KR102474000B1 - 나노 임프린팅을 위한 디스펜서 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나노 임프린팅을 위한 디스펜서 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 글라스, 사파이어 및 규소 중 적어도 하나의 재질로 구비되는 제판; 제판을 관통하여 형성되되, 그 직경이 3㎛ 이하인 토출구; 제판의 상측에 형성되고, 내부에 레진을 수용하는 수용부; 및 수용부에 수용된 레진을 가압하여 토출구를 통해 배출시키는 가압부를 포함하여 구비된다. 본 발명에 따르면, 제판에 홈을 형성하여 습식 식각하는 방법으로 토출구를 제조하므로, 직경이 3㎛ 이하인 토출구를 갖는 디스펜서를 제조할 수 있으며, 직경이 3㎛ 이하인 토출구가 구비되므로, 토출구를 통한 레진의 토출량이 초당 0.01mL 이하가 되도록 일정하게 유지할 수 있고, 레진의 토출량이 일정하게 유지되므로, 불량품 발생을 최소화하고 생산 효율을 극대화할 수 있다.

Description

나노 임프린팅을 위한 디스펜서 및 그 제조 방법{DISPENSER FOR NANO-IMPRITING AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 나노 임프린팅을 위한 디스펜서에 관한 것이다. 보다 자세하게는 최소 직경의 노즐이 구비됨으로써 레진의 토출량을 일정하게 유지하는 디스펜서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

나노임프린트 리소그래피(Nanoimprint lithography)에 있어서, 패턴의 균일도률 높여 나노 패턴의 품질을 향상시키기 위해 해결해야 하는 가장 중요한 과제는 레진 도포 및 임프린팅 시 레진이 오버플로우(Overflow)되지 않도록 디스펜서로부터 배출되는 레진의 총량을 정밀하게 조정하는 것이다. 디스펜서의 레진 토출량이 부정확하거나 일정하지 않을 경우, 불량품이 발생하고 생산성이 저하되어 제조 원가를 상승시키게 된다.

따라서, 미세한 양을 디스펜서로부터 배출시키기 위해 가스를 이용하여 레진을 가압하는 방식이 종래 기술로 개시된 바 있다. 그러나, 이와 같이 가스를 이용하는 경우 레진에 가스가 포함되어 배출되고, 이로 인해 임프린팅 시 기포가 발생하는 문제점이 있었다. 다른 종래 기술로, 토출되는 레진의 무게를 측정하여 디스펜싱 제어부에 피드백하는 방식으로 토출량을 조절하는 기술이 제안된 바 있다. 그러나, 이러한 방식은 레진이 매우 작은 단위의 무게로 토출되기 때문에 토출되는 레진의 무게를 측정하는 정확도에 한계가 있어, 이와 종속적인 관계에 있는 토출량 조절 역시 정확도에 한계가 있을 수밖에 없다는 문제점이 있었다.

상기와 같은 종래 기술들의 한계 및 그로 인한 문제점들을 해결하기 위해, 본 발명에서는 최소 직경의 노즐이 구비됨으로써 레진의 토출량을 일정하게 유지하는 디스펜서 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.

선행문헌 1 : 대한민국 등록특허 제10-0827741호 (2008.04.29. 등록) 선행문헌 2 : 대한민국 등록특허 제10-1073976호 (2011.10.10. 등록)

본 발명의 기술적 과제는 레진의 토출량을 일정하게 유지하는 디스펜서를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 직경이 3㎛ 이하인 토출구를 갖는 디스펜서를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 습식 식각 방법을 이용하여 제조되는 토출구를 갖는 디스펜서를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 글라스, 사파이어 및 규소 중 적어도 하나의 재질로 구비되는 제판; 제판을 관통하여 형성되되, 그 직경이 3㎛ 이하인 토출구; 제판의 상측에 형성되고, 내부에 레진을 수용하는 수용부; 및 수용부에 수용된 레진을 가압하여 토출구를 통해 배출시키는 가압부;를 포함함으로써 토출구의 토출량을 소정의 범위 내로 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅을 위한 디스펜서를 제공한다.

또한, 본 발명은 제판의 상면에 레이저를 이용하여 하나 이상의 홈을 형성하는 제1 가공단계; 하나 이상의 홈을 제외한 제판의 상면에 감광액(感光液, Photoresist)을 도포하는 도포단계; 및 감광액을 도포한 제판을 습식 식각(Wet etching)하여 토출구를 형성하는 제2 가공단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅을 위한 디스펜서를 제공한다.

본 발명에 따르면, 제판에 홈을 형성하여 습식 식각하는 방법으로 토출구를 제조하므로, 직경이 3㎛ 이하인 토출구를 갖는 디스펜서를 제조할 수 있다.

본 발명에 따르면, 직경이 3㎛ 이하인 토출구가 구비되므로, 토출구를 통한 레진의 토출량이 초당 0.01mL 이하가 되도록 일정하게 유지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 레진의 토출량이 일정하게 유지되므로, 불량품 발생을 최소화하고 생산 효율을 극대화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 임프린팅을 위한 디스펜서에 대한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 임프린팅을 위한 디스펜서 제조 방법에 대한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 임프린팅을 위한 디스펜서가 기판 위에 레진을 도포하는 모습을 나타내는 단면도이다.

본 발명의 목적 및 효과는 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이나 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한 도면에서 본 발명을 명확하게 개시하기 위해서 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 임프린팅을 위한 디스펜서에 대한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 임프린팅을 위한 디스펜서는 제판, 토출구, 수용부 및 가압부를 포함하여 구성된다.

제판은 유리(SiO2), 사파이어(Al2O3) 및 규소(Si) 중 적어도 하나의 재질로 구비되고, 후술할 수용부의 바닥면을 형성하는 구성이다.

토출구는 레진을 기판 위에 도포하는 통로가 되는 구성이다. 이를 위해, 토출구는 제판을 관통하여 형성된다. 이 때, 토출되는 레진의 양을 일정하게 유지할 수 있도록 토출구의 직경이 3㎛ 이하가 되도록 형성되는 것이 바람직할 것이다. 가장 바람직한 실시예로, 토출구는 직경이 1㎛ 이하가 되도록 형성될 수 있다.

수용부는 내부에 레진을 수용하는 구성이다. 이 때, 수용부는 내부에 수용되는 레진과 화학적으로 반응하지 않고, 압력 등 물리적인 외부 충격에 강한 재질로 구비되는 것이 바람직할 것이다.

가압부는 수용부에 수용된 레진을 가압하여 토출구를 통해 배출시키는 구성이다. 바람직한 실시예로, 가압부는 마이크로 단위로 높이가 조절되는 정밀한 액추에이터(actuator), 특히 모터(motor) 또는 실린지 펌프(syringe pump)로 구비될 수 있다. 이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 디스펜서의 제조 방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 임프린팅을 위한 디스펜서 제조 방법에 대한 순서도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 임프린팅을 위한 디스펜서는 제1 가공단계, 도포단계 및 제2 가공단계를 포함하는 방법으로 제조된다.

우선, 도 2의 <a>에 도시된 바와 같이 준비된 제판의 상면에 도 2의 <b>에 도시된 바와 같이 하나 이상의 홈을 형성하는 제1 가공단계가 수행된다. 이 때, 홈은 직경이 500㎛ 이하가 되도록 형성되는 것이 바람직하므로, 제1 가공단계에서 홈을 형성하는 수단은 정밀한 가공을 수행할 수 있는 레이저로 구비되는 것이 가장 바람직할 것이다. 특히, 제판의 손상 없이 정밀한 가공을 수행하기 위해 펨토(Femto)초 레이저를 이용하는 것이 바람직할 것이다. 펨토(Femto)초 레이저는 1000조분의 1초인 펨토초 영역의 시간 폭을 갖는 파동의 레이저로, 열이 발생하기도 전에 아주 강한 에너지로 물체를 깎기 대문에 열에 의한 변형을 최소화하고, 미세 갈라짐을 방지할 수 있어 매우 정밀하고 깨끗한 절다면을 얻을 수 있다. 그러나, 홈을 형성하는 수단은 레이저, 특히 펨토초 레이저에 한정되지 않고 제판의 손상 없이 홈을 형성할 수 있으면 족하다.

상기와 같이 제판의 상면에 홈이 형성된 이후, 도 2의 <c>에 도시된 바와 같이 하나 이상의 홈을 제외한 제판의 상면에 감광액(感光液, Photoresist)을 도포하는 도포단계가 수행된다. 감광액은 빛에 노출되면 화학적 성질이 변하는 액체로, 후술할 습식 식각 단계에서 홈을 제외한 제판의 상면을 보호하는 기능을 수행한다.

도포단계 이후, 제판을 습식 식각(Wet etching)하는 제2 가공단계를 수행함으로써 도 2 의 <d>에 도시된 바와 같이 토출직경이 3㎛ 이하인 토출구를 갖는 디스펜서가 제조된다. 상세하게, 제1 가공단계에서 형성된 홈 부분에 제2 가공단계에서 습식 식각을 수행함에 따라, 홈이 제판을 관통하도록 식각되어 토출구를 형성하게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 임프린팅을 위한 디스펜서가 기판 위에 레진을 도포하는 모습을 나타내는 단면도이다.

도 3의 <a>와 같이 수용부에 수용된 레진이 도 3의 <b>와 같이 가압부에 의해 압력을 받아 토출구를 통해 기판의 상면에 토출되고, 디스펜서의 진행방향(도 3의 왼쪽에서부터 오른쪽으로)을 따라 레진이 기판의 상면에 도포된다. 이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스펜서는 토출직경이 3㎛ 이하인 토출구를 가지므로, 토출량을 소정의 범위 내로 일정하게 유지하게 된다. 상세하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스펜서는 레진의 토출량이 초당 0.01mL 이하가 되도록 유지하게 된다. 이로써, 레진을 기판에 도포할 때 발생하는 오버플로우(Overflow) 현상을 최소화할 수 있어 양품의 생산량을 극대화하게 된다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적으로 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며 이러한 수정, 변경 및 부가는 상기의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. 또한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 디스펜서 200 : 기판
110 : 제판 111 : 토출구
120 : 수용부 140 : 가압부
H : 홈 P : 감광액
D : 토출직경 R : 레진

Claims (4)

1. 글라스, 사파이어 및 규소 중 적어도 하나의 재질로 구비되는 제판;
   상기 제판을 관통하여 형성되되, 그 직경이 3㎛ 이하인 토출구;
   상기 제판의 상측에 형성되고, 내부에 레진을 수용하는 수용부; 및
   상기 수용부에 수용된 레진을 가압하여 상기 토출구를 통해 배출시키는 가압부;를 포함함으로써 상기 토출구의 토출량을 초당 0.01mL 이하의 범위 내로 일정하게 유지하되,
   상기 토출구는,
   상기 제판의 상면에 레이저를 이용하여 직경이 500㎛ 이하인 하나 이상의 홈을 형성하는 제1 가공단계;
   상기 하나 이상의 홈을 제외한 상기 제판의 상면에 감광액을 도포하는 도포단계; 및
   상기 감광액을 도포한 상기 제판을 습식 식각하여 상기 토출구를 형성하는 제2 가공단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅을 위한 디스펜서.
   
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