이 안착되는 스테이지 및 상기 제 1작업공간과 상기 제 2작업공간의 기압을 조절하는 기압조절부를 포함한다. 스탬프의 중앙부터 기판에 접촉하여 소정의 패턴을 임프린트하고, 스탬프의 가장자리부터 기판에서 분리함으로써, 스탬프와 기판 사이에 미세한 기포가 생성되는 것을 방지할 수 있고, 기판에 임프린트된 패턴을 손상시키지 않고 적은 힘으로 스탬프와 기판을 분리시킬 수 있다.

Description

임프린트 장치 및 임프린트 방법{Apparatus and Method for imprint}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 임프린트 장치의 구성을 간략히 도시한 단면도이다.

도 2a 내지 2c는 본 발명의 실시예에 따른 임프린트 장치의 작동 상태를 도시한 작동도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 임프린트 장치의 구성을 간략히 도시한 단면도이다.

도 4는 도 3에서 스탬프를 지지하는 지지대의 한 유형에 의하여 생성되는 스탬프의 볼록한 형상을 도시한 사시도이다.

도 5는 도 3에서 스탬프를 지지하는 지지대의 다른 유형에 의하여 생성되는 스탬프의 볼록한 형상을 도시한 사시도이다.

도 6a 내지 6c는 볼록한 형상이 되는 스탬프의 형상을 조절하기 위하여 리브를 적용한 것이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 임프린트 방법을 도시한 흐름도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 외부 챔버

200 : 내부 챔버

210 : 스탬프

220 : 지지대

230 : 수평 프레임

300 : 스테이지

400 : 승강부

500 : 진공부

530 : 조절 밸브

600 : 조광장치

본 발명은 임프린트 장치 및 임프린트 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 스탬프의 중앙부터 기판에 접촉하고, 스탬프의 가장자리부터 기판에서 분리하는 임프린트 장치 및 임프린트 방법에 관한 것이다.

최근, 휴대형 전자제품의 소형화, 박막화 및 경량화에 따라 이에 구비되는 회로기판도 소형화, 고밀도화되고 있다. 또한, 티브이와 같은 일반 전자제품도 본래의 방송 수신 기능뿐만 아니라, 유무선 통신기능, 다른 기기들을 제어하고 모니터링할 수 있는 기능 등이 포함된 다기능화되고 있다. 이에 따라, 일반 전자제품에 구비되는 회로기판도 고밀도화되고 있다. 따라서, 고밀도의 정밀한 회로기판을 제조하는 기술에 대한 관심이 증가되고 있다.

정밀한 회로기판을 제조하는 방법으로 몰딩(molding) 방식, 포토리소그래피(photolithography) 및 스탬프(stamp) 방식 등이 있다. 몰딩 방식은 패턴이 형성된 틀 속에 유동성 물질을 넣고 경화시키는 방식이고, 포토리소그래피는 포토레지스트(photoresist) 박막이 입혀진 기판에 미세한 패턴이 형성된 마스크를 통하여 F2 레이저, 극자외선, X-선 등을 노광시켜 패턴을 형성하는 방식이며, 스탬프 방식은 패턴이 형성된 스탬프로 폴리머(polymer)가 입혀진 기판을 가압하는 방식이다.

몰딩 방식은 유동성 물질은 틀 속에 주입하고 경화시키기 위한 공정 시간이 많이 걸리는 단점이 있다. 그리고 포토리소그래피는 미세한 패턴을 형성하는 마스크의 가격이 높고, 패턴이 미세화됨에 따라 파장이 더욱 짧은 광을 노광시켜야 하는 어려움이 있다.

반면에 스탬프 방식은 스탬프로 기판 전체를 한번 찍음으로써 임프린트(imprint)할 수 있어서 공정 시간을 줄일 수 있고, 하나의 스탬프로 다수의 기판을 임프린트할 수 있어서 생산성을 높일 수 있다. 특히, 스탬프 방식은 대형 기판에 미세 패턴을 형성할 때 더욱 유리하여, 스탬프 방식으로 대형 기판에 미세한 패턴을 임프린트하는 장치가 개발되고 있다.

그러나, 스탬프 방식으로 미세한 패턴을 형성하는 임프린트 장치에 있어서, 스탬프와 기판의 접촉면 사이에 미세한 기포가 발생하여 생산 수율을 떨어뜨리는 원인이 되고 있다. 또한, 기판의 면적에 비례하여 기판으로부터 스탬프를 분리하는 데 필요한 힘이 증가하므로, 대형 기판에 미세 패턴을 형성하는 임프린트 장치에 있어서, 기판에 형성된 패턴을 손상시키지 않고 적은 양의 힘으로 기판으로부터 스탬프를 분리할 수 있는 방법이 요구된다.

본 발명이 이루고자 하는 목적은 스탬프의 중앙부터 기판에 접촉하여 패턴을 임프린트하고, 스탬프의 가장자리부터 기판에서 분리하는 임프린트 장치 및 임프린트 방법을 제공함에 있다.

이러한 목적을 이루기 위하여 본 발명에 따른 임프린트 장치는 제 1작업공간을 형성하는 외부 챔버, 상기 외부 챔버의 내부에 마련되어 기판 방향으로 볼록한 형상의 스탬프를 승강시키며, 제 2작업공간을 형성하는 내부 챔버, 상기 내부 챔버의 내부에 마련되어 상기 기판이 안착되는 스테이지 및 상기 제 1작업공간과 상기 제 2작업공간의 기압을 조절하는 기압조절부를 포함한다.

상기 기압조절부는 상기 제 1작업공간에 진공을 형성시키는 제 1펌프 및 상기 제 2작업공간을 개방 및 폐쇄시킬 수 있는 조절 밸브를 포함한다.

상기 기압조절부는 상기 제 2작업공간에 진공을 형성시키는 제 2펌프를 더 포함할 수 있다.

상기 스탬프는 상기 내부 챔버의 일면에 마련되어, 상기 제 1작업공간과 상 기 제 2작업공간의 기압 차이에 의하여 휘어지는 연성(ductility) 재질이다.

한편, 임프린트 장치는 상기 스탬프와 상기 기판의 임프린트 지점을 조절하기 위한 정렬부를 더 포함할 수 있다.

상기 제 1작업공간과 상기 제 2작업공간이 대기압 상태로 유지되고, 상기 스탬프는 대기압 상태에서 상기 스탬프의 무게에 의하여 상기 스탬프의 일부분이 아래로 볼록한 형상을 할 수 있다.

상기 기압조절부는 상기 스탬프로 가스를 방출하여 상기 스탬프를 가압할 수 있다.

한편, 임프린트 장치는 상기 스탬프의 가장자리를 지지하는 지지대 및 상기 지지대를 승강시키는 승강부를 더 포함할 수 있다.

상기 지지대는 상기 스탬프의 양측 변(side)을 지지하여, 상기 스탬프가 상기 기판과의 최초 접촉면이 선형일 수 있다.

상기 스탬프는 일면에 소정의 패턴이 형성되고, 타면에 상기 스탬프의 볼록한 정도를 조절하는 리브(rib)를 구비할 수 있다.

상기 리브는 복수로 마련되어 일측 방향으로 나란히 형성되고, 상기 스탬프와의 접합면으로부터 상기 리브의 끝부분으로 갈수록 상기 리브의 폭이 좁아질 수 있다.

상기 지지대는 상기 스탬프의 꼭지점(vertex)을 지지하여, 상기 스탬프가 상기 기판과의 최초 접촉면이 원형일 수 있다.

본 발명에 따른 임프린트 방법은 스탬프의 일부분이 기판 방향으로 볼록한 형상을 하여 상기 스탬프의 상기 일부분부터 상기 기판에 접촉하여 상기 스탬프의 가장자리까지 접촉하는 단계, 상기 스탬프를 가압하여 상기 기판에 패턴을 임프린트(imprint)하는 단계 및 상기 스탬프의 가장자리부터 상기 기판과 분리하여 상기 스탬프를 상기 기판과 분리하는 단계를 포함한다.

상기 스탬프가 상기 기판에 접촉하는 단계는 상기 스탬프의 일면에 작용하는 기압과 타면에 작용하는 기압을 달리하여 상기 스탬프의 상기 일부분이 볼록한 형상이 되도록 하는 것일 수 있다.

상기 스탬프라 상기 기판에 접촉하는 단계는 상기 스탬프의 가장자리를 지지하여 상기 스탬프 자체의 무게에 의하여 상기 스탬프의 중앙이 볼록한 형상이 되도록 하는 것일 수 있다.

상기 임프린트하는 단계는 상기 스탬프와 상기 기판을 진공 상태에서 접촉시켜, 상기 스탬프와 상기 기판 사이의 기압보다 외부의 기압을 높게 하여 가압하는 것일 수 있다.

상기 임프린트하는 단계는 상기 스탬프를 소정의 압력으로 방출되는 가스로 가압하는 것일 수 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 임프린트 장치는 밀폐된 제 1작업공간(150)을 제공하는 외부 챔버(100), 기판(S)이 안착되는 스테이지(300)를 감싸는 제 2작업공간(250)을 제공하는 내부 챔버(200), 내부 챔버(200)를 승강시키는 승강부(400) 및 제 1작업공간(150)과 제 2작업공간(250)의 기압을 조절하는 기압조절부(500)를 포함한다.

외부 챔버(100)는 내부를 진공 상태로 유지할 수 있도록 밀폐 처리되고, 기판(S)을 반입 및 반출하는 제 1도어(110)를 구비한다. 제 1도어(110)는 외부 챔버(100)가 진공 상태를 유지하도록 기판(S)의 반입 및 반출시에만 개방된다.

내부 챔버(200)는 소정의 패턴이 형성된 스탬프(210), 스탬프(210)를 지지하는 지지대(220) 및 외부 챔버(100)의 내벽에 고정되는 수평 프레임(230)으로 구성된다. 즉, 스탬프(210)가 내부 챔버(200)의 상면이 되고, 지지대(220)가 내부 챔버(200)의 측면이 되며, 수평 프레임(230)이 내부 챔버(200)의 하면이 된다. 이때, 내부 챔버(200)가 외부 챔버(100)와 다른 기압 상태를 유지할 수 있도록 스탬프(210), 지지대(220) 및 수평 프레임(230)은 서로 밀폐 처리되는 것이 바람직하다.

이때, 내부 챔버(200)의 내부가 제 2작업공간(250)이 되고, 외부 챔버(100)와 내부 챔버(200) 사이가 제 1작업공간(150)이 된다.

여기서, 스탬프(210)는 기판(S)에 임프린트(imprint)할 소정의 패턴이 형성되어, 제 1작업공간(150)과 제 2작업공간(250)의 기압 차이에 의하여 볼록한 형상으로 변형되고, 동일 기압에서 평평한 본래의 형상으로 복원될 수 있는 연성(ductility) 재질로 마련된다. 한편, 스탬프(210)는 후술할 조광장치(600)의 여 부에 따라 자외선을 투과시킬 수 있는 투과성 재질로 마련될 수 있다.

내부 챔버(200)에는 제 1도어(110)에 근접한 지지대(220)의 일측에 기판(S)을 내부 챔버(200)로 반입할 수 있도록 제 2도어(120)가 마련된다. 제 1도어(110)와 제 2도어(120)는 기판(S)의 반입 및 반출시에 동일한 높이에 위치하도록 마련되는 것이 바람직하다.

한편, 기판(S)의 반입 및 반출은 이송 로봇(미도시)이 수행한다. 이송 로봇은 기판(S)을 로봇 팔에 안착하여 내부 챔버(200)로 반입하고, 소정의 패턴이 임프린트(imprint)된 기판(S)을 내부 챔버(200)에서 반출한다.

내부 챔버(200) 내에는 기판(S)이 안착되는 스테이지(300)가 마련된다. 스테이지(300)는 기판(S)을 가열시킬 수 있는 가열기(305)를 구비한다. 스테이지(300)는 수평 프레임(230)의 상측에 마련되는데, 수평 프레임(230)과 스테이지(300) 사이에는 스테이지(300)의 위치를 이동시킬 수 있는 정렬장치가 마련된다.

정렬장치로는 복수의 캠(320)이 스테이지(300)를 지지하도록 마련될 수 있다. 캠(320)의 상측은 스테이지(300)의 하단에 접하고, 캠(320)의 하측은 수평 프레임(230)에 고정되어 스테이지(300)를 X, Y 방향 및 회전 방향으로 이동시킨다.

캠(320)은 수평 프레임(230)의 하측에 마련되는 카메라(310)와 함께 기판 정렬부가 된다. 카메라(310)는 수평 프레임(230)과 스테이지(300)를 관통하는 촬영공(315)을 통하여 기판(S)의 정렬 마크(Align mark)를 촬영한다.

또한, 수평 프레임(230)의 하측에는 수평 프레임(230)과 스테이지(300)를 관통하여 승강하는 기판 수취핀(330)이 마련된다. 기판 수취핀(330)은 기판(S)의 반 입시 상승하여 이송 로봇으로부터 기판(S)을 수취하여 스테이지(300)에 안착시키고, 기판(S) 반출시 상승하여 스테이지(300)로부터 기판(S)을 분리하여 이송 로봇이 기판(S)을 수취할 수 있도록 한다.

내부 챔버(200)의 일면이 되는 스탬프(210)를 스테이지(300)에 안착된 기판(S)에 임프린트하기 위하여 내부 챔버(200)를 승강시켜야 한다. 내부 챔버(200)를 승강시키는 승강부(400)는 구동 모터(410), 감속기(reducer; 420), 승강 스크류(430), 승강 프레임(440) 및 가이드 축(450)을 포함한다.

구동 모터(410)는 승강 프레임(440), 지지대(220) 및 스탬프(210)의 하중을 지지하며 승강시킬 수 있는 동력을 제공한다. 구동 모터(410)로는 저압 모터(AC-Motor), 직류 모터(DC-motor) 등을 사용할 수 있다.

감속기(420)는 구동 모터(410)로부터의 고속 회전력을 저속 회전력의 동력으로 바꾸어, 승강 스크류(430)가 저속으로 회전하여 승강 프레임(440)이 적절한 속도로 승강하도록 한다.

승강 프레임(440)은 내부 챔버(200)의 지지대(220)의 하단에 연결되어 지지대(220)가 승강되도록 하고, 지지대(220)의 상단에 연결되는 스탬프(210)가 승강되도록 한다.

가이드 축(450)은 외부 챔버(100)에 고정되고 승강 프레임(440)의 양단에 마련되어 원활한 승강 작용이 이루어지도록 한다.

기압조절부(500)는 제 1작업공간(150)과 제 2작업공간(250)의 기압을 조절하여 스탬프(210)의 형상을 조절하는 장치이다. 기압조절부(500)는 제 1진공펌프(510), 제 2진공펌프(520) 및 조절 밸브(530)를 포함한다.

제 1진공펌프(510)는 제 1진공 파이프(515)를 통하여 제 1작업공간(150)과 연결되어, 제 1작업공간(150)의 기압상태를 결정할 수 있다. 제 2진공펌프(520)는 제 2진공 파이프(525)를 통하여 제 2작업공간(250)과 연결되어, 제 2작업공간(250)의 기압상태를 결정할 수 있다. 제 1진공펌프(510)와 제 2진공펌프(520)는 제 1작업공간(150)과 제 2작업공간(250)으로부터 진공 배출뿐만 아니라, 일정 압력으로 가스를 주입할 수 있는 유량제어기(Mass Flow Controller, MFC; 미도시)가 구비되는 것이 바람직하다.

진공펌프는 드라이 펌프(Dry Pump), 터보모레큘러 펌프(Turbomolecular Pump, TMP), 미케니컬 부스터 펌프(Mechanical booster pump) 등이 될 수 있다. 진공펌프는 진공 펌핑한 축출물을 외부로 배출할 수 있는 로터리 베인 펌프(Rotary Vane Pump, RVP)와 연결되는 것이 바람직하다.

조절 밸브(530)는 내부 챔버(200)의 수평 프레임(230)에 마련되어 제 2작업공간(250)을 개방 및 폐쇄하는 밸브이다. 조절 밸브(530)를 개방하면 내부 챔버(200)와 외부 챔버(100)가 소통되어 기압이 동일하게 된다.

한편, 기판(S)에는 금속 박막이 스핀 코팅되고, 금속 박막의 상부에 스탬프(210)에 의해 임프린트되는 폴리머 레지스트(polymer resist)를 코팅한다. 금속 박막은 크롬(Cr), 알루미늄(Al) 등이 사용될 수 있다. 폴리머 레지스트는 열가소성 수지, 자외선 가소성 수지, 열경화성 수지 및 자외선 경화성 수지 등이 사용될 수 있다. 폴리머 레지스트의 종류는 공정 환경이나 임프린트 장치의 특성에 따라 결정될 수 있다.

임프린트 장치는 자외선 가소성 수지 또는 자외선 경화성 수지가 폴리머 레지스트로 사용된 기판(S)을 임프린트하기 위해 자외선을 조광하는 조광장치(600)를 더 포함할 수 있다. 조광장치(600)는 기판(S)을 전체적으로 조광할 수 있도록 외부 챔버(100)의 상측 내벽에 구비된다. 이때, 앞서 설명한 바와 같이, 조광장치(600)의 자외선이 기판(S)의 폴리머 레지스트를 가소 또는 경화시키기 위하여 스탬프(210)가 자외선을 투과시킬 수 있는 물질로 마련되어야 한다.

이하, 상술한 구성의 임프린트 장치가 제 1작업공간(150)과 제 2작업공간(250)의 기압을 달리하여 스탬프(210)의 형상을 변형하고, 기판(S)에 소정의 패턴을 임프린트하는 작동 상태에 대하여 서술한다.

도 2a 내지 2c는 본 발명의 실시예에 따른 임프린트 장치의 작동 상태를 도시한 작동도이다. 도 2a는 제 1작업공간(150)의 기압을 제 2작업공간(250)의 기압보다 높게 하여 스탬프(210)가 아래로 볼록한 형상이 된 것이고, 도 2b는 스탬프(210)를 하강하여 스탬프(210)의 중앙부터 기판(S)에 접촉하는 것이며, 도 2c는 스탬프(210)가 완전히 하강하여 기판(S) 전체에 접촉되는 것을 나타낸다.

먼저 임프린트 장치에 기판(S)이 반입되어 스테이지(300)에 안착되는 과정에 대하여 설명한다. 임프린트 장치의 제 1도어(110)와 제 2도어(120)가 개방되고 이송 로봇의 로봇 팔에 안착된 기판(S)이 내부 챔버(200) 내로 반입된다. 기판(S)이 반입되면, 기판 수취핀(330)이 상승하여 로봇 팔로부터 기판(S)을 수취한다. 이어서, 로봇 팔은 임프린트 장치에서 빠져나가고, 제 1도어(110)와 제 2도어(120)는 폐쇄된다. 이때, 기판 수취핀(330)은 하강하여 기판(S)을 스테이지(300)에 안착시킨다. 이와 같은 상태가 도 1에 도시된 상태이다.

기판(S)이 스테이지(300)에 안착되고 나면, 외부 챔버(100)와 내부 챔버(200)를 진공배기하고, 제 1작업공간(150)의 기압이 제 2작업공간(250)의 기압보다 소정 차이만큼 높게 유지되도록 한다. 제 1작업공간(150)과 제 2작업공간(250)의 기압 차이를 두 가지 방법으로 만들 수 있다.

첫 번째는, 조절 밸브(530)를 개방하고 제 1진공펌프(510)로 진공배기하면, 제 1작업공간(150)과 제 2작업공간(250)은 동일한 기압의 진공 상태가 된다. 이어서, 조절 밸브(530)를 폐쇄하고 제 1진공펌프(510)로부터 제 1작업공간(150)에 소정의 기압이 형성되도록 가스를 주입한다. 이에 따라, 제 1작업공간(150)의 기압이 제 2작업공간(250)의 기압보다 높게 되고, 이 기압 차이에 의하여 스탬프(210)의 중앙이 아래로 볼록한 형상이 된다.

두 번째는, 조절 밸브(530)를 개방하고 제 1진공펌프(510)로 진공배기하여 제 1작업공간(150)과 제 2작업공간(250)이 동일한 기압의 준진공 상태가 되도록 한다. 이어서, 조절 밸브(530)를 폐쇄하고 제 2진공펌프(520)로 제 2작업공간(250)을 진공 상태가 되도록 진공배기한다. 이에 따라, 제 1작업공간(150)의 기압이 제 2작업공간(250)의 기압보다 높게 되고, 이 기압 차이에 의하여 스탬프(210)의 중앙이 아래로 볼록한 형상이 된다. 스탬프(210)의 볼록한 정도는 스탬프(210)의 재질 및 제 1작업공간(150)과 제 2작업공간(250)의 기압 차이에 의하여 결정된다. 이와 같은 상태가 도 2a에 도시된 상태이다.

한편, 제 2작업공간(250)이 진공 상태일 때, 기판(S)을 정확한 위치로 정렬시키는 과정을 수행한다. 먼저, 카메라(310)로 기판(S)에 표시된 정렬 마크를 촬영하여 기판(S)의 정렬 상태를 확인한다. 카메라(310)에 촬영된 영상은 외부에 마련되는 모니터링 장치로 작업자에게 제공될 수 있다. 기판(S)의 정렬 상태가 불량한 경우, 캠(320)으로 스테이지(300)를 이동시켜 기판(S)이 정확한 위치에 위치하도록 한다.

스탬프(210)의 중앙이 볼록한 상태에서 승강부(400)로 스탬프(210)를 하강시킨다. 스탬프(210)가 하강하게 되면 스탬프(210)의 중앙 부분부터 기판(S)에 접촉된다. 도 2b에 도시된 상태이다.

스탬프(210)를 더욱 하강시키면, 스탬프(210)와 기판(S)의 접촉면이 중앙에서 가장자리로 넓어진다. 스탬프(210)가 완전히 하강하면 스탬프(210)가 기판(S)의 전체 면에 접촉된다. 기판(S)의 전체 면에 스탬프(210)가 접촉되면 제 1작업공간(150)에 가스를 공급하여 소정의 압력으로 스탬프(210)를 가압한다. 도 2c에 도시된 상태이다.

이와 같이, 스탬프(210)의 중앙부터 기판(S)에 접촉시키고, 접촉면을 가장자리로 넓혀감에 따라 스탬프(210)와 기판(S) 사이에 미세한 기포가 생성되는 것을 방지할 수 있다.

이어서, 조광장치(600)에서 방출되는 자외선으로 기판(S)을 노광하여 기판(S)의 폴리머 레지스트를 경화시키거나, 기판(S)을 가열 또는 냉각시켜 폴리머 레지스트를 경화시킨다. 여기서, 폴리머 레지스트의 경화 특성에 따라 경화 방법을 결정할 수 있다.

폴리머 레지스트가 경화되면, 기판(S)으로부터 스탬프(210)를 분리시킨다. 기판(S)에서 스탬프(210)를 분리하는 과정은 앞서 설명한 접촉 과정의 역순으로 이루어진다. 즉, 제 1작업공간(150)의 기압을 제 2작업공간(250)의 기압보다 낮거나 같게 하여 승강부(400)로 스탬프(210)를 상승시키면, 스탬프(210)의 가장자리부터 기판(S)에서 떨어져서 접촉면이 스탬프(210)의 중앙부분으로 점차 좁아지면서 스탬프(210)와 기판(S)이 분리된다.

이와 같이, 스탬프(210)의 가장자리부터 기판(S)에서 분리시키면, 기판(S)에 임프린트된 패턴을 손상시키지 않고 적은 힘으로 스탬프(210)와 기판(S)을 분리시킬 수 있다.

지금까지, 진공 상태에서 스탬프(210)로 기판(S)에 임프린트하는 장치에 대하여 설명하였으나, 본 발명을 대기압 상태에서 임프린트할 수 있도록 임프린트 장치를 구성할 수 있다. 이에 대하여 도 3에서 설명한다.

도 3을 참조하면, 임프린트 장치가 대기압 상태에서 임프린트할 수 있도록 구성되므로, 도 1에서 설명한 외부 챔버(100)와 내부 챔버(200)는 진공 상태가 유지되도록 밀폐 처리할 필요가 없다. 또한, 제 1작업공간(150)과 제 2작업공간(250)을 진공 상태로 유지시키기 위한 기압조절부(500)도 필요가 없다.

이외의 구성은 도 1에서와 동일하게 구성될 수 있고, 임프린트 장치는 기압 조절부(500)를 대신하여 스탬프(210)를 가압할 가압부(700)를 마련한다. 가압부(700)는 스탬프(210)의 상측으로 가스를 방출하는 가스방출부(730), 가스방출부(730)로 소정의 가스를 제공하는 가스탱크(710) 및 가스방출부(730)와 가스탱크(710)를 연결하는 가스 파이프(720)로 구성된다.

가스탱크(710)는 스탬프(210) 및 임프린트 장치의 구성 부품에 영향을 미치지 않는 질소 가스와 같은 비활성 기체를 고압으로 저장하고 있는 탱크이다. 가스탱크(710)는 방출되는 가스의 양을 조절할 수 있는 유량제어기(MFC; 미도시)를 구비하는 것이 바람직하다.

가스방출부(730)는 스탬프(210)의 상측에 마련되어 기판(S)과 접촉한 스탬프(210)의 전체 면적을 균일한 압력으로 가압할 수 있는 다수의 가스 방출구(미도시)를 구비한다.

한편, 스탬프(210)는 스탬프(210) 자체의 무게에 의하여 중앙이 아래로 볼록한 형상이 되도록 연성을 가진 재질로 마련된다. 따라서, 스탬프(210)를 승강부(400)로 하강시키면 스탬프(210)의 중앙부터 기판(S)과 접촉된다. 또한, 스탬프(210)를 상승시키면 스탬프(210)의 가장자리부터 기판(S)과 분리된다.

따라서, 스탬프(210)와 기판(S)의 접촉시 스탬프(210)와 기판(S) 사이에 미세한 기포가 생기는 것을 방지할 수 있고, 스탬프(210)와 기판(S)의 분리시 기판(S)에 형성된 임프린트 패턴을 손상시키지 않고 적은 힘으로 기판(S)에서 스탬프(210)를 분리시킬 수 있다.

스탬프(210)가 자체의 무게에 의하여 중앙이 아래로 볼록한 형상이 되는 상 태는 스탬프(210)의 가장자리를 지지하는 지지대(220)의 유형 및 스탬프(210)의 특성에 따라 달라질 수 있다. 이에 대하여 도 4 내지 도 6c에서 상세히 설명한다.

도 4는 도 3에서 스탬프를 지지하는 지지대의 한 유형에 의하여 생성되는 스탬프의 볼록한 형상을 도시한 사시도이고, 도 5는 도 3에서 스탬프를 지지하는 지지대의 다른 유형에 의하여 생성되는 스탬프의 볼록한 형상을 도시한 사시도이다.

도 4를 참조하면, 스탬프(210)를 지지하는 지지대(220)는 스탬프(210)의 양측 변(side)을 지지하는 수평지지대(221)와 수평지지대(221)와 연결되는 수직지지대(222)로 구성된다. 수직지지대(222)는 승강부(400)에 연결되어 승강한다.

스탬프(210)는 수평지지대(221)에 의하여 양측 변이 고정되어 지지되므로, 스탬프(210) 자체 무게에 의하여 생성되는 볼록한 형상은 원통 측면의 볼록면과 같은 모양으로 수평지지대(221)에 나란한 형상으로 생성된다. 따라서, 스탬프(210)를 하강하면 스탬프(210)와 기판(S)이 접촉하는 면은 선형이 되고, 스탬프(210)를 계속 하강시키면 접촉면은 선형의 접촉면에서 양측으로 확장된다.

도 5를 참조하면, 스탬프(210)를 지지하는 지지대(220)는 수평지지대(221) 없이, 스탬프(210)의 꼭지점(vertex)을 지지하는 4개의 수직지지대(222)로 구성될 수 있다. 수직지지대(222)에 의해 스탬프(210)의 꼭지점이 지지되면, 스탬프(210) 자체 무게에 의하여 생성되는 볼록한 형상은 볼록 렌즈와 같은 모양으로 스탬프(210)의 무게 중심이 볼록하게 처진 형상이 된다. 따라서, 스탬프(210)를 하강하면 스탬프(210)와 기판(S)이 접촉하는 면은 원형이 되고, 스탬프(210)를 계속 하강시키면 접촉면은 원형의 접촉면에서 사방으로 확장된다.

스탬프(210)를 지지하는 지지대(220)의 유형은 스탬프(210)의 패턴 특성 및 스탬프(210)의 크기 등에 따라 선택될 수 있다.

도 6a 내지 6c는 볼록한 형상이 되는 스탬프의 형상을 조절하기 위하여 리브(rib)를 적용한 것이다. 도 6a는 스탬프(210)의 단면을 나타낸 것이고, 도 6b는 스탬프(210)의 일부분의 사시도를 도시한 것이며, 도 6c는 스탬프(210)가 볼록한 형상이 되었을 때 리브에 의하여 스탬프(210)의 볼록한 정도가 조절되는 모습을 나타낸 것이다.

도 6a 내지 6c를 참조하면, 스탬프(210)의 일면에는 기판(S)에 임프린트할 소정의 패턴(211)이 형성되고, 스탬프(210)의 타면에는 스탬프(210)의 형상을 조절하기 위한 리브(212)가 마련된다.

리브(212)는 다수개로 마련되고, 빗살무늬와 같이 일정 방향으로 나란히 형성된다. 리브(212)는 스탬프(210)의 접합면에서 리브(212)의 상측 끝부분으로 갈수록 소정의 각으로 리브(212)의 폭이 점차 좁아지는 형상으로 마련된다. 따라서, 리브(212)들의 사이 거리는 스탬프(210)의 접합면에서 작고, 리브(212)의 상측 끝부분에서 크게 된다.

그리고, 리브(212) 옆면들이 서로 이루는 사잇각(a)은 스탬프(210)가 휘어지는 정도를 결정한다. 리브(212) 옆면들이 이루는 사잇각(a)이 크면 스탬프(210)가 휘어지는 정도를 크게 되고, 사잇각(a)이 작으면 스탬프(210)가 휘어지는 정도를 작게 된다. 스탬프(210)에 마련되는 리브(212)는 동일한 사잇각(a)을 가진 리브(212)로 마련할 수 있고, 스탬프(210)의 중앙과 가장자리에 사잇각(a)을 달리 하 는 리브(212)로 마련할 수도 있다.

스탬프(210)가 기압차 또는 자체 무게에 의하여 아래로 볼록한 형상이 되었을 때, 리브(212)가 마련된 스탬프(210)는 기압차에 의한 힘이 지정된 기압차보다 크게 되더라도 리브(212)의 옆면이 서로 맞붙게 되면 더 이상 휘지지지 않게 되어, 스탬프(210)가 휘어지는 정도를 조절할 수 있다. 또한, 리브(212)가 한쪽 방향으로 나란히 형성되므로, 스탬프(210)가 휘어지는 방향도 한쪽 방향으로 휘어지도록 조절할 수 있다.

한편, 리브(212)를 한쪽 방향으로만 형성시키지 않고 격자 형태로 형성시키고 리브(212) 간에 사잇각(a)이 생기도록 마련하면, 스탬프(210)가 볼록 렌즈 모양으로 휘어지도록 할 수 있으며, 휘어지는 정도도 조절할 수 있다.

이하, 스탬프(210) 양측의 기압차 또는 스탬프(210) 자체 무게에 의하여 아래로 볼록한 형상이 되도록 하여 스탬프(210)의 중앙부터 기판(S)에 접촉시켜 소정의 패턴을 임프린트하는 방법에 대하여 설명한다.

도 7을 참조하면, 스탬프(210)의 중앙부터 기판(S)에 접촉시키기 위하여, 스탬프(210)의 중앙이 볼록한 형상이 되도록 한다. 이러한 방법으로, 스탬프(210)를 외부 챔버(100)와 내부 챔버(200) 사이에 마련하고, 외부 챔버(100)와 내부 챔버(200)를 진공 상태로 만들고 가스를 외부 챔버(100)로 소정의 압력으로 제공하거나, 외부 챔버(100)와 내부 챔버(200)를 준진공 상태로 만든 다음 내부 챔버(200)의 가스를 더욱 진공배기하여 스탬프(210)가 기판(S) 쪽으로 중앙이 볼록한 형상이 되도록 한다. 그리고, 대기압 상태에서 스탬프(210)의 가장자리를 지지하여 스탬프(210)의 자체 무게의 의하여 스탬프(210)의 중앙이 아래로 볼록한 형상이 되도록 할 수 있다.

스탬프(210)의 중앙이 볼록한 형상이 된 상태에서 스탬프(210)를 기판(S)으로 서서히 접근시키면, 스탬프(210)의 중앙 부분부터 기판(S)에 접촉하여 점차 가장자리 부분으로 스탬프(210)와 기판(S)의 접촉면이 넓어지게 되어 기판(S)의 전체 면이 스탬프(210)와 접촉하게 된다(S10).

기판(S)의 전체 면이 스탬프(210)와 접촉하게 되면, 스탬프(210)를 가압하여 소정의 패턴이 기판(S)의 폴리머 레지스트에 임프린트되도록 한다(S20). 이때, 스탬프(210)를 가압하는 방법으로, 외부 챔버(100)의 가스를 공급하여 가압하거나, 내부 챔버(100)의 가스를 진공배기 배기하여 내부 챔버(100)의 기압이 낮아지게 하여 가압할 수 있다. 그리고, 대기압 상태에서는 스탬프(210)의 전체 면적을 균일하게 가압할 수 있는 소정의 기체를 방출하여 가압할 수 있다.

기판(S)에 소정의 패턴이 임프린트 되면, 스탬프(210)의 가장자리를 지지하는 지지대(220)를 상승시켜 스탬프(210)의 가장자리부터 기판(S)에서 분리되도록 한다(S30).

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는, 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

스탬프의 중앙부터 기판에 접촉하여 소정의 패턴을 임프린트하고, 스탬프의 가장자리부터 기판에서 분리함으로써, 스탬프와 기판 사이에 미세한 기포가 생성되는 것을 방지할 수 있고, 기판에 임프린트된 패턴을 손상시키지 않고 적은 힘으로 스탬프와 기판을 분리시킬 수 있다.

Claims

제 1작업공간을 형성하는 외부 챔버;

상기 외부 챔버의 상기 제 1작업공간과 독립적으로 구획된 제 2작업공간을 형성하고 기판과 접촉 및 접촉 해제되는 스탬프를 가지며, 상기 기판과 상기 스탬프가 접촉 및 접촉 해제되도록 승강 운동되는 내부 챔버;

상기 내부 챔버에 배치되어, 상기 스탬프와 접촉 및 접촉 해제되도록 상기 기판이 안착되는 스테이지; 및

상기 제 1작업공간과 상기 제 2작업공간의 기압을 개별적으로 조절하여, 상기 기판에 대해 상기 스탬프가 중앙 영역부터 접촉되도록 상기 스탬프의 곡률을 변경시키는 기압조절부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제 1항에 있어서, 상기 기압조절부는 상기 제 1작업공간에 진공을 형성시키는 제 1펌프 및 상기 제 2작업공간을 개방 및 폐쇄시킬 수 있는 조절 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제 2항에 있어서, 상기 기압조절부는 상기 제 2작업공간에 진공을 형성시키는 제 2펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제 1항에 있어서, 상기 스탬프는 상기 내부 챔버의 일면에 마련되어, 상기 제 1작업공간과 상기 제 2작업공간의 기압 차이에 의하여 휘어지는 연성(ductility) 재질인 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제 1항에 있어서, 상기 스탬프와 상기 기판의 임프린트 지점을 조절하기 위한 정렬부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제 1항에 있어서, 상기 제 1작업공간과 상기 제 2작업공간이 대기압 상태로 유지되고, 상기 스탬프는 대기압 상태에서 상기 스탬프의 무게에 의하여 상기 스탬프의 일부분이 아래로 볼록한 형상을 하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제 6항에 있어서, 상기 기압조절부는 상기 스탬프로 가스를 방출하여 상기 스탬프를 가압하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제 6항에 있어서, 상기 스탬프의 가장자리를 지지하는 지지대 및 상기 지지대를 승강시키는 승강부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제 8항에 있어서, 상기 지지대는 상기 스탬프의 양측 변(side)을 지지하여, 상기 스탬프가 상기 기판과의 최초 접촉면이 선형인 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제 1항 또는 제 6항에 있어서, 상기 스탬프는 일면에 상기 기판 상에 임프린트 되는 패턴이 형성되고 타면에 상기 스탬프의 곡률의 크기를 조절하도록 복수 개의 리브(lib)를 포함하며,

상호 인접하는 리브 사이의 사이각 크기에 따라 상기 스탬프의 곡률의 크기가 조절되는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제 10항에 있어서, 상기 리브는 복수로 마련되어 일측 방향으로 나란히 형성되고, 상기 스탬프와의 접합면으로부터 상기 리브의 끝부분으로 갈수록 상기 리브의 폭이 좁아지는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제 8항에 있어서, 상기 지지대는 상기 스탬프의 꼭지점(vertex)을 지지하여, 상기 스탬프가 상기 기판과의 최초 접촉면이 원형인 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
스탬프의 일면과 타면에 작용하는 기압을 개별적으로 조절하여, 상기 스탬프의 곡률 변경에 따라 기판에 대해 상기 스탬프의 중앙 영역으로부터 가장자리로 상기 기판과 상기 스탬프를 접촉하는 단계;

상기 스탬프를 가압하여 상기 기판에 패턴을 임프린트(imprint)하는 단계; 및

상기 기판에 대해 상기 스탬프의 가장자리로부터 중앙 영역으로 상기 기판과 상기 스탬프를 분리하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
제 13항에 있어서, 상기 기판과 상기 스탬프를 접촉하는 단계는 상기 스탬프의 일면에 작용하는 기압과 타면에 작용하는 기압을 달리하여, 상기 기판에 대해 상기 스탬프의 일부분이 볼록한 형상이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
제 13항에 있어서, 상기 기판과 상기 스탬프를 접촉하는 단계는 상기 스탬프의 양면을 대기압 상태로 유지하고, 상기 스탬프 자체의 무게에 의하여 상기 스탬프의 중앙이 볼록한 형상이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
제 13항에 있어서, 상기 임프린트하는 단계는 상기 스탬프와 상기 기판을 진공상태에서 접촉시켜, 상기 스탬프와 상기 기판 사이의 기압보다 외부의 기압을 높게 하여 가압하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
제 13항에 있어서, 상기 임프린트하는 단계는 상기 스탬프를 소정의 압력으로 방출되는 가스로 가압하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.