KR100982673B1

KR100982673B1 - 미세 패턴 임프린트 장치

Info

Publication number: KR100982673B1
Application number: KR1020080037240A
Authority: KR
Inventors: 김은석; 안현환; 임용진; 권규호; 최정수
Original assignee: 엘아이지에이디피 주식회사
Priority date: 2008-04-22
Filing date: 2008-04-22
Publication date: 2010-09-16
Also published as: KR20090111562A

Abstract

본 발명은 미세 패턴을 대량으로 생산하기 위한 임프린트 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 미세 패턴 임프린트 장치는, 하나의 챔버베이스에 한 쌍의 챔버리드가 교대로 밀착되어 각각 진공분위기의 밀폐공간과 고압분위기의 밀폐공간을 할 수 있으므로, 하나의 공간이 두 개의 챔버와 같은 기능을 수행할 수 있으며, 장치가 차지하는 공간을 최소화할 수 있다.

미세 패턴, 임프린트, 챔버, 스탬프.

Description

미세 패턴 임프린트 장치{APPARATUS FOR IMPRINTING FINE STRUCTURES}

미세 패턴을 대량으로 형성하기 위한 방법으로 나노 임프린팅 리소그래피(Nano-Imprinting Lithography, NIL) 기법이 각광받고 있다.

나노 임프린팅 리소그래피는 상대적 강도가 강한 물질의 표면에 필요로 하는 구조물의 형상을 미리 제작한 몰드(mold)를 상대적 강도가 약한 다른 물질 위에 마치 도장 찍듯이 찍어서 패터닝 시키거나, 원하는 구조물 형상의 몰드를 제작한 후 몰드 내부로 폴리머 물질을 도포하여 패턴을 형성하는 방법이다. 전자의 경우, 몰드를 특히 스탬프라 부르기도 한다. 이와 같은 나노 임프린트 기법은 미세 패턴의 생산성이 극히 낮다는 문제점을 극복할 수 있으며, 나노 크기의 미세 패턴을 대량 제조할 수 있다는 장점이 있다. 한편 나노 임프린팅 리소그래피는 반드시 나노 스케일의 구조물에만 적용되는 것은 아니고, 마이크로 스케일의 구조물에도 적용되고 있으므로, 미세 패턴을 제조하기 위한 기법이라 할 수 있다.

일반적인 나노 임프린팅 리소그래피 기법을 통해 미세 패턴을 형성하는 과정을 도 1 내지 도 6을 참조로 설명하면 다음과 같다.

우선 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(S) 상에 자외선 경화성 수지(R)를 얇게 도포한다. 자외선 경화성 수지는 자외선을 조사하면 단단하게 굳어지는 폴리머를 말한다.

다음으로는 도 2에 도시된 바와 같이, 자외선 경화성 수지(R)가 도포된 기판(S) 상부에 스탬프(M)를 올려 놓는다. 여기에서 스탬프(M)의 하부에는 기판(S) 상에 형성시키고 싶은 일정한 패턴이 양각으로 형성된다. 따라서 이 스탬프(M)를 수지(R)가 도포된 기판(S) 상부에 올려 놓고 가압하면, 기판 상의 수지(R)가 변형되어 스탬프(M)에 형성된 패턴과 상응하는 형상이 기판(S) 상에 형성된다. 물론 이 단계에서는 기판(S)과 스탬프(M)의 정확한 합착을 위하여 스탬프(M)와 기판(S)의 위치를 정렬하는 과정이 필요할 수도 있다. 또한 스탬프와 수지 사이에 기포가 형성되는 등의 문제를 방지하기 위하여 스탬프(M)와 기판(S)의 합착은 진공 분위기 하에서 이루어진다.

스탬프(M)와 기판(S)이 상호 합착된 상태에서 도 3에 도시된 바와 같이 스탬프(M)의 상부로부터 자외선 램프(L)를 사용하여 자외선을 조사한다. 이때 스탬프(M)는 자외선 투과성 재질로 되어 있으므로, 자외선은 스탬프(M)를 투과하여 자외선 경화성 수지(R)를 경화시킨다. 그러면 스탬프(M)에 미리 형성된 패턴 형상에 대응하는 형상이 기판 상에 정착된다.

다음으로는 도 4에 도시된 바와 같이, 경화된 수지(R)로부터 스탬프(M)를 분리시키는 공정이 진행된다. 즉, 자외선 경화성 수지(R)가 자외선 조사에 의하여 충분히 경화된 후에, 스탬프(M)를 상부로 들어올려 수지로부터 분리시키는 것이다.

스탬프(M)와 기판(S)을 분리한 후, 도 5에 도시된 바와 같이 기판(S) 상부에 남아 있는 불필요한 수지(R)를 에칭 등의 방법으로 제거하여 도 6에 도시된 바와 같이 원하는 패턴이 형성된 기판(S)을 얻는다.

이상의 각 공정 중 스탬프(M)나 기판(S)을 이동 또는 지지하기 위해 기계적인 척을 사용하기도 하지만, 기판(S)이 대면적일수록 기계적인 척은 기판(S)을 손상시키므로, 진공압에 의해 기판(S)을 지지하는 진공척의 사용이 제안되고 있다.

이와 같은 방법으로 미세 패턴을 형성할 경우에는 포토 레지스트나 레이저 직접 조사법 등에 비해서 적은 비용으로 빠른 시간 내에 대량 생산이 용이하다는 장점이 있다.

그런데, 임프린트 리소그래피 기법에 의해 형성된 미세 패턴의 품질은, 스탬프(M)와 기판(S)이 얼마나 치밀하게 밀착되었는지에 따라 결정된다. 즉, 스탬프(M)와 기판(S) 사이에 기포가 존재하는 경우, 기판(S)에 형성된 미세 패턴은 목표하는 형상보다 부피도 작을 뿐더러 모양도 달라진다. 따라서 기판(S)에 도포된 수지가 스탬프(M)에 형성된 형상에 빈틈없이 침투하도록 할 것이 요구된다.

이를 위해 공개특허 10-2007-0010319는, 스탬프(M)와 기판(S)의 합착을 챔버 내부에서 진행하되, 이 챔버를 진공 분위기로 한 채로 합착하며, 나아가 스탬프(M)와 기판(S)이 합착된 상태에서 챔버를 다시 고압으로 충진하여 기체 압력에 의해 스탬프(M)와 기판(S)이 서로 압착되도록 가압하는 임프린트 장치를 개시하고 있다.

이와 같이 진공분위기에서 스탬프(M)와 기판(S)을 합착한 후 다시 기체 압력에 의해 가압함으로써, 스탬프(M)와 기판(S)을 최대한 밀착시킬 수 있다. 그러나 최종 제품을 제조하기 위해서는 스탬프(M)와 기판(S)을 분리하여야 하는데, 이 분리 공정을 고압 상태인 챔버 내에서 진행할 경우, 수지 자체의 접착력에 더하여 스탬프(M)와 기판(S) 사이에 잔존하는 부압에 의해 분리에 많은 힘이 필요하게 되며, 충분한 힘을 가하여 스탬프(M)와 기판(S)을 분리한다 하더라도, 이 힘에 의해 경화되었던 수지가 갈라질 확률이 높아지므로, 불량률이 현저히 상승한다. 따라서 고압의 챔버 내에서 스탬프(M)와 기판을 분리하는 것은 실용적이지 못하며, 챔버 내부의 고압을 해제한 후 분리하여야 한다.

여기서 또 문제가 되는 것은, 스탬프(M)와 기판(S)의 합착을 위해 챔버 내부를 진공 분위기로 만든 경우에도, 스탬프(M)와 기판(S)은 각각 척에 의해 지지된 상태여야 한다는 점에서 발생한다. 이는 스탬프(M)와 기판(S)이 완전히 합착되어 고착되기 전에 상호간 정렬을 하여야 하기 때문이다. 그런데, 챔버 내부가 진공 분위기이므로, 진공척으로는 스탬프(M)를 지지하여 움직일 수가 없게 된다는 문제점이 생긴다.

또한 챔버는 그 내부가 진공 분위기와 고압 분위기 두 가지 경우 모두에 대해 변형을 최소화할 수 있는 구조적 강성을 가져야 한다. 챔버의 변형은 스탬프(M)와 기판(S) 사이의 정렬오차를 유발하므로, 미세 패턴을 형성하는 모든 공정에서 지양되어야 할 문제이다. 그런데, 진공에 의한 외부로부터의 압력과, 고압에 의한 내부로부터의 압력에 대해 각각 변형을 최소화하기 위해서는 챔버의 부피가 커지며 구조가 복잡해질 수 밖에 없다. 따라서 종래 기술에 따른 임프린트 장치를 실제 현장에 적용하기 위해서는 챔버가 진공 형성을 위한 챔버와, 고압 형성을 위한 챔버를 포함하여 2개 이상의 챔버로 구성되어야한다. 이에 수반하여, 복수의 챔버 사이에 스탬프(M) 및 기판(S)을 이송하여야 하므로, 임프린트 장치가 비대화되며, 이송 중 이물질 유입을 방지하고, 진동으로부터 정렬상태를 유지하기 위한 별도의 수단이 강구되어야 하는 등의 문제가 생긴다.

요컨대, 종래 기술에 따른 임프린트 장치는 복잡한 구조를 가지므로 유지관리가 용이하지 않으며, 차지하는 부피가 큰 반면, 불량률은 오히려 높아서 생산수율이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 컴팩트한 구조로 미세 패턴을 형성할 수 있는 임프린트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 불량률을 줄이고 고품질의 미세 패턴을 얻을 수 있는 임프린트 장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 미세 패턴 임프린트 장치는, 챔버베이스와, 상기 챔버베이스에 설치되고, 광경화성 수지가 도포된 기판을 지지하기 위한 기판지지수단과, 상기 챔버베이스의 상방에 밀착되어 제1 밀폐공간을 형성하도록 가동되는 제1 챔버리드와, 상기 제1 챔버리드에 설치되고, 상기 기판에 임프린트할 패턴이 형성되고 광투과성 재질로 된 스탬프를 지지하기 위한 제1 스탬프지지수단과, 상기 제1 챔버리드와 교대로 상기 챔버베이스의 상방에 밀착되어 제2 밀폐공간을 형성하도록 가동되는 제2 챔버리드와, 상기 제2 챔버리드에 설치되고, 상기 스탬프를 탈착 가능하게 지지하는 제2 스탬프지지수단을 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 미세 패턴 임프린트 장치는, 상기 제1 밀폐공간을 대기압보 다 낮은 압력으로 유지하기 위한 진공펌프와, 상기 제2 밀폐공간을 대기압보다 높은 압력으로 유지하기 위한 가압펌프를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 미세 패턴 임프린트 장치는, 상기 스탬프와 상기 기판의 정렬상태를 검사하는 정렬검사수단과, 상기 기판지지수단을 동일 평면 내에서 이동 및 회전시키는 정렬수단을 더 포함할 수도 있다. 이때 상기 정렬검사수단은, 상기 스탬프 및 상기 기판에 각각 형성된 얼라인 마크와, 상기 각 얼라인 마크를 촬영하는 카메라와, 상기 카메라가 촬영한 영상으로부터 상기 각 얼라인 마크 사이의 위치오차를 산출하는 연산부를 포함하는 것이 바람직하다. 또한 상기 정렬수단은, 일단이 상기 챔버베이스를 관통하여 상기 기판지지수단에 결합된 지지축과, 상기 지지축의 타단에 결합된 UVW스테이지를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 미세 패턴 임프린트 장치는, 상기 기판지지수단에 지지된 기판과, 상기 제1 스탬프지지수단에 지지된 스탬프 사이의 간격을 측정하는 간격측정수단과, 상기 기판지지수단을 승강시키는 승강수단을 더 포함할 수 있다. 이때 상기 간격측정수단은, 상기 제1 챔버리드에 설치된 레이저 거리측정기를 포함하고, 상기 승강수단은, 각각 일단이 상기 챔버베이스를 관통하여 상기 기판지지수단에 결합된 3개 이상의 지지축과, 상기 3개 이상의 지지축의 타단에 각각 결합된 리니어 액츄에이터를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 미세 패턴 임프린트 장치는, 상기 챔버베이스의 상방에 배치되어 상기 스탬프를 투과하여 상기 기판을 향해 빛을 조사하는 광원을 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 광원은, 자외선 형광램프 또는 자외선 엘이디 중 선택된 어 느 하나를 포함하는 것이 바람직하다. 또한 상기 광원은, 상기 제2 챔버리드의 하면에 설치된 것이 바람직하다. 그리고 상기 광원은 상기 제2 챔버리드가 상기 챔버베이스에 밀착되었을 때 상기 제2 챔버리드의 상방에 이격되어 배치되고, 상기 제2 챔버리드는 적어도 일부가 광투과성 재질로 된 것일 수도 있다.

본 발명에 따른 미세 패턴 임프린트 장치는, 상기 제2 챔버리드가 상기 챔버베이스에 밀착되었을 때 상기 제2 챔버리드의 상방에 이격되어 배치되고, 상기 제1 챔버리드 및 제2 챔버리드가 상기 챔버베이스로부터 이탈되었을 때 상기 챔버베이스의 상면에 밀착되는 커버를 더 포함하고, 상기 광원은 상기 커버의 하면에 설치된 것일 수 있다.

본 발명에 따른 미세 패턴 임프린트 장치는, 상기 기판에 광경화성 수지를 도포하는 디스펜서와, 상기 광경화성 수지가 도포된 기판을 상기 기판지지수단으로 이송하는 기판이송수단를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 미세 패턴 임프린트 장치는, 상기 제1 스탬프지지수단으로 상기 스탬프를 부착시켜주는 스탬프공급수단을 더 포함할 수 있다. 이때 상기 스탬프공급수단은, 일단이 상기 제2 챔버리드의 상면으로 개방되고 타단이 상기 제2 챔버리드를 관통하여 외부로 연장된 분출관과, 상기 분출관의 타단에 연결된 분출펌프를 포함하며, 상기 분출펌프는 상기 제1 챔버리드가 상기 제2 챔버리드의 상방에 위치할 때 상기 제2 챔버리드의 상면에 공급된 스탬프를 부상시키도록 상기 분출관을 통해 공기를 공급하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 미세 패턴 임프린트 장치는, 상기 제2 챔버리드가 상기 챔버 베이스로부터 이탈되어 있을 때 상기 제2 챔버리드의 하방에 배치된 분리용플레이트와, 상기 분리용플레이트에 설치되고, 상기 스탬프가 밀착된 기판을 탈착 가능하게 지지하되 상기 스탬프를 기판으로부터 분리하는 스탬프분리수단을 더 포함할 수 있다. 이때 상기 스탬프는 상기 기판보다 큰 면적을 가진 판 형상이고, 상기 스탬프분리수단은, 각각 일단이 상기 분리용플레이트의 상면 중 상기 스탬프의 정사영에 해당하는 면으로 개방되고, 타단이 상기 분리용플레이트를 관통하여 외부로 연장된 복수의 통기관과, 상기 복수의 통기관 중 일단이 상기 기판의 정사영에 해당하는 면으로 개방된 일부의 통기관의 각 타단에 연결되어 공기를 흡입하는 제2 흡입펌프와, 상기 복수의 통기관 중 나머지 통기관의 각 타단에 연결되어 공기를 토출시키는 토출펌프를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 미세 패턴 임프린트 장치에 있어서, 상기 기판지지수단과 제1 스탬프지지수단은 각각, 정전척(Electro-Static Chuck)을 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 미세 패턴 임프린트 장치에 있어서, 상기 제2 스탬프지지수단은, 일단이 상기 제2 챔버리드의 하면으로 개방되고, 타단이 상기 제2 챔버리드를 관통하여 외부로 연장된 흡입관과, 상기 흡입관의 타단에 연결되어 공기를 흡입하는 제1 흡입펌프를 포함하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 미세 패턴 임프린트 장치는, 하나의 챔버베이스에 한 쌍의 챔버리드가 교대로 밀착되어 각각 진공분위기의 밀폐공 간과 고압분위기의 밀폐공간을 형성할 수 있으므로, 하나의 공간이 두 개의 챔버와 같은 기능을 수행할 수 있다. 나아가 수지를 경화시키기 위한 광원 또한 동일한 챔버베이스에 밀착될 수 있도록 가동되므로 전체 장치가 차지하는 공간이 컴팩트해진다. 또한 스탬프와 기판을 진공분위기에서 접촉시키고, 기체 압력에 의해 양자를 가압함으로써, 고품질의 미세 패턴을 얻을 수 있다. 그리고 분리용플레이트에서는 스탬프의 가장자리부터 점진적으로 분리함으로써 완성된 미세 패턴의 불량률을 현저히 낮출 수 있다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조로 본 발명에 따른 미세 패턴 임프린트 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 7 내지 도 16은 본 발명에 따른 미세 패턴 임프린트 장치의 일 실시예를 각 작동상태별로 개략 도시한 단면도이다.

미세 패턴 임프린트 장치는 챔버베이스(100)와, 기판지지수단(101)과, 제1 챔버리드(110)와, 제1 스탬프지지수단(111)과, 제2 챔버리드(120)와, 제2 스탬프지지수단(121,122)과, 진공펌프(131)와, 가압펌프(132)와, 분리용플레이트(140)와, 스탬프분리수단을 포함한다.

챔버베이스(100)는 제1 챔버리드(110) 및 제2 챔버리드(120)와 결합되어 내부에 밀폐공간을 형성하기 위한 것으로, 대체적으로 상향 개구된 용기형상을 가진다. 챔버베이스(100)는 제1 챔버리드(110) 및 제2 챔버리드(120)와 달리 가동될 필요가 없으므로, 외부의 프레임(50)에 고정하는 것이 바람직하다.

기판지지수단(101)은 챔버베이스(100)에 설치되며, 패턴을 형성할 기판(S)을 그 하방에서 지지한다. 여기서 기판(S)은 반도체 제조용 웨이퍼일 수도 있으나, 특히 디스플레이 장치에 소요되는 장방형 판상의 부재로서, 상면에 광경화성 수지가 도포된 것을 가리킨다. 따라서 기판지지수단(101)은 기판(S)을 조(jaw)로 파지하는 기구적인 척(chuck)으로 구성될 수도 있지만, 디스플레이 장치가 대면적화되고 있는 추세에 따라 기판(S) 또한 대면적화되고 있으므로, 대면적의 기판(S)을 변형이나 파손 없이 안정적으로 지지할 수 있도록 진공압력에 의해 기판(S)을 흡착하는 진공척이나 정전력에 의해 기판(S)을 부착하는 정전척(Electro-Static Chuk, ESC)을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 아래에서 다시 설명하겠거니와, 기판지지수단(101)은 가동되어야 하므로, 공기배관이 필요한 진공척보다는 정전척을 포함하는 것이 더욱 바람직한 바, 이하에서는 기판지지수단(101)이 정전척을 포함하여 이루어진 것으로 설명한다.

한편 기판(S)에 광경화성 수지를 도포하기 위해, 디스펜서를 더 구비할 수 있다. 디스펜서는 웨이퍼 제조공정에 널리 사용되는 스핀 코터(spin coater)일 수도 있으나, 기판(S)이 대면적 판상 부재인 점을 고려하여 기판(S)은 고정된 상태에서 그 상면에 광경화성 수지를 도팅(dotting) 또는 스프레잉(spraying)하는 것이 바람직하다. 디스펜서의 구체적인 구성은 잉크젯 도포기를 포함하여 통상의 기술로 용이하게 구현할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다. 또한 디스펜서는 아래에서 설명할 분리용플레이트(140)와는 챔버베이스(100)를 중심으로 일직선 상에 대 칭되게 배치되는 것이 바람직하다.

제1 챔버리드(110)는 제2 챔버리드(120) 교대로 챔버베이스(100)의 상방에 밀착되어 밀폐공간을 형성한다. 이하에서는 제1 챔버리드(110)와 챔버베이스(100)가 밀착되어 형성되는 밀폐공간을 제1 밀폐공간, 제2 챔버리드(120)와 챔버베이스(100)가 밀착되어 형성되는 밀폐공간을 제2 밀폐공간이라 한다.

제1 챔버리드(110)와 제2 챔버리드(120)는 각각 가동되는 부재로서, 승강 및 평면상 직선이동이 가능하도록 설치된다. 제1 챔버리드(110)와 제2 챔버리드(120)를 이와 같이 가동시키기 위한 구체적인 구성은 리니어 액츄에이터의 단순한 조합으로 구현 가능하므로, 상세한 설명은 생략한다.

제1 스탬프지지수단(111)은 제1 챔버리드(110)에 설치되며, 스탬프(M)를 그 상방으로부터 지지한다. 여기서 스탬프(M)는 기판(S)에 형성할 미세 패턴에 대응하는 형상이 미리 가공되어 있는 형틀(mold)로서, 기판(S)과 마찬가지로 장방형 판상의 부재이다. 제1 스탬프지지수단(111) 역시 스탬프(M)를 조(jaw)로 파지하는 기구적인 척일 수 있지만, 기판(S)과 같이 대면적화된 스탬프(M)를 부착함으로써 지지할 수 있는 정전척을 포함하여 이루어진 것이 바람직하다. 다만, 제1 스탬프지지수단(111)은 진공 분위기에서 스탬프(M)를 지지할 수 있어야 하므로, 진공척이어서는 곤란하다. 한편, 제1 스탬프지지수단(111)은 스탬프(M)를 그 상방에서 지지하여야 하는데, 외부로부터 공급되는 스탬프(M)를 제1 스탬프지지수단(111)으로 부착시켜줄 수 있는 수단이 필요하다. 특히 제1 스탬프지지수단(111)이 정전척으로 구성되어 있는 경우, 정전척은 이격되어 있는 물체를 부착하는 데에 한계가 있 으므로, 이와 같은 수단의 필요성이 더욱 커진다. 이를 위해 스탬프공급수단(123,124)이 추가될 수 있다. 스탬프공급수단(123,124)은 로봇암과 같은 기계적 장치로 구현할 수도 있으나, 제2 챔버리드(120)에 형성된 분출관(123)과, 분출관(123)에 연결된 분출펌프(124)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 분출관(123)은 그 일단이 제2 챔버리드(120)의 상면으로 개방되고, 타단이 제2 챔버리드(120)를 관통하여 외부로 연장되며, 분출펌프(124)는 분출관(123)의 타단에 연결되어 공기를 분출시키도록 한다. 그러면 외부로부터 반입되는 스탬프(M)를 제2 챔버리드(120)의 상면에 올려놓고, 제2 챔버리드(120)의 상방으로 제1 챔버리드(110)를 이동시킨 후, 분출펌프(124)를 작동시키면, 분출압력에 의해 스탬프(M)가 상승하여 제1 챔버리드(110)의 하면에 설치된 제1 스탬프지지수단(111)에 손쉽게 부착된다. 이 과정에서 스탬프(M)의 상승운동을 보다 원활히 하기 위해, 제1 챔버리드(110) 및 제1 스탬프지지수단(111)을 관통하여 공기관(112)을 형성하고, 이 공기관(112)을 통해 공기를 흡입하는 것이 더욱 바람직하다. 한편 이 공기관(112)은 제1 스탬프지지수단(111)에 부착된 스탬프(M)를 제1 스탬프지지수단(111)으로부터 분리하기 위해서도 요긴하게 사용된다. 즉, 제1 스탬프지지수단(111)에 부착된 스탬프(M)는 제1 챔버리드(110)가 챔버베이스(100)에 밀착된 상태에서 기판지지수단(101)에 부착된 기판(S) 측으로 이동되어야 하는데, 이 때 제1 스탬프지지수단(111)은 기판(S)에 대한 부착을 해제하여야 한다. 이때 제1 스탬프지지수단(111)이 정전척으로 이루어진 경우, 정전척은 작동 전원을 제거하더라도 잔존하는 정전력에 의해 스탬프(M)에 대한 부착력을 어느 정도 유지하게 된다. 따 라서 제1 스탬프지지수단(111)으로부터 스탬프(M)를 용이하게 이탈시키기 위해 공기관(112)을 통해 공기를 공급할 수 있다. 특히 제1 스탬프지지수단(111)으로부터 스탬프(M)를 분리할 때, 제1 챔버리드(110)와 챔버베이스(100)에 의해 형성되는 제1 밀폐공간은 진공상태에 있으므로, 단순히 공기관(112)을 개방하는 것만으로도 외부의 공기가 이 진공상태인 밀폐공간으로 밀려들어가므로, 별도의 가압수단이 없더라도 스탬프(M)를 제1 스탬프지지수단(111)으로부터 용이하게 분리할 수 있다.

제2 스탬프지지수단(121,122)은 제2 챔버리드(120)에 설치되며, 제1 스탬프지지수단(111)과 교대로 스탬프(M)를 지지한다. 다만 제2 스탬프지지수단(121,122)은 대기압 또는 대기압보다 높은 압력에서 스탬프(M)를 지지하게 되며, 차후에 기판(S)에 합착된 스탬프(M)를 분리하기 위해 강한 지지력을 가져야 하므로, 진공척을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 이를 위한 구체적인 구성으로서의 제2 스탬프지지수단(121,122)은, 일단이 제2 챔버리드(120)의 하면으로 개방되며, 제2 챔버리드(120)를 관통하여 타단이 외부로 연장된 흡입관(121)과, 흡입관(121)의 타단에 연결된 제1 흡입펌프(122)를 포함한다.

한편, 제1 챔버리드(110)가 챔버베이스(100)와 밀착되어 있을 때, 양자 사이에 형성되는 제1 밀폐공간은 진공처리되어야 하므로, 이를 위해 진공펌프(131)가 마련된다. 제1 챔버리드(110)는 가동되므로, 진공펌프(131)는 공기배관을 통해 챔버베이스(100)에 연결되어 있는 것이 바람직하다.

반대로 제2 챔버리드(120)가 챔버베이스(100)와 밀착되어 있을 때는, 양자 사이에 형성되는 제2 밀폐공간을 대기압보다 높게 가압하여야 하므로, 이를 위한 가압펌프(132)도 필요하다. 가압펌프(132) 또한 진공펌프(131)와 마찬가지로 공기배관을 통해 챔버베이스(100)에 연결되어 있다. 여기서 가압펌프(132)와 진공펌프(131)는 기능적 필요에 따라 별도의 구성인 것처럼 설명하고 있으나, 하나의 펌프가 가압펌프(132)와 진공펌프(131)의 기능을 번갈아 수행할 수 있으므로, 실제로는 가압펌프(132)와 진공펌프(131)를 하나의 펌프로 구성할 수 있다. 하나의 펌프가 진공배기 및 가압을 번갈아 수행하기 위해서는 펌프를 선택적으로 정회전 또는 역회전 시키거나, 연결된 공기배관에 절환밸브를 설치하는 등의 통상적인 기술을 사용할 수 있다. 이는 제1 흡입펌프(122), 제2 흡입펌프(142), 토출펌프(144) 및 분출펌프(124)는 물론, 제1 챔버리드(110)에 형성된 공기관(112)을 통해 공기를 흡입하기 위한 펌프에도 동일하게 적용될 수 있는 바, 5개의 펌프로 각각 구성할 수도 있지만, 5개 미만의 펌프, 극단적으로는 하나의 펌프로 구성하는 것이 불가능한 것은 아니다.

분리용플레이트(140)는 챔버베이스(100)와 이웃하여 배치되며, 합착된 스탬프(M)와 기판(S)을 분리하기 위한 것이다. 이를 위해 분리용플레이트(140)에는 기판분리수단이 구비된다. 여기서 기판분리수단이란 제2 스탬프지지수단(121,122)에 의해 지지된 스탬프(M)에 합착되어 있는 상태의 기판(S)을 지지할 수 있는 수단을 가리키는 바, 제2 스탬프지지수단(121,122)에 대응하여 역시 진공척으로 포함하여 이루어진 것이 바람직하다. 따라서 기판분리수단은, 일단이 분리용플레이트(140)의 상면으로 개방되고, 분리용플레이트(140)를 관통하여 타단이 외부로 연장된 통기관(141.143)과, 통기관(141.143)의 타단에 연결된 제2 흡입펌프(142) 및 토출펌 프(144)로 구성된다.

한편, 수지가 경화된 채로 합착된 기판(S)과 스탬프(M)를 분리하기 위해서는 강한 힘이 필요할 뿐만 아니라, 분리 과정에서 경화된 수지가 갈라지거나 깨지는 것을 최소화해야할 필요가 있다. 이를 위해 기판(S)과 스탬프(M)의 가장자리부터 분리하기 시작하여, 이 가장자리를 기점으로 하여 나머지 부분까지 연속적으로 분리해내는 것이 바람직하다. 따라서 스탬프(M)는 기판(S)보다 넓은 면적을 가지도록 하고, 기판분리수단의 통기관(141,143)은 스탬프(M)의 정사영에 해당하는 면적 전체에 걸쳐 복수 개 설치하되, 기판(S)의 정사영에 해당하는 면에 분포된 통기관(141)들은 기판(S)을 흡착하도록 제2 흡입펌프(142)에 연결하고, 그 외에 기판(S)의 정사영을 벗어나 스탬프(M)의 정사영에 해당하는 면에 분포된 통기관(143)들은 공기를 토출하는 토출펌프(144)에 연결하는 것이 바람직하다. 그러면 토출펌프(144)로부터 토출된 공기가 통기관(141,143)을 통해 분사되며, 이 분사 공기는 기판(S)의 측방을 그대로 지나쳐 스탬프(M)의 가장자리를 상방으로 가압하게 된다. 따라서 스탬프(M)와 기판(S)의 분리를 촉진할 수 있다.

기판(S)과 스탬프(M)를 합착하는 과정은, 사전에 설정된 정확한 상대 위치에서 이루어져야 한다. 그런데, 챔버베이스(100)는 프레임(50)에 고정되어 있다고 해도 제1 챔버리드(110)는 가동되며, 기판지지수단(101)이나 제1 스탬프지지수단(111)은 기판이나 스탬프를 새로운 것으로 바꾸어가며 지지하여야 하는 등, 변동 요소가 많다. 즉, 제1 챔버리드(110)가 스탬프(M)를 지지한 채로 챔버베이스(100)의 상방으로 이동하여 밀착되었을 때, 매번 스탬프(M)와 기판(S)이 정확한 상대 위 치에 위치할 것이라 기대하기는 어렵다. 따라서 스탬프(M)와 기판(S)을 합착하기 전에 양자를 정확한 상대 위치로 정렬해야 할 필요성이 생긴다. 이를 위해, 기판(S)과 스탬프(M)의 정렬상태, 즉 일 평면 내에서의 정렬오차를 측정하기 위한 정렬검사수단(150)과, 정렬검사수단이 측정한 정렬오차를 입력받아 기판(S)을 일 평면 내에서 이동 및 회전시키는 정렬수단(181,190)이 더 구비된다.

정렬검사수단(150)은 기판(S) 및 스탬프(M)에 각각 형성된 얼라인 마크(Aline Mark)와, 제1 챔버리드(110)에 설치되어 각 얼라인 마크의 영상을 획득하는 카메라(C)로 이루어진다. 카메라(C)가 제1 챔버리드(110)의 외부에 배치된 경우에는 카메라(C)가 제1 챔버리드(110)를 투과하여 기판(S) 및 스탬프(M)의 각 얼라인 마크를 촬영할 수 있어야 하므로, 제1 챔버리드(110)에는 카메라 홀이 형성되어 있어야 한다. 이때 얼라인 마크는 통상 십자형태로서, 각 얼라인 마크 사이의 평면상 거리편차 및 각도편차를 알아볼 수 있도록 한다. 카메라가 각 얼라인 마크의 영상을 획득하면, 통상의 이미지 프로세싱(image processing)을 통해 각 얼라인 마크 사이의 거리편차 및 틀어진 각도편차를 분석할 수 있으며, 분석한 결과를 정렬수단(181,190)으로 입력시켜 정렬수단(181,190)이 각 얼라인 마크를 일치시키도록 기판(S)을 이동시킨다. 이와 같이 얼라인 마크와 카메라를 이용한 기판 정렬은 포토 에칭이나 기판 합착 등 디스플레이 장치 제조공정에서 일반적으로 사용되고 있으므로, 더 상세한 설명은 생략한다.

정렬수단(181,190)은 기판지지수단(101)의 하단에 연결된 지지축(181)과, 지지축(181)을 동이 평면 내에서 이동 및 회전시키는 UVW스테이지(190)를 포함하여 이루어진다. UVW스테이지란 3축 정밀스테이지의 일종으로, 동일평면 내에서 2축 직선운동 및 1축 회전운동이 가능한 스테이지를 말한다. UVW스테이지(190)는 챔버베이스(100)의 외부에 배치되는 것이 바람직하므로, 지지축(181)은 챔버베이스(100)를 관통하여 기판지지수단(101)에 연결된다. 이를 위해 챔버베이스(100)에는 지지축 관통구멍(102)이 형성되어 있으며, 지지축 관통구멍(102)에는 밀봉을 위해 탄성부재로 된 오링(O-ring)(103)이 설치되어 지지축 관통구멍(102)과 지지축(181) 사이의 틈으로 공기가 드나드는 것을 방지한다. 또한 기밀유지를 더욱 확실히 하기 위해 지지축(181)을 둘러싸도록 챔버베이스(100)의 하방에 벨로우즈(183)를 더 설치할 수 있다.

기판(S)과 스탬프(M)를 합착하기 위해서는 또한 기판(S)과 스탬프(M) 사이의 간격을 측정하여야 할 필요도 있다. 특히 기판(S)과 스탬프(M)가 평행하지 않은 상태에서 합착되면, 기판(S) 위에 도포된 광경화성 수지는 일측은 제대로 압착되지만, 반대편에서는 압착이 충분하지 못하여 결과적으로 형성되는 미세 패턴이 목표하던 것과 다른 형상을 가질 수 있다. 따라서 기판(S)과 스탬프(M) 사이의 간격을 측정하기 위한 간격측정수단(160)이 필요해진다. 또한 간격측정수단(160)으로부터 측정된 간격을 기초로 기판(S)과 스탬프(M) 사이의 간격과 평행도를 조절하기 위한 승강수단(181,182)도 필요하다.

간격측정수단(160)은 제1 챔버리드(110)에 설치된 레이저 거리측정기(G)를 포함하여 이루어진다. 레이저 거리측정기(G)는 레이저를 조사한 뒤, 목표물에 반사되어 돌아오는 반사레이저를 수광함으로써 목표물의 상대거리를 측정하는 것으 로, 레이저 거리측정기(G)를 제1 챔버리드(110)에 설치하고, 레이저를 기판지지수단(101)에 지지된 기판(S)을 향해 조사하면, 레이저 거리측정기(G)가 설치된 위치로부터 기판(S)까지의 거리를 알 수 있다. 제1 스탬프지지수단(111)은 제1 챔버리드(110)에 고정되어 있으므로, 레이저 거리측정기(G)가 설치된 위치로부터 제1 스탬프지지수단(111) 까지의 거리는 불가변이다. 따라서 레이저 거리측정기(G)로부터 기판(S)까지의 거리를 측정하면, 제1 스탬프지지수단(111)에 지지된 스탬프(M)와 기판(S) 사이의 거리를 연산할 수 있다.

승강수단(181,182)은 기판지지수단(101)을 승강시킴으로써 기판(S)을 스탬프(M)에 대해 승강시키도록 설치된다. 이를 위해 승강수단(181,182)은 기판지지수단(101)에 연결된 지지축(181)과, 지지축(181)을 승강시키는 리니어 액츄에이터(182)를 포함하여 이루어진다. 여기서 지지축(181)은 앞서 설명한 정렬수단(181,190)의 지지축(181)과 동일하다. 따라서 정렬수단(181,190)과 승강수단(181,182)이 모두 구비된 경우, 정렬수단(181,190)의 UVW스테이지(190)는 지지축(181)을 직접 이동시키는 것이 아니라, 지지축(181)에 결합된 리니어 액츄에이터(182)를 이동시키도록 할 수 있다. 반대로, 지지축(181)은 UVW스테이지(190)에 직접 결합시키고, UVW스테이지(190)를 리니어 액츄에이터(182)가 승강시키는 구조도 가능하다.

어느 경우이든 승강수단(181,182)은 지지축(181)이 3개 이상 구비되어 있어야 하며, 그에 따라 리니어 액츄에이터(182) 또한 지지축(181)과 동수로 구비되는 것이 바람직하다. 그 이유는 지지축(181)이 3개 이상 구비되고, 각각 개별적으로 승강작동할 수 있어야만, 상대적으로 고정되어 있는 스탬프(M)에 대해 기판지지수단(101), 나아가 기판(S)을 승강시킬 수 있는 동시에 평행도를 조정할 수도 있기 때문이다.

광원(171)은 기판(S)에 도포된 광경화성 수지를 경화시키기 위한 것으로, 챔버베이스(100)의 상방에 배치되어 챔버베이스(100) 측으로 승강할 수 있도록 설치된다. 광경화성 수지의 특성에 따라 광원(171)이 조사하는 빛의 종류도 달라져야 하며, 광경화성 수지가 자외선을 조사하였을 때 경화되는 재질인 경우, 광원(171)은 당연히 자외선을 조사할 수 있어야 한다. 이 경우 광원(171)은 자외선 형광램프(171)로 구성할 수 있으며, 자외선 엘이디(LED)로 구성할 수도 있다. 그러나 자외선은 작업자에게 좋지 않은 영향을 미칠 수 있으므로, 자외선 형광램프를 덮으며, 챔버베이스(100)에 밀착되어 외부로 자외선이 유출되는 것을 방지하는 커버(170)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이때 커버(170)는 제1 챔버리드(110) 및 제2 챔버리드(120)가 모두 챔버베이스(100)로부터 이탈되었을 때 챔버베이스(100)의 상방에서 밀착되도록 가동되며, 광원(171)은 커버(170)의 하면에 설치된다. 또한 광원(171)이 형광램프로 이루어진 경우, 구조적 강도가 낮은 자외선 형광램프를 보호하기 위한 보호판(172)을 커버(170)에 추가할 수도 있다. 광원(171)을 자외선 엘이디로 구성한 경우에는, 자외선 엘이디의 구조적 강도에 따라 보호판(172) 없이 커버(170)만 추가하는 것도 가능하다. 나아가서, 자외선 엘이디가 충분한 내압 강도를 가진다면, 제2 챔버리드(120)의 하면에 설치하는 것도 가능하다.

한편, 광원(171)이 챔버베이스(100)의 상방에 별도로 설치된 경우에는, 제2 챔버리드(120)의 적어도 일부가 광투과성 재질로 된 것이 바람직하다. 즉, 제2 챔버리드(120)에 상하방향으로 관통구멍을 천공하고, 이 관통구멍을 유리나 석영과 같은 광투과성 재질로 밀폐함으로써, 제2 챔버리드(120)가 챔버베이스(100)에 밀착될 때 양자 사이에 형성되는 제2 밀폐공간을 밀폐하는 동시에 자외선은 투과시켜 기판(S)에 도포된 광경화성 수지에 도달하도록 할 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 제2 챔버리드(120)의 하면에 직접 자외선 엘이디를 설치한 경우, 이와 같은 구성이 필요 없음은 자명하다.

이하에서는 본 발명에 따른 미세 패턴 임프린트 장치의 작동을 상세히 설명한다.

도 7 내지 도 16는 본 발명에 따른 미세 패턴 임프린트 장치의 각 작동과정을 도시한 단면도이다.

먼저, 스탬프(M)는 도 7에 도시된 바와 같이 제2 챔버리드(120)의 상면에 로드된다. 이때 제1 챔버리드(110)는 제2 챔버리드(120)의 상방에 위치하고 있다. 이 상태에서 제2 챔버리드(120)에 설치된 스탬프공급수단(123,124), 즉, 분출펌프(124)가 작동되어 분출관(123)을 통해 공기를 분출한다. 그러면 제2 챔버리드(120)의 상방으로 분출되는 공기 압력에 의해 스탬프(M)가 부상하여, 제1 챔버리드(110)의 하면에 설치된 제1 스탬프지지수단(111)에 접촉하게 된다. 제1 스탬프지지수단(111)이 정전척인 경우, 이때 정전척을 작동시키면, 스탬프(M)는 제1 스탬프지지수단(111)에 부착된다. 한편으로는 챔버베이스(100)의 기판지지수단(101)에 는 광경화성 수지가 도포된 기판(S)을 로드한다.

제1 스탬프지지수단(111)에 스탬프(M)가 부착되면 도 8에 도시된 바와 같이 제1 챔버리드(110)는 도면을 기준하여 좌측, 즉 챔버베이스(100)의 상방으로 이동한 뒤 하강하여 챔버베이스(100)의 상면에 밀착되어 제1 밀폐공간을 형성한다. 그러면 스탬프(M)와 기판(S)은 서로 마주보게 되는데, 이때 스탬프(M)와 기판(S)이 미리 설정된 상대 위치에 오도록 1차 정렬시킨다. 정렬검사수단(150)은 스탬프(M)와 기판(S) 사이의 평면상 정렬오차를 측정하며, 측정된 정렬오차에 따라 정렬수단(181,190), 즉 UVW스테이지(190)가 지지축(181)을 통해 기판지지수단(101)을 일 평면 내에서 이동 및 회전시킴으로써 스탬프(M)와 기판(S)을 미리 설정된 상대 위치에 오도록 정렬한다. 1차 정렬이 완료되면, 승강수단(181,182)은 기판지지수단(101)을 상승시켜 스탬프(M)에 기판(S)이 접촉되도록 상호 접근시킨다. 이 과정에서 스탬프(M)와 기판(S) 사이에 기포가 발생하는 것을 방지하기 위해 진공펌프(131)를 작동시켜 제1 챔버리드(110)와 챔버베이스(100)에 의해 형성된 제1 밀폐공간을 대기압 보다 낮은 압력으로 만든다. 스탬프(M)와 기판(S)의 접근 거리는 형성할 미세 패턴의 높이에 따라 결정되는데, 간격측정수단(160)은 스탬프(M)와 기판(S) 사이의 간격이 이 값에 도달하였는지를 검사하고, 스탬프(M)와 기판(S)의 평형도를 검사하여, 오차가 있을 경우 승강수단(181,182)으로 하여금 정확한 간격과 평형도를 갖도록 기판지지수단(101)을 조정하게 한다. 또한 스탬프(M)와 기판(S)이 접촉된 상태에서 2차로 양자를 정렬한다. 스탬프(M)와 기판(S) 간의 정렬은 한 번에 수행하는 것도 가능하지만, 이와 같이 두 차례에 걸쳐 정렬을 하는 경우, 1차 정렬은 스탬프(M)와 기판(S)이 접촉하지 않은 상태에서 mm 단위로, 2차 정렬은 스탬프(M)와 기판(S)이 접촉된 상태에서 ㎛ 단위로 정렬함으로써, 정렬에 소요되는 시간을 줄이고 정렬 정밀도를 높일 수도 있다.

간격조정과 정렬이 완료되면 제1 스탬프지지수단(111)은 스탬프(M)를 부착하고 있던 부착력을 해제한다. 제1 스탬프지지수단(111)이 정전척인 경우, 정전척에 대한 전원을 차단하더라도 잔존하는 정전력에 의해 스탬프(M)가 제1 스탬프지지수단(111)에 부착된 상태인 바, 스탬프(M)가 용이하게 이탈되어 기판(S)에 접촉할 수 있도록 공기관(112)을 일시적으로 개방한다. 그러면 제1 챔버리드(110)와 챔버베이스(100) 사이의 제1 밀폐공간이 대기압 보다 낮은 상태이므로, 공기관(112)을 통해 외부의 공기가 유입되면서 제1 스탬프지지수단(111)에 부착되어 있는 스탬프(M)를 하방으로 가압함으로써 스탬프(M)를 이탈시킨다.

그런 다음 도 9에 도시된 바와 같이 제1 챔버리드(110)를 상승시켜 제1 밀폐공간을 개방하고, 제1 챔버리드(110)는 다시 도면을 기준하여 우측으로 이동하여 도 10에 도시한 바와 같이 제2 챔버리드(120)의 상면에 밀착시킨다. 제1 챔버리드(110)는 제2 챔버리드(120)를 클램핑할 수 있도록 클램프수단이 구비되어 있는데, 이때 클램프수단이 작동되어 제1 챔버리드(110)와 제2 챔버리드(120)가 일체로 움직일 수 있게 된다. 여기서 클램프수단은 제1 챔버리드(110) 또는 제2 챔버리드(120)에 가동되도록 설치된 조(jaw)와 조와 짝을 이루어 조에 물릴 수 있도록 설치된 걸림턱과 같이 통상적인 클램프 장치로 구성할 수 있다.

이후 도 11에 도시된 바와 같이 제1 챔버리드(110)는 제2 챔버리드(120)를 클램핑한 채로 다시 도면을 기준하여 좌측으로 이동하여 챔버베이스(100)의 상면에 밀착된다. 이때 챔버베이스(100)의 상면과 직접 접촉하는 것은 제2 챔버리드(120)의 하면이 된다. 이와 같이 제2 챔버리드(120)와 챔버베이스(100) 사이에 제2 밀폐공간이 형성되면, 이번에는 가압펌프(132)를 작동시켜 이 제2 밀폐공간을 대기압 보다 높은 압력으로 만든다. 그러면 제2 밀폐공간 내부의 압력에 의해 스탬프(M)와 기판(S)은 상호 압착된다. 스탬프(M)와 기판(S)은 진공분위기에서 접촉된 상태이므로, 양자 사이에 부압이 잔존하고 있다. 따라서 제2 밀폐공간을 높은 압력으로 할 경우 스탬프(M)와 기판(S)을 압착하는 효과가 배가된다.

스탬프(M)와 기판(S)이 충분히 압착되면, 도 12에 도시된 바와 같이 제1 챔버리드(110)는 제2 챔버리드(120)를 클램핑한 채로 우측으로 이동하고, 광원(171)이 설치된 커버(170)가 하강하여 챔버베이스(100)에 밀착된다. 이 상태에서 광원(171)이 켜지면서 기판(S)에 도포된 광경화성 수지를 경화시킬 수 있도록, 예컨대 자외선을 조사한다. 커버(170)에 의해 자외선이 외부로 누출되지 않으므로, 작업자에 대한 자외선의 악영향을 막을 수 있다. 자외선에 의해 기판(S)에 도포된 수지는 경화되며, 스탬프(M)에 미리 형성된 패턴에 대응하는 패턴이 기판(S) 위에 정착된다. 제2 챔버리드(120)의 하면에 광원(171)이 설치된 경우라면, 도 11과 같이 제2 챔버리드(120)가 챔버베이스(100)에 밀착된 상태에서 곧바로 자외선을 조사하여 수지를 경화시킬 수 있으므로, 도 12에 도시된 바와 같은 과정은 생략된다. 또한 제2 챔버리드(120)의 일부분이 광투과성 재질로 되어 있는 경우에는, 제2 챔버리드(120)는 챔버베이스(100)에 밀착된 채로 둔 채 제1 챔버리드(110)만 이탈시 키고, 광원(171)이 설치된 커버(170)를 하강시켜 제2 챔버리드(120)의 상면에 밀착시키고서 광원(171)을 켜도 된다.

광경화성 수지가 충분히 경화되면 도 13에 도시된 바와 같이 광원(171)이 설치된 커버(170)는 상승하고, 다시 제1 챔버리드(110)가 제2 챔버리드(120)를 클램핑한 채로 챔버베이스(100) 측으로 이동한다. 이때 제2 챔버리드(120)에 설치된 제2 스탬프지지수단(121,122), 즉 제1 흡입펌프(122)를 작동시켜 흡입관(121)을 통해 공기를 빨아들인다. 그러면 기판(S)에 합착된 스탬프(M)가 상승하여 제2 챔버리드(120)의 하면에 부착된다.

제1 챔버리드(110)는 스탬프(M)가 부착된 제2 챔버리드(120)를 클램핑한 채로 다시 우측으로 이동하여, 도 14에 도시된 바와 같이 스탬프(M)와 기판(S)을 사이에 두고 제2 챔버리드(120)와 분리용플레이트(140)가 마주보도록 한다.

이 상태에서 분리용플레이트(140)가 상승하여, 도 15에 도시된 바와 같이 스탬프(M)에 합착된 기판(S)의 하면에 접촉한다. 그리고 분리용플레이트(140)에 형성된 복수의 통기관(141,143) 중 기판(S)의 정사영에 해당하는 영역으로 개구된 통기관(141)을 통해서는 제2 흡입펌프(142)에 의해 공기를 흡입하고, 이들 통기관(141)을 이외에 스탬프(M)의 정사영에 해당하는 영역으로 개구된 통기관(143)을 통해서는 토출펌프(144)에 의해 공기를 토출시킨다. 그러면 제2 흡입펌프(142)에 연결된 통기관(141)은 기판(S)을 분리용플레이트(140) 측으로 흡착시키며, 토출펌프(144)에 연결된 통기관(143)은 스탬프(M)를 기판(S)으로부터 이탈시키는 방향으로 공기압을 작용시킨다. 이 상태에서 분리용플레이트(140)를 하강시키면, 스탬 프(M)는 제2 챔버리드(120)의 제2 스탬프지지수단(121,122)에 의해 흡착된 상태이므로, 스탬프(M)는 그 가장자리부터 기판(S)으로부터 분리되기 시작하여 도 16에 도시된 바와 같이 완전히 분리된다.

스탬프(M)와 기판(S)의 분리가 완료되면, 미세 패턴이 형성된 기판(S)은 외부로 반출하여 남은 광경화성 수지를 제거하는 등의 후공정으로 투입되고, 스탬프(M)는 세척 등의 후공정으로 투입된다. 이후에 제2 챔버리드(120)의 상면에 새로운 스탬프가 반입되면서 다시 도 7에 도시된 바와 같은 준비상태로 돌아가 새로운 기판에 미세 패턴을 형성하는 공정을 진행할 수 있도록 준비한다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

도 1 내지 도 6은 종래기술에 따른 임프린트 기법의 각 공정을 개략 도시한 단면도이다.

Claims

챔버베이스와,

상기 챔버베이스에 설치되고, 광경화성 수지가 도포된 기판을 지지하기 위한 기판지지수단과,

상기 챔버베이스의 상방에 밀착되어 제1 밀폐공간을 형성하도록 가동되는 제1 챔버리드와,

상기 제1 챔버리드에 설치되고, 상기 기판에 임프린트할 패턴이 형성되고 광투과성 재질로 된 스탬프를 지지하기 위한 제1 스탬프지지수단과,

상기 제1 챔버리드와 교대로 상기 챔버베이스의 상방에 밀착되어 제2 밀폐공간을 형성하도록 가동되는 제2 챔버리드와,

상기 제2 챔버리드에 설치되고, 상기 스탬프를 탈착 가능하게 지지하는 제2 스탬프지지수단을 포함하여 이루어진 미세 패턴 임프린트 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 밀폐공간을 대기압보다 낮은 압력으로 유지하기 위한 진공펌프와,

상기 제2 밀폐공간을 대기압보다 높은 압력으로 유지하기 위한 가압펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 임프린트 장치.
제1항에 있어서,

상기 스탬프와 상기 기판의 정렬상태를 검사하는 정렬검사수단과,

상기 기판지지수단을 동일 평면 내에서 이동 및 회전시키는 정렬수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 임프린트 장치.
제3항에 있어서, 상기 정렬검사수단은,

상기 스탬프 및 상기 기판에 각각 형성된 얼라인 마크와,

상기 각 얼라인 마크를 촬영하는 카메라와,

상기 카메라가 촬영한 영상으로부터 상기 각 얼라인 마크 사이의 위치오차를 산출하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 임프린트 장치.
제3항에 있어서, 상기 정렬수단은,

일단이 상기 챔버베이스를 관통하여 상기 기판지지수단에 결합된 지지축과,

상기 지지축의 타단에 결합된 UVW스테이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 임프린트 장치.
제1항에 있어서,

상기 기판지지수단에 지지된 기판과, 상기 제1 스탬프지지수단에 지지된 스탬프 사이의 간격을 측정하는 간격측정수단과,

상기 기판지지수단을 승강시키는 승강수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 임프린트 장치.
제6항에 있어서,

상기 간격측정수단은,

상기 제1 챔버리드에 설치된 레이저 거리측정기를 포함하고,

상기 승강수단은,

각각 일단이 상기 챔버베이스를 관통하여 상기 기판지지수단에 결합된 3개 이상의 지지축과,

상기 3개 이상의 지지축의 타단에 각각 결합된 리니어 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 임프린트 장치.
제1항에 있어서,

상기 챔버베이스의 상방에 배치되어 상기 스탬프를 투과하여 상기 기판을 향해 빛을 조사하는 광원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 임프린트 장치.
제8항에 있어서, 상기 광원은,

자외선 형광램프 또는 자외선 엘이디 중 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 임프린트 장치.
제9항에 있어서, 상기 광원은,

상기 제2 챔버리드의 하면에 설치된 것을 특징으로 하는 미세 패턴 임프린트 장치.
제9항에 있어서,

상기 광원은 상기 제2 챔버리드가 상기 챔버베이스에 밀착되었을 때 상기 제2 챔버리드의 상방에 이격되어 배치되고,

상기 제2 챔버리드는 적어도 일부가 광투과성 재질로 된 것을 특징으로 하는미세 패턴 임프린트 장치.
제9항에 있어서,

상기 제2 챔버리드가 상기 챔버베이스에 밀착되었을 때 상기 제2 챔버리드의 상방에 이격되어 배치되고, 상기 제1 챔버리드 및 제2 챔버리드가 상기 챔버베이스로부터 이탈되었을 때 상기 챔버베이스의 상면에 밀착되는 커버를 더 포함하고,

상기 광원은 상기 커버의 하면에 설치된 것을 특징으로 하는 미세 패턴 임프린트 장치.
제1항에 있어서,

상기 기판에 광경화성 수지를 도포하는 디스펜서와,

상기 광경화성 수지가 도포된 기판을 상기 기판지지수단으로 이송하는 기판이송수단를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 임프린트 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 스탬프지지수단으로 상기 스탬프를 부착시켜주는 스탬프공급수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 임프린트 장치.
제14항에 있어서, 상기 스탬프공급수단은,

일단이 상기 제2 챔버리드의 상면으로 개방되고 타단이 상기 제2 챔버리드를 관통하여 외부로 연장된 분출관과,

상기 분출관의 타단에 연결된 분출펌프를 포함하며,

상기 분출펌프는 상기 제1 챔버리드가 상기 제2 챔버리드의 상방에 위치할 때 상기 제2 챔버리드의 상면에 공급된 스탬프를 부상시키도록 상기 분출관을 통해 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 임프린트 장치.
제1항에 있어서,

상기 제2 챔버리드가 상기 챔버베이스로부터 이탈되어 있을 때 상기 제2 챔버리드의 하방에 배치된 분리용플레이트와,

상기 분리용플레이트에 설치되고, 상기 스탬프가 밀착된 기판을 탈착 가능하게 지지하되 상기 스탬프를 기판으로부터 분리하는 스탬프분리수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 임프린트 장치.
제16항에 있어서,

상기 스탬프는 상기 기판보다 큰 면적을 가진 판 형상이고,

상기 스탬프분리수단은,

각각 일단이 상기 분리용플레이트의 상면 중 상기 스탬프의 정사영에 해당하는 면으로 개방되고, 타단이 상기 분리용플레이트를 관통하여 외부로 연장된 복수의 통기관과,

상기 복수의 통기관 중 일단이 상기 기판의 정사영에 해당하는 면으로 개방된 일부의 통기관의 각 타단에 연결되어 공기를 흡입하는 제2 흡입펌프와,

상기 복수의 통기관 중 나머지 통기관의 각 타단에 연결되어 공기를 토출시키는 토출펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 임프린트 장치.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판지지수단과 제1 스탬프지지수단은 각각,

정전척(Electro-Static Chuck)을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 임프린트 장치.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 스탬프지지수단은,

일단이 상기 제2 챔버리드의 하면으로 개방되고, 타단이 상기 제2 챔버리드를 관통하여 외부로 연장된 흡입관과,

상기 흡입관의 타단에 연결되어 공기를 흡입하는 제1 흡입펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 임프린트 장치.