KR100315300B1 - Apparatus and method for compression nano-patterning - Google Patents
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Abstract
본 발명은 미세 형상을 압축 성형하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 고정 프레스 판과; 고정 프레스 판과 대향하여 위치하는 가동 프레스 판과; 고정 프레스 판 및 가동 프레스 판 사이에 위치하며 일측면에 소정의 도안이 형성되어 있는 주형과; 주형의 도안면에 대향하여 위치하며, 주형의 도안의 이송이 가능한 소정 물질이 형성되어 있는 기판과; 가동 프레스 판을 고정 프레스 판측으로 이동시키므로써 기판과 주형을 상호 가압하여 주형의 도안을 기판에 이송하는 가압 프레스 이송 수단과; 기판과 주형이 가동 프레스 판의 이동력에 의하여 가압될 때에 가압력에 의하여 가동 프레스 판을 고정 프레스 판에 대하여 평행하게 조정함으로써 기판과 주형 전체에 균일한 가압력을 제공하는 평행도 제어 수단을 구비한다.The present invention relates to an apparatus and a method for compression molding a fine shape, comprising: a fixed press plate; A movable press plate positioned opposite the fixed press plate; A mold located between the fixed press plate and the movable press plate and having a predetermined pattern formed on one side thereof; A substrate positioned opposite to the pattern surface of the mold and formed with a predetermined material capable of transferring the pattern of the mold; Pressing press transfer means for moving the movable press plate to the fixed press plate side to pressurize the substrate and the mold to transfer the pattern of the mold to the substrate; When the substrate and the mold are pressed by the moving force of the movable press plate, the movable press plate is adjusted in parallel to the fixed press plate by the pressing force, thereby providing parallelism control means for providing a uniform pressing force to the entire substrate and the mold.
따라서, 본 발명은 직경 4인치 이상의 대면적 기판상에 초 미세 형상을 압축 성형법으로 도안 이송시킬 수 있으며, 특히 도안 이송 과정에서 별도의 가열 및 냉각 과정을 수행하지 않고도 상온에서 도안 이송 과정을 수행할 수 있다는 효과가 있다.Accordingly, the present invention can transfer the ultra-fine shape to the large-size substrate of 4 inches or more by the compression molding method, in particular the design transfer process at room temperature without performing a separate heating and cooling process in the design transfer process It can be effective.
Description
본 발명은 집적 회로(Intergrated Circuit), 전자 소자, 광 소자(opto-electronic), 자기(Magnetic) 소자 등의 제조 과정 중의 하나인 초 미세 형상(1㎛ 이하 ∼ 수 ㎚)을 기판 위에 형성하는 방법들 중의 하나인 압축 성형법(Compression Patterning)에 관한 것으로서, 특히 직경이 4인치 이상인 대면적 기판 상에 초 미세 형상을 형성하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention is a method for forming an ultra-fine shape (1 μm or less to several nm), which is one of manufacturing processes of an integrated circuit, an electronic device, an opto-electronic, a magnetic device, and the like, on a substrate. One of them relates to compression patterning, and more particularly, to an apparatus and method for forming an ultra fine shape on a large area substrate having a diameter of 4 inches or more.
압축 성형법은 고 분자 물질의 가공을 위하여 예전부터 사용되어 온 가공 기술들 중의 하나이다. 이 방법은 먼저 원하는 형상의 주형(pattern)을 금속 등의 재질로 정밀 제작한 후에 그 주형의 형상 내부로 고분자 물질을 압축하여 성형하는 기술이다. 이러한 압축 성형법에서는 고 분자 물질의 유동성을 확보하기 위하여 모든 공정이 사용 고분자 물질의 유리 전이 온도(glass transition temperature) 이상의 온도에서 진행되며, 성형이 끝난 후 상온으로 냉각된다.Compression molding is one of the processing techniques that has been used for a long time for the processing of high molecular materials. This method is a technique in which a mold having a desired shape is precisely manufactured with a material such as metal, and then a polymer material is compressed and molded into the shape of the mold. In this compression molding method, in order to secure the fluidity of the high molecular material, all processes are performed at a temperature higher than the glass transition temperature of the polymer material used, and is cooled to room temperature after the molding is completed.
1995년에 미국의 Stephen Y. Chou(Appl. Phys. Lett., 67,3114(1995)) 등에 의해 압축 성형법을 이용한 초 미세 형상의 도안 이송 가능성이 시도되었다. 이 방법에서는 먼저 전자 빔(electron beam), 이온 빔(ion beam), X 선 리소그래피(X-ray lithography), 또는 일반적인 광학적 리소그래피(optical lithography) 등의 방법을 이용하여 원하는 형상을 주형 기판 위에 형성한다. 주형의 형상이 전달되어야 할 기판 위에는 고분자 박막을 스핀 코팅(spin coating) 등의 방법으로 형성한다. 주형과 기판을 서로 대향시켜 놓은 상태에서 온도를 고분자 물질의 유리 전이 온도 이상으로 가열한 상태에서 일정 시간동안 가압하면 주형 표면에 양각 또는 음각된 미세 형상이 기판 위에 있는 고 분자 물질에 전달(즉, 고분자 물질은 주형 표면과 반대인 음각 또는 양각이 형성된다.)되고, 이러한 고 분자물질의 두께 차이를 마스크(mask)로 이용하여 기판을 비등방성 식각(anisotropic etching)하면 주형의 형상이 최종적으로 기판에 전달된다.In 1995, U.S. Stephen Y. Chou (Appl. Phys. Lett., 67,3114 (1995)) et al. Attempted to transfer ultra fine shapes using compression molding. In this method, a desired shape is first formed on a mold substrate using a method such as an electron beam, an ion beam, X-ray lithography, or general optical lithography. . On the substrate to which the shape of the mold is to be transferred, a polymer thin film is formed by spin coating or the like. When the mold and the substrate are opposed to each other and the temperature is heated above the glass transition temperature of the polymer material for a predetermined time, embossed or engraved fine shapes on the surface of the mold are transferred to the high molecular material on the substrate (i.e., The polymer material is engraved or embossed opposite to the surface of the mold.) Anisotropic etching of the substrate using the difference in thickness of the high molecular material as a mask ultimately results in the shape of the mold. Is passed on.
반도체 소자, 전기 소자, 자기 소자 및 광전 소자 등의 제조 공정에서 필수 공정인 패턴 이송(pattern transfer) 기술로서 비교적 최근에 새롭게 제안된 압축 성형법은 구현 가능한 최소 형상의 크기가 수 nm에 이를 수 있음이 문헌에 보고되고 있다. 따라서, 압축 성형법을 이용한 초 미세 형상의 도안 이송 기술은 기존의 반도체 전기, 전자 등의 산업에서 사용되어온 방법 즉, 빛을 이용한 도안 이송 기술의 해상도(resolution)가 거의 한계에 도달한 시점에서 고 해상도와 경제성, 생산성을 갖춘 새로운 개념의 도안 이송 기술로 그 가능성이 인정되고 있다.As a pattern transfer technology, which is an essential process in the manufacturing process of semiconductor devices, electric devices, magnetic devices, and photoelectric devices, the newly proposed compression molding method may have a minimum size of several nm that can be realized. Reported in the literature. Therefore, the ultra-fine pattern transfer technology using the compression molding method has a high resolution when the resolution of the method that has been used in the semiconductor, electronics, and other industries, that is, the resolution of the pattern transfer technology using light, has reached its limit. Its potential is recognized as a new concept of pattern transfer technology with economical and economical productivity.
그러나, 현재까지 제안되고 있는 압축 성형법에 의한 미세 형상의 인쇄, 이송 공정은 기판의 면적이 1 인치 이하로 제한되고 있다. 즉, 주형의 미세 형상을 기판상에 전달하기 위해서는 주형의 형상을 기판에 가압하여야 하며 주형 기판의 가압시에 기판에 전달되는 압력은 기판 전면에 걸쳐 균일하여야 한다. 주형 및 기판이 작은 경우에는 현재 사용되고 있는 기술로서 큰 문제가 발생하지 않으나, 1 인치 이상의 기판 면적에 주형을 가압할 때에는 종래의 기술로는 주형을 기판상에 균일한 압력으로 가압할 수 없다. 균일한 압력 분포로 가압하지 못하는 이유는 가압되는 두 판이 커질 수로 두 판의 평형성을 확보, 유지하기가 어렵고 또 가압되는 표면들(프레스 판, 주형 그리고 기판의 앞면, 뒷면 등)의 표면 거칠기가 이송될 형상의 높이보다 훨씬 작게 가공, 유지되기 어렵기 때문이다.However, the printing and conveying process of the micro shape by the compression molding method proposed to date is restrict | limited to the area of 1 inch or less. That is, in order to transfer the fine shape of the mold onto the substrate, the shape of the mold must be pressed onto the substrate, and the pressure transmitted to the substrate during pressurization of the mold substrate must be uniform over the entire surface of the substrate. When the mold and the substrate are small, there is no big problem as a technique currently used. However, when pressing the mold to a substrate area of 1 inch or more, the conventional technique cannot press the mold at a uniform pressure on the substrate. The reason why it is impossible to pressurize due to the uniform pressure distribution is that the two pressurized plates become larger, which makes it difficult to secure and maintain the equilibrium of the two plates, and the surface roughness of the pressurized surfaces (press plate, mold and front and back sides of the substrate, etc.) is transferred. This is because it is difficult to process and maintain much smaller than the height of the shape to be.
대면적 기판에 균일한 도안 이송 결과를 얻기 위해서는 먼저 프레스의 두 판이 가입되는 과정에서 평행성을 유지해야 한다. 만약 평행성이 유지되지 않으면 가압 장치로부터 전달되는 압력이 기판 전면에 고르게 전달되지 않아 기판이나 주형이 쉽게 파손된다. 통상적인 프레스 제작 방법으로는 얻을 수 있는 평행성에는 그 한계가 있으므로 사용 중에 평행성이 자동적으로 유지, 보완될 수 있는 새로운 장치가 제안될 필요가 있다.In order to achieve a uniform pattern transfer result in a large area substrate, the two plates of the press must first maintain parallelism. If the parallelism is not maintained, the pressure transmitted from the pressurization device is not evenly transmitted to the front of the substrate, and the substrate or the mold is easily broken. Since there is a limit to the parallelism that can be obtained by the conventional press fabrication method, a new device that can maintain and compensate for the parallelism automatically during use needs to be proposed.
프레스 판이나 기판, 주형의 표면 거칠기(roughness)가 이송될 형상의 높이보다 훨씬 작아야만 미세 형상의 균일한 이송이 가능하다. 그렇지 않으면 표면의 거칠기에 의해 전면에 걸친 균일한 압력 분포를 얻을 수 없으며, 표면 거칠기가 큰 부분에 압력이 집중되고 표면 거칠기가 작은 부분에는 압력이 전달되지 않거나 작은 압력만 전달되기 때문이다. 이송될 도안의 높이는 통상 대략 0.2㎛정도이므로 프레스 판, 기판의 앞/뒷면, 몰드의 앞/뒷면 모두를 수 ㎚이하의 거칠기를 갖도록 가공해야 한다. 표면의 정밀 가공 기술로는 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing : CMP) 등의 기술이 있으나, 그 경제성 및 그 한계를 고려할 때 이용이 거의 불가능한 실정이다.The surface roughness of the press plate, the substrate, or the mold must be much smaller than the height of the shape to be conveyed, so that uniform conveyance of the fine shape is possible. Otherwise, it is impossible to obtain a uniform pressure distribution over the entire surface due to the roughness of the surface, and the pressure is concentrated in a portion having a large surface roughness and no pressure or only a small pressure is transmitted to a portion having a small surface roughness. Since the height of the pattern to be conveyed is usually about 0.2 μm, the press plate, the front / back side of the substrate, and the front / back side of the mold should be processed to have a roughness of several nm or less. As the surface precision machining technology, such as chemical mechanical polishing (CMP), but the economical and its limitations in consideration of the situation is almost impossible to use.
또한, 종래의 압축 성형법을 이용한 미세 형상의 인쇄, 이송 공정에서는 고분자 물질의 유동성을 확보하기 위하여 기판에 사용되는 고분자 물질을 유리 전이 온도 이상으로 가열하는 방법을 이용하였다. 그러나, 이를 위하여는 프레스 판 내부에 가열 장치를 제작, 삽입해야 하므로 장치가 복잡해지고 제작 비용도 상승한다. 또한, 가열 냉각 시에 수 ㎚의 형상이 팽창, 수축하기 때문에 원하는 크기로 제어하기 힘들다는 문제가 있다. 또한, 압력 성형 공정 이전에 고분자 물질을 유리 전이 온도 이상으로 가열하여야 하므로 공정 시간이 길어지며 특히 압축 성형 후에는 냉각 과정이 필요한데 이 냉각 과정에서 많은 시간이 필요하다는 문제가 있다. 특히, 자연 냉각이 아닌 냉각수 등을 이용한 강제 냉각의 경우에는 장치 제작이 복잡하며 비용이 상승한다는 문제가 있다. 따라서, 종래의 방법은 가열/냉각에 따른 장치 제작이 복잡하고 그 비용이 고가일 뿐만 아니라 공정 시간이 길어지므로 전체 공정의 경제성, 생산성 향상에 제약이 있다는 문제가 있다.In addition, in the printing and conveying process of a fine shape using a conventional compression molding method, a method of heating the polymer material used for the substrate above the glass transition temperature in order to secure the fluidity of the polymer material was used. However, for this purpose, since a heating device must be manufactured and inserted into the press plate, the device becomes complicated and manufacturing costs also increase. In addition, there is a problem that it is difficult to control to a desired size because the shape of several nm expands and contracts during heating and cooling. In addition, since the polymer material must be heated above the glass transition temperature prior to the pressure molding process, the process time is long, and in particular, after the compression molding, a cooling process is required, which requires a lot of time in the cooling process. In particular, in the case of forced cooling using a cooling water, such as natural cooling, there is a problem that the manufacturing of the device is complicated and the cost increases. Therefore, the conventional method has a problem that the manufacturing of the device by heating / cooling is complicated, its cost is high, and the processing time is long, and thus, there is a limitation in the economics and productivity of the entire process.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 압축성형법을 이용한 미세 형상의 도안 이송 공정을 직경 4인치 이상의 대면적 기판에 적용하여도 대면적 기판 전면에 걸쳐 균일한 도안 이송을 가능케 하는 미세 형상 압축 성형 장치를 제공하는데에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve this problem, and an object of the present invention is to provide a uniform pattern transfer over the entire surface of a large area substrate even when a fine shape pattern transfer process using a compression molding method is applied to a large area substrate having a diameter of 4 inches or more. It is to provide a fine shape compression molding apparatus.
본 발명의 다른 목적은 압축 성형법을 이용한 미세 형상의 도안 이송시에 별도의 가열 및 냉각 과정이 필요치 않는 미세 형상 압축 성형 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a micro-shaped compression molding method that does not require a separate heating and cooling process when transferring the fine-shaped pattern using the compression molding method.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 미세 형상 압축 성형 장치로, 고정 프레스 판과; 고정 프레스 판과 대향하여 위치하는 가동 프레스 판과; 고정 프레스 판 및 가동 프레스 판 사이에 위치하며 일측면에 소정의 도안이 형성되어 있는 주형과; 주형의 도안면에 대향하여 위치하며, 주형의 도안의 이송이 가능한 소정 물질이 형성되어 있는 기판과; 가동 프레스 판을 고정 프레스 판측으로 이동시키므로써 기판과 주형을 상호 가압하여 주형의 도안을 기판에 이송하는 가압 프레스 이송 수단과; 기판과 주형이 가동 프레스 판의 이동력에 의하여 가압될 때에 가압력에 의하여 가동 프레스 판을 고정 프레스 판에 대하여 평행하게 조정함으로써 기판과 상기 주형 전체에 균일한 가압력을 제공하는 평행도 제어 수단을 포함한다.본 발명은 또한 미세 형상 압축 성형 장치로, 고정 프레스 판과; 고정 프레스 판과 대향하여 위치하는 가동 프레스 판과; 고정 프레스 판 및 가동 프레스 판 사이에 위치하며 일측면에 소정의 도안이 형성되어 있는 주형과; 주형의 도안면에 대향하여 위치하며, 주형의 도안의 이송이 가능한 소정 물질이 형성되어 있는 기판과; 가동 프레스 판을 고정 프레스 판측으로 이동시키므로써 기판과 주형을 상호 가압하여 상기 주형의 도안을 상기 기판에 이송하는 가압 프레스 이송 수단과; 고정/가동 프레스 판과 상기 주형/기판 사이에 위치하며, 소정의 탄력성을 갖는 완충층을 구비한다.In order to achieve this object, the present invention provides a micro-shaped compression molding apparatus, comprising: a fixed press plate; A movable press plate positioned opposite the fixed press plate; A mold located between the fixed press plate and the movable press plate and having a predetermined pattern formed on one side thereof; A substrate positioned opposite to the pattern surface of the mold and formed with a predetermined material capable of transferring the pattern of the mold; Pressing press transfer means for moving the movable press plate to the fixed press plate side to pressurize the substrate and the mold to transfer the pattern of the mold to the substrate; And a parallelism control means for providing a uniform pressing force to the entire substrate and the mold by adjusting the movable press plate in parallel with the fixed press plate by the pressing force when the substrate and the mold are pressed by the moving force of the movable press plate. The present invention also provides a micro-shaped compression molding apparatus comprising: a fixed press plate; A movable press plate positioned opposite the fixed press plate; A mold located between the fixed press plate and the movable press plate and having a predetermined pattern formed on one side thereof; A substrate positioned opposite to the pattern surface of the mold and formed with a predetermined material capable of transferring the pattern of the mold; Pressure press transfer means for moving the movable press plate toward the fixed press plate side to press the substrate and the mold together to transfer the pattern of the mold to the substrate; Located between the stationary / movable press plate and the mold / substrate, a buffer layer having a predetermined elasticity is provided.
본 발명은 또한 미세 형상 압축 성형 방법으로서, 고정 프레스 판과 가동 프레스 판 사이에 일측면에 소정의 도안이 형성되어 있는 주형 및 주형의 도안면에 대향하여 위치하며 주형의 도안의 이송이 가능한 소정 물질이 형성되어 있는 기판을 위치시키는 단계와; 가동 프레스 판을 고정 프레스 판측으로 이동시키므로써 기판과 주형을 상호 가압하는 단계와; 기판과 주형을 가압하면서 고정 프레스에 대한 가압 프레스의 평행도를 조절하여 가압력이 기판과 주형 전체에 균일하게 제공하는 단계를 구비한다.The present invention also relates to a micro-shaped compression molding method, in which a predetermined material is formed between a stationary press plate and a movable press plate and faces a pattern surface of the mold and a predetermined material capable of transferring the pattern of the mold. Positioning the formed substrate; Mutually pressing the substrate and the mold by moving the movable press plate to the fixed press plate side; Adjusting the parallelism of the pressing press with respect to the stationary press while pressing the substrate and the mold to provide a pressing force uniformly across the substrate and the mold.
본 발명은 또한, 주형에 형성되어 있는 도안을 기판상에 부착된 소정 박막에 이송시키는 방법으로서, 박막내에 유기 물질을 포함시키는 단계와; 주형과 박막을 압축하여 박막을 성형하는 단계와; 주형과 박막을 분리하는 단계를 구비한다.The present invention also provides a method for transferring a pattern formed in a mold to a predetermined thin film attached on a substrate, comprising the steps of: including an organic material in the thin film; Compressing the mold and the thin film to form a thin film; Separating the mold from the thin film.
본 발명은 또한 주형에 형성되어 있는 도안을 기판상에 부착된 박막에 이송시키는 방법으로서, 박막내에 자유 부피를 형성하는 단계와; 주형과 박막을 압축하여 상기 박막을 성형하는 단계와; 주형과 박막을 분리하는 단계를 구비한다.The present invention also provides a method for transferring a pattern formed in a mold to a thin film attached to a substrate, the method comprising: forming a free volume in the thin film; Pressing the mold and the thin film to form the thin film; Separating the mold from the thin film.
도 1은 본 발명에 따른 미세 형상 압축 성형 장치의 개략도,1 is a schematic view of a fine shape compression molding apparatus according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 미세 형상 압축 성형 장치에서 사용되는 볼을 수납하기 위한 일시예를 도시한 도면,2 is a view showing a temporary example for housing the ball used in the micro-shaped compression molding apparatus according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 미세 형상 압축 성형 장치에서 사용되는 볼을 수납하기 위한 다른 실시예를 도시한 도면,3 is a view showing another embodiment for receiving a ball used in the micro-shaped compression molding apparatus according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 미세 형상 압축 성형 장치의 다른 실시예를 도시한 도면,4 is a view showing another embodiment of a fine shape compression molding apparatus according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 미세 형상 압축 성형 장치의 또 다른 실시예를 도시한 도면,5 is a view showing another embodiment of the micro-shaped compression molding apparatus according to the present invention,
도 6은 본 발명에 따른 미세 형상 압축 성형 장치의 또 다른 실시예를 도시한 도면,6 is a view showing another embodiment of the micro-shaped compression molding apparatus according to the present invention,
도 7은 본 발명에 따른 미세 형상 압축 성형 장치에서 고분자 박막내에 유기 용매를 흡수시키는 장치를 개략적으로 도시한 도면,7 is a view schematically showing an apparatus for absorbing an organic solvent in a polymer thin film in a micro-shaped compression molding apparatus according to the present invention;
도 8은 본 발명에 따른 미세 형상 압축 성형 장치를 이용한 압축 성형 결과를 나타내는 도면.8 is a view showing a compression molding result using the micro-shaped compression molding apparatus according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1-1, 1-2 : 고정축 2-1, 2-2 : 프레스 판1-1, 1-2: fixed shaft 2-1, 2-2: press plate
3 : 볼트 4-1, 4-2 : 압력 전달축3: bolt 4-1, 4-2: pressure transmission shaft
5 : 가압 장치 6 : 볼5: pressurization device 6: ball
7 : 주형 8 : 기판7: template 8: substrate
8-1 : 고분자 박막 9-1, 9-2, 10 : 지지편8-1: polymer thin film 9-1, 9-2, 10: support piece
11-1, 11-2, 11-3 : 보조판 12-1, 12-2 : 완충층11-1, 11-2, 11-3: Auxiliary plates 12-1, 12-2: Buffer layer
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;
도 1은 본 발명의 장치를 개략적으로 도시한 도면으로, 두 개의 고정 축(1-1, 1-2)의 상, 하부에는 프레스 판(2-1, 2-2)이 서로 대향하여 설치되어 있다. 상부 프레스 판(2-1)은 볼트(3)등으로 고정 축(1-1,1-2)에 고정되고, 하부 프레스 판(2-2)은 고정 축(1-1, 1-2)을 따라 승강이 가능하도록 설치된다.FIG. 1 is a view schematically showing the apparatus of the present invention, in which press plates 2-1 and 2-2 are installed on the upper and lower portions of two fixed shafts 1-1 and 1-2 so as to face each other. have. The upper press plate 2-1 is fixed to the fixed shafts 1-1, 1-2 with a bolt 3, etc., and the lower press plate 2-2 is fixed shafts 1-1, 1-2. It is installed to enable the lifting along.
하부 프레스 판(2-2)의 승강은 압력 전달축(4-1, 4-2)을 통하여 제공되는 가압 장치(5)의 가압력으로 수행된다. 압력 전달축(4-1)은 도 1에 도시된 바와 같이 하부 프레스 판(2-2)의 하부 중심부에 설치되고, 압력 전달축(4-2)은 가압 장치(5)에 연결되어 있으며, 압력 전달축(4-1, 4-2)사이에는 볼이 개재되어 있다. 가압 장치(5)의 가압력에 의하여 압력 전달축(4-2)은 승강하고 이 승강력이 압력 전달축(4-1)에 전달되므로써 하부 프레스 판(2-2)이 승강한다. 한편, 상술한 바와 같이 압력 전달축(4-1)과 (4-2)사이에는 볼(6)이 개재되어 있으며, 압력 전달축(4-1)과 (4-2)사이에 볼(6)을 개재하는 방법에 대하여는 상세히 후술하였다. 본 발명에서 볼(6)은 상부 프레스 판(2-1)과 하부 프레스 판(2-2)을 평행하게 유지시키는 평행 유지 수단으로 사용되었다. 즉, 상부 프레스 판(2-1)이 두 개의 고정축(1-1, 1-2)에 고정된 상태에서 하부 프레스 판(2-2)은 압력 전달축(4-1, 4-2)을 통하여 전달되는 가압 장치(5)의 가압력에 의하여 상부로 이동하여 상부 프레스 판(2-1)을 가압한다. 이때, 가압 장치(5)와 하부 프레스 판(2-2)사이의 압력 전달축을 하나의 금속을 이용한 일체형으로 제작하는 경우에는 상부 프레스 판(2-1)과 하부 프레스 판(2-2)은 평행성을 유지하기 어렵다. 그러나, 도 1에서와 같이 압력 전달축(4-1),(4-2)들 사이에 볼(6)을 게재하므로써 평행성이 유지된다. 즉, 하부 프레스 판(2-2)이 상부 프레스 판(2-2)과 평행을 이루지 않은 상태에서도 하부 프레스 판(2-2)이 상부 프레스 판(2-1)과 접촉되어 가압되면 이 가압력과 볼(6)의 이동성에 의하여 하부 프레스 판(2-2)은 상부 프레스 판(2-1)과 자동으로 평행하게 된다.The lifting and lowering of the lower press plate 2-2 is performed by the pressing force of the pressurizing device 5 provided through the pressure transmission shafts 4-1 and 4-2. The pressure transmission shaft 4-1 is installed at the lower center of the lower press plate 2-2, as shown in FIG. 1, and the pressure transmission shaft 4-2 is connected to the pressurizing device 5, A ball is interposed between the pressure transmission shafts 4-1 and 4-2. The pressure transmission shaft 4-2 moves up and down by the pressing force of the pressurizing device 5, and the lower press plate 2-2 moves up and down by transferring the lifting force to the pressure transmission shaft 4-1. On the other hand, as described above, the ball 6 is interposed between the pressure transmission shaft 4-1 and (4-2), and the ball 6 between the pressure transmission shaft 4-1 and (4-2). The method of intervening a) is described later in detail. In the present invention, the ball 6 was used as parallel holding means for keeping the upper press plate 2-1 and the lower press plate 2-2 in parallel. That is, while the upper press plate 2-1 is fixed to the two fixed shafts 1-1 and 1-2, the lower press plate 2-2 is the pressure transmission shafts 4-1 and 4-2. The upper press plate (2-1) is moved to the upper by the pressing force of the pressing device (5) transmitted through the. At this time, when the pressure transmission shaft between the pressurizing device 5 and the lower press plate 2-2 is manufactured integrally using one metal, the upper press plate 2-1 and the lower press plate 2-2 are Difficult to maintain parallelism However, parallelism is maintained by placing the ball 6 between the pressure transmission shafts 4-1 and 4-2 as in FIG. That is, even if the lower press plate 2-2 is not in parallel with the upper press plate 2-2, when the lower press plate 2-2 comes into contact with the upper press plate 2-1 and is pressed, this pressing force is applied. And the mobility of the ball 6, the lower press plate 2-2 is automatically parallel to the upper press plate 2-1.
상술한 장치를 이용하면 압축 성형법에 의한 도안 이송 과정을 용이하게 행할 수 있다. 도 1에서와 같이 상부 프레프 판(2-1) 및 하부 프레스 판(2-2)사이에 소정 형상을 갖는 주형(7)과 고분자 박막(8-1)이 형성된 기판(8)을 위치시킨다. 이 상태에서 고압 장치(5)를 작동시켜 하부 프레스 판(2-2)을 상부로 이동시키면, 하부 프레스 판(2-2)을 통한 가압력에 의하여 주형(7)과 기판(8)은 상호 가압되어 주형(7)의 도안은 기판(8)의 고분자 박막(8-1)에 이송된다. 이때, 상술한 바와 같이 본 발명의 장치에서 하부 프레스 판(2-2)은 상부 프레스 판(2-1)과 평행을 이루므로 주형(7)과 기판(8)사이의 가압력은 기판(8) 전면에 걸쳐 일정한 압력을 유지하게 되어 주형(7)의 도안은 분자 박막(8-1)에 균일하게 이송될 수 있다.By using the apparatus described above, the pattern transfer process by the compression molding method can be easily performed. As shown in FIG. 1, a mold 7 having a predetermined shape and a substrate 8 on which the polymer thin film 8-1 is formed are positioned between the upper prep plate 2-1 and the lower press plate 2-2. . When the high pressure device 5 is operated in this state and the lower press plate 2-2 is moved upward, the mold 7 and the substrate 8 are mutually pressurized by the pressing force through the lower press plate 2-2. The mold 7 is then transferred to the polymer thin film 8-1 of the substrate 8. At this time, as described above, in the apparatus of the present invention, the lower press plate 2-2 is parallel to the upper press plate 2-1, so that the pressing force between the mold 7 and the substrate 8 is equal to the substrate 8. Maintaining a constant pressure across the entire surface of the mold (7) can be uniformly transferred to the molecular thin film (8-1).
도 2에는 두 개의 압력 전달축(4-1, 4-2) 사이에 볼(6)을 게재하는 일 방법이 개시되어 있다.2 discloses a method of placing the ball 6 between two pressure transmission shafts 4-1 and 4-2.
도시된 바와 같이 압력 전달축(4-1)과 (4-2) 사이에는 볼(6)이 게재되어 있고, 압력 전달축(4-1),(4-2)들의 하단 및 상단에는 두 개의 지지편(9-1, 9-2), (10)들이 각각 설치되어 있다. 지지편(9-1 과 9-2)들이 상호 평행하게 설치된 바와 같이 지지편(10) 역시 도시되지 않은 배면 측으로 평행한 지지편이 존재하며, 지편(9-1, 9-2)과 (10)들은 상호 직각을 갖는 위치에 설치된다. 지지편(9-1,9-2)과 (10)들은 상대측 압력 전달축(4-1, 4-2)들과 접촉하지 않으며, 볼(6)을 충분히 지지할 수 있는 높이로 형성된다. 또한 지지편(9-1,9-2),(10)의 상단에는 볼트(11)가 각각 설치되어 볼(6)의 이탈을 방지한다.As shown, a ball 6 is placed between the pressure transmission shafts 4-1 and 4-2, and at the lower and upper ends of the pressure transmission shafts 4-1 and 4-2, The support pieces 9-1, 9-2, and 10 are provided, respectively. As the support pieces 9-1 and 9-2 are installed in parallel with each other, the support piece 10 also has a support piece parallel to the rear side, not shown, and the support pieces 9-1, 9-2 and (10). They are installed at positions perpendicular to each other. The support pieces 9-1, 9-2 and 10 do not contact the opposing pressure transmission shafts 4-1 and 4-2, and are formed at a height sufficient to support the ball 6. In addition, bolts 11 are provided at upper ends of the support pieces 9-1, 9-2 and 10, respectively, to prevent the ball 6 from being separated.
지지편(9-1,9-2), (10)을 이용하여 볼(6)을 지지하는 경우에 볼(6)은 볼트(11)들에 의하여 이탈이 방지되므로 본 발명의 목적을 충분히 달성할 수 있다.In the case of supporting the ball 6 by using the support pieces 9-1, 9-2 and 10, the ball 6 is prevented from being separated by the bolts 11, thereby sufficiently achieving the object of the present invention. can do.
상술한 실시예에서는 지지편(9-1,9-2), (10)들을 총 4개 사용하였으나, 필요에 따라서는 그 갯수 및 위치를 조정할 수 있을 것이다. 즉, 압력 전달축(4-1, 4-2)들을 원통형으로 구성하는 경우에는 지지편을 3개 또는 다수개로 형성할 수도 있을 것이다. 도 2의 실시예에서는 지지편(9-1,9-2), (10)들을 압력 전달축(4-1, 4-2)각각에 형성하였으나, 필요에 따라서는 어느 하나의 압력 전달축(4-1 또는 4-2)에만 설치할 수도 있음은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있을 것이다.In the above-described embodiment, a total of four support pieces 9-1, 9-2 and 10 are used, but the number and position thereof may be adjusted as necessary. In other words, when the pressure transmission shafts 4-1 and 4-2 are configured in a cylindrical shape, three or more support pieces may be formed. In the embodiment of Figure 2, the support pieces (9-1, 9-2), 10 are formed on the pressure transmission shaft (4-1, 4-2), respectively, if necessary, any one pressure transmission shaft ( 4-1 or 4-2) may be installed only to those skilled in the art will be readily appreciated.
도 3에는 두 개의 압력 전달축(4-1, 4-2) 사이에 볼(6)을 게재하는 다른 실시예가 개시되어있다. 개시된 실시예에서는 압력 전달축(4-1, 4-2)의 하단 및 상단을 소정의 곡률로 형성하고, 압력 전달축(4-1)과 (4-2)사이에 볼(6)을 게재하였다. 이 경우 볼(6)의 곡률은 압력 전달축(4-1, 4-2)의 하단 및 상단의 곡률보다 커야할 것이다.3 discloses another embodiment in which the ball 6 is placed between two pressure transmission shafts 4-1 and 4-2. In the disclosed embodiment, the lower and upper ends of the pressure transmission shafts 4-1 and 4-2 are formed with a predetermined curvature, and the ball 6 is placed between the pressure transmission shafts 4-1 and 4-2. It was. In this case, the curvature of the ball 6 should be larger than the curvatures of the lower and upper ends of the pressure transmission shafts 4-1 and 4-2.
이러한 방법으로 볼(6)을 압력 전달축(4-1)과 (4-2)사이에 개재시키면, 볼(6)이 압력 전달축(4-1)과 (4-2) 사이에서 이탈하는 것을 방지할 수 있음과 동시에 볼(6)에 의한 하부 프레스 판(2-2)의 회전이 가능하므로 본 발명의 목적을 충분히 달성할 수 있다.When the ball 6 is interposed between the pressure transmission shafts 4-1 and 4-2 in this manner, the ball 6 is separated between the pressure transmission shafts 4-1 and 4-2. And the lower press plate 2-2 can be rotated by the ball 6, and the object of the present invention can be sufficiently achieved.
도 4에는 두 개의 압력 전달축(4-1, 4-2) 사이에 볼(5)을 사용하지 않는 다른 실시예가 개시되어있다. 도 4의 실시예에서는 압력 전달축(4-1)의 하단부를 타원형으로 형성하였다. 즉, 압력 전달축(4-1)의 하단부가 타원형으로 형성되어 있어 압력 전달축(4-2)은 압력 전달축(4-1)을 중심으로 회전이 가능하므로 본 발명의 목적을 달성할 수 있다. 도 4의 실시예에서는 압력 전달축(4-1)의 하단부를 타원형으로 형성하였으나, 압력 전달축(4-2)의 상단부를 타원형으로 구성할 수 도 있으며, 압력 전달축 (4-1)과 (4-2) 모두를 타원형으로 구성할 수도 있음은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있을 것이다.In Fig. 4 another embodiment is disclosed which does not use a ball 5 between two pressure transmission shafts 4-1 and 4-2. In the embodiment of FIG. 4, the lower end of the pressure transmission shaft 4-1 is formed in an elliptical shape. That is, the lower end of the pressure transmission shaft (4-1) is formed in an oval shape so that the pressure transmission shaft (4-2) can be rotated about the pressure transmission shaft (4-1) can achieve the object of the present invention. have. In the embodiment of FIG. 4, the lower end of the pressure transmission shaft 4-1 is formed in an elliptical shape, but the upper end of the pressure transmission shaft 4-2 may be formed in an elliptical shape. It can be easily understood by those skilled in the art that all of (4-2) may be configured to be elliptical.
한편, 도시된 바와 같이 볼(6)을 통하여 전달된 가압 장치(5)의 가압력은 다시 압력 전달축(4-1)을 통하여 하부 프레스 판(2-2)으로 전달된다. 이러한 구성에서 압력 전달축(4-1)을 통한 가압력은 하부 프레스 판(2-2)의 전면에 걸쳐 균일하게 전달되어야 하나, 도시된 바와 같이 압력 전달축(4-1)의 직경은 하부 프레스 판(2-2)의 넓이에 비하여 극히 작은 상태이다. 이 상태에서는 압력 전달축(4-1)의 압력이 하부 프레스 판(2-2)의 전면에 균일하게 전달될 수 없다. 즉, 압력 전달축(4-1)의 압력은 하부 프레스 판(2-2) 중 압력 전달축(4-1)과 연결되어 있는 부분에 집중되고, 이 압력이 하부 프레스 판(2-2)의 전면으로 전달되나, 전달 과정에서 압력의 불균형이 발생될 수 있다. 본 발명에서는 이러한 문제점을 다수의 보조판을 이용하여 해결하였다.도 5 도시된 바와 같이 본 발명에서는 압력 전달축(4-1)과 하부 프레스 판(2-2)사이에 다수개의 보조판(11-1, 11-2, 11-3)을 위치시켰으며, 이 보조판(11-1, 11-2, 11-3)들은 압력 전달축(4-1)으로부터 하부 프레스 판(2-2)으로 갈수록 그 직경이 증가되며, 최상단의 보조판(11-3)은 하부 프레스 판(2-2)에 비하여 작은 직경을 가진다. 보조판(1-1, 11-2, 11-3)들의 무게 중심은 압력 전달축(4-1)과 일치하여야 할 것이다. 이러한 구성에서, 압력 전달축(4-1)의 압력은 보조판(11-1, 11-2, 11-3)들을 통하여 순차적으로 하부 프레스 판(2-2)으로 전달된다. 이때, 최하단 보조판(11-1)은 하부 프레스 판(2-2)에 비하여 그 직경이 매우 적은 상태이므로 압력 전달축(4-1)의 압력이 비교적 균일하게 전달될 수 있다. 마찬가지로 보조판(11-1)의 압력은 보조판(11-2)에 균일하게 전달되므로 결국 보조판(11-3)은 압력 전달축(4-1)의 압력을 하부 프레스 판(2-2)에 균일하게 제공한다.On the other hand, as shown, the pressing force of the pressurizing device 5 transmitted through the ball 6 is again transmitted to the lower press plate 2-2 through the pressure transmission shaft 4-1. In this configuration, the pressing force through the pressure transmission shaft 4-1 should be uniformly transmitted over the front surface of the lower press plate 2-2, but as shown, the diameter of the pressure transmission shaft 4-1 is the lower press. The state is extremely small compared with the width of the plate 2-2. In this state, the pressure of the pressure transmission shaft 4-1 cannot be uniformly transmitted to the front surface of the lower press plate 2-2. That is, the pressure of the pressure transmission shaft 4-1 is concentrated in the part connected to the pressure transmission shaft 4-1 of the lower press plate 2-2, and this pressure is lower press plate 2-2. Although delivered to the front of, pressure imbalance can occur during the delivery process. In the present invention, this problem is solved by using a plurality of auxiliary plates. As shown in FIG. 5, in the present invention, a plurality of auxiliary plates 11-1 are provided between the pressure transmission shaft 4-1 and the lower press plate 2-2. , 11-2, 11-3, and these subplates 11-1, 11-2, 11-3 are gradually moved from the pressure transmission shaft 4-1 to the lower press plate 2-2. The diameter is increased, and the uppermost auxiliary plate 11-3 has a smaller diameter than the lower press plate 2-2. The center of gravity of the auxiliary plates 1-1, 11-2, 11-3 should coincide with the pressure transmission shaft 4-1. In this configuration, the pressure of the pressure transmission shaft 4-1 is sequentially transmitted to the lower press plate 2-2 through the auxiliary plates 11-1, 11-2, 11-3. At this time, since the diameter of the lowermost auxiliary plate 11-1 is very small compared to the lower press plate 2-2, the pressure of the pressure transmission shaft 4-1 may be relatively uniformly transmitted. Similarly, since the pressure of the subsidiary plate 11-1 is uniformly transmitted to the subsidiary plate 11-2, the subsidiary plate 11-3 eventually distributes the pressure of the pressure transmission shaft 4-1 to the lower press plate 2-2. To provide.
한편, 상술한 바와 같이 볼(6)을 이용하여 프레스 판(2-1, 2-2)들간의 평행성을 유지하는 경우에도, 프레스 판(2-1, 2-2)이나 주형(7) 및 기판(8)들의 표면이 거친 상태인 경우에는 주형(7)과 기판(8)의 전면에 균일한 압력이 제공될 수 없다. 예컨대, 프레스 판(2-1, 2-2)이나 주형(7) 및 기판(8)들의 표면에 소정 크기의 돌출부가 형성되어 있는 경우에 돌출부가 있는 부위는 돌출부가 없는 부분에 비하여 상대적으로 높은 압력을 받게 되어 주형(7)의 도안을 기판(8)의 고분자 박막(8-1)에 정확히 이송할 수 없다.On the other hand, even when the parallelism between the press plates 2-1 and 2-2 is maintained using the ball 6 as described above, the press plates 2-1 and 2-2 and the mold 7 And when the surfaces of the substrates 8 are rough, uniform pressure cannot be provided to the mold 7 and the front surface of the substrate 8. For example, when protrusions of a predetermined size are formed on the surfaces of the press plates 2-1, 2-2 or the mold 7 and the substrates 8, the portions with protrusions are relatively higher than the portions without protrusions. Under pressure, the pattern of the mold 7 cannot be accurately transferred to the polymer thin film 8-1 of the substrate 8.
본 발명자는 이러한 문제를 도 6에 도시된 바와 같이 완충층(12-1, 12-2)을 이용하여 해결하였다. 주형(7)과 상부 프레스 판(2-1)사이에, 기판(8)과 하부 프레스 판(2-2)사이에 소정의 탄력성을 갖는 완충층(12-1, 12-2)을 위치시키면, 완충충(12-1, 12-2)은 프레스 판(2-1, 2-2)이나 주형(7) 및 기판(8)의 돌출부 압력을 흡수할 수 있어 주형(7)의 도안은 기판(8)의 고분자 박막(8-1)에 정확히 이송될 수 있다.The present inventor solved this problem by using the buffer layers 12-1 and 12-2 as shown in FIG. When the buffer layers 12-1 and 12-2 having a predetermined elasticity are placed between the mold 7 and the upper press plate 2-1, between the substrate 8 and the lower press plate 2-2, The buffers 12-1 and 12-2 can absorb the pressures of the protrusions of the press plates 2-1 and 2-2 or the mold 7 and the substrate 8. It can be accurately transferred to the polymer thin film 8-1 of 8).
완충층(12-1, 12-2)으로는 종이, 고분자 필름 또는 전연성(ductility)이 좋은 금속 등으로 구성할 수 있다.The buffer layers 12-1 and 12-2 may be made of paper, a polymer film, or a metal having good ductility.
상술한 실시예에서는 주형(7)과 상부 프레스 판(2-1)사이에, 기판(8)과 하부 프레스 판(2-2)사이에 완충층(12-1, 12-2)을 각각 구성하였으나, 필요에 따라서는 어느 한 부분에만 완충층(12-1 또는 12-2)을 위치시킬 수도 있음은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있을 것이다.In the above-described embodiment, the buffer layers 12-1 and 12-2 are formed between the mold 7 and the upper press plate 2-1, and between the substrate 8 and the lower press plate 2-2, respectively. As will be appreciated, those skilled in the art will readily appreciate that the buffer layer 12-1 or 12-2 may be positioned only at one portion as necessary.
압축 성형법을 이용하여 주형(7)의 도안을 기판(8) 상의 고분자 박막(8-1)에 이송하기 위해서 고분자 박막을 구성하는 물질이 유동성(fluidity)을 가지고 있어야 한다. 이를 위하여 종래에는 고분자 물질을 유리 전이 온도 이상으로 가열하는 방법을 채용하여 가열/냉각 공정 장치가 복잡해지며 공정 시간이 길어진다는 문제가 발생하였다. 본 발명자는 이러한 문제를 해결하기 위하여 고심하던 중 고분자 박막을 구성하는 고분자 물질을 용해할 수 있는 유기 용매를 고분자 물질에 적정량 잔류시키거나 주입하여 고분자 물질의 유동성을 확보할 수 있다는 것을 알게 되었다.In order to transfer the design of the mold 7 to the polymer thin film 8-1 on the substrate 8 using the compression molding method, the material constituting the polymer thin film must have fluidity. To this end, conventionally, a method of heating a polymer material to a glass transition temperature or more is adopted, thereby causing a problem in that a heating / cooling process apparatus becomes complicated and a process time becomes long. The present inventors have found that the fluidity of the polymer material can be secured by maintaining or injecting an appropriate amount of an organic solvent capable of dissolving the polymer material constituting the polymer thin film in the polymer material.
유기 용매를 고분자 박막(8-1)의 물질내에 잔류시키는 방법으로는 두가지 방법을 사용할 수 있다. 먼저, 유기 용매에 의하여 유동성을 갖고 있는 고분자 물질을 기판(8)상에 스핀 코팅(spin coating)/딥 코팅(dip coating)한 후에 진공 열처리(vacuum annealing)하여 유동성 있는 고분자 박말(8-1)을 형성할 수 있다. 이 경우에 진공 열처리 시간을 조절하므로써 소정량의 유기 용매를 고분자 박막(8-1)에 잔존시킬 수 있다.두 번째 방법으로 진공 열처리에 의하여 잔류 유기 용매를 고분자 박막(8-1)에서 완전히 제거한 상태에서 필요로하는 소정량의 유기 용매를 고분자 박막(8-1)내에 흡수, 확산시키는 방법이다. 두 번째 방법을 행하는 일 실시예가 도 7에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 일정 온도로 유지되는 용기(13)내의 받침대(14)에 고분자 박막(8-1)이 형성된 기판(8)과 유기 용매 용기(15)를 위치시킨다. 유기 용매 용기(15)내에는 소정량의 유기 용매(16)가 채워진 상태이다. 이러한 상태에서는 용기(13)내의 온도에 따라 유기 용매(16)가 증발하여 고분자 박막(8-1)내로 흡수, 확산되므로써 고분자 박막(8-1)은 유기 용매(16)에 의해 유동성을 확보할 수 있다. 이러한 과정을 위한 처리 시간은 용기(13)내의 온도 및 유기 용매 용기(15) 내 용매(16)의 량으로 제어할 수 있음은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있을 것이다.Two methods may be used as the method of leaving the organic solvent in the material of the polymer thin film 8-1. First, a flowable polymer powder (8-1) is formed by spin coating / dip coating a polymer material having fluidity by an organic solvent on a substrate 8 and then vacuum annealing. Can be formed. In this case, by adjusting the vacuum heat treatment time, a predetermined amount of organic solvent can be left in the polymer thin film 8-1. Second, the residual organic solvent is completely removed from the polymer thin film 8-1 by vacuum heat treatment. It is a method of absorbing and diffusing a predetermined amount of organic solvent required in a state into the polymer thin film 8-1. One embodiment of performing the second method is shown in FIG. As shown, the substrate 8 and the organic solvent container 15 on which the polymer thin film 8-1 is formed are placed on the pedestal 14 in the container 13 maintained at a constant temperature. The organic solvent container 15 is filled with a predetermined amount of the organic solvent 16. In this state, the organic solvent 16 is evaporated and absorbed and diffused into the polymer thin film 8-1 according to the temperature in the container 13, so that the polymer thin film 8-1 can secure fluidity by the organic solvent 16. Can be. It can be easily understood by those skilled in the art that the treatment time for this process can be controlled by the temperature in the vessel 13 and the amount of solvent 16 in the organic solvent vessel 15. will be.
한편, 상술한 바와 같이 유기 용매를 이용하여 고분자 박막(8-1)의 유동성을 향상시키는 경우에는 별도의 가열/냉각 과정을 생략할 수 있어 압축 성형법의 실시를 위한 전체 공정 시간을 단축할 수 있으나, 고분자 박막(8-1)의 유동성이 큰 경우에는 주형(7)을 통하여 고분자 박막(8-1)에 이송된 도안의 모양이 틀어질 수도 있다는 문제가 발생한다. 본 발명자는 이러한 문제를 해결하기 위하여 고심하던 중 고분자 박막(8-1)내에 기공(pore, void) 등에 의한 자유 부피(free volume)가 소정량 이상 형성된 경우에는 고분자 박막(8-1)에 유동성이 없어도 압축 성형하는데 큰 문제가 없다는 것을 알게되었다. 즉, 고분자 박막(8-1)에 유동성을 주는 이유는 적은 압착력으로 고분자 박막(8-1)에 주형(7)의 도안을 이송하고자 함이며, 고분자 박막(8-1)의 자유 부피가 큰 경우에도 도안의 이송에 필요한 압착력은 그다지 크지 않다는 것을 알게 되었다.On the other hand, in order to improve the fluidity of the polymer thin film (8-1) by using an organic solvent as described above, it is possible to omit a separate heating / cooling process can shorten the overall process time for the implementation of the compression molding method When the fluidity of the polymer thin film 8-1 is large, there arises a problem that the shape of the pattern transferred to the polymer thin film 8-1 through the mold 7 may be distorted. In order to solve such a problem, the inventors of the present invention have a fluidity in the polymer thin film 8-1 when a free volume is formed in the polymer thin film 8-1 due to pores or voids. It has been found that there is no major problem in compression molding without this. That is, the reason for giving fluidity to the polymer thin film 8-1 is to transfer the pattern of the mold 7 to the polymer thin film 8-1 with a small compressive force, and the free volume of the polymer thin film 8-1 is large. Even in this case, it was found that the compressive force required for the transfer of the pattern was not very large.
고분자 박막(8-1)의 자유 부피는 두가지 방법으로 형성할 수 있다. 첫 번째는 기판(8)상에 고분자, 유기물, 무기물, 금속, 세라믹, 반도체 등의 고분자 박막을 형성한 후에 플라즈마 또는 화학 에칭 등의 처리 방법을 통하여 박막(8-1)을 다공성(porous)상태로 변화시키는 방법이다. 다른 하나의 방법은 기판(7) 상에서 고분자 박막화되는 고분자, 유기물, 무기물, 금속, 세라믹 반초체의 제조 공정시에 다공성 구조를 의도적으로 형성하고 이를 기판(8) 상에 증착하는 방법이다.The free volume of the polymer thin film 8-1 can be formed in two ways. First, after forming a polymer thin film such as a polymer, an organic material, an inorganic material, a metal, a ceramic, and a semiconductor on the substrate 8, the thin film 8-1 is made into a porous state through a processing method such as plasma or chemical etching. To change. Another method is a method of intentionally forming a porous structure in a process of manufacturing a polymer, an organic material, an inorganic material, a metal, and a ceramic semiconductor that is polymerized on a substrate 7 and depositing it on the substrate 8.
도 8에는 본 발명자가 본 발명에 따른 장치를 이용하여 실험을 행한 결과가 도시되어 있다. 도 8은 하나의 중심, 상, 하부, 좌, 우측부에 각각 상이한 도형을 갖는 주형(7)을 웨이퍼의 고분자 박막(8-1)에 이송한 결과를 사진 촬영한 것이다.8 shows the results of the inventors performing the experiment using the apparatus according to the present invention. FIG. 8 is a photograph of the result of transferring the mold 7 having different shapes in one center, upper part, lower part, left part and right part to the polymer thin film 8-1 of the wafer.
본 실험의 조건은 다음과 같다.The conditions of this experiment are as follows.
기판 : 실리콘 기판,Substrate: Silicon Substrate,
고분자 물질 :열가소성 물질인 폴리스타일렌High polymer material: Polystyrene, a thermoplastic material
고분자 유기 용매 : 톨루엔 6wt%High Molecular Organic Solvent: Toluene 6wt%
박막 준비 : 스핀 코팅(3000rpm, 30초)Thin film preparation: spin coating (3000 rpm, 30 seconds)
고분자 박막 형성 : 진공 오븐 내에서의 어닐링(150℃, 3시간)Polymer thin film formation: Annealing in vacuum oven (150 ℃, 3 hours)
고분자 박막 처리 : 50℃, 10 분, 용액(TCE)Polymer thin film treatment: 50 ℃, 10 minutes, solution (TCE)
압축 성형 : 50Mpa, 10분Compression Molding: 50Mpa, 10 minutes
결과 : 주사 전자 현미경 사진 촬영Result: scanning electron micrograph
이와 같이 본 발명은 직경 4인치 이상의 대면적 기판상에 초 미세 형상을 압축 성형법으로 도안 이송시킬 수 있다. 특히, 본 발명에서는 도안 이송 과정에서 별도의 가열 및 냉각 과정을 수행하지 않고도 상온에서 도안 이송 과정을 수행할 수 있어 압축 성형 공정을 간단화할 수 있어 생산 단가의 절약 및 생산성을 대폭 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.As described above, the present invention can transfer the ultra fine shape by the compression molding method onto a large-area substrate of 4 inches or more in diameter. In particular, the present invention can be carried out at room temperature without carrying out a separate heating and cooling process in the pattern transfer process can simplify the compression molding process, thereby greatly reducing the production cost and productivity can be greatly improved There is.
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101105633B1 (en) * | 2004-09-02 | 2012-01-18 | 에스케이케미칼주식회사 | Manufacturing method and press mold for wound dressing with inclined border |
| KR100708759B1 (en) * | 2006-07-12 | 2007-04-18 | 한국생산기술연구원 | Thermal pressing machine for micro-patterning |
| KR100890769B1 (en) * | 2007-08-21 | 2009-03-31 | 한국특수소재연구원 주식회사 | Porous metal surface working method for void size control |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR940025776U (en) * | 1993-04-14 | 1994-11-18 | Parallelism adjustment mount | |
| KR19980040462A (en) * | 1996-11-29 | 1998-08-17 | 양재신 | Measuring method of parallelism of press slider and measuring fixture |
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1999
- 1999-04-01 KR KR1019990011406A patent/KR100315300B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR940025776U (en) * | 1993-04-14 | 1994-11-18 | Parallelism adjustment mount | |
| KR19980040462A (en) * | 1996-11-29 | 1998-08-17 | 양재신 | Measuring method of parallelism of press slider and measuring fixture |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100961122B1 (en) * | 2008-05-21 | 2010-06-07 | 삼성전기주식회사 | Device for pressure transfer and thin component making device including the same |
| KR100961126B1 (en) * | 2008-05-21 | 2010-06-07 | 삼성전기주식회사 | Pressure distributer and thin component making device including the same |
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