KR101366800B1 - 임프린트 장치 - Google Patents

Abstract

기판의 임프린트 작업을 간편하게 진행할 수 있는 임프린트 장치를 개시한다.
이러한 임프린트 장치는, 스템프가 내측에 배치되는 챔버부와, 상기 챔버부의 상기 스템프 아래쪽에 배치되며 기판이 놓여지는 스테이지와, 상기 스템프 및 기판의 합착이 가능하게 상기 스테이지를 상,하 방향으로 움직일 수 있도록 형성된 합착구동원을 구비한 합착구동부와, 상기 스테이지 위쪽에 배치되어 상기 스템프 및 기판의 합착시 상기 스템프 윗면을 지지할 수 있도록 형성된 지지플레이트를 구비한 합착지지부 그리고, 상기 스테이지의 합착 동작 중에 상기 스테이지를 잡아주되, 상기 합착지지부의 지지플레이트의 하면과 스템프 상면이 대응하도록 하여 합착 평행도를 보정하는 제1 합착보정부 및 상기 제1 합착보정부에 의해 합착 평행도가 보정된 상태로 상기 스테이지를 상기 지지플레이트를 향하여 탄력적으로 밀어서 가압할 수 있도록 형성된 제2 합착보정부를 포함한다.

Description

임프린트 장치{substrate imprint apparatus}

본 발명은 평판표시소자용 기판의 임프린트(imprint) 작업시 한층 향상된 합착 정밀도를 확보할 수 있는 임프린트 장치에 관한 것이다.

평판표시소자용 기판의 임프린트 작업은, 평판형의 스템프(stamp)를 구비한 임프린트 장치를 이용하여 스템프 및 기판을 서로 합착하는 방식으로 진행된다.

즉, 약액이 도포된 기판이 임프린트 장치의 스테이지 위에 놓여지면, 상기 스테이지의 임프린트 동작으로 기판 및 스템프를 서로 합착하고, 합착 상태로 경화장치(예: UV경화)에 의해 기판의 약액층을 경화시킨 다음, 기판으로부터 스템프를 분리하는 공정들을 거치면서 기판 측에 소정의 미세 패턴들을 패터닝하는 것이다.

이와 같은 임프린트 작업을 진행할 때 특히 패턴 품질을 향상시키려면 상기 스템프 및 기판이 서로 평행하게 마주하면서 합착면 전체가 균일하게 눌려질 수 있도록 합착 정밀도를 높이는 것이 중요하다.

하지만, 상기한 임프린트 장치들은 대부분 스테이지 상에 기판이 놓여진 상태로 단순하게 스템프와 합착하는 구조에 한정되므로 합착 작업 중에 기판 및 스템프가 불균일한 상태로 눌려지면서 합착면 사이에 에어포켓이나, 얼룩, 버블들이 쉽게 발생하는 문제가 있다.

더욱이, 이러한 문제들은, 소면적 기판은 물론이거니와, 특히 대면적 기판의 합착 작업 중에 더욱 심각하게 발생하는 것으로 알려져 있다.

그리고, 상기한 임프린트 장치들과 같이 기판 및 스템프를 단순하게 합착하는 방식으로는 패턴들 사이사이의 영역에 불필요한 잔막들이 허용범위 이상으로 두껍게 발생하여 과다한 불량 품질을 유발할 수 있고, 잔막 제거를 위한 공정에 과다한 비용과 시간이 소요될 수 있다. 예를 들어, 평행도가 불균일한 상태로 합착이 이루어질 경우 특히 합착면 내에서 합착력이 제대로 전달되지 않는부분에는 잔막들이 두껍게 발생할 수 있다.

그러므로, 상기한 임프린트 장치들을 이용한 임프린트 작업 방식으로는 합착 정밀도를 높이기 어려우므로 만족할 만한 작업 품질 및 생산성을 기대할 수 없다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

본 발명의 목적은, 임프린트 작업을 진행할 때 특히, 기판 및 스템프의 합착 정밀도를 한층 높일 수 있는 임프린트 장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여,

스템프가 내측에 배치되는 챔버부;

상기 챔버부의 상기 스템프 아래쪽에 배치되며 기판이 놓여지는 스테이지;

상기 스템프 및 기판의 합착이 가능하게 상기 스테이지를 상,하 방향으로 움직일 수 있도록 형성된 합착구동원을 구비한 합착구동부;

상기 스테이지 위쪽에 배치되어 상기 스템프 및 기판의 합착시 상기 스템프 윗면을 지지할 수 있도록 형성된 지지플레이트를 구비한 합착지지부;

상기 스테이지의 합착 동작 중에 상기 스테이지를 잡아주되, 상기 합착지지부의 지지플레이트의 하면과 스템프 상면이 대응하도록 하여 합착 평행도를 보정하는 제1 합착보정부;

상기 제1 합착보정부에 의해 합착 평행도가 보정된 상태로 상기 스테이지를 상기 지지플레이트를 향하여 탄력적으로 밀어서 가압할 수 있도록 형성된 제2 합착보정부;

를 포함하는 임프린트 장치를 제공한다.

이와 같은 본 발명은 특히, 제1 합착보정부 및 제2 합착보정부를 구비하여 스테이지의 합착 동작 중에 상기 스테이지의 합착 평행도를 적절하게 보정함과 아울러 위쪽의 합착방향을 향하여 상기 스테이지를 탄력적으로 미는 방식으로 기판 및 스템프의 합착 작업을 진행할 수 있다.

그러므로 본 발명은 기판 및 스템프 전체가 더욱 균일하게 눌려지면서 합착면 내에 불필요한 잔막이나 얼룩, 버블들이 발생하는 것을 최대한 억제할 수 있는 합착 환경(정밀도)을 확보하여 불량 품질은 줄이고 합착 품질은 한층 높일 수 있는 상태로 임프린트 작업을 진행할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 임프린트 장치의 전체 및 세부 구조를 나타낸 도면들이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 임프린트 장치의 바람직한 작용을 설명하기 위한 도면들이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.

본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자들이 본 발명의 실시가 가능한 범위 내에서 설명된다.

따라서, 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있는 것이므로 본 발명의 특허청구범위는 아래에서 설명하는 실시 예들로 인하여 한정되는 것은 아니다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 도면 부호 2는 챔버부를 지칭한다.

상기 챔버부(2)는 기판(G)의 임프린트 작업을 진행하기 위한 일종의 작업 공간을 제공하기 위한 것으로서, 내부에 챔버(C)를 구비하고, 상기 챔버(C) 측에는 기판(G)과 합착되기 위한 스템프(S)가 배치된다.

상기 스템프(S)는 예를 들어, 도 1에서와 같이 상기 챔버(C) 상부에서 수평하게 배치된 상태로 제공될 수 있다.

상기 스템프(S)는 도 1에서와 같이 가장자리 부분이 별도의 홀더(H) 측에 걸쳐진 상태로 상기 챔버(C) 측에 제공될 수 있다.

그러면, 후술하는 스테이지(4)가 위로 이동되면서 상기 스템프(S) 및 기판(G)이 서로 합착될 때 상기 스템프(S)가 상기 홀더(H) 위로 약간 더 이동되어 비(非) 고정 상태로 합착(초기 합착)이 이루어질 수 있다.

상기 챔버부(2)는, 상기 챔버(C)의 개폐가 가능하도록 예를 들어, 도면에는 나타내지 않았지만 일면이 개방된 두 개의 챔버케이스가 서로 분리 가능하게 결합하는 구조이거나, 일측에 개폐용 도어가 설치된 구조로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 챔버부(C)는 도면에는 나타내지 않았지만 예를 들어, 진공펌프와 연결되어 이 진공펌프의 구동에 의해 상기 챔버(C) 분위기를 진공압 또는, 대기압 상태로 전환할 수 있도록 형성된다.

상기 본 발명의 일실시 예에 따른 임프린트 장치는, 상기 스템프(S)와 대응하도록 배치되는 스테이지(4) 및 합착지지부(6)를 포함하여 이루어진다.

상기 스테이지(4)는 상기 챔버부(2) 내측에서 상기 스템프(S)와 합착 가능한 상태로 기판(G)이 놓여질 수 있도록 형성된다.

즉, 상기 스테이지(4)는 도 1에서와 같이 상기 스템프(S) 아래쪽에 배치되어 상기 스템프(S)와 평행한 상태로 기판(G)이 놓여질 수 있도록 상기 챔버부(2)의 챔버(C) 내측에 제공될 수 있다.

상기 스테이지(4) 측에 놓여지는 기판(G)은 일면에 통상의 방법으로 약액층(G1, 예: 에칭레지스트)이 도포된 상태로 제공된다.

그리고, 상기 스테이지(4)는 합착구동부(M)에 의해 상기 스템프(S)를 향하여 합착 동작이 가능하게 움직일 수 있도록 셋팅된다.

상기 합착구동부(M)는, 합착구동원(M1)을 구비하여 이루어지며, 상기 합착구동원(M1)은 예를 들어, 실린더를 사용할 수 있다.

즉, 실린더의 피스톤로드로 상기 스테이지(4)를 밀거나 당기는 방식으로 상기 스템프(S)를 향하여 상,하 방향으로 합착 동작이 이루어지도록 셋팅될 수 있다. 그리고, 상기 합착구동원(M1)은 실린더 이외에도 예를 들어, 도면에는 나타내지 않았지만 모터의 구동력을 전달받아서 작동되도록 셋팅될 수 도 있다.

상기 합착지지부(6)는, 지지플레이트(P)를 구비하고, 상기 스템프(S) 윗면과 대응하도록 배치된다.

즉, 상기 지지플레이트(P)는 도 1에서와 같이 상기 스템프(S)와 간격을 띄우고 서로 평행하게 마주하는 상태로 상기 챔버부(2) 상부에 배치될 수 있다.

상기 지지플레이트(P)는 상기 스템프(S) 면적과 대응하는 크기를 가지며, 재질은 내구성 및 강도가 우수하고 자외선 또는 가시광선이 투과될 수 있는 물질(예: 쿼츠) 중에서 사용한다. 그러면, 도면에는 나타내지 않았지만 임프린트 작업시 합착 위치를 정렬하거나, 경화하는 작업들을 상기 지지플레이트(P)를 통해서 더욱 간편하게 진행할 수 있다.

상기 지지플레이트(P)는 도면에는 나타내지 않았지만 통상의 방법(예: 볼팅)으로 상기 챔버부(2) 측에 고정 설치될 수 있다.

상기한 합착지지부(6)의 구조에 의하면, 상기 스테이지(4)의 합착 동작에 의해 상기 스템프(S)가 상기 홀더(H) 측에서 위로 들어올려질 때 상기 스템프(S)의 윗면이 상기 지지플레이트(P)의 저면 측에 평면을 이루는 상태로 균일하게 눌려지면서 합착(최종 합착)이 이루어지도록 할 수 있다.

한편, 상기 본 발명의 일실시 예에 따른 임프린트 장치는, 기판(G) 및 스템프(S)의 합착시 합착 정밀도를 높이기 위한 제1 합착보정부(8) 및 제2 합착보정부(10)를 포함하여 이루어진다.

다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 제1 합착보정부(8)는, 상기 스테이지(4)의 합착 동작 중에 기판(G) 및 스템프(S)가 서로 평행한 상태로 합착될 수 있도록 상기 스테이지(4)의 합착 평행도를 상기 합착지지부(6)와 대응하는 상태로 보정할 수 있도록 형성된다.

상기 제1 합착보정부(8)는, 상기 스테이지(4)를 지지하는 보정받침구(A)를 구비하고, 특히 상기 보정받침구(A)는, 상기 스테이지(4)를 틸팅 동작이 가능하게 잡아 줄 수 있도록 형성될 수 있다.

즉, 상기 보정받침구(A) 상부는 상기 스테이지(4) 저면과 연결되고, 하부는 틸팅 동작이 가능하게 끼움 결합으로 고정된 상태로 제공될 수 있다.

그리고, 상기 보정받침구(A)의 하부는 예를 들어, 도 2에서와 같은 고정구(A1)의 가이드홈(A2) 측에 끼워져서 틸팅 동작이 가능하게 설치될 수 있다.

상기한 고정구(A1)의 가이드홈(A2)은 상기 보정받침구(A)가 위쪽으로 이동하는 것을 걸림 접촉으로 제한하고, 전,후 및 좌,우 방향으로 틸팅 운동이 가능한 상태로 끼워질 수 있는 홈 구조를 갖도록 형성된다.

상기한 제1 합착보정부(8)는 상기와 같은 보정받침구(A) 및 고정구(A1)를 구비하여 이루어지는 구조에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 예를 들어, 도면에는 나타내지 않았지만 통상의 볼 조인트(ball joint) 타입으로 상기 스테이지(4) 하부를 잡아주면서 틸팅 운동이 가능하게 받쳐주는 구조로 제공될 수도 있다.

상기 제2 합착보정부(10)는 상기 보정받침구(A)를 합착방향 즉, 상기 합착지지부(6)의 지지플레이트(P)를 향하여 탄력적으로 밀 수 있도록 형성된다.

상기 제2 합착보정부(10)는, 상기 보정받침구(A) 하부를 탄력적으로 밀 수 있도록 형성된 탄성가압구(B)를 구비하고, 특히 상기 탄성가압구(B)는 유체(B1) 압력에 의해 탄력적인 가압 동작이 가능하게 형성된다.

상기 탄성가압구(B)는 신축성이 우수한 고무나 우레탄, 라텍스 재질의 튜브(tube)를 사용할 수 있으며, 상기 제1 합착보정부(8)의 고정구(A1) 내측의 가이드홈(A2) 바닥면 상에서 상기 보정받침구(A) 저면을 받쳐주는 상태로 배치될 수 있다.

그리고, 상기 탄성가압구(B)는 별도의 압력발생기(B2)와 관체로 연결되며, 상기 압력발생기(B2)는 예를 들어, 기체(예: 공기, 가스) 또는 액체(예: 물)와 같은 유체(B2)를 공급하여 압력을 발생할 수 있는 장치(예; 블로워, 펌프)를 사용할 수 있다.

즉, 상기 탄성가압구(B)는 도 3에서와 같이 상기 압력발생기(B2)에 의해 튜브 내부로 공급된 유체(B1) 압력에 의해 상기 보정받침구(A) 하부를 위쪽(합착방향)을 향하여 탄력적으로 밀 수 있도록 작동된다.

상기 탄성가압구(B)는 튜브 타입의 구조 이외에도 예를 들어, 시트(sheet) 타입의 구조로 이루어져서 도면에는 나타내지 않았지만 상기 보정받침구(A) 아래쪽에 펼쳐진 상태로 배치되어 아래쪽으로 공급되는 유체(B1) 압력에 의해 외부면이 위로 부풀어 오르면서 가압 동작되도록 셋팅될 수도 있다.

상기한 제1 합착보정부(8) 및 제2 합착보정부(10)의 구조에 의하면, 기판(G) 및 스템프(S)의 합착시 상기 스테이지(4)가 상기 합착지지부(6)의 지지플레이트(P)와 평행하게 마주하면서 합착면 전체가 균일하게 눌려질 수 있는 상태로 합착 동작이 이루어지도록 할 수 있다.

다음으로 상기한 본 발명의 일실시 예에 따른 임프린트 장치를 이용하여 기판(G) 및 스템프(S)를 합착하는 작업을 설명한다.

먼저, 상기 스테이지(4) 측에 기판(G)이 놓여진 상태에서 상기 스템프(S)를 향하여 상기 스테이지(4)를 위쪽으로 이동시킨다.

그러면, 상기 스테이지(4)의 합착 동작에 의해 상기 스템프(S)가 홀더(H) 측에서 약간 위로 들어올려지는 상태로 기판(G)과 초기 합착되며, 이 상태에서 상기 스테이지(4)의 이동에 의해 상기 스템프(S) 윗면이 상기 합착지지부(6)의 지지플레이트(P) 측에 눌려지면서 최종 합착되는 상태로 기판(G) 및 스템프(S)의 합착 작업을 진행할 수 있다.

특히 본 발명은 이러한 합착 작업 중에 상기 스테이지(4)가 상기 합착지지부(6)와 대응하는 평행한 상태에서 균일하게 합착이 이루어질 수 있도록 상기 제1 합착보정부(8) 및 제2 합착보정부(10)에 의해 상기 스테이지(4)의 합착 상태를 적절하게 제어할 수 있다.

예를 들어, 상기 스테이지(4)는 상기 제1 합착보정부(8)의 보정받침구(A)에 의해 틸팅이 가능한 상태로 지지되어 있으므로 상기 스템프(S) 윗면이 상기 합착지지부(6)의 지지플레이트(P) 측에 눌려질 때 상기 지지플레이트(P)와 서로 평행한 상태가 되도록 도 4에서와 같은 상태로 틸팅이 이루어지면서 합착 평행도가 보정된 상태로 합착되도록 할 수 있다.

그리고, 상기 제2 합착보정부(10)는, 상기와 같이 스테이지(4)의 합착 평행도가 보정된 상태에서 상기 탄성가압구(B)가 유체(B1) 압력에 의해 위로 부풀어 오르면서 위쪽을 향하여 상기 스테이지(4)를 탄력적으로 밀어서 상기 스테이지(4)와 지지플레이트(P) 사이에 배치된 기판(G) 및 스템프(S)가 탄력적으로 균일하게 밀착된 상태로 합착이 이루어지도록 할 수 있다.

특히, 상기 기판(G) 및 스템프(S)가 상기 제2 합착보정부(10)에 의해 합착면 전체가 탄력적으로 균일하게 밀착된 상태가 되면 예를 들어, 합착면 내부에 불균일하게 얼룩이 발생하거나 버블이 발생하는 현상을 최대한 억제하여 불량 품질을 줄일 수 있다.

그러므로, 본 발명은 기판(G) 및 스템프(S)의 합착 작업시 상기한 제1 합착보정부(8) 및 제2 합착보정부(10)의 작용에 의해 기판(G)의 합착 정밀도를 더욱 높여서 합착 품질을 한층 높일 수 있는 상태로 임프린트 작업을 진행할 수 있다.

2: 챔버부 4: 스테이지 6: 합착지지부
8: 제1 합착보정부 10: 제2 합착보정부 G: 기판

Claims (7)

1. 스템프가 내측에 배치되는 챔버부;
   상기 챔버부의 상기 스템프 아래쪽에 배치되며 약액층이 도포된 기판이 놓여지는 스테이지;
   상기 스템프와 상기 기판의 합착이 가능하게 상기 스테이지를 상,하 방향으로 움직일 수 있도록 형성된 합착구동원을 구비한 합착구동부;
   상기 스템프와 상기 기판의 합착시 상기 스템프 윗면을 지지할 수 있는 상태로 상기 스테이지 위쪽에 배치되며, 기판의 약액층 경화를 위한 가시광선이나 자외선이 투과될 수 있도록 형성된 지지플레이트를 구비한 합착지지부;
   상기 합착지지부의 상기 지지플레이트의 하면과 대응하여 틸팅 동작에 의해 합착 평행도의 보정이 가능한 상태로 상기 스테이지를 지지할 수 있도록 형성된 보정받침구를 구비한 제1 합착보정부;
   상기 스테이지와 상기 보정받침구를 사이에 두고 상기 합착지지부의 아래쪽에 배치되며, 유체 압력에 의해 외부면이 부풀어지는 동작으로 상기 보정받침구를 탄력적으로 밀어서 합착 평행도가 보정되는 상태로 상기 스테이지의 합착 동작이 이루어질 수 있도록 작동하는 탄성가압구를 구비한 제2 합착보정부;
   를 포함하는 임프린트 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 챔버부는,
   상기 스템프 및 스테이지를 수용할 수 있는 크기를 갖는 챔버를 구비하여 이루어지는 임프린트 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 스템프는,
   상기 스테이지 위쪽에 배치되는 홀더 측에 가장자리 부분이 걸쳐져서 상기 스테이지에 놓여진 기판과 서로 마주하는 상태로 상기 챔버부 내측에 제공되는 임프린트 장치.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 보정받침구는,
   상기 스테이지의 틸팅 동작이 이루어질 수 있도록 하부가 홈부 측에 유동 가능하게 끼워진 상태로 배치되어 합착 동작 중에 상기 스테이지가 상기 지지플레이트의 하면과 대응하는 상태로 틸팅이 이루어지면서 합착 평행도가 보정될 수 있도록 셋팅되는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 탄성가압구는,
   고무, 또는 라텍스, 우레탄 재질의 튜브나 시트를 사용하는 임프린트 장치.

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