KR101005584B1

KR101005584B1 - 임프린트장치

Info

Publication number: KR101005584B1
Application number: KR1020090127883A
Authority: KR
Inventors: 임형준; 이재종; 최기봉; 김기홍
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2011-01-05

Abstract

적용범위를 확대시킬 수 있는 임프린트장치가 개시된다. 개시된 본 발명에 의한 임프린트장치는, 유연기판을 이동시켜 공급 및 회수시키는 기판유닛 및, 유연기판의 이동경로 상에 위치하여 유연기판에 일정 패턴을 전사시키는 전사유닛을 포함하며, 전사유닛은, 유연기판을 가압하는 가압부, 유연기판에 전사될 패턴을 구비하는 유연스탬프를 유연기판과 가압부의 사이로 진입시키는 스탬프부 및, 가압부와, 유연기판 및 유연스탬프를 사이에 두고 마주하도록 위치하여 가압부에 의해 유연기판에 가해지는 가압력을 유연기판의 이동방향으로 일정범위 지지함과 아울러, 유연기판을 경화시키는 경화부를 포함한다. 이러한 구성에 의하면 유연기판 상에 전사되는 패턴의 반복 주기를 연장시킬 수 있어, 광범위한 패턴 전사에 따른 적용분야 확대를 기대할 수 있게 된다.

임프린트, 기판, 조사, 경화, 전사, 가압, 길이, 유연기판, 유연스탬프.

Description

임프린트장치{IMPRINT APPARATUS}

본 발명은 임프린트장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 유연스탬프를 이용하여 유연기판에 광범위한 패턴을 전사시킬 수 있는 임프린트장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조는 실리콘(Silicon)과 유리(Glass) 등으로 구성된 기판에, 마스크(Mask) 혹은 스탬프(Stamp)를 이용해 소정 패턴을 전사시킴으로써, 대량으로 마이크로미터 또는 나노미터 크기의 형상을 제조시킨다. 여기서, 상기 소정 패턴을 전사시키는 방법으로써, 상기 마스크는 레지스트(Resist)가 도포된 기판 상에 정렬된 후, 기판으로 빛을 조사함으로써 레지스트를 소정 형상으로 경화시키는 포토리소그래피(Photo Lithogrphy)방식에 채용된다. 또한, 상기 스탬프는 상기 레지스트가 도포된 기판 상에 정렬된 후, 상기 기판과 스탬프가 상호 밀착된 상태로 가압, 가열 및/또는 빛 조사 등의 방법을 이용하여 레지스트를 소정 패턴으로 경화시키는 임프린트리소그래피(Imprint Lithography)방식에 채용된다.

이러한 포토리소그래피 또는 임프린트리소그래피방식은 상기 실리콘 및 유리와 같이 경도가 높은 기판 외에도 폴리카보네이트(PC), PDMS(Poly Dimethyl Siloxane), PMMA(Poly Methyl Methacrylate) 등과 같이 유연한 재질로 형성된 기판(이하, 유연기판으로 지칭함)에도 적용 가능하다. 상기 유연기판은 디스플레이장치, 태양전지, LED 등 다양한 목적을 위해 사용되며, 재질 특성에 의해 롤 형태로 말아서 사용이 가능함과 아울러 대량 생산이 가능하다는 장점을 가진다.

도 1에는 이러한 유연기판에 임프린트리소그래피 방식으로 소정 형상을 전사시키는 임프린트장치(1)의 일 예가 도시된다. 도 1을 참고하면, 공급롤(2)으로부터 유연기판(B)이 회수롤(3) 측으로 이동하는 도중에, 상기 유연기판(B)을 사이에 두고 접촉롤러(4)와 지지롤러(5)가 상호 마주하여 회전되도록 위치함으로써, 상기 접촉롤러(5)에 부착된 스탬프(6)의 패턴이 전사된다. 이때, 상기 공급롤(2)과 회수롤(3)의 사이에는 복수의 가이드롤러(7)가 위치하여, 상기 유연기판(B)의 이동을 가이드한다.

한편, 상기와 같은 일반적인 임프린트장치(1)의 경우, 상기 접촉롤러(4)와 지지롤러(5) 사이의 정렬이 전사품질을 결정하는 큰 요인으로 작용하며, 가압 외에 가열 혹은 자외선 조사를 위한 추가적인 구성을 배치하여 적용하기 어려운 단점을 가진다. 아울러, 상기 스탬프(6)의 길이는 상기 접촉롤러(4)의 원주길이에 의해 결정되어 접촉롤러(4)의 1회전 시마다 반복적인 형상 전사가 이루어짐에 따라, 넓은 면적의 패턴 전사에 불리한 단점을 가진다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 광범위한 패턴의 전사가 가능한 임프린트장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 경화 성능을 향상시킬 수 있는 임프린트장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 임프린트장치는, 기판유닛과 전사유닛을 포함한다.

본 발명의 제1실시예에 의하면, 상기 기판유닛은, 유연기판을 이동시켜 공급 및 회수시킨다. 이러한 기판유닛은, 상기 유연기판이 권선되어 보관되며, 상기 유연기판을 상기 유연기판의 이동방향으로 공급시키는 기판 공급롤, 상기 공급된 유연기판이 권선되어 회수되는 기판 회수롤 및, 상기 기판 공급롤 및 회수롤 사이에 위치하여 상기 유연기판의 이동방향으로의 이동을 가이드하는 적어도 하나의 기판 가이드롤러를 포함한다.

상기 전사유닛은, 상기 유연기판의 이동경로 상에 위치하여, 상기 유연기판에 일정 패턴을 전사시킨다. 이러한 전사유닛은, 상기 유연기판을 가압하는 가압부, 상기 유연기판에 전사될 패턴을 구비하는 유연스탬프를 상기 유연기판과 상기 가압부의 사이로 진입시키는 스탬프부 및, 상기 가압부와 상기 유연기판을 사이에 두고 마주하도록 위치하여, 상기 가압부에 의해 상기 유연기판에 가해지는 가압력 을 상기 유연기판의 이동방향으로 일정범위 지지함과 아울러, 상기 유연기판을 경화시키는 경화부를 포함한다.

상기 가압부는, 상기 유연기판의 이동경로 상에 회전 가능하게 설치되어, 일부 외주면이 상기 유연기판의 이동방향에 수직한 방향으로 상기 유연기판을 가압하는 가압롤러 및, 상기 가압롤러를 상기 유연기판의 이동방향에 대한 수평 및 수직방향으로 구동시키는 구동수단을 포함한다. 여기서, 상기 구동수단은, 상기 가압롤러의 가압축과 연결되어 승하강 가능한 연결부재, 상기 연결부재와 연결되어 상기 유연기판의 이동방향으로 슬라이딩 가능한 슬라이딩부재 및, 상기 슬라이딩부재의 움직임을 지지하는 슬라이딩지지대를 포함하는 것이 좋다. 또한, 상기 연결부재에는 상기 가압롤러에 가압력을 제공하는 가압 스프링과, 상기 가압 스프링의 가압력을 측정하는 압력센서가 장착되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 기판 공급롤과 상기 가압롤러의 사이에는 상기 유연기판을 냉각시키는 냉각부재가 마련되는 것이 좋다. 또한, 상기 가압부는, 상기 가압롤러의 외주면에 상기 유연기판을 사이에 두고 선택적으로 밀착되는 밀착롤러와, 상기 밀착롤러를 상기 밀착방향으로 선택적으로 가동시키는 가동체를 구비하는 밀착수단을 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 가동체는 실린더를 포함하는 것이 좋다.

상기 스탬프부는, 유연한 재질로 형성되며, 일정 패턴이 형성된 상기 유연스탬프, 상기 유연스탬프가 권선되며, 상기 유연스탬프를 상기 유연기판의 이동방향과 나란하게 공급시키는 스탬프 공급롤, 상기 가압부를 경유한 상기 유연스탬프를 회수시키는 스탬프 회수롤 및, 상기 스탬프 공급롤 및 회수롤 사이에 위치하여 상 기 유연스탬프의 이동을 가이드하는 적어도 하나의 스탬프 가이드롤러를 포함한다.

상기 경화부는, 상기 가압롤러가 상기 유연스탬프 및 유연기판을 사이에 두고 상기 이동방향으로 일정범위 회전되면서 이동함을 지지하는 지지면을 구비하는 지지부재, 상기 유연기판을 가열하는 가열부재 및, 상기 유연기판에 자외선을 조사하는 조사부재를 포함하며, 상기 지지부재는 상기 가열부재 또는 조사부재 중 어느 하나와 일체로 형성된다.

본 발명의 제2실시예에 의하면, 상기 스탬프부는 상기 유연스탬프는 일정 패턴이 형성된 상태로 상기 가압롤러의 외주면에 권선된다.

본 발명의 제3실시예에 의하면, 상기 유연스탬프는 상기 스탬프 공급롤 및 회수롤 사이에서 무한궤도로 회전된다.

본 발명의 제4실시예에 의하면, 상기 지지부재와 조사부재가 일체로 형성되며, 상기 조사부재는 상기 가압롤러가 상기 지지면을 따라 회전하면서 상기 유연기판의 이동방향으로 이동됨에 연동하여 이동 가능한 것이 좋다.

본 발명의 다른 측면에 의한 임프린트장치는, 유연기판을 이동시켜 공급 및 회수시키는 기판유닛 및, 상기 유연기판의 이동경로 상에 위치하여, 상기 유연기판에 일정 패턴을 전사시키는 전사유닛을 포함하며, 상기 전사유닛은 상기 유연기판을 가압하는 가압부, 상기 유연기판에 전사될 패턴을 구비하는 유연스탬프를 상기 유연기판과 상기 가압부의 사이로 진입시키는 스탬프부 및, 상기 가압부가 상기 유연기판 및 스탬프부를 사이에 두고 선택적으로 접촉되는 지지면을 구비하고 내부에 가열부재가 내장된 지지부재를 구비하여, 상기 유연기판을 경화시키는 경화부를 포 함하되, 상기 가압부는 상기 지지면에 접촉 시, 상기 지지면을 따라 일정범위 회전되면서 상기 유연기판의 이동방향으로 이동 가능하다.

본 발명의 또 다른 측면에 의한 임프린트장치는, 유연기판을 이동시켜 공급 및 회수시키는 기판유닛 및, 상기 유연기판의 이동경로 상에 위치하여, 상기 유연기판에 일정 패턴을 전사시키는 전사유닛을 포함하며, 상기 전사유닛은, 상기 유연기판을 가압하는 가압부, 상기 유연기판에 전사될 패턴을 구비하는 유연스탬프를 상기 유연기판과 상기 가압부의 사이로 진입시키는 스탬프부 및, 상기 가압부가 상기 유연기판 및 스탬프부를 사이에 두고 선택적으로 접촉되는 지지면을 구비하고 내부에 자외선을 조사하는 조사부재가 내장된 지지부재를 구비하여, 상기 유연기판을 경화시키는 경화부를 포함하되, 상기 가압부는 상기 지지면에 접촉 시, 상기 지지면을 따라 일정범위 회전되면서 상기 유연기판의 이동방향으로 이동 가능하다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 유연기판과 유연스탬프를 사이에 두고 가압부의 가압력을 일정 거리 지지할 수 있음에 따라, 유연스탬프의 마련된 패턴의 전사길이를 연장시킬 수 있게 된다. 그로 인해, 유연기판 상에 다양한 길이의 패턴의 전사가 가능해져, 적용 분야의 확대를 기대할 수 있게 된다.

둘째, 가압부의 가압력을 지지함과 동시에, 유연기판을 가열하거나 자외선을 조사시킬 수 있음에 따라, 경화성능을 향상시킬 수 있게 된다.

셋째, 가압부가 지지면을 따라 일정범위 이동됨에 연동하여 지지부재에 내장된 조사부재도 이동 가능함에 따라, 균일한 경화성도 기대할 수 있게 된다.

넷째, 무한궤도로 유연스탬프를 회전시킬 수 있음에 따라, 유연스탬프의 1회전에 대응되는 광폭의 패턴 전사가 가능해진다.

다섯째, 유연스탬프가 가압롤러의 외주면에 권선되더라도 지지면을 따라 일정범위 이동하면서 유연기판에 패턴을 전사시킴에 따라, 패턴 전사성을 향상시킬 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.

도 2를 참고하면, 본 발명의 바람직한 제1실시예에 의한 임프린트장치(100)는 기판유닛(110) 및, 전사유닛(120)을 포함한다.

상기 기판유닛(110)은 유연기판(B)을 이동시켜 공급 및 회수시킨다. 이를 위해, 상기 기판유닛(110)은 기판 공급롤(111), 기판 회수롤(112) 및 기판 가이드롤러(113)를 포함한다.

참고로, 상기 유연기판(B)이라 함은, 폴리카보네이트(PC), PDMS(Poly Dimethyl Siloxane), PMMA(Poly Methyl Methacrylate) 등과 같이, 경도가 낮은 유연한 재질로 형성된 기판을 지칭하며, 표면에 레지스트(Resist)가 도포된 상태이다. 이러한 유연기판(B)은 디스플레이장치, 태양전지 또는 LED와 같은 다양한 산업분야에 적용된다.

상기 기판 공급롤(111)은 상기 유연기판(B)이 권선되어 보관되며, 상기 유연기판(B)을 도 2에 도시된 D1방향으로 공급시킨다. 즉, 상기 기판 공급롤(111)은 도시된 R1방향으로 회전하면서, 권선된 유연기판(B)을 D1방향으로 공급시키는 것이 다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 상기 D1방향을 기판 이동방향(D1)으로 지칭한다.

상기 기판 회수롤(112)은 상기 기판 이동방향(D1)으로 공급되는 유연기판(B)이 권선되어, 상기 유연기판(B)을 회수한다. 이때, 상기 기판 회수롤(112)은 상기 전사유닛(120)을 사이에 두고 상기 기판 공급롤(111)와 마주하도록 배치됨으로써, 표면에 전사처리된 유연기판(B)을 회수한다. 이러한 기판 회수롤(112) 또한, R1방향으로 회전되면서 기판 이동방향(D1)으로 이동되는 유연기판(B)을 회수시킨다.

상기 기판 가이드롤러(113)는 상기 기판 공급롤(111)과 기판 회수롤(112) 사이에 위치하여, 상기 유연기판(B)의 이동을 가이드한다. 이러한 기판 가이드롤러(113)는 상기 기판 공급롤(111)과 전사유닛(120)의 사이 및, 상기 기판 회수롤(112)과 전사유닛(120)의 사이에 각각 2개씩 2쌍인 것으로 예시한다. 그러나, 꼭 이를 한정하는 것은 아니며, 상기 기판 가이드롤러(113)가 3개 이상 마련되는 것과 같이, 적어도 하나 이상 마련되는 변형예도 가능하다.

참고로, 도 2의 도시와 같이, 상기 기판 가이드롤러(113)와 기판 회수롤(112) 사이에, 상기 회수되는 유연기판(B)에 장력을 제공하기 위해, 제1탄성체(115)의 탄성력에 의해 유연기판(B)을 가압하는 제1장력롤러(114)를 더 구비함이 좋다. 이러한 기판 가이드롤러(113)와 제1장력롤러(114)에 의해 상기 유연기판(B)은 길이변화 없이 일정 장력을 유지한 채 공급되어 회수될 수 있게 된다.

상기 전사유닛(120)은 상기 유연기판(B)의 이동경로 상에 위치하여, 상기 유연기판(B) 상에 일정 패턴을 전사시킨다. 이를 위해, 상기 전사유닛(120)은 가압 부(130), 스탬프부(150) 및, 경화부(160)를 포함한다. 즉, 본 발명에서 설명하는 전사유닛(120)은 임프린트리소그래피(Imprint Lithography)방식이 적용되는 것이다.

상기 가압부(130)는 상기 유연기판(B)을 가압한다. 이러한 가압부(130)는 가압롤러(131) 및 구동수단(132)을 포함한다.

상기 가압롤러(131)는 상기 유연기판(B)의 이동경로 상에 회전 가능하게 설치되어, 일부 외주면이 상기 유연기판(B)에 대해 상기 기판 이동방향(D1)에 수직한 방향(P)(이하, 가압방향으로 지칭함)으로 선택적으로 밀착된다. 즉, 상기 가압롤러(131)는 상기 유연기판(B)을 상기 가압방향(P)으로 가압하는 것이다.

상기 구동수단(132)은 상기 가압롤러(131)를 상기 기판 이동방향(D1)에 대해 수평 및 수직방향으로 구동시킨다. 구체적으로, 상기 가압롤러(131)는 상기 기판 이동방향(D1)에 나란한 방향과, 상기 기판 이동방향(D1)에 수직한 가압방향인 P방향으로 구동시킨다.

이를 위해, 상기 구동수단(132)은 상기 가압롤러(131)의 가압축(131a)과 연결되는 연결부재(133), 상기 연결부재(133)와 연결되어 기판 이동방향(D1)으로 슬라이딩 가능한 슬라이딩부재(134) 및, 상기 슬라이딩부재(134)의 슬라이딩 움직임을 지지하는 슬라이딩 지지대(135)를 포함한다. 여기서, 상기 연결부재(133)에는 상기 연결부재(133)를 승하강시키는 승하강부재(133a)가 설치되며, 상기 가압롤러(131)를 가압방향(P)으로 가압하도록 가압 스프링(136)이 개재된다. 또한, 상기 가압 스프링(136)에 의해 상기 가압롤러(131)에 가해지는 가압력은 상기 가압롤 러(131)와 가압 스프링(136) 사이의 연결부재(133)에 위치하는 압력센서(137)에 의해 측정되어 조정 가능하다.

또한, 상기 구동수단(132)은 상기 슬라이딩부재(134)로부터 상기 가압방향(P)에 나란하게 돌출되되, 가압롤러(131)를 사이에 두고 상호 이격되도록 한 쌍으로 연장되어, 상기 기판 가이드롤러(113) 중 일부가 설치되는 가이드부재(138)를 포함한다. 이러한 가이드부재(138)는 상기 슬라이딩부재(134)와 연동하여 함께 슬라이딩됨으로써, 설치된 기판 가이드롤러(113)에 의한 유연기판(B)의 장력을 항시 일정하게 유지시킨다. 아울러, 상기 가이드부재(138)에는 상기 유연기판(B)이 상기 가압롤러(131)로 유입되기 전에 냉각시키는 냉각부재(139)가 돌출되어 설치된다. 여기서, 상기 냉각부재(139)는 공기(Air), 질소(N₂) 등의 냉각가스를 유연기판(B)을 향해 분사하거나 열전소자를 장착함에 의해, 유연기판(B)을 일정온도 이하로 냉각시킨다.

한편, 상기와 같은 구성을 가지는 가압부(130)는 상기 가압롤러(131)의 외주면에 상기 유연기판(B)을 밀착시키기 위한 밀착수단(140)을 더 구비함이 좋다. 상기 밀착수단(140)은 도 3의 도시와 같이, 밀착롤러(141)와 가동체(142)를 포함한다.

상기 밀착롤러(141)는 상기 가압롤러(131)의 외주면에 상기 유연기판(B)을 사이에 두고 선택적으로 밀착된다. 이러한 밀착롤러(141)는 도시된 바와 같이, 상기 유연기판(B)의 일정 범위를 가압롤러(131)의 외주면에 밀착시키기 위해, 상호 이격된 한 쌍인 것으로 예시한다. 상기 가동체(142)는 상기 밀착롤러(141)를 상기 가압롤러(131)에 밀착되는 밀착방향으로 선택적으로 가동시킨다. 본 실시예에서는 상기 가동체(142)가 상기 밀착롤러(141)를 양방향 가동시키는 실린더인 것으로 예시한다. 또한, 상기 한 쌍의 밀착롤러(141)는 가동체(142)와 전달부재(143)를 통해 연결되어 가동력을 전달받음으로써, 일체로 가동되는 것으로 예시한다.

이러한 밀착수단(140)의 구성에 의하면, 상기 실린더인 가동체(142)가 도 4의 도시와 같이 상방향으로 이동하면, 이에 연동하여 밀착롤러(141)가 가압롤러(131)의 외주면에 유연기판(B)를 밀착시킨다.

상기 스탬프부(150)는 상기 유연기판에 전사될 패턴을 구비하는 유연스탬프(151)를 구비한 채, 상기 유연기판(B)과 상기 가압부(130)의 사이로 진입한다. 보다 구체적으로, 상기 스탬프부(150)는 상기 유연기판(B)과 마찬가지로 유연한 재질로 형성되며, 일정 패턴이 패터닝되어 형성된 유연스탬프(151), 상기 유연스탬프(151)를 공급하는 스탬프 공급롤(152), 상기 유연스탬프(151)를 회수하는 스탬프 회수롤(153) 및, 상기 유연스탬프(151)의 이동을 가이드하는 스탬프 가이드롤러(154)를 포함한다. 이때, 상기 유연스탬프(151)는 상기 유연기판(B)과 가압롤러(131)의 사이로 진입되며, 상기 밀착롤러(141)에 의해 가압롤러(131) 측으로 밀착된다.

상기 스탬프 공급롤(152)은 상기 기판 공급롤(111)과 마찬가지로, 상기 유연스탬프(151)가 권선되며, 상기 유연스탬프(151)를 기판 이동방향(D1)에 나란한 방향방향(D2, 이하 스탬프 이동방향으로 지칭함)으로 공급시킨다. 또한, 상기 스탬 프 회수롤(153)도 상기 기판 회수롤(112)과 마찬가지로, 상기 가압부(130)를 경유한 유연스탬프(151)를 권선하여 회수한다. 이러한 스탬프 공급롤(152) 및 스탬프 회수롤(153)은 도 2에 확대 도시한 것과 같이, 상기 유연스탬프(151)를 유연기판(B)과 가압롤러(131)의 사이로 공급하기 위해, 상기 기판 공급롤(111) 및 기판 회수롤(112) 보다 상측에 위치한다.

여기서, 상기 스탬프 공급롤(152) 및 스탬프 회수롤(153)의 회전방향을 상기 기판 공급롤(111) 및 기판 회수롤(112)과 반대인 R2 방향으로 회전되는 것으로 예시한다. 이는, 상기 유연스탬프(151)가 상기 유연기판(B)의 기판 이동방향(D1)과 동일한 스탬프 이동방향(D2)으로 이동되나, 상기 유연스탬프(151)는 유연기판(B)과 반대로 스탬프 공급롤(152)의 하부로부터 공급되어 스탬프 회수롤(153)의 하부로 회수됨에 따라, 스탬프 공급롤(152)과 스탬프 회수롤(153)은 R2방향으로 회전된다.

상기 스탬프 가이드롤러(154)는 상기 스탬프 공급롤(152) 및 스탬프 회수롤(153) 사이에 위치하여, 상기 유연스탬프(151)의 이동을 가이드하도록 적어도 하나 마련된다. 이러한 스탬프 가이드롤러(154)는 가압부(130) 즉, 가압롤러(131)를 사이에 두고 상호 이격되어 2쌍이 마련된다. 이때, 상기 스탬프 가이드롤러(154) 중 일부는 상기 밀착롤러(141)에 설치된다. 한편, 상기 스탬프 가이드롤러(154) 또한, 상기 기판 가이드롤러(113)와 마찬가지로, 도시된 예로 한정되지 않으며 3개 이상 마련되는 것과 같은 변형예도 가능하다.

참고로, 상기 스탬프 가이드롤러(154)와 스탬프 회수롤(153) 사이에는 상기 회수되는 유연스탬프(151)에 장력을 제공하기 위해, 제2탄성체(156)의 탄성력에 의 해 유연스탬프(151)를 가압하는 제2장력롤러(155)를 더 구비함이 좋다. 이러한 스탬프 가이드롤러(154)와 제2장력롤러(155)에 의해 상기 유연스탬프(151)는 길이변화 없이 일정 장력을 유지한 채 공급되어 회수될 수 있게 된다. 즉, 상기 제2장력롤러(155)는 상기 제1장력롤러(114)와 마찬가지로, 유연스탬프(151)의 균일한 공급 및 회수를 가이드하기 하는 것이다.

상기 경화부(160)는 상기 가압부(130)와 유연기판(B)을 사이에 두고 마주하도록 위치하여, 상기 유연기판(B)의 가압력을 상기 유연기판(B)의 이동방향으로 일정범위 지지함과 아울러 상기 유연기판을 경화시킨다. 이러한 경화부(160)는 지지부재(161), 가열부재(162) 및, 조사부재(163)를 포함한다.

상기 지지부재(161)는 상기 가압롤러(131)가 상기 유연스탬프(151) 및 유연기판(B)을 사이에 두고, 기판 및 스탬프 이동방향(D1)(D2)방향으로 일정범위 이동함을 지지하는 지지면(131a)을 구비한다. 즉, 상기 지지부재(161)는 상기 가압롤러(131)가 일정범위 가압/접촉되면서 이동할 수 있는 평탄한 지지면(131a)을 제공하는 부재인 것이다. 이러한 구성에 의해, 상기 가압롤러(131)는 상기 지지면(131a)을 따라 이동되는 범위에 대응하는 만큼, 상기 유연기판(B)에 전사패턴을 전사시킬 수 있게 된다.

상기 가열부재(162)는 상기 유연기판(B)을 가열하는 것으로, 상기 지지부재(161)와 일체로 형성된다. 본 실시예에서는, 상기 가열부재(162)가 상기 지지부재(161)에 내장되어 상기 지지부재(161)를 가열함으로써, 상기 지지부재(161)의 지지면(131a)과 접촉되는 가압롤러(131) 측으로 고온의 온도를 전달하는 것으로 예시 한다. 상기 조사부재(163)는 상기 지지부재(161)와 이웃하게 설치되어, 상기 유연기판(B)을 향해 자외선을 조사한다. 이러한 구성에 의해, 상기 유연기판(B)에 소정 패턴이 전사됨과 동시에 가열 및 자외선조사가 이루어져 경화된다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 임프린트장치(100)의 동작을 도 5 내지 도 8을 참고하여 설명한다.

우선, 도 5의 도시와 같이, 상기 기판 공급롤(111)과 스탬프 공급롤(152)로부터 각각 공급된 유연기판(B)과 유연스탬프(151)가 밀착롤러(141)에 의해 가압롤러(131)의 일부 외주면에 밀착된다. 이때, 상기 가압롤러(131)는 구동수단(132)에 의해 상기 지지부재(161)로부터 이격되도록 상방향으로 들어올려진 상태이다. 그 후, 도 6의 도시와 같이, 상기 가압롤러(131)가 구동수단(132)에 의해 하방향 즉, 가압방향(P)으로 이동되어 지지부재(161)의 지지면(131a)에 유연기판(B)과 유연스탬프(151)를 사이에 두고 밀착된다. 이때, 상기 가압롤러(131)의 가압방향(P)의 이동은 승하강부재(133a)와 연결된 연결부재(133)의 승하강력에 의해 이루어지며, 상기 가압롤러(131)가 지지면(131a)에 밀착되는 정도는 가압 스프링(136)에 의해 조절된다.

이렇게 지지면(131a)에 밀착된 가압롤러(131)는 도 7의 도시와 같이, 상기 슬라이딩 지지대(135)를 따라 슬라이딩되는 슬라이딩부재(134)와 연동하여 기판 및 스탬프 이동방향(D1)(D2)으로 이동된다. 그로 인해, 상기 유연기판(B)에는 유연스탬프(151)의 패턴이 가압력과 이동력에 의해 전사된다. 이와 동시에, 상기 가압롤러(131) 측으로 지지부재(161)에 내장되어 고온의 열을 발열하는 가열부재(162)와, 가열부재(162)와 이웃한 조사부재(163)에 의한 자외선을 조사에 의해, 유연기판(B)에 전사된 패턴이 경화된다.

마지막으로, 상기 가압롤러(131)가 상기 지지면(131a)을 모두 경유함으로써 전사동작이 완료되면, 도 8의 도시와 같이, 상기 가압롤러(131)는 다시 상방향으로 승강되어 지지면(131a)을 벗어나게 된다.

도 9를 참고하면, 본 발명의 제2실시예에 의한 임프린트장치(200)가 도시된다. 도 9를 참고하면, 제2실시예에 의한 임프린트장치(200)는 기판유닛(110)과 전사유닛(220)을 포함한다. 이 중, 상기 기판유닛(110)은 도 2 내지 도 8을 참고하여 설명한 제1실시예의 기판유닛(110)과 동일한 구성을 가진다. 또한, 상기 제2실시예에 의한 전사유닛(220)을 구성하는 가압부(130), 스탬프부(250) 및 경화부(160) 중, 가압부(130) 및 경화부(160)의 구성도 제1실시예와 동일한 구성을 가진다. 그러므로, 상기 기판유닛(110), 가압부(130) 및 경화부(160)은 제1실시예와 동일한 참조부호를 부여하여 자세한 설명은 생략한다.

도 9를 참고하면, 제2실시예의 특징적 기술구성인 스탬프부(250)는 일정 패턴이 형성된 상태로 가압롤러(131)의 외주면에 권선되는 유연스탬프(251)를 포함한다. 구체적으로, 제2실시예의 스탬프부(250)는 유연스탬프(251)가 상기 가압롤러(131)의 외주면에 장착되어 함께 회전됨으로써, 제1실시예에서와 같은 스탬프 공급롤(152), 스탬프 회수롤(153), 스탬프 가이드롤러(154) 및, 제2장력롤러(155)가 불필요하다. 이러한 제2실시예에 의하면, 보다 간단한 구성으로 마련된 유연스탬프(251)가 가압롤러(131)와 연동하여 지지부재(161)의 지지면(131a)을 따라 회전하 면서 유연기판(B) 상에 일정 패턴을 전사시킬 수 있게 된다.

도 10을 참고하면, 본 발명의 제3실시예에 의한 임프린트장치(300)가 도시된다. 도 10에 도시된 제3실시예에 의한 임프린트장치(300)는 기판유닛(110)과, 전사유닛(320)을 포함하며, 이 중 기판유닛(110) 및, 전사유닛(320)을 구성하는 가압부(130)와 경화부(160)는 제1실시예와 동일한 구성을 가진다. 그러므로, 상기 기판유닛(110), 가압부(130) 및 경화부(160)의 구성은 제1실시예와 동일한 참조부호를 부여하여, 자세한 설명은 생략한다.

도 10에 도시된 제3실시예의 특징적 기술구성인 전사유닛(320) 중, 스탬프부(350)은 상기 유연스탬프(351)가 스탬프 공급롤(352), 스탬프 회수롤(353) 사이에서 무한궤도로 회전된다. 구체적으로, 상기 유연스탬프(351)은 스탬프 공급롤(352)로부터 공급되어 스탬프 가이드롤러(354)에 의해 가이드되어 가압롤러(131)를 경유한 후, 스탬프 가이드롤러(354)에 의해 가이드됨과 아울러 제2장력롤러(355)에 의해 장력이 조절되어 스탬프 회수롤(353)로 진입하나, 스탬프 회수롤(353)로 진입한 유연스탬프(351)는 회수되지 않고 다시 스탬프 공급롤(352)로 이동한다. 즉, 상기 스탬프 회수롤(353)은 유연스탬프(351)를 회수하지 않고, 유연스탬프(351)를 스탬프 공급롤(352)로 반전시켜 이동시키는 것이다. 이러한 구성에 의하면, 상기 유연스탬프(351)의 1회전 길이에 대응되는 긴 반복주기를 가지는 광폭의 패턴을 유연기판(B)에 전사시킬 수 있게 된다.

도 11에는 본 발명의 제4실시예에 의한 임프린장치(400)가 도시된다. 제4실시예에서는 임프린트장치(400)가 기판유닛(110)과 전사유닛(420)을 포함하며, 이 중, 상기 기판유닛(110) 및 전사유닛(420)의 가압부(130)와 스탬프부(150)는 제1실시예와 동일한 구성을 가진다. 이러한 제1실시예와 동일한 구성을 가지는 기판유닛(110), 가압부(130) 및 스탬프부(150)는 제1실시예와 동일한 참조부호를 부여하며, 자세한 설명은 생략한다.

제4실시예의 특징적 기술구성인 전사유닛(420)의 경화부(160)는 상기 지지면(461a)을 구비하는 지지부재(461)에 조사부재(463)가 내장되어 일체로 형성된다는 점에서 제1실시예와 구별된다. 이 경우에도, 상기 가열부재(162)는 조사부재(163)와 나란하게 설치된다. 이러한 제4실시예에 의한 조사부재(463)는 도 12a 및 도 12b의 도시와 같이 가압롤러(131)가 지지면(131a)을 따라 회전 및 이동됨에 연동하여 지지부재(161) 내에서 이동하면서, 가압롤러(131)를 향해 자외선을 조사한다. 즉, 상기 조사부재(163)가 상기 가압롤러(131)의 움직임에 함께 연동하여 가압롤러(131)에 의해 가압되는 유연기판(B)에 자외선을 균일하게 조사시키는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 임프린트장치를 개략적으로 도시한 구성도,

도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 임프린트장치를 개략적으로 도시한 구성도,

도 3 및 도 4는 밀착수단을 동작을 설명하기 위한 구성도,

도 5 내지 도 8은 도 2에 도시된 임프린트장치의 동작을 순차적으로 도시한 구성도들,

도 9는 본 발명의 제2실시예에 의한 임프린트장치를 개략적으로 도시한 구성도,

도 10은 본 발명의 제3실시예에 의한 임프린트장치를 개략적으로 도시한 구성도,

도 11은 본 발명의 제4실시예에 의한 임프린트장치를 개략적으로 도시한 구성도, 그리고,

도 12a 및 도 12b는 도 11에 도시된 지지부재에 일체로 형성되는 조사부재가 가압롤러의 움직임에 연동되는 상태를 개략적으로 도시한 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100, 200, 300, 400: 임프린트장치 110: 기판유닛

120, 220, 320, 420: 전사유닛 130: 가압부

131: 가압롤러 132: 구동수단

140: 밀착수단 150: 스탬프부

151, 251, 351: 유연스탬프 160, 460: 경화부

B: 유연기판

Claims

유연기판을 이동시켜 공급 및 회수시키는 기판유닛; 및

상기 유연기판의 이동경로 상에 위치하여, 상기 유연기판에 일정 패턴을 전사시키는 전사유닛;

을 포함하며,

상기 전사유닛은,

상기 유연기판의 이동경로 상에 회전 가능하게 설치되어 일부 외주면이 상기 유연기판의 이동방향에 수직한 방향으로 상기 유연기판을 가압하는 가압롤러와, 상기 가압롤러에 상기 유연기판을 밀착시키는 밀착수단을 포함하여, 상기 유연기판을 가압하는 가압부;

상기 유연기판에 전사될 패턴을 구비하는 유연스탬프를 상기 유연기판과 상기 가압부의 사이로 진입시키는 스탬프부; 및

상기 가압부와 상기 유연기판 및 유연스탬프를 사이에 두고 마주하도록 위치하여, 상기 가압부에 의해 상기 유연기판에 가해지는 가압력을 상기 유연기판의 이동방향으로 일정범위 지지함과 아울러, 상기 유연기판을 경화시키는 경화부;

를 포함하는 임프린트장치.
제1항에 있어서,

상기 기판유닛은,

상기 유연기판이 권선되어 보관되며, 상기 유연기판을 상기 유연기판의 이동방향으로 공급시키는 기판 공급롤;

상기 공급된 유연기판이 권선되어 회수되는 기판 회수롤; 및

상기 기판 공급롤 및 회수롤 사이에 위치하여 상기 유연기판의 이동방향으로의 이동을 가이드하는 적어도 하나의 기판 가이드롤러;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트장치.
제1항에 있어서,

상기 가압부는, 상기 가압롤러를 상기 유연기판의 이동방향에 대한 수평 및 수직방향으로 구동시키는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트장치.
제3항에 있어서,

상기 구동수단은,

상기 가압롤러의 가압축과 연결되어 승하강 가능한 연결부재;

상기 연결부재와 연결되어 상기 유연기판의 이동방향으로 슬라이딩 가능한 슬라이딩부재; 및

상기 슬라이딩부재의 움직임을 지지하는 슬라이딩지지대;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트장치.
제4항에 있어서,

상기 연결부재에는 상기 가압롤러에 가압력을 제공하는 가압 스프링과, 상기 가압 스프링의 가압력을 측정하는 압력센서가 장착되는 것을 특징으로 하는 임프린트장치.
제2항에 있어서,

상기 기판 공급롤과 상기 가압롤러의 사이에는 상기 유연기판을 냉각시키는 냉각부재가 마련되는 것을 특징으로 하는 임프린트장치.
제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 밀착수단은, 상기 가압롤러의 외주면에 상기 유연기판을 사이에 두고 선택적으로 밀착되는 밀착롤러와, 상기 밀착롤러를 상기 밀착방향으로 선택적으로 가동시키는 가동체를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트장치.
제7항에 있어서,

상기 가동체는 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스탬프부는,

유연한 재질로 형성되며, 일정 패턴이 형성된 상기 유연스탬프;

상기 유연스탬프가 권선되며, 상기 유연스탬프를 상기 유연기판의 이동방향과 나란하게 공급시키는 스탬프 공급롤;

상기 가압부를 경유한 상기 유연스탬프를 회수시키는 스탬프 회수롤; 및

상기 스탬프 공급롤 및 회수롤 사이에 위치하여 상기 유연스탬프의 이동을 가이드하는 적어도 하나의 스탬프 가이드롤러;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트장치.
제9항에 있어서,

상기 유연스탬프는 상기 스탬프 공급롤 및 회수롤 사이에서 무한궤도로 회전되는 것을 특징으로 하는 임프린트장치.
제1항에 있어서,

상기 스탬프부의 상기 유연스탬프는 일정 패턴이 형성된 상태로 상기 가압롤러의 외주면에 권선되어, 상기 가압롤러와 함께 회전되는 것을 특징으로 하는 임프린트장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 경화부는,

상기 가압롤러가 상기 유연스탬프 및 유연기판을 사이에 두고 상기 이동방향으로 일정범위 회전되면서 이동함을 지지하는 지지면을 구비하는 지지부재;

상기 유연기판을 가열하는 가열부재; 및

상기 유연기판에 자외선을 조사하는 조사부재;

를 포함하며,

상기 지지부재는 상기 가열부재 또는 조사부재 중 어느 하나와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 임프린트장치.
제12항에 있어서,

상기 지지부재와 조사부재가 일체로 형성되는 경우, 상기 조사부재는 상기 가압롤러가 상기 지지면을 따라 회전하면서 상기 유연기판의 이동방향으로 이동됨에 연동하여 이동 가능한 것을 특징으로 하는 임프린트장치.
유연기판을 이동시켜 공급 및 회수시키는 기판유닛; 및

상기 유연기판의 이동경로 상에 위치하여, 상기 유연기판에 일정 패턴을 전사시키는 전사유닛;

을 포함하며,

상기 전사유닛은,

상기 유연기판의 이동경로 상에 회전 가능하게 설치되어 일부 외주면이 상기 유연기판의 이동방향에 수직한 방향으로 상기 유연기판을 가압하는 가압롤러와, 상기 가압롤러에 상기 유연기판을 밀착시키는 밀착수단을 포함하여, 상기 유연기판을 가압하는 가압부;

상기 유연기판에 전사될 패턴을 구비하는 유연스탬프를 상기 유연기판과 상기 가압롤러의 사이로 진입시키는 스탬프부; 및

상기 가압롤러가 상기 유연기판 및 스탬프부를 사이에 두고 선택적으로 접촉되는 지지면을 구비하고 내부에 가열부재가 내장된 지지부재를 구비하여, 상기 유연기판을 경화시키는 경화부;

를 포함하되, 상기 가압롤러는 상기 지지면에 접촉 시, 상기 지지면을 따라 일정범위 회전되면서 상기 유연기판의 이동방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 임프린트장치.
제14항에 있어서,

상기 경화부는 상기 지지부재와 이웃하게 설치되어 상기 유연기판으로 자외선을 조사하는 조사부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트장치.
제14항에 있어서,

상기 유연스탬프는 무한궤도로 회전되는 것을 특징으로 하는 임프린트장치.
유연기판을 이동시켜 공급 및 회수시키는 기판유닛; 및

상기 유연기판의 이동경로 상에 위치하여, 상기 유연기판에 일정 패턴을 전사시키는 전사유닛;

을 포함하며,

상기 전사유닛은,

상기 유연기판의 이동경로 상에 회전 가능하게 설치되어 일부 외주면이 상기 유연기판의 이동방향에 수직한 방향으로 상기 유연기판을 가압하는 가압롤러와, 상기 가압롤러에 상기 유연기판을 밀착시키는 밀착수단을 포함하여, 상기 유연기판을 가압하는 가압부;

상기 유연기판에 전사될 패턴을 구비하는 유연스탬프를 상기 유연기판과 상기 가압롤러의 사이로 진입시키는 스탬프부; 및

상기 가압롤러가 상기 유연기판 및 스탬프부를 사이에 두고 선택적으로 접촉되는 지지면을 구비하고 내부에 자외선을 조사하는 조사부재가 내장된 지지부재를 구비하여, 상기 유연기판을 경화시키는 경화부;

를 포함하되, 상기 가압롤러는 상기 지지면에 접촉 시, 상기 지지면을 따라 일정범위 회전되면서 상기 유연기판의 이동방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 임프린트장치.
제17항에 있어서,

상기 경화부는 상기 지지부재와 이웃하게 설치되어 상기 유연기판을 가열하는 가열부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트장치.