KR101062128B1

KR101062128B1 - 임프린트 장치

Info

Publication number: KR101062128B1
Application number: KR1020100060041A
Authority: KR
Inventors: 임형준; 이재종; 최기봉; 김기홍
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2010-06-24
Filing date: 2010-06-24
Publication date: 2011-09-02

Abstract

다양한 종류의 스탬프를 이용하여 보다 쉽고 효율적으로 유연기판에 패턴을 전사시키고, 가압, 가열 및 자외선 조사가 하나의 공정에서 효율적으로 이루어지는 임프린트장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트장치는 유연기판을 이동시켜 상기 유연기판을 공급 및 회수시키는 기판제공부, 상기 유연기판을 가압하는 가압부, 상기 유연기판을 사이에 두고 상기 가압부의 맞은편에 위치하여 상기 유연기판을 가열하는 가열부, 그리고 상기 유연기판에 전사될 패턴이 형성되고 상기 가열부상에 고정되게 적어도 하나 구비되는 스탬프를 포함하고 상기 가압부가 상기 고정된 스탬프상에서 상기 유연기판을 가압한 상태로 일정범위 회전 이동한다. 이와 같은 구성에 의하면 단단한 평면의 형상을 가지고 있는 스탬프를 가열부 또는 자외선 조사부의 상부에 고정하여 그 위를 롤러로 이동하면서 가압이 이루어지는 바 다양한 형태의 패턴을 유연기판에 전사시킬 수 있다.

Description

임프린트장치{IMPRINT APPARATUS}

임프린트장치가 개시된다. 보다 구체적으로는 다양한 종류의 스탬프를 이용하여 보다 쉽고 효율적으로 유연기판에 패턴을 전사시키고, 가압, 가열 및 자외선 조사가 하나의 공정에서 효율적으로 이루어지는 임프린트장치가 개시된다.

반적으로 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 가능하다.

도 1에는 이러한 유연기판에 임프린트리소그래피 방식으로 소정 형상을 전사시키는 임프린트장치(1)의 일 예가 도시된다. 도 1을 참고하면, 공급롤(2)에서 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 유연스탬프(6)의 패턴이 전사된다. 이때, 상기 공급롤(2)과 회수롤(3)의 사이에는 복수의 가이드롤러(7)가 위치하여, 상기 유연기판(B)의 이동을 가이드 한다.

이러한 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 적용하기가 어렵다.

한편, 일반적인 스탬프의 제조 공정은 포토마스크 속은 실리콘웨이퍼를 기반으로 이루어지며, 이들은 모두 단단한 사각형 혹은 원형의 평면 형상을 가지고 있으므로, 상기에서 언급한 유연스탬프(6)로 직접 활용되는 것이 어렵다. 따라서, 포토마스크 혹은 실리콘웨이퍼를 기반으로 만들어진 스탬프의 형상을 유연기판(B)에 전사시켜 이를 유연스탬프(6)로 활용하여 접촉롤러(4)에 부착하여 사용하거나 접촉롤러(4)에 직접 패턴을 제작하기도 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 스탬프에 존재하는 다양한 형태의 패턴을 유연기판에 전사시킬 수 있는 임프린트장치가 제공된다.

또한, 패턴 전사에 기본적으로 필요한 가압 외에도 가열 혹은 자외선 조사를 수행함으로써 패턴 전사를 보다 원활이 수행할 수 있는 임프린트장치가 제공된다.

또한, 제작이 용이한 실리콘기판 또는 유리기판 등으로부터 유연기판에 패턴을 전사한 후 이를 유연스탬프로 활용할 수 있는 임프린트장치가 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트장치는 유연기판을 이동시켜 상기 유연기판을 공급 및 회수시키는 기판제공부, 상기 유연기판을 가압하는 가압부, 상기 유연기판을 사이에 두고 상기 가압부의 맞은편에 위치하여 상기 유연기판을 가열하는 가열부, 그리고 상기 유연기판에 전사될 패턴이 형성되고 상기 가열부상에 고정되게 적어도 하나 구비되는 스탬프를 포함하고 상기 가압부가 상기 고정된 스탬프상에서 상기 유연기판을 가압한 상태로 일정범위 회전 이동한다.

일측에 따르면, 상기 기판제공부는 상기 유연기판이 권선되어 보관되며, 상기 유연기판을 상기 유연기판의 이동방향으로 공급시키는 기판 공급롤, 상기 공급된 유연기판이 권선되어 회수되는 기판 회수롤, 그리고 상기 기판 공급롤 및 회수롤 사이에 위치하여 상기 유연기판의 이동을 가이드 하는 적어도 하나의 기판 가이드롤러를 포함할 수 있다.

일측에 따르면, 상기 가압부는, 회전 가능하게 설치되어, 외주면의 일부가 상기 유연기판에 접촉하면서 상기 유연기판의 이동방향에 수직한 방향으로 상기 유연기판을 가압하는 가압롤러, 상기 가압롤러의 상부에 위치하여 상기 가압롤러가 상기 유연기판에 제공하는 압력의 크기를 조절할 수 있는 압력조절파트, 그리고 상기 가압롤러를 상기 유연기판의 이동방향에 대한 수평 또는 수직방향으로 구동시키는 구동파트를 포함할 수 있다.

일측에 따르면, 상기 압력조절파트는, 상기 가압롤러를 지지하는 지지유닛, 그리고 상기 지지유닛의 상부 및 하부에 각각 설치되어 상기 가압롤러에 가압력을 제공하는 가압 스프링을 포함할 수 있다.

일측에 따르면, 임프린트장치는 상기 가압롤러에 의해 제공되는 가압력을 측정하기 위해 압력센서를 더 포함할 수 있다.

일측에 따르면, 상기 가압부는 상기 가압롤러의 외주면상에 구비되어 상기 유연기판이 상기 가압롤러의 외주면에 선택적으로 밀착될 수 있도록 하는 밀착롤러, 그리고 상기 밀착롤러를 선택적으로 가동시키는 밀착롤러 가동유닛을 더 포함할 수 있다.

일측에 따르면, 임프린트장치는 상기 유연기판을 냉각시키는 냉각부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 임프린트장치는 유연기판을 이동시켜 상기 유연기판을 공급 및 회수시키는 기판제공부, 상기 유연기판을 가압하되, 회전 가능하게 설치되어 외주면의 일부가 상기 유연기판에 접촉하면서 상기 유연기판의 이동방향에 수직한 방향으로 상기 유연기판을 가압할 수 있는 가압롤러를 포함하는 가압부, 상기 유연기판을 사이에 두고 상기 가압부의 맞은편에 위치하여 상기 유연기판에 자외선을 조사하는 자외선 조사부, 그리고 상기 유연기판에 전사될 패턴이 형성되고 상기 자외선 조사부상에 고정되게 적어도 하나 구비되는 스탬프를 포함하고 상기 가압부가 상기 고정된 스탬프상에서 상기 유연기판을 가압한 상태로 일정범위 회전 이동할 수 있다.

일측에 따르면, 상기 자외선 조사부는 상기 가압롤러가 상기 유연기판을 가압하면서 상기 자외선조사부상에서 이동하는 동안 상기 유연기판상에 가압이 이루어지는 부분에 대응되게 이동하면서 자외선을 조사하는 자외선 조사부재를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 임프린트장치는 유연기판을 이동시켜 상기 유연기판을 공급 및 회수시키는 기판제공부, 상기 유연기판을 가압하되, 회전 가능하게 설치되어 외주면의 일부가 상기 유연기판에 접촉하면서 상기 유연기판의 이동방향에 수직한 방향으로 상기 유연기판을 가압할 수 있는 가압롤러를 포함하는 가압부, 상기 유연기판을 사이에 두고 상기 가압부의 맞은편에 위치하여 상기 유연기판을 가열하는 가열부, 상기 가열부에 의해 가열된 유연기판을 냉각시키는 냉각부, 상기 유연기판을 사이에 두고 상기 가압부의 맞은편에 위치하고 상기 가열부와 나란하게 위치하여 상기 유연기판에 자외선을 조사하는 자외선 조사부, 그리고 상기 유연기판에 전사될 패턴이 형성되고 상기 가열부 또는 자외선 조사부 중 적어도 하나의 상부에 고정되게 적어도 하나 구비되는 스탬프를 포함하고 상기 가압부가 상기 고정된 스탬프상에서 상기 유연기판을 가압한 상태로 일정범위 회전 이동할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 단단한 평면의 형상을 가지고 있는 스탬프를 가열부 또는 자외선 조사부의 상부에 고정하여 그 위를 롤러로 이동하면서 가압이 이루어지는 바 다양한 형태의 패턴을 유연기판에 전사시킬 수 있다.

또한 패턴의 전사에 기본적으로 필요한 가압 이외에도 가열 혹은 자외선 조사를 수행할 수 있어, 필요에 따라 다양한 임프린팅이 가능하고 기판의 경화 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 제작이 용이한 실리콘기판 또는 유리기판 등으로부터 유연기판에 패턴을 전사한 후 이를 유연스탬프로 보다 쉽게 활용할 수 있어 스탬프의 길이의 한계를 극복할 수 있다.

또한, 가압, 가열, 자외선 조사라는 복합적인 작업을 하나의 장치로 할 수 있어 비용이 절감되고 작업 효율이 향상된다.

도 1은 일반적인 임프린트장치를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트장치를 개략적으로 도시한 도면,
도 3 및 도 4는 압력조절파트를 설명하기 위해 가압부의 측면을 개략적으로 도시한 도면,
도 5a 내지 도 7b는 스탬프의 형상 및 개수에 따라 유연기판에 작용하는 힘 과 압력을 보여주는 도면,
도 8 및 도 9는 밀착수단의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 10 내지 도 13은 도 2에 도시된 임프린트장치의 가압 및 가열 동작을 설명하기 위한 도면, 그리고
도 14 내지 도 16은 도 2에 도시된 임프린트장치의 가압 및 자외선 조사 동작을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트장치(100)는 기판제공부(110), 가압부(120), 가열부(130), 그리고 스탬프(140)를 포함한다. 보다 자세한 설명을 위해 도 2를 제시한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린트장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다.

기판제공부(110)는 유연기판(B)을 이동시켜 공급 및 회수시킨다. 이를 위해 기판제공부(110)는 기판 공급롤(111), 기판 회수롤(112), 그리고 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 도포될 수 있다. 이러한 유연기판(B)은 디스플레이장치, 태양전지 또는 LED와 같은 다양한 산업분야에 적용된다.

기판 공급롤(111)은 유연기판(B)이 권선되어 보관되며, 유연기판(B)을 도 2에 도시된 D방향으로 공급시킨다. 즉, 기판 공급롤(111)은 도시된 R방향으로 회전하면서, 권선된 유연기판(B)을 D방향으로 공급시키는 것이다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 상기 D방향을 기판 이동방향(D)으로 지칭한다.

기판 회수롤(112)은 상기 기판 이동방향(D)으로 공급되는 유연기판(B)이 권선되어 회수된다. 이때, 기판 회수롤(112)은 기판 공급롤(111)와 마주하도록 배치되는 것이 바람직하고, 표면에 전사 처리된 유연기판(B)을 회수한다. 이러한 기판 회수롤(112) 또한, R방향으로 회전되면서 기판 이동방향(D)으로 이동되는 유연기판(B)을 회수시킨다.

기판 가이드롤러(113)는 기판 공급롤(111)과 기판 회수롤(112) 사이에 위치하여, 유연기판(B)의 이동을 가이드한다. 이러한 기판 가이드롤러(113)는 기판 공급롤(111)과 가압부(120)의 사이 및, 상기 기판 회수롤(112)과 가압부(120)의 사이에 각각 2개씩 2쌍인 것으로 예시한다. 그러나, 꼭 이를 한정하는 것은 아니며, 상기 기판 가이드롤러(113)가 각각 3개 이상 마련되거나 각각 1개 마련되는 것과 같이, 적어도 하나 이상 마련되는 변형예도 가능하다.

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

가압부(120)는 유연기판(B)을 가압한다. 유연기판(B)을 가압하여 패턴을 전사하는 방식은 임프린트리소그래피(Imprint Lithography)방식이 적용되는 것으로 예시한다. 이러한 가압부(120)는 가압롤러(121), 압력조절파트(122), 그리고 구동파트(128)을 포함할 수 있다.

가압롤러(121)는 유연기판(B)의 이동경로 상에 회전 가능하게 설치되어, 일부 외주면이 유연기판(B)에 대해 기판 이동방향(D)에 수직한 방향(P)(이하, 가압방향으로 지칭함)으로 선택적으로 밀착된다. 즉, 가압롤러(121)는 유연기판(B)을 상기 가압방향(P)으로 가압하는 것이다.

압력조절파트(122)는 가압롤러(121)가 유연기판(B)을 가압하면서 유연기판(B)에 전달하는 힘 또는 압력을 조절한다. 이러한 압력조절파트(122)는 지지유닛(123), 가압 스프링(124), 수용유닛(125)을 포함할 수 있다.

지지유닛(123)은 가압롤러(121)를 지지하면서 그 일단이 수용유닛(125)에 수용될 수 있다. 즉, 가압롤러(121)가 가압방향(P)으로 이동 가능하도록 지지유닛(123)이 수용유닛(125) 내부에서 이동한다. 한편, 가압롤러(121)를 지지하는 가압롤러홀더(127)가 더 구비될 수 있고, 지지유닛(123)과 가압롤러홀더(127)는 일체로 형성될 수 있다. 또한 지지유닛(123)과 가압롤러홀더(127)가 힌지 연결되는 변형예 또한 가능하다.

가압 스프링(124)은 지지유닛(123)과 연결되어 수용유닛(125) 내부에 개재되는 것으로 예시하나 가압 스프링(124)의 배치 형태나 개수는 제한하지 않으며 다양한 변형예가 가능함은 당연하다. 가압 스프링(124)은 지지유닛(123)의 상단에 배치되는 상부 스프링(124a) 및 지지유닛(123)의 하단에 배치되는 하부 스프링(124b)을 포함할 수 있다.

상부 스프링(124a) 및 하부스프링(124b)는 각각 적어도 한 개 구비되어 가압롤러(121)의 가압방향(P)으로의 힘 또는 압력을 조절한다. 즉, 각각의 스프링의 강성을 조절하여 가압롤러(121)가 유연기판(B)에 제공하는 힘을 조절할 수 있고, 압력센서(126)를 더 포함하여 유연기판(B)에 제공되는 압력을 측정할 수 있고, 피드백제어를 통해 상기 강성을 조절하는 방법 또한 가능하다.

구동파트(128)는 가압부재(128a), 이송부재(128b), 그리고 이송부재 지지대(128c)를 포함할 수 있다.

가압부재(128a)는 가압롤러(121)가 가압방향(P)로 승하강 할 수 있도록 구동력을 전달하고, 이송부재(128b)는 이송부재 지지대(128c) 상에서 가압부(120)가 기판 이동방향(D)에 평행한 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있도록 구동력을 전달한다.

가압롤러(121)가 유연기판(B)을 가압하면서 슬라이딩이동을 하는 동안에 유연기판(B)에 압력을 일정하게 유지하기 위해 유연기판(B)에 작용하는 힘의 변화를 도 3 내지 도 7b를 참고하여 설명한다.

도 3을 참고하면, 가압롤러(121)가 유연기판(B)을 가압하기 전에는 가압롤러(121)의 자중에 의해 상부 스프링(124a)는 인장되고, 하부 스프링(124b)은 수축된 상태로 유지된다. 이때 도 4의 도시와 같이, 가압롤러(121)가 가압방향(P)으로 하강하고 유연기판(B)을 가압하면, 상부 스프링(124a)은 수축되고 하부 스프링(124b)은 인장되면서 지지유닛(123)이 초기상태보다 z만큼 이동한다. 따라서, 상부 스프링(124a)의 스프링상수를 k1 이라 하고 하부 스프링(124b)의 스프링상수를 k2라 하면 k1, k2, z를 이용하여 하기와 같은 수학식에 의해 유연기판(B)에 작용하는 힘(F)의 크기를 구할 수 있다.

이렇게 구해지는 힘은 각각의 스프링상수(k1, k2)를 변화시키는 등 다양한 방법을 통하여 유연기판(B)에 작용하는 압력이 일정하도록 조절될 수 있다.

도 5a, 6a, 7a의 도시에서 스탬프(140)의 상단에는 도시되지 않았으나 유연기판(B)이 위치하고 그 위로 가압롤러(121)가 유연기판(B)을 가압한 상태에서 이동한다. 스탬프(140)상에 형성된 패턴이 유연기판(B)에 효과적으로 전사되기 위해서는 유연기판(B)이 스탬프(140)상에서 일정한 압력을 받아야 한다. 따라서 스탬프(140)의 형상에 따라 압력을 일정하게 유지하도록 하기 위해 가압롤러(121)가 유연기판(B)에 가하는 힘의 크기가 조절되어야 한다.

도 5a를 참고하면, 가열부(130)상에 사각형의 형상을 가진 스탬프(140)가 고정되게 놓여지는 실시예가 예시된다. 이 경우 가압롤러(121)가 유연기판(B)에 가하는 힘은 가압롤러(121)의 진행방향에 따라 일정하게 작용한다. 그에 따라 유연기판(B)이 스탬프(140)상에서 받는 압력 또한 일정하게 발생한다. 도 5b는 가압롤러(121)의 진행방향(x축)에 따른 힘 또는 압력(y축)의 그래프이다.

도 6a를 참고하면, 가열부(130)상에 원형의 형상을 가진 스탬프(140)가 고정되게 놓여지는 실시예가 예시된다. 이 경우 가압롤러(121)가 유연기판(B)에 가하는 힘은 도 6b의 도시와 같이 가압롤러(121)의 진행방향에 따라 다르게 작용한다. 즉, C-D/2 지점에서 힘이 서서히 작용하다가 스탬프(140)의 중심인 C 지점에서 힘은 최대가 되고, C+D/2 지점까지 다시 힘이 서서히 줄어들도록 힘이 작용한다. 그에 따라 유연기판(B)이 스탬프(140)상에서 받는 압력은 일정하게 발생한다. 한편, 도 6b의 도시에서 x축은 가압롤러(121)의 진행방향, y축은 힘 또는 압력을 나타낸다.

도 7a를 참고하면, 가열부(130)상에 원형의 형상을 가진 스탬프(140)가 여러 개 고정되게 놓여지는 실시예가 예시된다. 이 경우 가압롤러(121)가 유연기판(B)에 가하는 힘은 도 7b의 도시와 같이 가압롤러(121)의 진행방향에 따라 다르게 작용한다. 즉, 유연기판(B)이 각각의 스탬프(140)상에서 받는 압력이 일정하도록 해당 지점에서의 스탬프(140)의 면적에 대응하게 힘의 크기가 조절되는 것이다. 도 7b의 도시에서 x축은 가압롤러(121)의 진행방향, y축은 힘 또는 압력을 나타낸다.

이렇게 스탬프(140)의 다양한 형상에 따라, 즉 유연기판(B)이 스탬프(140)와 접촉하는 면적의 크기에 따라, 압력조절파트(122)에 의해 가압롤러(121)가 스탬프(140)위에 놓여진 유연기판(B)에 가하는 힘의 크기가 조절될 수 있고, 그에 따라 유연기판(B)에 최초 가압이 이루어진 후 일정한 압력을 유지하며 임프린트를 수행할 수 있다.

일측에 따르면, 가압부(120)는 가압롤러(121)의 외주면에 유연기판(B)을 밀착시키기 위한 밀착수단(129)을 더 구비함이 좋다. 밀착수단(129)은 도 8의 도시와 같이 밀착롤러(129a)와 가동유닛(129b)을 포함한다.

밀착롤러(129a)는 가압롤러(121)의 외주면에 유연기판(B)을 사이에 두고 선택적으로 밀착된다. 이러한 밀착롤러(129a)는 도시된 바와 같이, 상기 유연기판(B)의 일정 범위를 가압롤러(121)의 외주면에 밀착시키기 위해, 상호 이격된 한 쌍인 것으로 예시한다. 가동유닛(129b)은 상기 밀착롤러(129a)를 상기 가압롤러(121)에 밀착되는 밀착방향으로 선택적으로 가동시킨다. 본 실시예에서는 상기 가동유닛(129b)이 상기 밀착롤러(129a)를 양방향 가동시키는 실린더인 것으로 예시한다. 또한, 상기 한 쌍의 밀착롤러(129a)는 가동유닛(129b)과 전달부재(129c)를 통해 연결되어 가동력을 전달받음으로써, 일체로 가동되는 것으로 예시한다.

이러한 밀착수단(140)의 구성에 의하면, 상기 실린더인 가동유닛(129b)이 도 9의 도시와 같이 상방향으로 이동하면, 이에 연동하여 밀착롤러(129a)가 가압롤러(121)의 외주면에 유연기판(B)을 밀착시킨다.

가열부(130)는 가압부(120)의 맞은편에 위치하고, 유연기판(B)에 가압에 의해 스탬프(140)의 패턴이 전사되는 경우에 유연기판(B)에 고온의 온도를 전달한다. 즉, 가열부(130)와 가압부(120)에 의해 임프린트 공정에서 가열과 가압이 같이 이루어 질 수 있는 것이다.

가열부(130)와 가압부(120)의 사이로 유연기판(B)이 이동한다. 보다 자세하게는 가열부(130)는 지지면(131)이 구비될 수 있고, 평탄하게 구비되는 것으로 예시되는 지지면(131)에 일정한 패턴이 형성된 스탬프(140)가 적어도 하나 고정되게 구비된다. 그 위로 유연기판(B)이 지나가고 가압부(120)가 유연기판(B)을 가압하면서 스탬프(140)의 패턴이 유연기판(B)으로 전사되는 것이다. 이때 가열부(130)는 가열에 의해 유연기판(B)의 재료적 성질을 유연하게 만들어 패턴의 전사를 용이하게 하는 것이다.

결국, 가압부(120)가 가열부(130)의 지지면(131)을 따라 이동하는 범위에 대응하는 만큼 유연기판(B)에 가압과 가열에 의한 패턴의 전사가 이루어질 수 있게 된다.

스탬프(140)는 유연기판(B)에 전사될 일정 패턴이 형성된다. 이러한 스탬프(140)는 사각형, 원형 등의 다양한 형상을 취할 수 있으며, 특히 복수의 스탬프(140)가 가압부(120)상에 구비될 수 있어, 다양한 패턴의 전사가 가능하다.

일측에 따르면, 임프린트장치(100)는 냉각부(150)를 더 포함할 수 있다. 냉각부(150)는 가압부(120)의 일측에 위치하여 가압 및 가열이 이루어진 유연기판(B)을 일정온도 이하로 냉각시키는 역할을 한다. 따라서 냉각부(150)는 가압롤러(121) 부근에 위치하는 것이 바람직하다. 냉각부(150)는 공기(Air), 질소(N2) 등의 냉각가스를 유연기판(B)을 향해 분사하거나 열전소자를 장착할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 임프린트장치(100)는 자외선 조사부(160)를 더 포함할 수 있다. 자외선 조사부(160)는 임프린트 공정을 수행하는데 있어서 유연기판(B)에 자외선을 조사한다. 이러한 자외선 조사부(160)는 가열부(130)와 교체 가능하게 구비되어 자외선 조사부(160)만 구비되고 자외선 조사부(160)의 지지면(161)에 스탬프(140)가 놓여질 수 있다. 또는 가열부(130)와 나란히 배치되어 가열과 자외선 조사가 하나의 공정에서 이루어질 수도 있다.

자외선 조사부(160)는 자외선 조사부재(162)를 내부에 더 구비할 수 있고, 자외선 조사부재(162)는 자외선 조사부(160)내에서 이동이 가능하여 자외선의 조사가 필요한 곳에 정확한 조사가 가능하다. 정확한 구동은 뒤에서 설명한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 임프린트장치(100)의 동작을 도 10 내지 도 16을 참고하여 설명한다. 이때 가열부(130)와 자외선 조사부(160)가 나란히 설치되어 있는 실시예로 설명한다. 이러한 설명을 바탕으로 가열부(130)만 있는 경우와 자외선 조사부(160)만 있는 변형예를 실시 할 수 있음은 자명하다.

우선 도 10의 도시와 같이, 스탬프(140)가 가열부(130)의 지지면(131)상에 고정되게 위치한다. 그리고, 기판 공급롤(111)로부터 공급된 유연기판(B)은 밀착롤러(129a)에 의해 가압롤러(121)의 외주면에 밀착된다. 이때 가압롤러(121)는 구동파트(128)에 의해 가열부(130)로부터 이격되도록 상방향으로 들어올려진 상태이다.

그 후, 도 11의 도시와 같이 가압롤러(121)가 구동파트(128)에 의해 하방향, 즉 가압방향(P)으로 이동되어 가열부(130)의 지지면(131)에 놓여진 스탬프(140)에 유연기판(B)을 밀착시킨다. 이때 가압롤러(121)의 가압방향(P)의 이동은 가압부재(128a)의 구동력에 의해 이루어지며 가압롤러(121)가 유연기판(B)을 스탬프(140)에 밀착시키는 정도는 압력조절파트(122)에 의해 조절된다.

가압롤러(121)가 유연기판(B)을 지지면(131)의 스탬프(140)에 밀착시킨 후, 도 12의 도시와 같이 이송부재(128b)가 이송부재 지지대(128c)를 따라 슬라이딩 되면서 가압롤러(121)는 상기 슬라이딩 방향으로 회전 이동한다. 이때 일정한 압력을 유지하도록 압력조절파트(122)에 의해 힘이 조절되고 가압롤러(121)가 회전 이동하는 동안 스탬프(140)와 접촉하는 유연기판(B)의 모든 위치에서 일정한 압력이 인가된다. 그로 인해 유연기판(B)에는 다양한 스탬프(140)의 패턴이 효과적으로 전사된다. 이때 가열부(130)에 의한 가열을 통하여 유연기판(B)의 재료적 성질이 유연해지고 패턴의 전사가 용이해진다. 한편, 가압과 가열이 이루어진 유연기판(B)은 냉각부(150)를 거치면서 일정 이하의 온도로 냉각되면서 경화되고 패턴의 형상이 남는다.

가압롤러(121)가 가열부(130)의 지지면(131)을 따라 이동이 완료되면 도 13의 도시와 같이 가압롤러(121)는 다시 상방향으로 승강한다. 따라서 가압과 가열로 인한 임프린트가 종료된다. 그 후 가압롤러(121)는 이송부재(128b)를 통해 다시 도 10의 도시과 같이 초기 상태로 돌아간다.

한편, 가압과 가열과정을 마친 후, 또는 자외선의 조사가 필요한 경우에는 가압부(120)는 이송부재(128b)를 통해 자외선 조사부(160)까지 슬라이딩 이동한다. 또는 가열부(130)와 자외선 조사부(160)는 수평이동이 가능하여 자외선 조사부(160)가 가압부(120)의 하단까지 이동할 수도 있다. 일반적으로 자외선의 조사가 필요한 경우에는 유연기판(B)에 자외선에 반응하는 레지스트가 도포되어 있는 것이 바람직하다.

이 경우, 자외선 조사부(160)의 지지면(161)상에 스탬프(140)가 위치할 수 있다. 앞에서 설명한 것과 같이 구동파트(128)에 의해 가압롤러(121)가 하강하여 도 14의 도시와 같이 유연기판(B)을 스탬프(140)상에 밀착시킨다. 그리고 유연기판(B)이 스탬프(140)상에 가압된 상태에서 가압롤러(121)는 이송부재(128b)에 의해 이동한다. 가압과정은 앞에서 설명한 것과 같다.

이와 동시에 자외선 조사부재(162)에서 유연기판(B)이 스탬프(140)상에서 가압이 이루어지는 부분에 자외선을 조사한다. 이때 도 15 및 도 16의 도시와 같이 가압롤러(121)가 지지면(161)을 따라 회전 이동하는 동안 자외선 조사부(160) 내에서 자외선 조사부재(162)는 유연기판(B)상에 가압이 이루어지는 부분에 대응하여 이동하면서 자외선을 조사한다. 따라서 균일한 자외선 조사에 따른 효율적인 임프린트가 이루어 질 수 있다.

상기와 같은 구성 및 작동을 바탕으로 가압, 가열, 자외선 조사가 하나의 공정에서 효율적으로 이루어질 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 임프린트장치 110: 기판제공부
120: 가압부 121: 가압롤러
122: 압력조절파트 128: 구동파트
130: 가열부 140: 스탬프
150: 냉각부 160: 자외선 조사부

Claims

유연기판을 이동시켜 상기 유연기판을 공급 및 회수시키는 기판제공부;
상기 유연기판을 가압하는 가압부;
상기 유연기판을 사이에 두고 상기 가압부의 맞은편에 위치하여 상기 유연기판을 가열하는 가열부; 및
상기 유연기판에 전사될 패턴이 형성되고 상기 가열부상에 고정되게 적어도 하나 구비되는 스탬프;
를 포함하고,
상기 가압부는,
회전 가능하게 설치되어, 외주면의 일부가 상기 유연기판에 접촉하면서 상기 유연기판의 이동방향에 수직한 방향으로 상기 유연기판을 가압하는 가압롤러;
상기 가압롤러의 상부에 위치하여 상기 가압롤러가 상기 유연기판에 제공하는 압력의 크기를 조절할 수 있는 압력조절파트; 및
상기 가압롤러를 상기 유연기판의 이동방향에 대한 수평 또는 수직방향으로 구동시키는 구동파트;
상기 가압롤러의 외주면상에 구비되어 상기 유연기판이 상기 가압롤러의 외주면에 선택적으로 밀착될 수 있도록 하는 밀착롤러; 및
상기 밀착롤러를 선택적으로 가동시키는 밀착롤러 가동유닛;
을 포함하는 임프린트장치.
제1항에 있어서,
상기 기판제공부는,
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 이동을 가이드하는 적어도 하나의 기판 가이드롤러;
를 포함하는 임프린트장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 압력조절파트는,
상기 가압롤러를 지지하는 지지유닛; 및
상기 지지유닛의 상부 및 하부에 각각 설치되어 상기 가압롤러에 가압력을 제공하는 가압 스프링;
을 포함하는 임프린트장치.
제4항에 있어서,
상기 가압롤러에 의해 제공되는 가압력을 측정하기 위해 압력센서를 더 포함하는 임프린트장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 유연기판을 냉각시키는 냉각부를 더 포함하는 임프린트장치.
유연기판을 이동시켜 상기 유연기판을 공급 및 회수시키는 기판제공부;
상기 유연기판을 가압하되, 회전 가능하게 설치되어 외주면의 일부가 상기 유연기판에 접촉하면서 상기 유연기판의 이동방향에 수직한 방향으로 상기 유연기판을 가압할 수 있는 가압롤러, 상기 가압롤러의 외주면상에 구비되어 상기 유연기판이 상기 가압롤러의 외주면에 선택적으로 밀착될 수 있도록 하는 밀착롤러 및 상기 밀착롤러를 선택적으로 가동시키는 밀착롤러 가동유닛을 포함하는 가압부;
상기 유연기판을 사이에 두고 상기 가압부의 맞은편에 위치하여 상기 유연기판에 자외선을 조사하는 자외선 조사부; 및
상기 유연기판에 전사될 패턴이 형성되고 상기 자외선 조사부상에 고정되게 적어도 하나 구비되는 스탬프;
를 포함하고 상기 가압부가 상기 고정된 스탬프상에서 상기 유연기판을 가압한 상태로 일정범위 회전 이동하는 임프린트장치.
제8항에 있어서,
상기 자외선 조사부는 상기 가압롤러가 상기 유연기판을 가압하면서 상기 자외선조사부상에서 이동하는 동안 상기 유연기판상에 가압이 이루어지는 부분에 대응되게 이동하면서 자외선을 조사하는 자외선 조사부재를 포함하는 임프린트장치.
유연기판을 이동시켜 상기 유연기판을 공급 및 회수시키는 기판제공부;
상기 유연기판을 가압하되, 회전 가능하게 설치되어 외주면의 일부가 상기 유연기판에 접촉하면서 상기 유연기판의 이동방향에 수직한 방향으로 상기 유연기판을 가압할 수 있는 가압롤러, 상기 가압롤러의 외주면상에 구비되어 상기 유연기판이 상기 가압롤러의 외주면에 선택적으로 밀착될 수 있도록 하는 밀착롤러 및 상기 밀착롤러를 선택적으로 가동시키는 밀착롤러 가동유닛을 포함하는 가압부;
상기 유연기판을 사이에 두고 상기 가압부의 맞은편에 위치하여 상기 유연기판을 가열하는 가열부;
상기 가열부에 의해 가열된 유연기판을 냉각시키는 냉각부;
상기 유연기판을 사이에 두고 상기 가압부의 맞은편에 위치하고 상기 가열부와 나란하게 위치하여 상기 유연기판에 자외선을 조사하는 자외선 조사부;
상기 유연기판에 전사될 패턴이 형성되고 상기 가열부 또는 자외선 조사부 중 적어도 하나의 상부에 고정되게 적어도 하나 구비되는 스탬프;
를 포함하고 상기 가압부가 상기 고정된 스탬프상에서 상기 유연기판을 가압한 상태로 일정범위 회전 이동하는 임프린트장치.
삭제
제10항에 있어서,
상기 자외선 조사부는 상기 가압롤러가 상기 유연기판을 가압하면서 상기 자외선조사부상에서 이동하는 동안 상기 유연기판상에 가압이 이루어지는 부분에 대응되게 이동하면서 자외선을 조사하는 자외선 조사부재를 포함하는 임프린트장치.