KR102219703B1 - 임프린트를 이용한 패터닝 방법, 이를 이용하여 제작된 패턴 구조체 및 임프린팅 시스템 - Google Patents

임프린트를 이용한 패터닝 방법, 이를 이용하여 제작된 패턴 구조체 및 임프린팅 시스템 Download PDF

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Abstract

임프린트를 이용한 대면적 패터닝 방법, 이를 이용하여 제작된 패턴 구조체 및 임프린팅 시스템이 개시된다. 개시된 패터닝 방법은, 패턴 형성을 위한 레지스트층을 마련하는 단계와, 임프린트 몰드를 이용하여 상기 레지스트층의 제1 영역에 제1 임프린트 공정을 수행함으로써 상기 레지스트층의 변형에 의해 제1 패턴을 형성하는 단계와, 상기 임프린트 몰드를 이용하여 상기 레지스트층의 제2 영역에 제2 임프린트 공정을 수행함으로써 상기 레지스트층의 변형에 의해 제2 패턴을 형성하는 단계;를 포함한다. 여기서, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 일부가 서로 중첩하며, 상기 중첩된 영역에서는 상기 제2 임프린트 공정에 의해 상기 제1 패턴이 변형됨으로써 상기 제2 패턴으로 형성된다.

Description

임프린트를 이용한 패터닝 방법, 이를 이용하여 제작된 패턴 구조체 및 임프린팅 시스템{Patterning method using imprint and pattern structure fabricated by the method, and imprinting system}
임프린트를 이용하여 대면적으로 패터닝하는 방법과 이 방법을 이용하여 제작된 패턴 구조체, 그리고 임프린팅 시스템에 관한 것이다.
편광판(polarizer)은 무편광 또는 임의 편광된 전자기파를 원하는 단일 편광의 전자기파로 바꾸어 주는 광학 소자를 말한다. 이러한 편광판의 대표적인 응용예로서 TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)에 사용되는 흡수형 편광판인 PVA(polyvinyl alcohol) 편광판을 들 수 있다. 이러한 PVA 편광판은 패널의 상판 글라스 및 하판 글라스 상에 각각 마련되어 백라이트 유닛(BLU; Back Light Unit)으로부터 들어오는 빛을 통과시키거나 차단함으로써 패널 구동에 있어서 핵심적인 역할을 하게 된다.
반사형 편광판인 금속 와이어 그리드 편광판(Metal WGP; Metal Wire Grid Polarizer)은, S-편광파는 흡수하고 P-편광과는 통과시키는 흡수형 편광판과는 달리 S-편광파는 반사하고 P-편광파는 통과시키는 특성을 가지고 있다. 따라서, 이러한 와이어 그리드 편광판을 TFT-LCD에 적용할 경우에 금속 와이어 그리드 편광판의 표면에서 반사된 S-편광파를 재활용(recycling)함으로써 휘도(brightness)를 향상시킬 수 있고, 광원 비용의 절감을 기대할 수 있다. 한편, 디스플레이 패널의 크기가 점점 커짐에 따라 결함(defect)이 없는 대면적의 금속 와이어 그리드 편광판이 요구되는 바, 이를 위해서는 대면적의 패터닝 방법을 통한 마스터(master) 제작기술이 필요하게 된다.
본 발명의 적어도 일 실시예는 임프린트를 이용한 패터닝 방법과 이를 이용하여 제작된 패턴 구조체, 그리고 임프린팅 시스템을 제공한다.
일 측면에 있어서,
패턴 형성을 위한 레지스트층을 마련하는 단계;
임프린트 몰드를 이용하여 상기 레지스트층의 제1 영역에 제1 임프린트 공정을 수행함으로써 상기 레지스트층의 변형에 의해 제1 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 임프린트 몰드를 이용하여 상기 레지스트층의 제2 영역에 제2 임프린트 공정을 수행함으로써 상기 레지스트층의 변형에 의해 제2 패턴을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 일부가 서로 중첩하며, 상기 중첩된 영역에서는 상기 제2 임프린트 공정에 의해 상기 제1 패턴이 변형됨으로써 상기 제2 패턴으로 형성되는 임프린트를 이용한 패터닝 방법이 제공된다.
상기 중첩된 영역에 인접한 상기 제1 패턴의 일부는 상기 제2 임프린트 공정에 의해 변형됨으로써 제3 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 패턴은 주기적인 형상을 가지며, 상기 제3 패턴은 상기 제1 및 제2 패턴의 피치(pitch) 보다 작은 폭으로 형성될 수 있다.
상기 레지스트층은 열가소성 고분자를 포함할 수 있다. 상기 제1 임프린트 공정은 상기 제1 영역을 소정 온도로 가열한 다음 상기 제1 영역에 상기 임프린트 몰드를 압착 및 탈착함으로써 수행되고, 상기 제2 임프린트 공정은 상기 제2 영역을 소정 온도로 가열한 다음 상기 제2 영역에 상기 임프린트 몰드를 압착 및 탈착함으로써 수행될 수 있다. 상기 제1 또는 제2 영역은 유리 전이 온도(glass transition temperature) 이상으로 가열될 수 있다.
상기 제2 임프린트 공정이 수행되는 동안, 상기 제1 및 제2 영역이 중첩된 영역에 있는 상기 제1 패턴의 레지스트층은 열과 압력에 의해 유동하여 재변형됨으로써 상기 제2 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 제1 또는 제2 영역을 가열하기 위한 열원(heat source)이 상기 임프린트 몰드 상에 마련되거나 또는 상기 레지스트층 상에 마련될 수 있다. 상기 제1 또는 제2 임프린트 공정이 진행되는 동안 공정이 진행되지 않는 상기 레지스트층의 영역 상에는 히트 싱크(heat sink)가 마련될 수 있다.
상기 임프린트 몰드는 평판 형상을 가지고, 그 일면에는 몰드 패턴이 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 또는 제2 임프린트 공정을 수행하는 단계는, 상기 임프린트 몰드를 상기 제1 또는 제2 영역 상에 위치시키는 단계; 상기 제1 또는 제2 영역을 소정 온도로 가열하는 단계; 상기 임프린트 몰드를 상기 제1 또는 제2 영역에 압착시켜 상기 제1 또는 제2 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 임프린트 몰드를 상기 제1 또는 제2 패턴으로부터 탈착시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 임프린트 몰드는 롤러 형상을 가지고, 그 외주면에는 몰드 패턴이 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 또는 제2 임프린트 공정을 수행하는 단계는, 상기 임프린트 몰드를 상기 제1 또는 제2 영역 상에 위치시키는 단계; 상기 제1 또는 제2 영역을 소정 온도로 가열하는 단계; 상기 임프린트 몰드를 상기 제1 또는 제2 영역에 압착시키는 단계; 및 상기 임프린트 몰드를 회전하면서 일방향으로 이동시킴으로써 상기 제1 또는 제2 패턴을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 임프린트 몰드는 평판 형상을 가지는 지지 플레이트(support plate)와, 상기 지지 플레이트 상에 부착되는 것으로 상기 지지대보다 연한 재질을 포함하며 일면에는 몰드 패턴이 형성된 소프트 스탬프(soft stamp)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 또는 제2 임프린트 공정을 수행하는 단계는, 상기 임프린트 몰드를 상기 제1 또는 제2 영역 상에 위치시키는 단계; 상기 제1 또는 제2 영역을 소정 온도로 가열하는 단계; 상기 지지 플레이트를 이용하여 상기 임프린트 몰드를 가열된 상기 제1 또는 제2 영역에 압착시켜 상기 제1 또는 제2 패턴을 형성하는 단계; 상기 지지 플레이트를 상기 소프트 스탬프로부터 분리하는 단계; 및 상기 소프트 스탬프를 상기 제1 또는 제2 패턴으로부터 탈착시키는 단계;를 포함할 수 있다.
다른 측면에 있어서,
주기적인 형상을 가지는 제1 패턴;
상기 제1 패턴에 인접하게 마련되는 것으로, 주기적인 형상을 가지는 제2 패턴; 및
상기 제1 및 제2 패턴 사이에 마련되는 것으로, 상기 제1 및 제2 패턴의 피치(pitch) 보다 작은 폭을 가지는 제3 패턴;을 포함하는 패턴 구조체가 제공된다.
상기 제1, 제2 및 제3 패턴은 열가소성 고분자를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 패턴은 서로 동일한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 패턴은 스트라이프(stripe) 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 및 제2 패턴의 피치는 나노 스케일(nano scale)을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 패턴 구조체는 12인치(inch) 이상의 대각선 크기를 가질 수 있다.
다른 측면에 있어서,
몰드 패턴을 포함하는 임프린트 몰드;
상기 임프린트 몰드를 이용한 임프린트 공정에 의해 소정 영역에 패턴이 형성되는 것으로, 열가소성 고분자를 포함하는 레지스트층; 및
상기 레지스트층의 영역을 가열하기 위한 열원;을 포함하는 임프린팅 시스템이 제공된다.
실시예에 따르면, 열가소성 고분자로 이루어진 레지스트층에 복수의 임프린트 공정을 수행함으로써 대면적 패터닝 공정을 구현할 수 있다. 여기서, 선행 임프린트 공정이 수행되는 영역과 후행 임프린트 공정이 수행되는 영역이 일부 서로 중첩되며, 이 중첩된 영역에서 레지스트층을 구성하는 열가소성 고분자가 재변형됨으로써 패턴을 형성하게 된다. 이에 따라, 결함이 없고 전 면적에 걸쳐서 균일한 물리적 특성을 가지는 패턴 구조체를 대면적으로 제작할 수 있다. 이러한 패턴 구조체는 예를 들면 대형 액정 디스플레이 패널에 적용되는 금속 와이어 그리드 편광판을 제작하는데 필요한 대면적 마스터(master)로 이용될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 임프린팅 시스템을 도시한 사시도이다.
도 2a 내지 도 7b는 도 1에 도시된 임프린팅 시스템을 이용한 패터닝방법을 도시한 것이다.
도 8은 도 2a 내지 도 7b에 도시된 패터닝 방법에 의해 제작된 패턴 구조체를 도시한 것이다.
도 9는 다른 예시적인 실시예에 따른 임프린트 몰드를 도시한 것이다.
도 10a 내지 도 10c는 도 9에 도시된 임프린트 몰드를 이용한 패터닝 방법을 도시한 것이다.
도 11은 다른 예시적인 실시예에 따른 임프린팅 시스템을 도시한 사시도이다.
도 12a 및 도 12b는 도 11에 도시된 임프린팅 시스템을 이용한 패터닝 방법을 도시한 것이다.
도 13은 다른 예시적인 실시예에 따른 임프린팅 시스템을 도시한 사시도이다.
도 14a 및 도 14b는 도 13에 도시된 임프린팅 시스템을 이용한 패터닝 방법을 도시한 것이다.
도 15는 다른 예시적인 실시예에 따른 임프린팅 시스템을 도시한 사시도이다.
도 16a 및 도 16b는 도 15에 도시된 임프린팅 시스템을 이용한 패터닝 방법을 도시한 것이다.
도 17은 다른 예시적인 실시예에 따른 임프린팅 시스템을 도시한 사시도이다.
도 18 내지 도 25는 도 17에 도시된 임프린팅 시스템을 이용한 패터닝 방법을 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세히 설명한다. 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 또한, 소정의 물질층이 기판이나 다른 층 상에 존재한다고 설명될 때, 그 물질층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 존재할 수도 있고, 그 사이에 다른 제3의 층이 존재할 수도 있다. 그리고, 아래의 실시예에서 각 층을 이루는 물질은 예시적인 것이므로, 이외에 다른 물질이 사용될 수도 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 임프린팅 시스템을 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 임프린팅 시스템(100)은 레지스트층(resist layer,112), 레지스트층(112)에 소정 패턴을 형성하기 위한 임프린트 몰드(imprint mold,120) 및 레지스트층을 가열하기 위한 열원(heat source,130)을 포함한다. 기판(110) 상에 상기 레지스트층(112)이 형성될 수 있다. 기판(110)으로는 예를 들면, 유리 기판, 실리콘 기판 또는 플라스틱 필름 등이 사용될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며 이외에도 기판(110)은 다양한 재질을 포함할 수 있다.
레지스트층(112)은 열가소성 고분자(thermoplastic polymer)를 포함할 수 있다. 상기 열가소성 고분자는 소정 온도 이상으로 가열되면 소성 변형(plastic deformation)이 가능해진다. 즉, 열가소성 고분자가 유리 전이 온도(glass transition temperature) 이상으로 가열되게 되면 열가소성 고분자는 단단한 상태에서 무른 상태로 변화하게 되고, 이때 무른 상태의 열가소성 고분자에 압력을 가하게 되면 소성 변형이 일어날 수 있다. 열가소성 고분자는 예를 들면, polystyrene (PS) 또는 poly(methylmethacrylate) (PMMA) 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 레지스트층(112)을 이루는 열가소성 물질은 다른 다양한 물질을 포함할 수 있다. 상기 레지스트층(112)은 대면적으로 형성될 수 있다. 예를 들면 상기 레지스트층(112)은 그 대각선 크기가 12 인치(inch) 이상이 될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며 레지스트층(112)의 크기는 다양하게 변형될 수 있다.
레지스트층(112)의 상부에는 임프린트 몰드(120)가 마련되어 있다. 임프린트 몰드(120)는 평판 형상을 가지고 있으며, 그 하면에는 몰드 패턴(mold pattern,120a)이 형성되어 있다. 임프린트 몰드(120)는 예를 들면, 실리콘, SUS, 또는 Quartz 등을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고 임프린트 몰드(120)는 다른 다양한 물질을 포함할 수 있다. 상기 몰드 패턴(120a)은 예를 들면 스트라이프(stripe) 형상과 같이 주기적인 형상을 가지는 요철 패턴이 될 수 있다. 하지만 이에 한정되지는 않으며, 상기 몰드 패턴(120a)은 다른 형상을 가질 수도 있다. 그리고, 임프린트 몰드(120)의 상면에는 열원(130)이 부착되어 있다. 상기 열원은 임프린트 몰드를 가열하고, 이렇게 가열된 임프린트 몰드를 통해 레지스트층을 소정 온도(예를 들면, 유리 전이 온도 이상)로 가열하기 위한 것이다. 이러한 열원(130)은 후술하는 바와 같이 임프린트 몰드(120) 대신에 기판(110) 상에 마련될 수도 있다.
이상과 같은 임프린팅 시스템(100)을 이용한 패터닝 방법은 패턴 구조체(도 8의 150)를 대면적으로 제작할 수 있다. 대면적 패터닝 방법은, 패턴 형성을 위한 레지스트층(112)을 마련하는 단계와, 임프린트 몰드(120)를 이용하여 레지스트층(112)의 제1 영역(도 2a의 A1)에 제1 임프린트 공정을 수행함으로써 레지스트층(112)의 변형에 의해 제1 패턴(도 8의 112a)을 형성하는 단계와, 임프린트 몰드(120)를 이용하여 레지스트층(112)의 제2 영역(도 5a의 A2)에 제2 임프린트 공정을 수행함으로써 레지스트층(112)의 변형에 의해 제2 패턴(도 8의 112b)을 형성하는 단계를 포함한다. 여기서, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)은 일부가 서로 중첩하며, 상기 중첩된 영역(도 5a의 A3)에서는 제1 패턴(112a)이 제2 임프린트 공정에 의해 변형됨으로써 제2 패턴(112b)으로 형성될 수 있다. 이때, 중첩된 영역(A3)에 인접한 제1 패턴(112a)의 일부가 변형됨으로써 제3 패턴(112c)이 형성될 수 있다. 제3 패턴(112c)은 제1 패턴(112a)과 제2 패턴(112b) 사이에 형성되며, 제1 및 제2 패턴의 피치(pitch)보다 작은 폭을 가질 수 있다. 이와 같은 패터닝 방법을 이용하게 되면, 결함이 없는 대면적의 패턴 구조체(150)를 제작할 수 있다. 이하에서는 이러한 대면적 패터닝 방법을 구체적으로 설명한다.
도 2a 내지 도 7b는 도 1에 도시된 임프린팅 시스템(100)을 이용한 패터닝 방법을 도시한 것이다. 구체적으로, 도 2a 내지 도 4b는 제1 임프린트 공정을 도시한 것이고, 도 5a 내지 도 7b는 제2 임프린트 공정을 도시한 것이다.
도 2a 및 도 2b는 임프린트 몰드(120)를 레지스트층(112)의 제1 영역(A1) 상에 위치시킨 모습을 도시한 사시도 및 일부 단면도이다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 열원(130)이 부착된 임프린트 몰드(120)를 레지스트층(112)의 제1 영역(A1) 상부에 위치시킨다.
도 3a 및 도 3b는 임프린트 몰드(120)를 하강하여 레지스트층(112)의 제1 영역(A1)에 압착시킨 모습을 도시한 사시도 및 일부 단면도이다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 열원(130)에 의해 임프린트 몰드(120)를 가열시키고, 이렇게 가열된 임프린트 몰드(120)를 레지스트층(112)의 제1 영역(A1)에 압착시킴으로써 제1 패턴(112a)을 형성한다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저, 임프린트 몰드(120)를 가열한 다음 레지스트층(112)의 제1 영역(A1)에 접촉시키면 상기 제1 영역(A1)은 열원(130)에 의해 가열된 임프린트 몰드(120)를 통해 소정 온도로 가열된다. 한편, 상기 임프린트 몰드(120)를 레지스트층(112)의 제1 영역(A1)에 먼저 접촉한 다음에 임프린트 몰드(120)를 가열시킬 수도 있다. 상기 레지스트층(112)의 제1 영역(A1)은 유리 전이 온도 이상으로 가열될 수 있다. 예를 들어, 레지스트층(112)이 polystyrene (PS) 또는 poly(methylmethacrylate) (PMMA)등을 포함하는 경우, 레지스트층(112)의 제1 영역(A1)은 대략 100℃ ~ 120℃ 정도로 가열될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 레지스트층(112)의 가열 온도는 다양하게 변형될 수 있다.
이와 같이, 열가소성 고분자로 이루어진 레지스트층(112)의 제1 영역(A1)이 소정 온도로 가열되게 되면 단단한 상태에서 무른 상태로 변화하게 된다. 그리고, 이렇게 무른 상태의 레지스트층(112)의 제1 영역(A1)에 임프린트 몰드(120)를 압착시키게 되면, 제1 영역(A1)에 있는 열가소성 고분자는 유동에 따른 변형이 일어나게 되고, 이에 따라 레지스트층(112)의 제1 영역(A1)에는 제1 패턴(112a)이 형성된다. 여기서, 상기 제1 패턴(112a)은 임프린트 몰드(120)에 형성된 몰드 패턴(120a)에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 패턴(112a)은 스트라이프 형상가 같이 소정 피치(pitch)(도 8의 P)를 가지는 주기적인 형상으로 형성될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 임프린트 몰드(120)를 제1 패턴(112a)이 형성된 제1 영역(A1)으로부터 탈착시킨 모습을 도시한 사시도 및 일부 단면도이다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 레지스트층(112)의 제1 영역(A1)에 제1 패턴(112a)이 형성된 후, 임프린트 몰드(120)를 제1 패턴(112a)이 형성된 제1 영역(A1)으로부터 탈착시킨다.
도 5a 및 도 5b는 임프린트 몰드(120)를 레지스트층(112)의 제2 영역(A2) 상에 위치시킨 모습을 도시한 사시도 및 일부 단면도이다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 제1 영역(A1)으로부터 탈착된 임프린트 몰드(120)를 이동시켜 레지스트층(115)의 제2 영역(A2)의 상부로 위치시킨다. 여기서, 상기 제1 영역(A1)과 상기 제2 영역(A2)은 일부가 서로 중첩된다. 상기 제2 영역(A2) 중 제1 영역(A1)과 중첩하는 영역(A3)에는 제1 패턴(112a)이 형성되어 있으며, 상기 제2 영역(A2) 중 제1 영역(A1)과 중첩하지 않는 영역에는 레지스트층(112)이 형성되어 있다.
도 6a는 임프린트 몰드(120)를 하강하여 레지스트층(112)의 제2 영역(A2)에 압착시킨 모습을 도시한 사시도이다. 도 6b 내지 도 6d는 임프린트 몰드(120)가 제2 영역(A2)에 압착되는 과정을 보다 상세하게 도시한 일부 단면도들이다. 도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 임프린트 몰드(120)를 레지스트층(112)의 제2 영역(A2)에 압착시켜 제2 패턴(112b)을 형성한다. 이러한 과정을 도 6b 내지 도 6d를 참조하며 구체적으로 설명한다. 도 6b를 참조하면, 먼저, 임프린트 몰드(120)를 가열한 다음 하강하여 제2 영역(A2) 중 제1 영역(A1)과 중첩하는 영역(A3)에 형성된 제1 패턴(112a)에 접촉시키면, 제1 패턴(112a)을 구성하는 열가소성 수지는 임프린트 몰드(120)를 통해 가열되어 무른 상태로 변화하게 된다. 상기 열가소성 수지는 예를 들면, 유리 전이 온도 이상으로 가열될 수 있다. 그리고, 임프린트 몰드(120)가 하강함에 따라 무른 상태의 열가소성 수지(112')는 누르는 압력에 의해 유동을 하게 된다.
이어서, 도 6c를 참조하면, 임프린트 몰드(120)를 계속 하강시키면 제2 영역(A2) 중 제1 영역(A1)과 중첩되는 영역(A3)에 있는 무른 상태의 열가소성 수지(112')는 유동을 계속하게 된다. 그리고, 제2 영역(A2) 중 제1 영역(A1)과 중첩하지 않는 영역에 있는 레지스트층(112)은 가열에 의해 무른 상태로 변화된 다음, 누르는 압력에 의해 유동을 하게 된다.
다음으로, 도 6d를 참조하면, 임프린트 몰드(120)가 하강을 완료하여 제2 영역(A2)에 압착되면, 제2 영역(A2) 중 제1 영역(A1)과 중첩하는 영역(A3)에 있는 무른 상태의 열가소성 수지(112')와, 제2 영역(A2) 중 제1 영역(A1)과 중첩하지 않는 영역에 있는 레지스트층(112)은 유동에 의한 소성 변형이 완료되며, 이에 따라 레지스트층(112)의 제2 영역(A2)에는 제2 패턴(112b)이 형성된다. 여기서, 제2 패턴(112b)은 임프린트 몰드(120)에 형성된 몰드 패턴(120a)에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 제2 패턴(112b)은 제1 패턴(112a)과 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 패턴(112b)은 스트라이프 형상, 즉 소정 피치(도 8의 P)를 가지는 주기적인 형상으로 형성될 수 있다. 한편, 이 과정에서 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)이 중첩된 영역(A3)에 인접한 제1 패턴(112a)의 일부가 제2 임프린트 공정에 의해 변형됨으로써 제3 패턴(112c)으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제3 패턴(112c)은 제1 및 제2 패턴(112a,112b)의 피치(P)보다 작은 폭으로 형성될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 임프린트 몰드(120)를 제2 패턴(112b)이 형성된 제2 영역(A2)으로부터 탈착시킨 모습을 도시한 사시도 및 일부 단면도이다. 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 레지스트층(112)의 제2 영역(A2)에 제2 패턴(112b)이 형성된 다음, 임프린트 몰드(120)를 제2 패턴(112b)으로부터 탈착시키면, 패터닝 공정이 완료된다.
도 8은 도 2a 내지 도 7b에 도시된 패터닝 방법에 의해 제작된 패턴 구조체(150)를 도시한 것이다.
도 8을 참조하면, 기판(110) 상에는 제1 및 제2 패턴(112a,112b)이 서로 인접하게 형성되어 있다. 이러한 제1 및 제2 패턴(112a,112b)은 동일한 패턴 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 패턴(112a,112b)은 스트라이프 형상과 같이 소정 피치(P)를 가지는 주기적인 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 패턴(112a)과 제2 패턴(112b) 사이에는 제3 패턴(112c)이 형성되어 있다. 이러한 제3 패턴(112c)은 전술한 바와 같이, 제2 임프린트 공정이 수행되는 과정에서 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)이 중첩된 영역(A3)에 인접한 제1 패턴(112a)의 일부가 변형됨으로써 형성된 것이다. 여기서, 제3 패턴(112c)은 제1 및 제2 패턴(112a,112b)의 피치(P)보다 작은 폭(W)으로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 패턴(112a,112b)는 나노 스케일(nano scale)의 피치를 가질 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 이와 같이, 제3 패턴(112c)이 제1 및 제2 패턴(112a,112b)의 피치(P)보다 작은 폭(W)으로 형성되게 되면, 전 면적에 걸쳐서 균일한 물리적 특성을 가지는 패턴 구조체(150)를 제작할 수 있다. 상기 패턴 구조체(150)는 예를 들어 대략 12 인치(inch) 이상의 대각선 크기를 가질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서는 패턴 구조체를 제작하기 위해서 2개의 임프린트 공정만이 수행되는 경우가 설명되었다. 그러나, 3개 이상의 임프린트 공정을 수행함으로써 패턴 구조체를 보다 대면적으로 제작하는 것도 얼마든지 가능하다. 이 경우에는 N번째(N은 자연수) 임프린트 공정(즉, 선행 임프린트 공정)이 수행되는 영역과 N+1 번째 임프린트 공정(즉, 후행 임프린트 공정)이 수행되는 영역이 일부 서로 중첩되며, 이 중첩된 영역에서 레지스트층을 구성하는 열가소성 고분자가 N+1 번째 임프린트 공정에 의해 재변형됨으로써 패턴을 형성하게 된다. 이에 따라, 결함이 없고 전 면적에 걸쳐서 균일한 물리적 특성을 가지는 패턴 구조체(150)를 대면적으로 제작할 수 있다.
최근에는 액정 디스플레이 패널의 크기가 점점 커짐에 따라 이 액정 디스플레이 패널에 적용되는 금속 와이어 그리드 편광판도 결함이 없이 대면적으로 제작될 필요가 있다. 이를 위해서는 와이어 그리드 편광판 제작을 위한 마스터(master)도 대면적으로 제작할 필요가 있는데, 기존에는 대각선의 크기가 대략 12인치 이상인 대면적의 마스크를 결함이 없이 제작하기가 어려웠다. 그러나, 전술한 바와 같이 임프린팅 시스템(100)을 이용한 패터닝 방법에 의해 패턴 구조체(150)를 제작하게 되면 결함이 없고 전 면적에 걸쳐서 균일한 물리적 특성을 가지는 마스크를 대면적으로 구현할 수 있다.
이상에서는 임프린트 몰드(120)가 평판 형상을 가지는 경우가 설명되었으나, 다른 형상을 가질 수도 있다. 도 9는 다른 예시적인 실시예에 따른 임프린트 몰드(220)를 도시한 것이다. 도 9를 참조하면, 임프린트 몰드(220)는 롤러 형상을 가지고 있으며, 그 외주면에 몰드 패턴(220a)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 임프린트 몰드(220)의 내부에는 열가소성 수지를 포함하는 레지스트층(112)을 가열하기 위한 열원(230)이 마련되어 있다. 한편, 상기 열원(230)은 레지스트층(112)이 형성된 기판(110) 상에 마련되는 것도 가능하다.
도 10a 내지 도 10c는 도 9에 도시된 임프린트 몰드(220)를 이용하여 패터닝하는 방법을 도시한 것이다. 이하에서는 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 10a를 참조하면, 롤러형 임프린트 몰드(220)를 이용하여 레지스트층(112)의 제1 영역(A1)에 제1 패턴(112a)을 형성한다. 구체적으로는, 임프린트 몰드(220)를 제1 영역(A1)의 일측에 위치시킨 다음 압착시킨다. 여기서, 상기 임프린트 몰드(220)는 열원(230)에 의해 가열되어 있다. 이 과정에서, 제1 영역(A1)에 있는 열가소성 고분자로 이루어진 레지스트층(112)은 유동에 의해 변형된다. 이어서, 상기 임프린트 몰드(220)를 회전시키면서 일방향으로 이동시키게 되면 제1 영역(A1)에는 레지스트층(112)의 변형에 의해 제1 패턴(112a)이 형성될 수 있다. 이러한 제1 패턴(112a)에 대해서는 전술하였으므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
도 10b를 참조하면, 임프린트 몰드(220)를 제1 패턴(112a)으로부터 탈착한 다음 이동시켜 레지스트층(112)의 제2 영역(A2)의 일측에 위치시킨다. 여기서, 전술한 바와 같이, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)을 일부가 서로 중첩되어 있다. 이어서, 상기 임프린트 몰드(220)를 제2 영역(A2)의 일측에 압착시킨다. 이 과정에서, 제2 영역(A2) 중 제1 영역(A1)과 중첩하는 영역(A3)에 있는 제1 패턴(112a)과 제2 영역(A2) 중 제1 영역(A1)과 중첩하지 않는 영역에 있는 레지스트층(112)은 유동에 의해 변형된다.
도 10c를 참조하면, 임프린트 몰드(220)를 제2 영역(A2)의 일측에 압착시킨 상태에서 상기 임프린트 몰드(220)를 회전시키면서 일방향으로 이동시키게 되면 제2 영역(A2)에는 제2 패턴(112b)이 형성될 수 있다. 이 과정에서 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)이 중첩된 영역(A3)에 인접한 제1 패턴(112a)의 일부가 변형됨으로써 제3 패턴(112c)으로 형성될 수 있다. 제2 및 제3 패턴(112b,112c)에 대해서는 전술하였으므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
도 11은 다른 예시적인 실시예에 따른 임프린팅 시스템(300)을 도시한 사시도이다. 이하에서는 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 11을 참조하면, 임프린팅 시스템(300)은 레지스트층(312), 임프린트 몰드(320) 및 열원(330)을 포함한다. 레지스트층(312)은 기판(310) 상에 형성될 수 있으며, 레지스트층(312)은 열가소성 고분자를 포함할 수 있다. 열가소성 고분자는 예를 들면, polystyrene (PS) 또는 poly(methylmethacrylate) (PMMA) 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 레지스트층(312)의 상부에는 임프린트 몰드(320)가 마련되어 있다. 임프린트 몰드(320)는 평판 형상을 가질 수 있으며, 그 하면에는 몰드 패턴(320a)이 형성되어 있다. 한편, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 레지스트층(312)의 상부에는 롤러 형상의 임프린트 몰드가 마련될 수도 있다. 이 경우, 롤러 형상의 임프린트 몰드의 외주면에 몰드 패턴이 형성되어 있다.
상기 열원(330)은 임프린트 몰드(320)가 아닌 레지스트층(312) 상에 마련되어 있다. 구체적으로, 상기 열원(330)은 레지스트층(312)의 소정 영역을 가열할 수 있도록 기판(310)의 하부에 이동가능하게 마련될 수 있다. 도 11에 도시된 임프린팅 시스템(300)을 이용한 패터닝 방법은 열원(330)이 임프린트 몰드(320)가 아니라 레지스트층(312) 상에 마련되었다는 점을 제외하면 도 1에 도시된 임프린팅 시스템(100)을 이용한 패터닝 방법과 동일하다. 따라서, 이하에서는 도 11에 도시된 임프린팅 시스템(300)을 이용한 패터닝 방법을 간략히 설명한다.
도 12a 및 도 12b는 도 11에 도시된 임프린팅 시스템(300)을 이용하여 패터닝하는 방법을 도시한 것이다. 도 12a를 참조하면, 임프린트 몰드(320)를 레지스트층(312)의 제1 영역(도 2a의 A1) 상에 위치시킨 다음, 상기 제1 영역(A1)을 기판(310)의 하부에 마련된 열원(330)을 이용하여 소정 온도, 예를 들면 유리 전이 온도 이상으로 가열한다. 여기서, 상기 열원(330)은 제1 영역(A1)에 대응되는 위치에 마련될 수 있다. 다음으로, 상기 임프린트 몰드(320)를 제1 영역(A1)에 압착시키면 제1 영역(A1)에 있는 열가소성 고분자로 이루어진 레지스트층(312)은 유동에 의해 변형되며, 이에 따라, 상기 제1 영역(A1)에는 제1 패턴(312a)이 형성된다. 다음으로, 임프린트 몰드(320)를 제1 패턴(312a)으로부터 탈착시킨다.
도 12b를 참조하면, 임프린트 몰드(320)를 이동하여 레지스트층(312)의 제2 영역(도 5a의 A2) 상에 위치시킨 다음, 기판(310)의 하부에 마련된 열원(330)을 이용하여 소정 온도, 예를 들면 유리 전이 온도 이상으로 가열한다. 여기서, 상기 열원(330)은 제2 영역(A2)에 대응되는 위치에 마련될 수 있다. 여기서, 전술한 바와 같이, 제1 및 제2 영역(A1,A2)은 서로 일부가 중첩될 수 있다. 다음으로, 상기 임프린트 몰드(320)를 제2 영역(A2)에 압착시키면 제2 영역(A2) 중 제1 영역(A1)과 중첩하는 영역(도 5a의 A3)에 있는 제1 패턴(312a)과 제2 영역(A2) 중 제1 영역(A1)과 중첩하지 않는 영역에 있는 레지스트층(312)이 유동에 의해 변형됨으로써 제2 패턴(312b)이 형성된다. 이 과정에서 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)이 중첩된 영역(A3)에 인접한 제1 패턴(112a)의 일부가 변형됨으로써 제3 패턴(112c)으로 형성될 수 있다. 이어서, 임프린트 몰드(320)를 제2 패턴(312b)으로부터 탈착시킨다.
도 13은 다른 예시적인 실시예에 따른 임프린팅 시스템(400)을 도시한 사시도이다. 이하에서는 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 13을 참조하면, 임프린팅 시스템(400)은 레지스트층(412), 임프린트 몰드(420), 열원(430) 및 히트 싱크(450)를 포함한다. 상기 레지스트층(412)은 기판(410) 상에 형성될 수 있으며, 레지스트층(412)은 열가소성 고분자를 포함할 수 있다. 레지스트층(412)의 상부에는 임프린트 몰드(420)가 마련되어 있다. 임프린트 몰드(420)는 평판 형상을 가질 수 있으며, 그 하면에는 몰드 패턴(420a)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 임프린트 몰드(420) 상에는 레지스트층(412)의 소정 영역을 가열하기 위한 열원(430)이 마련되어 있다. 한편, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 상기 레지스트층(412)의 상부에는 롤러 형상의 임프린트 몰드가 마련될 수도 있으며, 이러한 롤러 형상의 임프린트 몰드의 외주면에 몰드 패턴이 형성되어 있다. 이 경우, 상기 임프린트 몰드의 내부에 열원이 마련될 수 있다.
상기 레지스트층(412) 상에는 히트 싱크(heat sink,450)가 마련되어 있다. 상기 히트 싱크(450)는 기판(410)의 하부에 이동가능하게 마련될 수 있다. 이러한 히트 싱크(450)는 임프린트 공정이 진행되지 않는 레지스트층(412)의 영역이 열전달에 의한 변형되는 것을 방지하는 역할을 한다. 즉, 레지스트층(412)의 소정 영역에 임프린트 공정을 진행하는 동안 임프린트 공정이 진행되지 않는 영역으로 전달된 열은 히트 싱크(450)를 통해 외부로 방출되므로, 임프린트 공정이 진행되지 않는 영역이 열전달에 의해 변형이 일어나는 것이 방지될 수 있다. 이를 위해, 상기 히트 싱크(450)는 열전달 특성이 우수한 물질을 포함할 수 있다. 도 13에 도시된 임프린팅 시스템(400)을 이용한 패터닝 방법은 기판(410)의 하부에 히트 싱크(450)가 마련되었다는 점을 제외하면 도 1에 도시된 임프린팅 시스템(100)을 이용한 패터닝 방법과 동일하다. 따라서, 이하에서는 도 13에 도시된 임프린팅 시스템(400)을 이용한 패터닝 방법을 간략히 설명한다.
도 14a 및 도 14b는 도 13에 도시된 임프린팅 시스템(400)을 이용하여 패터닝하는 방법을 도시한 것이다. 도 14a를 참조하면, 임프린트 몰드(420)를 레지스트층(412)의 제1 영역(도 2a의 A1) 상에 위치시킨다. 이때, 상기 히트 싱크(450)는 제1 영역(A1) 이외의 영역에 대응되는 위치에 마련한다. 다음으로, 열원(430)을 이용하여 임프린트 몰드(420)를 가열한 다음, 이를 제1 영역(A1)에 압착시키면, 제1 영역(A1)에 있는 열가소성 고분자로 이루어진 레지스트층(412)은 유동에 의해 변형되고, 제1 영역(A1)에는 제1 패턴(412a)이 형성된다. 이때, 히트 싱크(450)로 인해제1 영역(A1) 이외의 영역은 열전달에 의해 변형되는 것이 방지될 수 있다. 다음으로, 임프린트 몰드(420)를 제1 패턴(412a)으로부터 탈착시킨다.
도 14b를 참조하면, 임프린트 몰드(420)를 이동하여 레지스트층(412)의 제2 영역(도 5a의 A2) 상에 위치시킨다. 여기서, 전술한 바와 같이, 제1 및 제2 영역(A1,A2)은 서로 일부가 중첩될 수 있다. 이때, 상기 히트 싱크(450)는 제2 영역(A2) 이외의 영역에 대응되는 위치에 마련한다. 다음으로, 열원(430)을 이용하여 임프린트 몰드(420)를 가열한 다음, 이를 제2 영역(A2)에 압착시키면, 제2 영역(A2) 중 제1 영역(A1)과 중첩하는 영역(A3)에 있는 제1 패턴(412a)과, 제2 영역(A2) 중 제1 영역(A1)과 중첩하지 않는 영역에 있는 레지스트층(412)은 유동에 의해 변형됨으로써 제2 패턴(412b)이 형성된다. 이때, 히트 싱크(450)로 인해 제2 영역(A2) 이외의 영역은 열전달에 의해 변형되는 것이 방지될 수 있다. 이 과정에서 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)이 중첩된 영역(A3)에 인접한 제1 패턴(112a)의 일부가 변형됨으로써 제3 패턴(412c)으로 형성될 수 있다. 이어서, 임프린트 몰드(420)를 제2 패턴(412b)으로부터 탈착시킨다.
도 15는 다른 예시적인 실시예에 따른 임프린팅 시스템(500)을 도시한 사시도이다. 이하에서는 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 15를 참조하면, 임프린팅 시스템(100)은 레지스트층(512), 임프린트 몰드(520), 열원(530) 및 히트 싱크(550)를 포함한다. 레지스트층(512)은 기판(520) 상에 형성될 수 있으며, 이러한 레지스트층(512)은 열가소성 고분자를 포함할 수 있다. 레지스트층(512)의 상부에는 임프린트 몰드(520)가 마련되어 있다. 상기 임프린트 몰드(520)는 평판 형상을 가질 수 있으며, 그 하면에는 몰드 패턴(520a)이 형성되어 있다. 한편, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 상기 레지스트층(412)의 상부에는 롤러 형상의 임프린트 몰드가 마련될 수도 있다. 이 경우, 롤러 형상의 임프린트 몰드의 외주면에 몰드 패턴이 형성되어 있다.
상기 열원(530)은 레지스트층(512) 상에 마련되어 있다. 구체적으로, 상기 열원(530)은 레지스트층(512)의 소정 영역을 가열할 수 있도록 기판(510)의 하부에 이동가능하게 마련될 수 있다. 히트 싱크(550)는 레지스트층(512) 상에 마련되어 있다. 구체적으로, 상기 히트 싱크(550)는 임프린팅 공정이 진행되지 않는 영역을 냉각할 수 있도록 기판(510)의 하부에 이동가능하게 마련될 수 있다. 도 15에 도시된 임프린팅 시스템(500)을 이용한 패터닝 방법은 열원(530) 및 히트 싱크(550)가 레지스트층(512) 상에 마련되었다는 점을 제외하면 도 1에 도시된 임프린팅 시스템(100)을 이용한 패터닝 방법과 동일하다. 따라서, 이하에서는 도 15에 도시된 임프린팅 시스템(500)을 이용한 패터닝 방법을 간략히 설명한다.
도 16a 및 도 16b는 도 15에 도시된 임프린팅 시스템(500)을 이용하여 패터닝하는 방법을 도시한 것이다. 도 16a를 참조하면, 임프린트 몰드(520)를 레지스트층(512)의 제1 영역(도 2a의 A1) 상에 위치시킨 다음, 상기 제1 영역(A1)을 기판(510)의 하부에 마련된 열원(530)을 이용하여 소정 온도, 예를 들면 유리 전이 온도 이상으로 가열한다. 여기서, 열원(530)은 제1 영역(A1)에 대응되는 위치에 마련될 수 있다. 그리고, 히트 싱크(550)는 제1 영역(A1) 이외의 영역에 대응되는 위치에 마련될 수 있다. 이에 따라, 제1 영역(A1) 이외의 영역은 열전달에 의해 변형되는 것을 방지할 수 있다. 이어서, 상기 임프린트 몰드(520)를 제1 영역(A1)에 압착시키면 제1 영역(A1)에 있는 열가소성 고분자로 이루어진 레지스트층(512)은 유동에 의해 변형되며, 이에 따라, 상기 제1 영역(A1)에는 제1 패턴(512a)이 형성된다. 다음으로, 임프린트 몰드(520)를 제1 패턴(512a)으로부터 탈착시킨다.
도 16b를 참조하면, 임프린트 몰드(520)를 이동하여 레지스트층(512)의 제2 영역(도 5a의 A2) 상에 위치시킨 다음, 기판(510)의 하부에 마련된 열원(530)을 이용하여 소정 온도, 예를 들면 유리 전이 온도 이상으로 가열한다. 여기서, 상기 열원은 제2 영역(A2)에 대응되는 위치에 마련될 수 있다. 여기서, 전술한 바와 같이, 제1 및 제2 영역(A1,A2)은 서로 일부가 중첩될 수 있다. 그리고, 히트 싱크(550)는 제2 영역(A2) 이외의 영역에 대응되는 위치에 마련될 수 있다. 이에 따라, 제2 영역(A2) 이외의 영역이 열전달에 의해 변형되는 것을 방지할 수 있다. 이어서, 임프린트 몰드(520)를 제2 영역(A2)에 압착시키면 제2 영역(A2) 중 제1 영역(A1)과 중첩하는 영역에 있는 제1 패턴(512a)과 제2 영역(A2) 중 제1 영역(A1)과 중첩하지 않는 영역에 있는 레지스트층(512)이 유동에 의해 변형됨으로써 제2 패턴(512b)이 형성된다. 이 과정에서 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)이 중첩된 영역(A3)에 인접한 제1 패턴(512a)의 일부가 변형됨으로써 제3 패턴(512c)으로 형성될 수 있다. 다음으로, 임프린트 몰드(520)를 제2 패턴(512b)으로부터 탈착시킨다.
도 17은 다른 예시적인 실시예에 따른 임프린팅 시스템(600)을 도시한 사시도이다. 이하에서는 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 17을 참조하면, 임프린팅 시스템(600)은 레지스트층(612), 임프린트 몰드(620), 열원(630) 및 히트 싱크(650)를 포함한다. 레지스트층(612)은 기판(620) 상에 형성될 수 있으며, 이러한 레지스트층(612)은 열가소성 고분자를 포함할 수 있다. 레지스트층(612)의 상부에는 임프린트 몰드(620)가 마련되어 있다. 상기 임프린트 몰드(620)는 평판 형상을 가지는 지지 플레이트(support plate,670)와, 지지 플레이트(670)의 하면에 부착되는 소프트 스탬프(soft stamp,660)를 포함할 수 있다. 상기 소프트 스탬프(660)의 하면에는 몰드 패턴(660a)이 형성되어 있다. 지지 플레이트(670)는 임프린트 몰드(620)를 레지스트층(612)의 소정 영역에 용이하게 압착시키는 역할을 한다. 이를 위해 지지 플레이트(670)는 단단한 재질을 포함할 수 있다. 지지 플레이트(670)는 SUS 또는 Quartz 등을 포함할 수 있으나, 이는 단지 예시적인 것으로, 이외에도 다른 다양한 물질을 포함할 수 있다. 소프트 스탬프(660)는 임프린트 몰드(620)를 레지스트층(612)의 소정 영역으로부터 용이하게 탈착시키는 역할을 한다. 이를 위해, 소프트 스탬프(660)는 지지 플레이트(670) 보다 연한 재질을 포함할 수 있다. 소프트 스탬프(660)는 polyethylene terephthalate (PET) 또는 polycarbonate (PC) 등을 포함할 수 있으나, 이는 단지 예시적인 것으로 이외에도 다른 다양한 물질을 포함할 수 있다.
상기 열원(630)은 레지스트층(612) 상에 마련되어 있다. 구체적으로, 상기 열원(630)은 레지스트층(612)의 소정 영역을 가열할 수 있도록 기판(610)의 하부에 이동가능하게 마련될 수 있다. 한편, 도면에는 도시되어 있지 않으나 상기 열원(630)은 임프린트 몰드(620) 상에 마련되는 것도 가능하다. 히트 싱크(650)는 레지스트층(612) 상에 마련되어 있다. 구체적으로, 상기 히트 싱크(650)는 임프린팅 공정이 진행되지 않는 영역을 냉각할 수 있도록 기판(610)의 하부에 이동가능하게 마련될 수 있다. 한편, 상기 히트 싱크(650)는 마련되지 않는 것도 가능하다. 도 17에 도시된 임프린팅 시스템(600)을 이용한 패터닝 방법은 임프린트 몰드(620)가 지지 플레이트(670)와 소프트 스탬프(660)로 구성된 점을 제외하면 도 15에 도시된 임프린팅 시스템(500)을 이용한 패터닝 방법과 동일하다.
도 18 내지 도 25는 도 17에 도시된 임프린팅 시스템(600)을 이용한 패터닝 방법을 도시한 것이다. 이하에서는 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 18을 참조하면, 임프린트 몰드(620)를 레지스트층(612)의 제1 영역(A1) 상부에 위치시킨다. 이때, 열원(630)은 제1 영역(A1)에 대응되는 위치에 마련되어 있고, 히트 싱크(650)는 제1 영역(A1) 이외의 영역에 대응되는 위치에 마련되어 있다. 도 19를 참조하면, 열원(630)에 의해 레지스트층(612)의 제1 영역(A1)을 소정 온도로 가열한 다음, 임프린트 몰드(620)를 제1 영역(A1)에 압착시킴으로써 제1 패턴(612a)을 형성한다. 이때, 지지 플레이트(670)가 단단한 재질로 이루어져 있으므로, 임프린트 몰드(620)는 제1 영역(A1)에 용이하게 압착될 수 있다. 한편, 상기 히트 싱크(650)로 인해 제1 영역(A1) 이외의 영역이 열전달에 의해 변형되는 것이 방지될 수 있다.
도 20을 참조하면, 임프린트 몰드(620)의 지지 플레이트(670)를 소프트 스탬프(660)로부터 떼어낸다. 이어서, 도 21을 참조하면, 소프트 스탬프(660)를 제1 패턴(612a)으로부터 탈착한다. 여기서, 소프트 스탬프(660)가 연한 재질로 이루어져 있으므로, 제1 패턴(612a)으로부터 소프트 스탬프(660)를 용이하게 탈착할 수 있다.
도 22를 참조하면, 분리된 지지 플레이트(670)와 소프트 스탬프(660)를 결합한 다음, 임프린트 몰드(620)를 레지스트층(612)의 제2 영역(A2) 상부에 위치시킨다. 이때, 열원(630)은 제2 영역(A2)에 대응되는 위치에 마련되어 있고, 히트 싱크(650)는 제2 영역(A2) 이외의 영역에 대응되는 위치에 마련되어 있다. 전술한 바와 같이, 상기 제1 영역(A1)과 상기 제2 영역(A2)은 일부가 서로 중첩된다. 상기 제2 영역(A2) 중 제1 영역(A1)과 중첩하는 영역(A3)에는 제1 패턴(612a)이 형성되어 있으며, 상기 제2 영역(A2) 중 제1 영역(A1)과 중첩하지 않는 영역에는 레지스트층(612)이 형성되어 있다.
도 23을 참조하면, 열원(630)에 의해 레지스트층(612)의 제2 영역(A2)을 소정 온도로 가열한 다음, 임프린트 몰드(620)를 제2 영역(A2)에 압착시킴으로써 제2 패턴(612a)을 형성한다. 이때, 지지 플레이트(670)가 단단한 재질로 이루어져 있으므로, 임프린트 몰드(620)는 제2 영역(A2)에 용이하게 압착될 수 있다. 한편, 상기 히트 싱크(650)로 인해 제2 영역(A2) 이외의 영역이 열전달에 의해 변형되는 것이 방지될 수 있다. 이 과정에서 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)이 중첩된 영역(A3)에 인접한 제1 패턴(612a)의 일부가 변형됨으로써 제3 패턴(612c)으로 형성될 수 있다.
도 24를 참조하면, 임프린트 몰드(620)의 지지 플레이트(670)를 소프트 스탬프(660)로부터 떼어낸다. 이어서, 도 25를 참조하면, 소프트 스탬프(660)를 제2 패턴(612b)으로부터 탈착한다. 여기서, 소프트 스탬프(660)가 연한 재질로 이루어져 있으므로, 제2 패턴(612b)으로부터 소프트 스탬프(660)를 용이하게 탈착할 수 있다.
이상에서 예시적인 실시예들을 통하여 기술적 내용을 설명하였으나, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
100,300,400,500,600... 임프린팅 시스템
110,310,410,510,610... 기판
112,312,412,512,612... 레지스트층
112a,312a,412a,512a,612a... 제1 패턴
112b,312b,412b,512b,612b... 제2 패턴
112c,312c,412c,512c,612c... 제3 패턴
120,220,320,420,520,620... 임프린트 몰드
120a,220a,320a,420a,520a,660a... 몰드 패턴
130,230,330,430,530,630... 열원
450,550,650... 히트 싱크 660... 소프트 몰드
670... 지지대
A1... 제1 영역 A2... 제2 영역
A3... 제1 영역과 제2 영역이 중첩된 영역

Claims (36)

  1. 패턴 형성을 위한 레지스트층을 마련하는 단계;
    임프린트 몰드를 이용하여 상기 레지스트층의 제1 영역에 제1 임프린트 공정을 수행함으로써 상기 레지스트층의 변형에 의해 제1 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 임프린트 몰드를 이용하여 상기 레지스트층의 제2 영역에 제2 임프린트 공정을 수행함으로써 상기 레지스트층의 변형에 의해 제2 패턴을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 일부가 서로 중첩하며, 상기 중첩된 영역에서는 상기 제2 임프린트 공정에 의해 상기 제1 패턴이 변형됨으로써 상기 제2 패턴으로 형성되는 임프린트를 이용한 패터닝 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중첩된 영역에 인접한 상기 제1 패턴의 일부는 상기 제2 임프린트 공정에 의해 변형됨으로써 제3 패턴으로 형성되는 임프린트를 이용한 패터닝 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 패턴은 주기적인 형상을 가지며, 상기 제3 패턴은 상기 제1 및 제2 패턴의 피치(pitch) 보다 작은 폭으로 형성되는 임프린트를 이용한 패터닝 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레지스트층은 열가소성 고분자를 포함하는 임프린트를 이용한 패터닝 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 임프린트 공정은 상기 제1 영역을 소정 온도로 가열한 다음 상기 제1 영역에 상기 임프린트 몰드를 압착 및 탈착함으로써 수행되고, 상기 제2 임프린트 공정은 상기 제2 영역을 소정 온도로 가열한 다음 상기 제2 영역에 상기 임프린트 몰드를 압착 및 탈착함으로써 수행되는 임프린트를 이용한 패터닝 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 영역은 유리 전이 온도(glass transition temperature) 이상으로 가열되는 임프린트를 이용한 패터닝 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 임프린트 공정이 수행되는 동안, 상기 제1 및 제2 영역이 중첩된 영역에 있는 상기 제1 패턴의 레지스트층은 열과 압력에 의해 유동하여 재변형됨으로써 상기 제2 패턴으로 형성되는 임프린트를 이용한 패터닝 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 영역을 가열하기 위한 열원(heat source)이 상기 임프린트 몰드 상에 마련되거나 또는 상기 레지스트층 상에 마련되는 임프린트를 이용한 패터닝 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 임프린트 공정이 진행되는 동안 공정이 진행되지 않는 상기 레지스트층의 영역 상에는 히트 싱크(heat sink)가 마련되는 임프린트를 이용한 패터닝 방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 임프린트 몰드는 평판 형상을 가지고, 그 일면에는 몰드 패턴이 형성된 임프린트를 이용한 패터닝 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 임프린트 공정을 수행하는 단계는,
    상기 임프린트 몰드를 상기 제1 또는 제2 영역 상에 위치시키는 단계;
    상기 제1 또는 제2 영역을 소정 온도로 가열하는 단계;
    상기 임프린트 몰드를 상기 제1 또는 제2 영역에 압착시켜 상기 제1 또는 제2 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 임프린트 몰드를 상기 제1 또는 제2 패턴으로부터 탈착시키는 단계;를 포함하는 임프린트를 이용한 패터닝 방법.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 임프린트 몰드는 롤러 형상을 가지고, 그 외주면에는 몰드 패턴이 형성된 임프린트를 이용한 패터닝 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 임프린트 공정을 수행하는 단계는,
    상기 임프린트 몰드를 상기 제1 또는 제2 영역 상에 위치시키는 단계;
    상기 제1 또는 제2 영역을 소정 온도로 가열하는 단계;
    상기 임프린트 몰드를 상기 제1 또는 제2 영역에 압착시키는 단계; 및
    상기 임프린트 몰드를 회전하면서 일방향으로 이동시킴으로써 상기 제1 또는 제2 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 임프린트를 이용한 패터닝 방법.
  14. 제 5 항에 있어서,
    상기 임프린트 몰드는 평판 형상을 가지는 지지 플레이트(support plate)와, 상기 지지 플레이트 상에 부착되는 것으로 상기 지지 플레이트보다 연한 재질을 포함하며 일면에는 몰드 패턴이 형성된 소프트 스탬프(soft stamp)를 포함하는 임프린트를 이용한 패터닝 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 임프린트 공정을 수행하는 단계는,
    상기 임프린트 몰드를 상기 제1 또는 제2 영역 상에 위치시키는 단계;
    상기 제1 또는 제2 영역을 소정 온도로 가열하는 단계;
    상기 지지 플레이트를 이용하여 상기 임프린트 몰드를 가열된 상기 제1 또는 제2 영역에 압착시켜 상기 제1 또는 제2 패턴을 형성하는 단계;
    상기 지지 플레이트를 상기 소프트 스탬프로부터 분리하는 단계; 및
    상기 소프트 스탬프를 상기 제1 또는 제2 패턴으로부터 탈착시키는 단계;를 포함하는 임프린트를 이용한 패터닝 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 레지스트층은 기판 상에 형성된 임프린트를 이용한 패터닝 방법.
  17. 주기적인 형상을 가지는 제1 패턴;
    상기 제1 패턴에 인접하게 마련되는 것으로, 주기적인 형상을 가지는 제2 패턴; 및
    상기 제1 및 제2 패턴 사이에 마련되는 것으로, 상기 제1 및 제2 패턴의 피치(pitch) 보다 작은 폭을 가지는 제3 패턴;을 포함하는 패턴 구조체.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 패턴은 열가소성 고분자를 포함하는 패턴 구조체.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 패턴은 서로 동일한 형상을 가지는 패턴 구조체.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 패턴은 스트라이프(stripe) 형상을 가지는 패턴 구조체.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 패턴의 피치는 나노 스케일(nano scale)을 가지는 임프린트를 이용한 패턴 구조체.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 패턴 구조체는 12인치(inch) 이상의 대각선 크기를 가지는 패턴 구조체.
  23. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 패턴은 기판 상에 마련되는 패턴 구조체.
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