KR101339181B1 - 미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법 - Google Patents

미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 미세패턴 형성장치는 미세패턴이 각인된 스탬프가 설치되는 제1 챔버;상기 제1 챔버와 결합되어 처리공간을 제공하며, 감광막이 도포되어 인라인(inline)으로 이동되는 기판을 지지하는 제2 챔버;및 상기 처리공간이 밀폐됨에 따라, 상기 기판과 상기 제1 챔버의 사이에 밀폐되어 형성되는 제1 공간과, 상기 기판과 상기 제2 챔버의 사이에 밀폐되어 형성되는 제2 공간의 압력을 조절하는 압력 조절부;를 구비함으로써, 챔버에 제공되는 기판에 의해 챔버의 처리공간을 제1 공간과 제2 공간으로 구분하여, 두 공간의 압력차에 의해 대면적의 기판에 미세패턴을 반복적으로 연속하여 임프린트 시키므로, 저비용의 설비 투자와, 미세패턴 형성시간의 단축으로 인해 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Figure R1020060115995
챔버, 압력 조절부, 제1 기밀부재, 제2 기밀부재

Description

미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법{Apparatus for forming a nano-pattern and method using the same}
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치를 간략하게 나타낸 단면도이다.
도 1b는 도 1a에 표기된 I부를 확대 도시한 확대 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제2 챔버의 평면을 간략히 나타낸 평면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치의 동작을 나타낸 작동도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명은 미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 챔버에 제공되는 기판에 의해 챔버의 처리공간을 제1 공간 과 제2 공간으로 구분하여, 두 공간의 압력차에 의해 대면적의 기판에 미세패턴을 반복적으로 연속하여 임프린트 시키는 미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법에 관한 것이다.
최근 들어 급속히 정보화 시대로 진입하면서, 언제 어디서나 정보를 접할 수 있도록, 정보를 문자 또는 영상으로 표시하여 눈으로 볼 수 있게 해주는 디스플레이 기술이 더욱 중요시 되고 있다.
이러한 디스플레이 장치의 소비경향을 살펴보면, 기존의 CRT는 부피가 크고, 무거운 단점이 있어서 사용하기 편리한 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel) 등의 평판 디스플레이의 수요가 급격히 늘어나고 있다.
이에 따라, 평판 디스플레이의 대량생산과 원가의 절감이 제조업체의 경쟁력 제고책의 하나가 되고 있다. 원가를 절감하고 대량생산을 달성하기 위해서는, 유리기판의 사이즈를 증대시킴으로써 동일한 제조공정에서 보다 많은 패널을 절단해 냄으로써 생산성을 향상시켜는 것이 선결과제로 남고 있다.
한편, 평판 디스플레이의 제조 공정 중 투명한 유리기판위에 컬러 필터, 화소, 박막 트랜지스터(thin film transistor) 등을 형성하는 전극공정은 핵심공정으로 분류된다. 이러한 전극공정은 사진현상(photo lithography) 기술에 의해 진행된다.
사진현상 기술은 기판위에 SiO2 나 Si3N4 등의 얇은 박막을 증착 등의 방법으로 입힌다. 여기에 빛에 잘 반응하는 화학 물질인 감광막(photoresist)를 스핀 코 팅(spin-coating)하여 균일하게 입힌다. 감광막이 입혀진 기판을 대표적인 광 사진현상 장비인 이동식 축소 투영 노광장치(stepper)에 올려놓고 형성하고자 하는 패턴이 새겨진 마스크(mask 혹은 reticle)를 광원과 기판 사이에 놓아서 선택적으로 빛을 통과하게 한다. 그 결과 감광막에는 빛을 받은 부분과 그렇지 못한 부분이 화학적으로 차이를 보인다. 빛을 받은 부분이 현상액(developer)에 반응하여 상대적으로 잘 용해되어 떨어져 나가는 감광막을 양성 감광막(positive photoresist)라 하고, 반대로 빛을 받은 부분의 결합력이 커져서 현상액 속에서 용해되지 않고 남게 되는 감광막을 음성 감광막(negative photoresist)라 한다. 이러한 현상 과정을 거치면 감광막이 남아 있어서 여전히 그 밑의 박막을 덮고 있는 부분과, 감광막이 용해되어 그 밑의 박막이 드러나는 부분이 생긴다. 여기서 화학 물질을 가하면 감광막이 남아 있지 않는 부분은 드러난 박막과 화학반응(식각;etching)을 하여 제거되고, 보호막으로 사용된 감광막이 남아 있는 부분은 화학반응을 하지 않아 그 밑의 박막은 그대로 남게 된다. 남아 있는 감광막을 제거(strip)하면 최종적으로 원하는 형상의 패턴이 형성되는 것이다.
이와 같은 사진현상 기술의 미세패턴 형성의 정밀도는 사용하는 빛의 파장에 따라서 결정된다. 따라서, 초기에는 눈에 보이는 파장의 빛(가시광선)을 사용했으나 곧 자외선(자외선)을 사용하게 되었고, 최근에는 필요에 따라 전자빔(eb)을 사용해서 1㎛ 이하의 세밀한 패턴을 취급하고 있다.
그러나 이러한 사진현상 방법은 회로의 미세화가 진행됨에 따라 노광장비의 초기 투자비용의 증가와, 사용되는 빛의 파장과 유사한 해상도를 갖는 마스크의 가 격도 급등하는 문제를 갖고 있다.
따라서 고비용의 사진현상 기술을 대체되는 기술로 미세패턴 형성기술이 주목받고 있다. 이러한 미세패턴 형성기술은 미세패턴이 각인된 스탬프를 기판 위에 스핀코팅(spin-coating)된 고분자 소재의 감광막을 가압하는 방식이다.
이러한 미세패턴 형성방식은 스탬프와 감광막을 물리적 접촉을 시키고, 압력을 가한 후, 온도를 낮추는 열경화 방식과, 자외선 경화형 감광막을 사용하여, 자외선 조사를 통해 경화하는 자외선 경화 방식으로 구분될 수 있다.
여기서, 일반적인 미세패턴 형성장치는 정전척과 같은 부착수단에 의해 스탬프 및 기판을 부착하고, 스탬프를 기판에 접촉시킨 후, 스탬프를 가압하여, 미세패턴 형성공정을 수행한다. 또한, 대면적의 기판에 동일 미세패턴을 반복하여 형성하기 위해서는, 스탬프를 부착하고 있는 스탬프 부착수단을 구동시키며, 공정이 진행된다.
그러나, 정전척과 같은 부착수단을 채용하는 경우에는 비교적 단가가 비싼 정전척을 대면적의 기판에 대응되는 넓이로 구비해야 하므로, 설비 투자비용의 증가로 이어지는 문제점이 발생된다.
또한, 스탬프를 부착하고 있는 스탬프 부착수단을 구동시킬 때에 발생할 수 있는 장비의 진동 등의 영향으로 스탬프와 기판 간 정밀한 정렬이 틀어질 수 있으므로, 스탬프와 기판 간 재정렬에 많은 시간이 투자되어, 생산성이 저하되는 문제점이 발생된다.
특히, 이러한 문제점은 기판 및 스탬프의 대면적화에 따라 점차 심각해지고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 챔버에 제공되는 기판에 의해 챔버의 처리공간을 제1 공간과 제2 공간으로 구분하여, 두 공간의 압력차에 의해 대면적의 기판에 미세패턴을 연속적으로 임프린트 시켜, 저비용의 설비 투자와, 생산성을 향상시키도록 한 미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 미세패턴 형성장치는 미세패턴이 각인된 스탬프가 설치되는 제1 챔버;상기 제1 챔버와 결합되어 처리공간을 제공하며, 감광막이 도포되어 인라인(inline)으로 이동되는 기판을 지지하는 제2 챔버;및 상기 처리공간이 밀폐됨에 따라, 상기 기판과 상기 제1 챔버의 사이에 밀폐되어 형성되는 제1 공간과, 상기 기판과 상기 제2 챔버의 사이에 밀폐되어 형성되는 제2 공간의 압력을 조절하는 압력 조절부;를 구비하며, 상기 제2 공간의 압력이 상기 제1 공간 측으로 작용되도록 하여, 상기 기판을 가압하여 상기 미세패턴을 상기 기판에 임프린트 시킨다.
상기 제1 챔버는 상기 제1 챔버를 지지하는 승강 스크류와, 상기 승강 스크류를 승강시키는 승강 구동부에 의해 승강 될 수 있다.
상기 제1 챔버에는 상기 기판과 접하는 면의 테두리부에 설치되는 제1 기밀부재를 구비하며, 상기 제2 챔버에는 상기 기판과 접하는 면의 테두리부에 설치되는 제2 기밀부재를 구비할 수 있다.
상기 압력 조절부는 상기 제1 공간의 흡기 및 배기를 수행하는 제1 펌프;상기 제1 공간과 연통되는 제1 연결관;상기 제2 공간의 흡기 및 배기를 수행하는 제2 펌프;및 상기 제2 공간과 연통되는 제2 연결관;을 구비할 수 있다.
상기 제1 펌프는 상기 제1 공간의 배기를 수행하여 상기 제1 공간의 진공분위기를 형성하며, 상기 제2 공간은 대기압 상태를 유지하여, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간의 압력 차에 의해 상기 기판을 상기 스탬프 측으로 가압하여, 상기 기판의 감광막에 상기 미세패턴을 임프린트 시킬 수 있다.
상기 제2 펌프는 상기 제2 공간의 배기를 수행하여 상기 제2 공간을 진공분위기를 형성하며, 상기 제1 펌프는 상기 제1 공간의 흡기를 수행하여 상기 제1 공간을 대기압으로 전환시켜, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간의 압력 차에 의해 상기 스탬프에 합착 된 상기 기판을 상기 제2 챔버 측으로 가압하여 분리시킬 수 있다.
상기 제2 챔버에는 상기 기판을 지지하며, 상기 기판의 이동방향으로 롤링 되는 다수개의 롤러가 설치될 수 있다.
상기 기판에는 정렬마크가 삽입되며, 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버에는 상기 정렬마크를 감지하는 감지부가 설치될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 미세패턴 형성방법은 미세패턴이 형성된 스탬프를 제1 챔버에 설치하는 단계;상기 제1 챔버와 함께 소정의 처리공간을 제공하는 제2 챔버 로 감광막이 도포된 기판을 제공하는 단계;상기 처리공간을 밀폐시켜, 상기 기판과 상기 제1 챔버의 사이에 밀폐되어 형성되는 제1 공간과, 상기 기판과 상기 제2 챔버의 사이에 밀폐되어 형성되는 제2 공간으로 구분하는 단계;상기 제1 공간과 상기 제2 공간의 압력을 조절하여, 상기 감광막에 상기 미세패턴을 임프린트 시키는 단계;및 상기 제1 공간과 상기 제2 공간의 압력을 조절하여, 합착된 상기 스탬프와 상기 기판을 분리시키는 단계;를 포함한다.
상기 기판을 제공하는 단계는 상기 기판에 형성된 정렬마크를 감지하여, 상기 기판의 이송을 정지시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 미세패턴을 임프린트 시키는 단계는 상기 제1 공간의 배기를 수행하여 상기 제1 공간의 진공분위기를 형성하며, 상기 제2 공간은 대기압 상태를 유지하여, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간의 압력 차에 의해 상기 기판을 상기 스탬프 측으로 가압하여, 상기 기판의 감광막에 상기 미세패턴을 임프린트 시키는 단계를 포함할 수 있다.
합착된 상기 스탬프와 상기 기판을 분리시키는 단계는 상기 제2 공간의 배기를 수행하여 상기 제2 공간을 진공분위기를 형성하며, 상기 제1 공간의 흡기를 수행하여 상기 제1 공간을 대기압으로 전환시켜, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간의 압력 차에 의해 상기 스탬프에 합착 된 상기 기판을 상기 제2 챔버 측으로 가압하여 분리시키는 단계를 포함할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치를 간략하게 나타낸 단면도이고, 도 1b는 도 1a에 표기된 I부를 확대 도시한 확대 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제2 챔버의 평면을 간략히 나타낸 평면도이다.
도 1a 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치(100)는 미세패턴이 각인된 스탬프(20)가 설치되는 제1 챔버(110)와, 내부로 감광막(12)이 형성되어 반입되는 기판(10)을 지지하는 제2 챔버(120)로 구분되는 챔버(130)를 구비한다.
제1 챔버(110) 내측에는 스탬프(20)가 고정되도록 설치된다. 스탬프(20)는 스탬프(20)의 테두리부에서 스탬프(20)를 탈착시키는 클램프(111)에 의해 제1 챔버(110)와 소정간격 이격되도록 고정된다.
이러한 클램프(111)는 스탬프(20)에 각인된 음각 면을 벗어나지 않은 범위(h1) 내에서 스탬프(20)를 수취하고 있는 것이 바람직하다. 이는 기판(10)과 스탬프(20)의 접촉 시, 기판(10) 표면에 클램프(111)가 접촉되어 기판(10)이 손상되는 것을 방지하기 위한 것이다. 따라서, 스탬프(20)의 주연부는 클램프(111)가 끼워질수 있도록 걸림턱(22)이 형성될 수 있다.
여기서, 스탬프(20)는 미세패턴 형성공정 전에 장비 셋팅 과정에서 미리 제1 챔버(110)에 고정되도록 설치될 수 있으며, 다른 실시예로, 별도의 스탬프 이송장치(미도시)에 의해 챔버(130)로 반입된 후, 클램프(111)가 스탬프(20)를 수취하도록 실시 될 수 있을 것이다.
제1 챔버(110)에는 제1 챔버(110)와 스탬프(20)의 간격을 이격시키며, 제1 챔버(110)와 스탬프(20)의 간격을 유지시키는 이격부재(113)가 구비된다. 이러한 이격부재(113)는 스탬프(20)를 지지하여, 기판(10)이 스탬프(20)에 가압됨에 따라 발생할 수 있는 스탬프(20)의 변형 및 균열을 방지하기 위한 것이다.
여기서, 이격부재(113)는 제1 챔버(110)에 구비되는 것으로 설명하고 있으나, 다른 실시예로 스탬프(20)의 미세패턴이 각인된 반대측면에 리브(rib)와 같은 보강재를 설치하여 실시될 수 있을 것이다.
한편, 본 발명에 따른 미세패턴 형성장치(100)는 대면적의 기판(10)이 챔버(130)의 내측으로 통과되는 인라인(inline)의 기판(10)을 챔버(130)의 일측으로 반입시켜, 기판(10)에 제1 챔버(110)에 설치된 스탬프(20)의 미세패턴을 반복하여 연속적으로 임프린트 한 후, 챔버(130)의 타측으로 반출하게 된다.
따라서, 챔버(130) 외부의 둘레에는 기판(10)을 반입시키며, 챔버(130)로 제공하는 기판 이송장치(140)가 다수개로 구비된다. 이러한 기판 이송장치(140)는 챔버(130) 외부에서 기판(10)을 최초 미세패턴이 임프린트 되는 영역(P1)에 정렬되도록 챔버(130) 내부로 반입시킨다. 또한, 기판 이송장치(140)는 기판(10)에 최초 미세패턴이 되는 영역(P1)에 미세패턴이 임프린트 되면, 다음 미세패턴이 임프린트 되는 영역(P2)으로 기판(10)을 정렬시키기 위해, 기판(10)을 이동시킨다.
여기서, 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치(100)는 최초 미세패턴이 임프린트 되는 영역(P1)에는 복수개의 임프린트 영역(P1-1,P1-2,P1-3,P1-4)이 형성되어 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장 치(100)는 1회 임프린트 시, 기판(10)이 4분할되어 4장의 기판(10)이 제조되는 것이다. 이때, 도시된 도면에서는 1회 임프린트 시, 4장의 기판(10)으로 분할하도록 도시되어 있지만, 다중 분할되는 임프린트 영역은 얼마든지 증가시켜 실시 할 수 있을 것이다.
한편, 기판(10)에는 미세패턴이 임트린트 될 영역(P1,P2)을 식별하기 위한 정렬마크(10a)가 삽입되어 챔버(130)로 제공된다. 제1 챔버(110) 및 제2 챔버(120)에는 기판(10)의 정렬마크(10a)를 감지하기 하는 감지부(150)가 구비된다.
감지부(150)는 제1 챔버(110)의 상부에 설치되며 제1 챔버(110)를 관통하여 형성된 촬영홀(151)을 통해 기판(10)의 정렬마크(10a)를 촬영하는 카메라(153)와, 제2 챔버(120)의 하부에 설치되며 카메라(153)가 기판(10)의 정렬마크(10a)를 촬영할 수 있도록 제2 챔버(120)를 관통하여 형성된 조명홀(155)을 통해 조명을 제공하는 조명장치(157)로 실현될 수 있다.
이러한 감지부(150)는 정렬마크(10a)를 촬영하여, 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치(100)의 동작 전반에 대한 제어를 수행하는 제어부(미도시)로 전송하며, 제어부는 기판(10)의 정렬여부를 판단하여 기판 이송장치(140)의 동작을 제어하게 된다.
한편, 제1 챔버(110)는 제2 챔버(120)를 관통하여 제1 챔버(110)를 지지하는 승강 스크류(171)와, 승강 스크류(171)를 승강시키는 승강 구동부(170)에 의해 제2 챔버(120) 측으로 구동 가능하도록 구비된다. 그리고, 제1 챔버(110)의 기판(10)과 접하는 면과, 제2 챔버(120)의 기판과 접하는 면에는 각각 제1 기밀부재(115)와, 제2 기밀부재(125)가 구비된다.
따라서, 승강 구동부(170)가 승강 스크류(171)를 하강시켜, 제1 챔버(110)를 제2 챔버(120)에 근접시킴에 따라, 챔버(130)의 처리공간은 밀폐된다. 이때, 제1 챔버(110)와 기판(10)의 사이에는 제1 기밀부재(115)에 의해 밀폐되는 제1 공간(A1)과, 제2 챔버(120)와 기판(10)의 사이에는 제2 기밀부재(125)에 의해 밀폐되는 제2 공간(A2)이 형성된다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치(100)는 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2)의 압력 차에 의해 기판(10)을 가압한다. 따라서, 챔버(130)에는 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2)의 압력을 조절하는 압력 조절부(160)가 구비된다.
즉, 제1 챔버(110)에는 제1 공간(A1)의 흡기 및 배기를 수행하는 제1 펌프(161)와, 일단이 제1 펌프(161)와 연결되며, 타단은 다수개로 분할되어 제1 공간(A1)과 연통되는 제1 연결관(163)이 설치된다. 또한, 제2 챔버(120)에는 제2 공간(A2)의 흡기 및 배기를 수행하는 제2 펌프(165)와, 일단이 제2 펌프(165)와 연결되며, 타단은 다수개로 분할되어 제2 공간(A2)과 연통되는 제2 연결관(167)이 설치된다.
여기서, 기판(10)의 감광막(12)에 미세패턴을 임프린트 시키기 위해, 제1 펌프(161)는 제1 연결관(163)을 통해 제1 공간(A1)의 배기를 수행하여 제1 공간(A1)을 진공분위기를 형성한다. 이때, 제2 공간(A2)은 대기압 상태를 유지시킨다. 따라서, 대기압 상태의 제2 공간(A2)의 압력이 진공분위기의 제1 공간(A1) 측으로 적용되므로, 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2)의 사이에 위치하는 기판(10)은 스탬프(20) 측으로 가압력을 받게 된다.
그리고, 합착된 기판(10)과 스탬프(20)를 분리하기 위해, 제2 펌프(165)는 제2 연결관(167)을 통해 제2 공간(A2)의 배기를 수행하며, 제2 공간(A2)을 진공분위기를 형성한다. 이때, 제1 펌프(161)는 제1 공간(A1)의 흡기를 수행하여 제1 공간(A1)을 대기압 상태로 전환시킨다. 따라서, 대기압 상태의 제1 공간(A1)의 압력이 진공분위기의 제2 공간(A2) 측으로 적용되므로, 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2)의 사이에 위치하는 기판(10)은 제2 챔버(120) 측으로 가압력을 받게 된다.
한편, 제2 챔버(120)의 상부면에는 처리공간으로 제공된 기판(10)을 지지하기 위한 다수개의 롤러(123)가 구비된다. 롤러(123)는 기판 이송장치(140)의 구동에 따라 기판(10)의 이동방향으로 롤링 되도록 설치된다. 이러한 롤러(123)는 처리공간으로 반입된 기판(10)이 처리공간의 중앙부로 쳐지는 것을 방지하며, 기판(10)의 이송을 원활하게 수행되도록 한다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치(100)는 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2)의 압력 차에 의해 기판(10)이 가압됨에 따라, 기판(10)은 제1 챔버(110) 측 및 제2 챔버(120) 측으로 승강하게 된다.
따라서, 기판(10)과 제1 챔버(110) 및 제2 챔버(120)의 사이에 위치하는 제1 기밀부재(115)와 제2 기밀부재(125)는 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2)의 압력 차로 발생되는 기판(10)의 이동에 대해 신축되도록 충분한 유연성을 갖는 소재로 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 챔버(130) 외부에 구비되는 다수개의 기판 이송장치(140)와, 제2 챔 버(120)에 구비되는 다수개의 롤러(123)는 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2)의 압력 차로 발생되는 기판(10)의 이동에 대응되도록 충분한 유동성을 갖도록 설치되는 것이 바람직하다.
여기서, 도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 미세패턴 형성장치(100)는 기판(10)에 형성된 감광막(12)의 유연성을 확보하기 위해 기판(10)을 가열하는 가열부(미도시)와, 임프린트 된 미세패턴을 경화시키기 위한 경화수단으로 자외선 램프(미도시) 또는 냉각부(미도시)를 구비할 수 있을 것이다. 이때, 미세패턴 경화수단으로 자외선 램프를 채용할 경우, 스탬프(20)는 자외선이 통과되는 재질로 구비되며, 감광막(12)은 자외선 경화형 감광막으로 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 챔버(130) 외부에 구비된 기판 이송장치(140) 주변부에는 대면적 기판(10)의 쳐짐을 방지하기 위한, 기판 지지부(미도시)가 구비될 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치의 동작에 대해 설명하기로 한다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치의 동작을 나타낸 작동도이고, 도 4는 본 발명의 실시에에 따른 미세패턴 형성방법을 나타낸 순서도이다.
도 3a 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치(100)는 먼저, 제1 챔버(110)에 미세패턴이 각인된 스탬프(20)가 고정되도록 설치된다. 이때, 제1 챔버(110)와 스탬프(20)의 사이에는 제1 챔버(110)와 스탬 프(20)의 사이를 이격시키며, 제1 챔버(110)와 스탬프(20)의 간격을 유지시키는 이격부재(113)가 설치된다(S10).
스탬프(20)가 제1 챔버(110)에 설치되면, 기판 이송장치(140)는 감광막(12)이 형성된 기판(10)을 챔버(130) 내부로 반입시킨다. 이때 기판(10)은 대면적으로 제공되며, 인라인 상에서 챔버(130)로 이동된다.
기판 이송장치(140)가 기판(10)을 반입시키기 위해 롤링 됨에 따라, 제2 챔버(120)의 상부면에 다수개로 구비된 롤러(123)는 기판 이송장치(140)에 의해 종동되며, 기판(10) 이송을 원활하게 한다.
또한, 기판(10) 반입 시, 기판(10)은 제2 챔버(120)의 제2 기밀부재(125)에 지지되며 챔버(130)로 반입된다. 이때, 롤러(123)는 제2 기밀부재(125)의 높이와 같거나, 낮은 위치에서 기판(10)을 지지하는 것이 바람직하다.
이와 같이 챔버(130)로 반입되는 기판(10)은 스탬프(20)에 대해 최초 미세패턴이 임프린트 될 영역(P1)이 정렬되며, 반입이 정지된다.
즉, 기판(10)의 최초 미세패턴이 임프린트 될 영역(P1)은 기판(10)에 삽입된 정렬마크(10a)를 감지부(150)가 촬영하며, 감지부(150)는 제어부(미도시)로 이를 통보하며, 제어부는 기판 이송장치(140)의 구동을 정지시키게 된다. 다시 말해, 제2 챔버(120)의 하부에 구비되는 조명장치(157)는 제2 챔버(120)를 관통하여 형성된 조명홀(155)을 통해 조명을 제공하며, 제1 챔버(110)의 상부에 구비되는 카메라(153)는 제1 챔버(110)를 관통하여 형성된 촬영홀(151)을 통해 기판(10)의 정렬마크(10a)를 촬영하게 된다(S20).
이와 같이 기판(10)이 정렬되면, 제2 챔버(120)에 설치된 제2 기밀부재(125)와 기판(10)의 사이에 밀폐되는 제2 공간(A2)이 형성되며, 승강 구동부(170)는 승강 스크류(171)를 하강시킨다. 승강 스크류(171)가 하강됨에 따라, 승강 스크류(171)에 의해 지지되는 제1 챔버(110)는 제2 챔버(120) 측으로 근접된다. 이때, 제1 챔버(110)에 설치된 제1 기밀부재(115)는 기판(10)의 감광막(12)에 접촉되며, 제1 챔버(110)와 기판(10) 사이에는 밀폐되는 제1 공간(A1)이 형성된다(S30).(도 3a 참조.)
계속해서, 압력 조절부(160)는 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2)의 압력을 조절하며, 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2)의 압력 차에 의해 기판(10)을 가압하여 스탬프(20)에 각인된 미세패턴을 감광막(12)에 임프린트 시킨다.
즉, 압력 조절부(160)의 제1 펌프(161)는 제1 연결관(163)을 통해 제1 공간(A1)의 배기를 수행하여 제1 공간(A1)을 진공분위기를 형성한다. 이때, 제2 공간(A2)은 대기압 상태를 유지시킨다. 따라서, 대기압 상태의 제2 공간(A2)의 압력이 진공분위기의 제1 공간(A1) 측으로 적용되므로, 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2)의 사이에 위치하는 기판(10)은 스탬프(20) 측으로 가압력을 받게 된다.
이때, 제1 기밀부재(115)는 제1 챔버(110) 측으로 압축되며, 제2 기밀부재(125)는 제1 챔버(110) 측으로 신장된다. 또한, 롤러(123) 및 기판 이송장치(140)는 제1 챔버(110) 측으로 기판(10)과 함께 상승되어 기판(10) 지지상태를 유지하는 것이 바람직하다.
이와 같이 스탬프(20) 측으로 가압력이 작용되는 기판(10)은 스탬프(20) 측 으로 상승되며, 가열부(미도시)에 의해 유연성이 확보된 감광막(12)에 미세패턴이 임프린트 된다(S40).(도 3b 참조.)
다음으로, 임프린트 된 미세패턴은 자외선 램프(미도시)로부터 자외선을 조사받으며 경화된다.
한편, 합착된 기판(10)과 스탬프(20)를 분리하기 위해, 제2 펌프(165)는 제2 연결관(167)을 통해 제2 공간(A2)의 배기를 수행하며, 제2 공간(A2)을 진공분위기를 형성한다. 이때, 제1 펌프(161)는 제1 연결관(163)을 통해 제1 공간(A1)의 흡기를 수행하여 제1 공간(A1)을 대기압 상태로 전환시킨다. 따라서, 대기압 상태의 제1 공간(A1)의 압력이 진공분위기의 제2 공간(A2) 측으로 적용되므로, 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2)의 사이에 위치하는 기판(10)은 제2 챔버(120) 측으로 가압력을 받게 된다.
이때, 제2 기밀부재(125)는 제2 챔버(120) 측으로 압축되며, 제1 기밀부재(115)는 제2 챔버(120) 측으로 신장된다. 또한, 롤러(123) 및 기판 이송장치(140)는 제2 챔버(120) 측으로 기판(10)과 함께 하강되어 기판(10) 지지상태를 유지하는 것이 바람직하다.
이와 같이 제2 챔버(120) 측으로 가압력이 작용되는 기판(10)은 제2 챔버(120) 측으로 하강되며, 합착된 스탬프(20)로부터 분리된다(S50).(도 3c 참조.)
기판(10)과 스탬프(20)가 분리되면, 승강 구동부(170)는 승강 스크류(171)를 상승시킨다. 승강 스크류(171)가 상승됨에 따라, 제2 챔버(120)는 상승하여 챔버(130)는 개방된다.
이후로, 기판 이송장치(140)는 스탬프(20)에 대해 다음 미세패턴이 임프린트 될 영역(P2)으로 기판(10)을 정렬시키기 위해 기판(10)을 이동시킨다.(도 3d 참조)
이와 같이 본 발명에 따른 미세패턴 형성장치(100)는 대면적 기판(10)을 이동시키며, 상술된 미세패턴 임프린트 과정을 거치며 반복적으로 연속하여 미세패턴을 형성하게 된다.
대면적 기판(10)의 각 영역에 미세패턴이 임프린트 되면, 챔버(130)는 개방되고, 기판 이송장치(140)는 챔버(130)로부터 기판(10)을 완전하게 반출시키며, 대면적 기판(10)의 미세패턴 형성공정은 마무리 된다.
이와 같이 본 발명에 따른 미세패턴 형성장치(100)는 대면적 기판(10)을 이동시키며, 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2)의 압력 차에 의해 미세패턴을 반복적으로 연속하여 형성하므로, 미세패턴 형성시간의 단축으로 인해 생산성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법은 챔버에 제공되는 기판에 의해 챔버의 처리공간을 제1 공간과 제2 공간으로 구분하여, 두 공간의 압력차에 의해 대면적의 기판에 미세패턴을 반복적으로 연속하여 임프린트 시키므로, 저비용의 설비 투자와, 미세패턴 형성시간의 단축으로 인해 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 미세패턴이 각인된 스탬프가 설치되는 제1 챔버;
    감광막이 도포되어 인라인(inline)으로 이동되는 기판을 지지하는 제 2챔버;및
    상기 제1 챔버와 상기2 챔버의 결합에 따라 밀폐되는 처리공간의 압력을 조절하는 압력 조절부;를 구비하며,
    상기 처리공간은 상기 기판에 의해 상기 기판과 상기 제1 챔버의 사이에 형성되는 제1 공간과, 상기 기판과 상기 제2 챔버의 사이에 형성되는 제2 공간으로 분리되고,
    상기 압력 조절부는 상기 제2 공간의 압력과 상기 제1 공간의 압력을 각각 조절하는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 챔버는 상기 제1 챔버를 지지하는 승강 스크류와, 상기 승강 스크류를 승강시키는 승강 구동부에 의해 승강 되는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 제1 챔버에는 상기 기판과 접하는 면의 테두리부에 설치되는 제1 기밀부재를 구비하며, 상기 제2 챔버에는 상기 기판과 접하는 면의 테두리부에 설치되는 제2 기밀부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 압력 조절부는
    상기 제1 공간의 흡기 및 배기를 수행하는 제1 펌프;
    상기 제1 공간과 연통되는 제1 연결관;
    상기 제2 공간의 흡기 및 배기를 수행하는 제2 펌프;및
    상기 제2 공간과 연통되는 제2 연결관;을 구비하는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성장치.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 제1 펌프는 상기 제1 공간의 배기를 수행하여 상기 제1 공간의 진공분위기를 형성하며, 상기 제2 공간은 대기압 상태를 유지하여,
    상기 제1 공간과 상기 제2 공간의 압력 차에 의해 상기 기판을 상기 스탬프 측으로 가압하여, 상기 기판의 감광막에 상기 미세패턴을 임프린트 시키는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성장치.
  6. 제4 항에 있어서, 상기 제2 펌프는 상기 제2 공간의 배기를 수행하여 상기 제2 공간을 진공분위기를 형성하며, 상기 제1 펌프는 상기 제1 공간의 흡기를 수행하여 상기 제1 공간을 대기압으로 전환시켜,
    상기 제1 공간과 상기 제2 공간의 압력 차에 의해 상기 스탬프에 합착 된 상기 기판을 상기 제2 챔버 측으로 가압하여 분리시키는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성장치.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 제2 챔버에는 상기 기판을 지지하며, 상기 기판의 이동방향으로 롤링 되는 다수개의 롤러가 설치되는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성장치.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 기판에는 정렬마크가 삽입되며, 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버에는 상기 정렬마크를 감지하는 감지부가 설치되는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성장치.
  9. 미세패턴이 형성된 스탬프가 제1 챔버에 설치되는 단계;
    상기 제1 챔버와 함께 소정의 처리공간을 형성하는 제2 챔버로 감광막이 도포된 기판이 제공되는 단계;
    상기 처리공간이 밀폐됨에 따라 상기 처리공간이 상기 기판에 의해 상기 기판과 상기 제1 챔버의 사이에 형성되는 제1 공간과, 상기 기판과 상기 제2 챔버의 사이에 형성되는 제2 공간으로 분리되는 단계;
    압력 조절부에 의해 상기 제1 공간과 상기 제2 공간의 압력이 각각 조절되어 상기 감광막에 상기 미세패턴이 임프린트되는 단계;
    상기 압력 조절부에 의해 상기 제1 공간과 상기 제2 공간의 압력이 각각 조절되어 합착된 상기 스탬프와 상기 기판이 분리되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성방법.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 기판이 제공되는 단계는
    상기 기판에 형성된 정렬마크가 감지되어 상기 기판의 이송이 정지되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성방법.
  11. 제9 항에 있어서, 상기 미세패턴이 임프린트되는 단계는
    상기 제1 공간의 배기가 수행되어 상기 제1 공간의 진공분위기가 형성되고 상기 제2 공간의 대기압 상태가 유지되며,
    상기 제1 공간과 상기 제2 공간의 압력 차에 의해 상기 기판이 상기 스탬프 측으로 가압되어, 상기 기판의 감광막에 상기 미세패턴이 임프린트되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성방법.
  12. 제9 항에 있어서, 합착된 상기 스탬프와 상기 기판이 분리되는 단계는
    상기 제2 공간의 배기가 수행되어 상기 제2 공간의 진공분위기가 형성되고 상기 제1 공간의 흡기가 수행되어 상기 제1 공간이 대기압으로 전환되며,
    상기 제1 공간과 상기 제2 공간의 압력 차에 의해 상기 스탬프에 합착 된 상기 기판이 상기 제2 챔버 측으로 가압되어 분리되는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성방법.
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