KR100780356B1

KR100780356B1 - 나노 임프린팅 장치와 이에 의한 소프트스템퍼의 이형방법

Info

Publication number: KR100780356B1
Application number: KR1020060117698A
Authority: KR
Inventors: 이태윤; 이석원; 심영석; 김기현; 조영태; 박정우
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2007-11-30

Abstract

나노 소자를 제작하기 위한 나노 임프린팅장치와 이에 의한 소프트스탬퍼의 이형방법을 개시한다. 이러한 나노 임프린팅장치에는 소프트스탬퍼가 압착된 기판이 안착되는 기판척과, 기판척을 관통하여 소프트스탬퍼를 상승시켜 초기 이형시키는 이젝트핀과, 이젝트핀을 승강시키는 이젝트핀 승강유닛과, 이젝트핀에 의해 초기 이형된 소프트스탬퍼를 양 끝단으로부터 내측 방향으로 순차적으로 이형시키는 이형유닛을 구비한다. 또한, 개시된 나노 임프린팅장치에 의한 소프트스탬퍼의 이형방법은 이젝트핀에 의해 소프트스탬퍼를 초기 이형시키고 이형유닛에 의해 양 끝단으로부터 내측 방향으로 순착적으로 소프트스탬퍼를 이형시키게 된다.

Description

나노 임프린팅 장치와 이에 의한 소프트스템퍼의 이형방법{Nano imprinting apparatus and the separation method of a soft stamper thereby}

도 1은 종래의 나노 임프린팅 공정을 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 나노 임프린팅 장치를 도시한 도면이다.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 나노 임프린팅 장치에 의한 소프트스탬퍼의 이형방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

100 : 나노 임프린팅장치 110 : 기판

120 : 소프트스탬퍼 130 : 기판척

135 : 안내홀 140 : 이젝트핀

150 : 이젝트핀 승강유닛 160 : 이형유닛

161 : 이형부재 162 : 진공척

165 : 이형부재 승강부

본 발명은 나노 소자를 제작하기 위한 나노 임프린팅 장치 및 이에 의한 소프트스탬퍼의 이형방법에 관한 것이다.

나노 임프린팅(Nano imprinting) 공정은 고해상도, 고생산성, 저비용의 이점을 두루 갖춘 기술로서, 최근 들어 기존의 포토 리소그래피 공정에 비해 초미세 페턴을 비교적 간단한 공정을 통해 생성해 낼 수 있어 주목 받고 있는 기술이다.

상기와 같은 나노 임프린팅 공정을 살펴보면, 도 1(a)에 도시된 바와 같이 기판(20)위에 폴리머(23)를 일정두께만큼 도포하고, 이 폴리머(23)위에 스탬퍼(17)를 위치시킨다.

그 후, 도 1(b)에서 개시된 바와 같이 스탬퍼(17)로 기판(20)과 폴리머(23)를 압착시킨후, 도 1(c)에서 처럼, 열을 발산시키거나 자외선을 조사하여 폴리머(23)을 경화시킨다.

그리고, 도 1(d) 및 도 1(e)와 같이 스탬퍼(17)와 기판(20) 및 폴리머(23)과 이격시키면 기판(20)위에 스탬퍼(17)에 형성된 패턴에 대응되는 패턴이 형성되는 것이며, 이러한 방식으로 동일한 패턴을 갖는 기판을 반복적으로 생산할 수 있는 것이다.

한편, 상기와 같은 나노 임프린팅 공정에서 스탬퍼는 재질에 따라서 금속 등으로 구성되는 하드스탬퍼와, PDMS(Polydimethylsiloxanes) 등으로 구성되는 소프트스탬퍼로 분리된다.

이때, 소프트스탬퍼의 경우에는 도 1(d)에 도시된 바와 같이 기판(20)으로부터 소프트스템퍼를 이형할 때 한 쪽만 떼게 되면 소프트스탬퍼의 일부분에 응력이 집중되어 파손이 발생하게 된다. 즉, 종래의 나노 임프린팅 공정에서는 스템퍼의 이형 시 최근 들어 수요가 증가된 8인치 이상의 대면적 소프트스템퍼는 적용하기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로서, 본 발명의 목적은 소프트스탬퍼의 이형 시 소프트스탬퍼가 손상되는 것을 방지하는 나노 임프린팅장치와 이에 의한 스탬퍼의 이형방법을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 니노 임프린팅장치는 소프트스탬퍼가 압착되어 있는 기판이 안착되는 기판척과, 상기 기판척을 관통하도록 마련된 이젝트핀과, 상기 이젝트핀을 승강시키는 이젝트핀 승강유닛과, 상기 기판에 압착된 상기 소프트스탬퍼를 양 끝단으로부터 내측방향으로 순차적으로 이형시키는 이형유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기판척에는 상기 이젝트핀 승강유닛에 의해 상기 이젝트핀이 관통되어 승강 가능하도록 안내홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 이젝트핀 승강유닛은 상기 이젝트핀의 하단을 지지하는 지지플레이트와, 상기 지지플레이트를 승강시키는 이젝트핀 구동원을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이형유닛은 상기 소프트스탬퍼를 흡착하는 다수의 이형부재와, 상기 다수의 이형부재 각각을 개별적으로 승강시키도록 내부에 상기 이형부재 각각을 승강 시키는 이형부재 구동원이 구비된 이형부재 승강부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이형부재의 끝단에는 상기 이형부재 승강부에 의한 하강 시 상기 소프트스탬퍼를 흡착하기 위한 진공척이 마련된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 구현하기 위한 스탬퍼의 이형방법은 기판척에 소프트스탬퍼가 압착되어 있는 기판이 안착되는 단계와, 상기 기판에 압착된 소프트스탬퍼를 이젝트핀유닛을 이용하여 초기 이형시키는 단계와, 상기 이젝트핀유닛에 의해 초기 이형된 상기 소프트스탬퍼에 이형유닛의 이형부재를 하강시켜 상기 이형부재에 의해 상기 소프트스탬퍼를 고정시키는 단계 및 상기 소프트스탬퍼에 고정된 이형부재를 상기 소프트스탬퍼의 양 끝단으로부터 내측방향으로 이형부재 승강부에 의해 순차적으로 상승시켜 상기 기판에 압착된 상기 소프트스탬퍼를 이형시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 소프트스탬퍼를 이형시키는 단계는 상기 이형부재 승강부의 내부에 구비된 이형부재 구동원을 제어하여 각각의 이형부재의 승강속도 및 이동변위를 조절하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 나노 임프린팅장치를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 나노 임프린팅장치(100)에는 기판(110)이 안착되는 기판척(130)과, 이 기판척(130)을 관통하여 마련된 이젝트핀(140)과, 이 이젝트핀(140)을 승강시키는 이젝트핀 승강유닛(150)과, 기판(110)에 압착된 소프트스탬퍼(120)를 이형시키는 이형유닛(160)이 마련된다.

여기서, 기판척(130)에 안착된 기판(110)에는 폴리머(115)가 도포되어 있는데, 이때의 기판(110)은 폴리머(115)의 상측에 소프트스탬퍼(120)를 압착시킨 후 열을 발산시키거나 자외선을 조사하여 폴리머(115)을 경화시켜 패턴이 전사된 상태의 기판이다.

그리고, 기판척(130)에는 이젝트핀(140)이 기판척(130)을 관통하여 승강 가능하도록 안내홀(135)이 형성되어 있으며, 이때의 안내홀(135)은 기판척(130)에 안착된 기판(110)의 외측 방향으로 형성된다. 또, 도시되지는 않았지만 기판척(130)은 진공척 또는 정전척으로써 이 기판척(130)에 안착된 기판(110)을 고정하게 된다.

이젝트핀(140)은 상술한 바와 같이 기판척(130)의 안내홀(135)을 관통하도록 마련되어 기판(110)에 압착된 소프트스탬퍼(120)의 외측부분을 상측으로 밀어올리게 된다. 즉, 기판(110)에 압착된 소프트스탬퍼(120)의 외측부분을 초기 이형시키는 것이다.

이젝트핀 승강유닛(150)은 이젝트핀(140)의 하측에 마련되어 이젝트핀(140)을 지지하는 지지플레이트(151)와, 이 지지플레이트(151)를 승강시켜 이젝트핀(140)을 승강시키기 위한 이젝트핀 구동부(153)를 포함한다. 여기서, 이젝트핀 구동부(153)는 도면에 도시된 바와 같이 실린더 일 수 있으며, 모터 등 다른 구동원이 설치되어 이젝트핀(140)을 승강시킬 수도 있다.

또한, 기판척(130)의 상부에는 상술한 바와 같이 기판척(130)에 안착된 기판(110)에 압착되어 있는 소프트스탬퍼(120)를 이형시키기 위한 이형유닛(160)이 마련된다. 이와 같은 이형유닛(160)은 기판(110)에 압착되어 있는 소프트스탬퍼(120)를 잡아당겨 이형시키는 다수의 이형부재(161)와, 이 다수의 이형부재(161)를 승강시키는 이형부재 승강부(165)를 포함한다.

이때, 이형부재(161)는 상술한 바와 같이 다수개가 마련되는데, 이형부재(161)의 끝단에는 진공척(162)이 설치되어 소프트스탬퍼(120)를 흡착하여 고정시키는 역할을 한다.

이형부재 승강부(165)는 각각의 이형부재(161)를 개별적으로 승강시켜 소프트스탬퍼(120)를 외측으로부터 내측 방향으로 순차적으로 이형시키는 역할을 한다. 이를 위해 이형부재 승강부(165)의 내부에는 각각의 이형부재(161)에 대응되는 이형부재 구동원(166)이 마련되는데, 도시된 바와 같이 각각의 이형부재(161)의 승강을 위한 이형부재 구동원(166)은 실린더 일 수 있다. 또한, 이형부재(161)의 승강을 위한 이형부재 구동원(166)은 모터 등의 다른 구동원일 수도 있다.

이하 도3a 내지 도 3d를 참고하여 본 발명에 따른 나노 임프린팅장치에서 소프트스탬퍼를 이형시키는 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이 기판척(130)에 소프트스탬퍼(120)가 압착된 기판(110)을 안착시키고 기판(110)을 기판척(130)에 고정시킨다.

이 후, 도 3b에 도시된 바와 같이 기판척(130)의 안내홀(135)을 관통하여 마련된 이젝트핀(140)을 이젝트핀 승강유닛(150)에 의해 상승시켜 소프트스탬퍼(120) 의 외측을 상측으로 밀어 올린다. 여기서, 이젝트핀 승강유닛(150)에 의해 이젝트핀(140)을 상승시키면 기판(110)의 외측부분에 압착된 소프트스탬퍼(120)를 초기 이형시키게 된다.

그리고, 이젝트핀(140)에 의해 소프트스탬퍼(120)가 초기 이형되면 이젝트핀(140)을 다시 하강시킨다(도 3c 참조).

다음으로, 도 3d에 도시된 바와 같이 이젝트핀(140)에 의해 외측부분이 초기 이형된 소프트스탬퍼(120)의 상면으로 다수의 이형부재(161)를 하강시키고, 이형부재(161)의 끝단에 설치된 진공척(162)을 이용하여 소프트스탬퍼(120)를 고정한다.

이 후, 도 3e에 도시된 바와 같이 소프트스탬퍼(120)에 고정된 이젝트핀(140)을 상승시켜 기판(110)에 압착된 소프트스탬퍼(120)를 기판(110)으로부터 이형시키는데, 소프트스탬퍼(120)의 양 끝단으로부터 내측방향으로 순차적으로 이형시키면 기판(110)에 압착된 소프트스탬퍼(120)의 이형이 완료된다. 이때, 이형부재 승강부(165)는 이형부재(161)가 승강되는 승강속도 또는 이동변위를 제어하여 소프트스탬퍼(120)의 양끝단으로부터 내측방향으로 소프트스탬퍼(120)를 순착적으로 이형시키게 된다.

따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 순서를 통해 소프트스탬퍼를 양 끝단으로부터 내측 방향으로 순착적으로 기판으로부터 이형시킴으로써 한쪽 끝단만 이형시키는 종래와는 달리 소프트스탬퍼의 손상을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 나노 임프린팅장치와 이에 의한 스탬퍼의 이형방법은 이젝트핀에 의해 소프트스탬퍼를 초기 이형시키고 이형유닛에 의해 소프트스탬퍼의 외측으로부터 내측 방향으로 순차적으로 이형시킴으로써, 소프트스탬퍼의 이형 시 소프트스탬퍼가 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

소프트스탬퍼가 압착되어 있는 기판이 안착되는 기판척;

상기 기판척을 관통하도록 마련된 이젝트핀;

상기 이젝트핀을 승강시키는 이젝트핀 승강유닛; 및

상기 기판에 압착된 상기 소프트스탬퍼를 양 끝단으로부터 내측방향으로 순차적으로 이형시키는 이형유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅장치.
제 1항에 있어서,

상기 기판척에는 상기 이젝트핀 승강유닛에 의해 상기 이젝트핀이 관통되어 승강 가능하도록 안내홀이 형성된 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅장치.
제 2항에 있어서,

상기 이젝트핀 승강유닛은 상기 이젝트핀의 하단을 지지하는 지지플레이트와, 상기 지지플레이트를 승강시키는 이젝트핀 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프인팅장치.
제 1항에 있어서,

상기 이형유닛은 상기 소프트스탬퍼를 흡착하는 다수의 이형부재와, 상기 다수의 이형부재 각각을 개별적으로 승강시키도록 내부에 상기 이형부재 각각을 승강 시키는 이형부재 구동원이 구비된 이형부재 승강부를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅장치.
제 4항에 있어서,

상기 이형부재의 끝단에는 상기 이형부재 승강부에 의한 하강 시 상기 소프트스탬퍼를 흡착하기 위한 진공척이 마련된 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅장치.
기판척에 소프트스탬퍼가 압착되어 있는 기판이 안착되는 단계;

상기 기판에 압착된 소프트스탬퍼를 이젝트핀유닛을 이용하여 초기 이형시키는 단계;

상기 이젝트핀유닛에 의해 초기 이형된 상기 소프트스탬퍼에 이형유닛의 이형부재를 하강시켜 상기 이형부재에 의해 상기 소프트스탬퍼를 고정시키는 단계; 및

상기 소프트스탬퍼에 고정된 이형부재를 상기 소프트스탬퍼의 양 끝단으로부터 내측방향으로 이형부재 승강부에 의해 순차적으로 상승시켜 상기 기판에 압착된 상기 소프트스탬퍼를 이형시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅장치에 의한 소프트스탬퍼의 이형방법.
제 6항에 있어서,

상기 소프트스탬퍼를 이형시키는 단계는 상기 이형부재 승강부의 내부에 구비된 이형부재 구동원을 제어하여 각각의 이형부재의 승강속도 및 이동변위를 조절하여 이루어진 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅장치에 의한 소프트스탬퍼의 이형방법.