KR102372918B1

KR102372918B1 - 임프린트 장치 및 임프린트 방법

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Publication number: KR102372918B1
Application number: KR1020200118346A
Authority: KR
Inventors: 최학종; 권순근; 이재종; 최기봉; 김기홍; 임형준; 안준형
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2020-09-15
Filing date: 2020-09-15
Publication date: 2022-03-11

Abstract

본 발명은 패터닝되는 기판 및 몰드의 접촉면에 공기가 잔존하는 것을 억제하고, 다양한 곡률을 갖는 비평면 기판과 몰드 간의 균일한 접촉이 가능하도록 하여 불량을 감소시킬 수 있는 임프린트 장치 및 방법을 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 기판과 상대 이동되면서 상기 기판과 접촉되는 소프트몰드; 및 상기 소프트몰드를 기준으로 상기 기판의 반대방향에 배치되며, 상기 기판에 대한 상기 소프트몰드의 초기 접촉영역인 제1영역을 기준으로 상기 제1영역의 주변영역이 상기 기판과 연속적으로 접촉하도록, 내부공간에 채워진 유체의 압력으로 상기 소프트몰드를 가압하는 몰드가압유닛;을 포함하여, 기판과 소프트몰드의 일부영역이 먼저 부분 접촉되고 접촉 면적이 점차 증가되면서 전체 영역이 완전 접촉되도록 함으로써, 접촉면에 존재하는 공기를 효과적으로 제거할 수 있는 특징을 개시한다.

Description

임프린트 장치 및 임프린트 방법{IMPRINT APPARATUS AND IMPRINT METHOD}

본 발명은 임프린트 장치 및 임프린트 방법에 관한 것으로, 상세하게는 비평면 기판을 대상으로 하는 임프린트 공정 상의 불량을 감소시킬 수 있는 임프린트 장치 및 임프린트 방법에 관한 것이다.

임프린트 기술은 패턴이 형성된 몰드를 기판 상에 배치시킨 후 몰드 및 기판을 접촉시키고 압력을 가하는 동시에 열을 가하게 되면 몰드의 패턴에 따라 몰드 및 기판 사이의 박막을 패터닝하는 것이다.

최근 전자 및 광학 분야의 고도화와 함께 고기능성 제품에 대한 요구가 증대됨에 따라, 평면 기판뿐만 아니라 곡면 또는 구면 등 다양한 곡률을 갖는 기판 상에서의 나노 또는 마이크로 스케일의 패터닝이 요구되고 있다.

이처럼 비평면 기판을 대상으로 하는 임프린트 방법으로는, 광 리소그래피, 전자빔 리소그래피 등 초점면을 갖는 평면 기판 상에서 박막의 선택적 노광 및 현상 공정을 통해 패턴을 형성하는 기술이 있다. 하지만, 이 경우 비평면 기판에 패턴을 형성하기 위해서는 초점면의 동적 조절이 가능한 정밀제어시스템이 추가적으로 필요하다는 문제가 있다.

그리고, 비평면 기판을 대상으로 하는 다른 임프린트 방법으로는, 비평면 기판의 형상에 대응하여 휘어질 수 있는 소프트몰드를 이용하여 비평면의 기판과의 접촉을 구현하는 기술이 있다. 하지만, 이 경우 기판 및 몰드의 접촉 과정에서 접촉면에 존재하는 공기가 원활히 빠져나가지 못하고 잔존하는 이른바 에어 버블 트랩핑(air-bubble trapping) 현상을 억제하지 못해 임프린트 공정에 의한 제품 품질이 저하되는 문제가 있다.

대한민국 공개특허공보 제2015-0127493호(2015.11.17. 공개)

본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 기판과 몰드의 연속적인 접촉을 통하여 패터닝되는 기판과 몰드 사이에 공기가 잔존하는 것을 억제하여 불량을 감소시킬 수 있는 임프린트 장치 및 방법을 제공함에 있다.

그리고, 본 발명은 다양한 곡률을 갖는 비평면 기판과 몰드 간의 균일한 접촉이 가능하도록 하여 우수한 품질의 패터닝을 수행할 수 있는 임프린트 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 임프린트 장치는, 기판과 상대 이동되면서 상기 기판과 접촉되는 소프트몰드; 상기 소프트몰드를 기준으로 상기 기판의 반대방향에 배치되며, 상기 기판에 대한 상기 소프트몰드의 초기 접촉영역인 제1영역을 기준으로 상기 제1영역의 주변영역이 상기 기판과 연속적으로 접촉하도록, 내부공간에 채워진 유체의 압력으로 상기 소프트몰드를 가압하는 몰드가압유닛; 및 상기 기판과 상기 소프트몰드 사이에 배치되며, 상기 기판과 상기 소프트몰드 사이의 공간을 개방하거나 폐쇄시키는 밸브부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 임프린트 장치에 있어서, 상기 소프트몰드는, 상기 기판에 접촉하는 제1면과, 상기 제1면과 반대되는 제2면을 가질 수 있고, 이 경우 상기 몰드가압유닛은 상기 제2면과 대향되며, 상기 제2면을 향하는 상부면이 노출되는 하우징;을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 임프린트 장치에 있어서, 상기 몰드가압유닛은, 상기 하우징의 상측에 배치되며, 상기 소프트몰드의 가장자리부가 결합되어 상기 소프트몰드의 가장자리부의 위치를 고정시키는 홀더유닛;을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 임프린트 장치에 있어서, 상기 몰드가압유닛은, 상기 내부공간에 채워진 유체를 외부로 배출하거나 상기 내부공간으로 유체를 공급하며, 상기 내부공간의 압력을 조절하는 압력조절부;를 더 포함할 수 있다.

삭제

본 발명의 실시예에 따른 임프린트 장치에 있어서, 상기 기판이 장착 및 지지되는 기판지지부; 및 상기 기판지지부를 상기 소프트몰드 방향으로 가압하는 기판이송부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 임프린트 장치에 있어서, 상기 기판지지부는, 상기 기판이 장착되는 기판지그; 및 상기 기판지그에 결합되며, 상기 기판이송부에 의해 상기 기판지그가 가압될 시 상기 기판지그로부터 전달되는 가압력에 의해 변형되면서 상기 기판지그의 이동을 안내하는 지그받침부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 임프린트 장치에 있어서, 상기 기판지지부의 상측에 배치되며, 상기 기판이송부로부터 전달되는 가압력에 의해 이동하면서 상기 기판지지부를 상기 소프트몰드 방향으로 이동시키는 가압판;을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 임프린트 방법은, 전술한 임프린트 장치를 이용한 임프린트 방법으로서, 상기 기판과 상기 소프트몰드를 상대 이동시키며, 상기 기판에 상기 소프트몰드의 일부영역인 제1영역을 접촉시키는 제1접촉단계; 상기 몰드가압유닛을 이용하여 상기 소프트몰드를 가압한 상태에서 상기 기판과 상기 소프트몰드를 상대 이동시키며, 상기 제1영역의 주변영역을 상기 기판에 연속적으로 접촉시키는 제2접촉단계; 및 상기 제2접촉단계 이후에 수행되며, 상기 소프트몰드에 대한 상기 몰드가압유닛의 가압력을 해제하여 상기 기판과 상기 소프트몰드가 이격되도록 하는 이격단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 임프린트 방법에 있어서, 상기 제1접촉단계 이전에 수행될 수 있으며, 상기 소프트몰드가 상기 기판 방향으로 볼록하게 변형되도록, 상기 몰드가압유닛을 이용하여 상기 소프트몰드의 하부를 가압하는 예비가압단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 임프린트 방법에 있어서, 상기 내부공간에는 일정한 용량의 유체가 채워져 미리 설정된 압력이 유지될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 임프린트 방법에 있어서, 상기 제2접촉단계는, 상기 내부공간에 채워진 유체를 외부로 배출하거나 상기 내부공간으로 유체를 공급하며, 상기 내부공간의 압력을 조절할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 임프린트 방법에 있어서, 상기 제1접촉단계는, 상기 소프트몰드의 상측에 배치되는 상기 밸브부재의 일부를 개방하는 제1밸브개방단계; 및 상기 밸브부재의 개방영역을 통하여 상기 소프트몰드의 일부영역이 돌출 변형되어 상기 기판에 상기 제1영역이 접촉되도록, 상기 몰드가압유닛을 이용하여 상기 소프트몰드의 하부를 가압하는 제1가압단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 임프린트 방법에 있어서, 상기 제2접촉단계는, 상기 기판에 상기 제1영역의 주변영역이 연속적으로 접촉되도록, 상기 몰드가압유닛을 이용하여 상기 소프트몰드의 하부를 가압하는 제2가압단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 임프린트 방법에 있어서, 상기 제2접촉단계는, 상기 제1영역의 주변영역이 상기 밸브부재의 개방영역을 통하여 돌출 변형되도록, 상기 밸브부재를 서서히 개방하는 제2밸브개방단계;를 더 포함할 수도 있다.

삭제

본 발명에 따르면, 기판의 비평면과 접촉하는 소프트몰드와, 유체의 압력을 이용하여 소프트몰드를 가압하는 몰드가압유닛을 통하여, 기판과 소프트몰드의 일부영역이 먼저 부분 접촉되고 접촉 면적이 점차 증가되면서 전체 영역이 완전 접촉되도록 함으로써, 기판과 몰드 사이에 공기가 잔존하는 것을 억제함으로써 불량을 크게 감소할 수 있다.

본 발명에 따르면, 다양한 곡률의 비평면을 갖는 기판과 소프트몰드가 균일한 가압력으로 접촉 및 가압될 수 있기 때문에, 임프린트 공정에 의한 제품의 품질을 더욱 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 임프린트 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 임프린트 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 임프린트 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 임프린트 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 임프린트 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 임프린트 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 임프린트 과정을 설명하기 위한 도면이다.

이하 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용될 수 있으며 이에 따른 부가적인 설명은 생략될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 임프린트 장치를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 임프린트 장치는 기판(10)의 일면에 패턴을 형성하는 것으로, 패터닝이 요구되는 기판(10)의 일면은 다양한 곡률을 가지는 비평면(11)일 수 있다.

도 1에서와 같이, 비평면(11)은 소프트몰드(100) 방향으로 볼록하게 형성될 수 있고, 도 7에서와 같이, 오목하게 형성될 수도 있다. 또한, 기판(10)의 비평면(11)은 다양한 형태의 곡면형상을 가질 수 있다. 물론, 기판(10)의 비평면은 표면형상이 자유롭게 변형되는 표면일 수도 있다.

이처럼 비평면(11)의 기판(10)을 대상으로 하는 본 발명의 실시예에 따른 임프린트 장치는 소프트몰드(100) 및 몰드가압유닛(200)을 포함할 수 있다.

소프트몰드(100)는 기판(10)의 하측에 배치될 수 있으며, 평탄한 형태로 이루어질 수 있다.

소프트몰드(100)는 제1면(110) 및 제2면(120)을 가질 수 있다.

제1면(110)은 소프트몰드(100)의 상부면을 형성할 수 있고, 기판(10)의 비평면(11)을 대향하도록 배치될 수 있다.

제1면(110)에는 몰드패턴이 형성될 수 있고, 몰드패턴의 상부에는 박막층(R)이 마련될 수 있다. 박막층(R)은 기판(10)의 비평면(11)에 마련될 수도 있다.

박막층(R)을 사이에 두고 기판(10)의 비평면(11)과 소프트몰드(100)의 제1면(110)을 접촉시킨 상태에서 압력 및 열을 가하게 되면, 압착된 박막층(R)이 변형되면서 몰드패턴에 대응되는 형상으로 형성될 수 있고, 이후 기판(10)과 소프트몰드(100)를 이격하여 분리시키면 기판(10)의 비평면(11)에 패턴을 형성할 수 있다.

제1면(110)에 박막층(R)을 마련하는 방법으로는 스핀코팅, 바코팅, 슬롯다이코팅, 스프레이코팅 등 이미 알려진 다양한 방법이 적용될 수 있다.

제2면(120)은 제1면(110)과 반대되는 소프트몰드(100)의 하부면을 형성할 수 있다.

그리고, 소프트몰드(100)는 가요성 소재로 이루어질 수 있으며, 가요성 소재로 이루어진 소프트몰드(100)는 평탄한 면에 작용하는 외력에 의해 휘어지는 등 그 형상이 변형될 수 있다.

또한, 소프트몰드(100)는 복수의 강성을 가질 수 있다.

예를 들어, 소프트몰드(100)는 제1강성을 가지며 중앙영역에 배치되는 제1강성부와, 제2강성을 가지며 주변영역에 배치되는 제2강성부를 가질 수 있으며, 이때 제1강성은 제2강성보다 작을 수 있다. 따라서, 제1면(110) 또는 제2면(120)에 외력이 작용하면 제2강성부가 변형되기 이전에 제1강성부가 먼저 변형될 수 있다.

나아가, 소프트몰드(100)는 중심부에서 가장자리부로 가면서 강성이 연속적으로 작아지게 마련될 수도 있다.

몰드가압유닛(200)은 소프트몰드(100)의 하측에 배치될 수 있으며, 소프트몰드(100)의 하부를 지지 및 가압할 수 있다.

몰드가압유닛(200)은 하우징(210)을 가질 수 있다.

하우징(210)은 유체가 채워지는 내부공간(211)을 가질 수 있으며, 제2면(120)의 하측에 배치될 수 있으며, 제2면(120)을 향하는 상부면이 노출될 수 있다.

하우징(210)의 상단부는 소프트몰드(100)의 가장자리부와 기밀 접촉되도록 결합될 수 있으며, 따라서 내부공간(211)은 하우징(210)과 소프트몰드(100)에 의해 기밀이 유지될 수 있다.

하우징(210)의 내부공간(211)에는 일정한 용량의 유체가 미리 채워져 설정된 압력이 유지될 수 있다. 그리고, 내부공간(211)에 채워진 유체를 외부로 배출하거나 내부공간(211)으로 유체를 공급함에 따라 내부공간(211)의 압력은 조절될 수도 있다.

만일 내부공간(211)에 채워지는 유체의 압력이 상승되면, 내부공간(211)의 측면 및 바닥면은 하우징(210)에 의해 변형이 제한되기 때문에, 노출된 소프트몰드(100)의 제2면(120)을 향해 압력이 작용하고, 이러한 압력에 의해 소프트몰드(100)는 변형될 수 있다.

몰드가압유닛(200)은 홀더유닛(220)을 더 가질 수 있다.

홀더유닛(220)은 하우징(210)의 상측에 배치될 수 있으며, 소프트몰드(100)의 가장자리부에 결합될 수 있다. 따라서, 홀더유닛(220)에 가장자리부가 결합된 소프트몰드(100)는 제한된 높이에서 수평상태를 유지할 수 있다.

홀더유닛(220)은 하우징(210)의 상단부에 결합되어 하우징(210)에 고정 결합될 수 있고, 하우징(210)에 탈부착 가능하도록 결합될 수 있으며, 이 경우 내부공간(211)의 기밀이 유지되도록 하우징(210)과 홀더유닛(220)은 기밀 접촉될 수 있다.

물론, 홀더유닛(220)과 하우징(210)은 일체로 형성될 수도 있다.

몰드가압유닛(200)은 유연막을 더 가질 수도 있다.

유연막은 내부공간(211)에 배치될 수 있으며, 내부에 유체가 채워질 수 있다. 유연막은 마치 풍선과 같이, 내부에 채워지는 유체의 압력에 의해 부피가 증가되거나 감소될 수 있다. 이러한 유연막으로 인해 내부공간(211)에 채워지는 유체의 기밀이 더욱 보장될 수 있다.

몰드가압유닛(200)은 압력조절부(230)를 더 가질 수 있다.

압력조절부(230)는 내부공간(211)의 압력을 조절할 수 있다. 즉, 내부공간(211)에 채워진 유체를 외부로 배출하거나 외부의 유체를 내부공간(211)으로 공급함에 따라, 내부공간(211)의 압력은 감소하거나 상승될 수 있다.

압력조절부(230)에 의해 내부공간(211)의 압력이 조절됨에 따라, 소프트몰드(100)는 수평상태, 기판(10) 방향으로 볼록하게 형성되는 볼록상태, 기판(10) 방향으로 오목하게 형성되는 오목상태 중, 어느 하나의 형상을 유지할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 임프린트 장치는 밸브부재(300)를 더 포함할 수 있다.

밸브부재(300)는 기판(10) 및 소프트몰드(100) 사이에 배치될 수 있으며, 기판(10)과 소프트몰드(100)의 상대 이동하는 방향과 수직하는 수평방향으로 이동되면서, 기판(10)과 소프트몰드(100) 사이의 공간(S: 도 7 참조)을 개방하거나 폐쇄시킬 수 있다.

밸브부재(300)가 폐쇄된 상태에서는 몰드가압유닛(200)의 압력에 상승하더라도 소프트몰드(100)의 제1면(110)이 밸브부재(300)에 의해 지지되기 때문에 기판(10) 방향으로의 변형이 억제될 수 있다. 즉, 소프트몰드(100)는 밸브부재(300)에 의해 개방된 공간(S)을 통해서만 기판(10) 방향으로 변형될 수 있다.

예를 들어, 밸브부재(300)는 복수 개의 밸브판이 소프트몰드(100)의 수직중심선을 기준으로 방사 상으로 배치될 수 있고, 소프트몰드(100)의 수직중심선를 향해 서로 가까워지거나 멀어지면서 기판(10)과 소프트몰드(100) 사이의 공간(S)을 개방하거나 폐쇄시킬 수 있다.

여기서, 밸브부재(300)의 선단부는 개폐 과정에서 개방된 공간(S)을 통하여 변형되는 소프트몰드(100)와 접촉되면서 마찰이 발생될 수 있다. 이러한 마찰은 소프트몰드(100)의 변형 시 반력으로 작용할 수 있고, 소프트몰드(100)를 손상시킬 수도 있다.

이를 위해, 밸브부재(300)의 선단부는 소프트몰드(100)와의 마찰이 저감되도록 곡면이나 경사지게 형성될 수 있다. 혹은 밸브부재(300)의 선단부에는 롤러 베어링 등의 마찰저감부재가 구비될 수 있다. 또한 밸브부재(300)의 적어도 선단부에는 마찰저감소재가 코팅될 수도 있다.

미설명 부호 310은 밸브부재 지지대이며, 밸브부재(300)는 밸브부재 지지대(310)에 대해 수평방향으로 이동 가능하게 결합될 수 있다.

그리고, 본 실시예에 따른 임프린트 장치는 기판지지부(400) 및 기판이송부(500)를 더 포함할 수 있다.

기판지지부(400)는 기판(10)이 장착 및 지지될 수 있다.

기판이송부(500)는 기판지지부(400)를 소프트몰드(100) 방향으로 이동시킬 수 있다.

따라서, 기판이송부(500)에 의해 기판지지부(400)가 소프트몰드(100) 방향으로 이동됨에 따라, 기판(10)은 소프트몰드(100) 방향으로 근접 이동될 수 있고 비평면(11)과 제1면(110)이 접촉 및 가압될 수 있다.

실시예에 따른 기판지지부(400)는 기판지그(410) 및 지그받침부(420)를 포함할 수 있다.

기판지그(410)는 기판(10)이 장착될 수 있으며, 기판(10)은 기판지그(410)에 장착된 상태에서 비평면(11)은 소프트몰드(100) 방향으로 돌출 배치될 수 있다.

지그받침부(420)는 기판지그(410)에 결합될 수 있으며, 기판이송부(500)에 의해 기판지그(410)가 가압될 시 기판지그(410)로부터 전달되는 가압력에 의해 변형되면서 기판지그(410)의 이동을 안내할 수 있다. 그리고, 기판이송부(500)의 미작동 시에는 기판(10)이 소프트몰드(100)로부터 이격되게 기판지그(410)를 지지할 수 있다.

이러한 지그받침부(420)로는 기판이송부(500)의 작동방향과 나란한 방향으로 복원력을 갖는 탄성부재 또는 기판이송부(500)의 작동방향과 나란한 방향으로 신장, 수축되는 실린더가 적용될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 임프린트 장치는 가압판(600)를 더 포함할 수 있다.

가압판(600)은 기판지지부(400)의 상부에 배치될 수 있으며, 기판이송부(500)에 의해 이동되어 기판(10) 및 기판지그(410)에 접촉될 수 있고, 기판(10), 기판지그(410)와 함께 소프트몰드(100) 방향으로 이동될 수 있다. 물론 가압판(600)은 별도의 구동부에 의해 기판이송부(500)와 무관하게 독립적으로 이동될 수도 있다.

가압판(600)은 석영과 같은 도광성이 우수한 광학블록이 사용될 수 있다. 그리고, 가압판(600)의 상부에는 열원, 광원 등의 에너지원이 배치될 수 있다. 따라서, 에너지원은 가압판(600)을 통과하여 반대쪽에 배치된 기판(10)을 가열할 수 있고, 가열된 기판(10)을 통해 박막층(R)이 가열될 수 있다. 물론, 에너지원은 기판(10) 측에 마련될 수 있고, 혹은 소프트몰드(100) 측에 마련될 수도 있다.

이하에서는 전술한 임프린트 장치를 이용한 임프린트 방법에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 임프린트 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 임프린트 방법을 설명하기 위한 예시도이다.

도 2 및 도 3을 추가 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 임프린트 방법은 제1접촉단계(S120) 및 제2접촉단계(S130)을 포함할 수 있다.

먼저, 소프트몰드(100)의 제1면(110)에는 몰드패턴이 미리 형성되고, 몰드패턴의 상부에는 박막층(R)이 미리 마련될 수 있다.

그리고, 박막층(R)이 구비된 소프트몰드(100)는 몰드가압유닛(200)의 상부에 배치하고, 기판(10)은 기판지지부(400)에 장착된 상태에서 기판(10)과 소프트몰드(100)는 서로 이격된 상태를 유지할 수 있다.

제1접촉단계(S120)는 기판(10)의 비평면(11)에 소프트몰드(100)의 제1면(110)을 부분 접촉시키는 단계일 수 있다. 즉, 기판(10)과 소프트몰드(100)를 상대 이동시키며 기판(10)에 소프트몰드(100)의 일부영역인 제1영역(A1)을 접촉시킬 수 있다.

도 3 (a) 및 (b)에서와 같이, 기판이송부(500)를 이용하여 소프트몰드(100) 방향으로 기판(10)을 이동시키면, 소프트몰드(100) 방향으로 볼록하게 형성된 비평면(11)은 제1면(110)의 제1영역(A1)과 점 접촉될 수 있다. 이때, 밸브부재(300)는 비평면(11)과 제1면(110)의 접촉 면적에 따라 일부가 개방될 수 있다.

제2접촉단계(S130)는 기판(10)의 비평면(11)과 소프트몰드(100)의 제1면(110)을 완전 접촉시키는 단계일 수 있다. 즉, 몰드가압유닛(200)을 이용하여 소프트몰드(100)의 하부를 가압한 상태에서 기판(10)과 소프트몰드(100)를 상대 이동시키며, 제1영역(A1)의 주변영역을 기판(10)의 비평면(11)에 연속적으로 접촉시킬 수 있다.

도 3 (c)에서와 같이, 몰드가압유닛(200)을 이용하여 제2면(120)을 가압한 상태에서, 기판(10)을 소프트몰드(100) 방향으로 이동시키면, 비평면(11)에 접촉되는 제1영역(A1)의 면적은 연속적으로 점차 증가되고, 비평면(11)과 제1면(110)의 전체 영역이 완전 접촉될 수 있다. 이때, 밸브부재(300)는 비평면(11)과 제1면(110)의 전체 영역이 접촉됨에 따라 완전 개방될 수 있다.

예를 들어, 비평면(11)과 제1면(110)의 제1영역(A1)이 접촉된 상태에서, 기판이송부(500)를 이용하여 소프트몰드(100) 방향으로 기판(10)을 계속해서 이동시키면, 기판(10)으로부터 소프트몰드(100)에 가압력이 인가되고, 따라서 몰드가압유닛(200)의 내부공간(211)은 수축되면서 소프트몰드(100)의 변형을 허용한다. 결국 소프트몰드(100)의 제1면(110)은 비평면(11)의 형상과 대응되는 형상으로 변형되면서 제1영역(A1)의 면적은 연속적으로 점차 증가되고, 비평면(11)과 제1면(110)의 전체 영역이 완전 접촉될 수 있다.

그리고, 비평면(11)과 제1면(110)의 전체 영역이 접촉된 상태에서 몰드가압유닛(200)의 내부공간(211)이 수축됨에 따라, 내부공간(211)의 압력은 상승될 수 있고, 비평면(11)의 형상과 대응하는 형상을 가지는 소프트몰드(100)의 제2면(120)에는 균일한 유체 압력이 형성될 수 있다.

본 실시예에 따른 임프린트 방법은 가압단계(S140)를 더 포함할 수 있다.

가압단계(S140)는 비평면(11)과 제1면(110)의 전체 영역이 접촉된 상태에서, 기판(10)과 소프트몰드(100)를 상대 이동시키며, 기판(10)과 소프트몰드(100)를 미리 설정된 시간 및 압력으로 가압하는 단계일 수 있다.

도 3 (c)에서와 같이, 비평면(11)과 제1면(110)의 전체 영역이 접촉된 상태에서 기판이송부(500)를 이용하여 기판(10)을 소프트몰드(100) 방향으로 계속해서 가압하면, 이와 비례하여 몰드가압유닛(200)은 소프트몰드(100)의 제2면(120)을 가압하게 된다. 따라서 비평면(11)과 제1면(110)의 전체 영역이 접촉된 상태에서 기판(10)과 소프트몰드(100)는 서로 가압될 수 있다.

본 실시예에 따른 임프린트 방법은 경화단계(S150)를 더 포함할 수 있다.

경화단계(S150)는 박막층(R)을 경화시키는 단계일 수 있다.

경화단계(S150)는 가압단계(S140) 이후에 수행될 수 있다. 물론, 경화단계(S150)는 가압단계(S140) 과정 중에 수행될 수도 있다.

예를 들어, 기판(10)과 소프트몰드(100)가 서로 가압된 상태에서 기판(10) 또는 소프트몰드(100)에 에너지원을 인가하는 것으로 박막층(R)을 가열할 수 있다.

에너지원으로는 백열등, 형광등, LED, 레이저, 마이크로파 광원 등의 다양한 광원이 사용될 수 있다. 또한, 에너지원으로는 전기를 사용하는 히터, 설비의 배기열, 태양열, 지열, 연료전지 등을 이용하는 열원장치 등의 다양한 열원이 사용될 수 있다.

에너지원은 소프트몰드(100)를 기준으로 기판(10)과 동일한 방향에 설치될 수도 있고, 기판(10)의 반대방향에 설치될 수도 있다. 물론, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 에너지원은 소프트몰드(100)를 기준으로 다양한 각도에 배치될 수 있다.

이처럼 비평면(11)과 제1면(110)에 압력을 가하는 동시에 열을 가함으로써, 비평면(11)과 제1면(110) 사이의 박막층(R)에 패턴을 형성할 수 있다.

한편, 제1접촉단계(S120), 제2접촉단계(S130) 및 가압단계(S140) 수행 중, 압력조절부(230)를 통하여 몰드가압유닛(200)의 내부공간(211)의 압력은 조절될 수도 있다. 예컨대, 기판이송부(500)를 통해 기판(10)이 소프트몰드(100)에 가압되는 과정에서, 압력조절부(230)를 이용하여 몰드가압유닛(200)의 내부공간(211)에 유체를 보충함으로써, 내부공간(211)의 압력은 추가적으로 상승될 수 있다.

또한, 기판이송부(500)를 통해 기판(10)이 소프트몰드(100)에 가압되는 과정에서, 압력조절부(230)를 이용하여 몰드가압유닛(200)의 내부공간(211)에 유체를 외부로 배출함으로써, 제1접촉단계(S120), 제2접촉단계(S130) 및 가압단계(S140) 수행 중 내부공간(211)의 압력은 일정하게 유지될 수도 있고, 필요에 따라 감소될 수도 있다.

이처럼 임프린트 공정 중에 기판(10)과 소프트몰드(100)의 가압력을 미세하게 제어함으로써 다양한 형상의 비평면(11)에 적정의 가압력을 제공할 수 있고, 따라서 미세 패턴(P)을 효과적으로 형성할 수 있다.

본 실시예에 따른 임프린트 방법은 이격단계(S160)를 더 포함할 수 있다.

이격단계(S160)는 기판(10) 및 소프트몰드(100)를 이격시키는 단계일 수 있다.

도 3 (d)에서와 같이, 기판이송부(500)를 이용하여 소프트몰드(100)에 대해 기판(10)을 반대방향으로 상대 이동시키면서, 기판(10)과 소프트몰드(100)를 이격시킬 수 있고, 이격된 기판(10)의 비평면(11)에는 패턴(P)이 형성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 임프린트 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 임프린트 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 임프린트 방법은 예비가압단계(S110), 제1접촉단계(S120), 제2접촉단계(S130), 가압단계(S140), 경화단계(S150) 및 이격단계(S160)를 포함할 수 있다.

즉, 제2실시예에 따른 임프린트 방법은 예비가압단계(S110)를 더 포함한다는 점에서 전술한 제1실시예와 구별된다. 그리고 도 5에서와 같이, 본 실시예에서는 기판(10)의 비평면(11) 상에 박막층(R)이 마련될 수 있다.

예비가압단계(S110)는 제1접촉단계(S120) 이전에 수행될 수 있으며, 소프트몰드(100)가 기판(10) 방향으로 볼록하게 변형되도록, 몰드가압유닛(200)을 이용하여 소프트몰드(100)의 하부를 가압하는 단계일 수 있다.

도 5 (a)에서와 같이, 예비가압단계(S110)는 압력조절부(230)를 이용하여 몰드가압유닛(200)의 내부공간(211)에 유체를 공급함으로써, 소프트몰드(100)의 제2면(120)을 기판(10) 방향으로 가압할 수 있다. 따라서, 소프트몰드(100)는 홀더유닛(220)에 결합된 가장자리부에서 먼 중앙영역이 기판(10) 방향으로 볼록하게 돌출 형성될 수 있다. 이때, 밸브부재(300)는 소프트몰드(100)가 기판(10) 방향으로 변형될 수 있도록 완전 개방된 상태를 유지할 수 있다.

이러한 예비가압단계(S110)를 통하여 기판(10)의 비평면(11)과 소프트몰드(100)의 제1면(110)이 서로 대향하는 방향으로 볼록하게 돌출 형성되기 때문에, 이후 비평면(11)에 대해 제1면(110)의 제1영역(A1)은 정확하고 미세한 크기로 점 접촉될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 임프린트 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 임프린트 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 임프린트 방법 역시 제1접촉단계(S220), 제2접촉단계(S230), 가압단계(S240), 경화단계(S250) 및 이격단계(S260)를 포함할 수 있다.

먼저 도 7 (a)에서와 같이, 본 실시예에서는 기판(20)의 비평면(21)이 소프트몰드(100) 방향으로 오목하게 형성될 수 있고, 오목 형성된 비평면(21) 상에 박막층(R)이 마련될 수 있다.

그리고, 제3실시예에 따른 임프린트 방법은 제1접촉단계(S220) 이전에 기판(20)과 소프트몰드(100)를 상대 이동시키며 이웃하게 배치시키는 근접이동단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판이송부(600: 도 1 참조)를 이용하여 소프트몰드(100) 방향으로 기판(20)을 근접하게 이송시킬 수 있으며, 이에 따라 도 7 (a)에서와 같이, 밸브부재(300)를 사이에 두고 기판(20)과 소프트몰드(100)는 서로 근접하게 배치될 수 있다. 이때, 밸브부재(300)는 닫힘 상태를 유지할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 제1접촉단계(S220)는 제1밸브개방단계(S221) 및 제1가압단계(S222)를 포함하는 점에서 전술한 실시예와 구별된다.

제1밸브개방단계(S221)는 소프트몰드(100)의 상측에 배치되는 밸브부재(300)의 일부를 개방하는 단계일 수 있다.

제1가압단계(S222)는 몰드가압유닛(200)을 이용하여 소프트몰드(100)의 하부를 가압하는 단계일 수 있다. 즉, 소프트몰드(100)의 하부를 가압함으로써, 밸브부재(300)의 개방영역을 통하여 소프트몰드(100)의 중앙 일부영역이 돌출 변형되어 기판(20)에 제1영역(A1)이 점 접촉될 수 있다.

도 7 (b)에서와 같이, 압력조절부(230)를 이용하여 내부공간(211)의 압력을 상승시키면, 소프트몰드(100)의 중앙 일부영역을 제외한 주변영역은 밸브부재(300)에 의해 기판(10) 방향으로의 변형이 억제되고, 밸브부재(300)의 일부 개방영역(S)을 통하여 소프트몰드(100)의 중앙 일부영역만이 기판(10) 방향으로 변형된다. 따라서 비평면(21)과 제1면(100)에서 제1영역(A1)이 점 접촉될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 제2접촉단계(230)는 제2가압단계(S231)를 포함하는 점에서도 전술한 실시예와 구별된다.

제2가압단계(S231)는 기판(10)에 제1영역(A1)의 주변영역이 연속적으로 접촉되도록, 몰드가압유닛(200)을 이용하여 소프트몰드(100)의 하부를 가압하는 단계일 수 있다.

도 7 (c)에서와 같이, 압력조절부(230)를 이용하여 내부공간(211)의 압력을 추가적으로 서서히 상승시키면, 비평면(21)에 미리 접촉된 제1영역(A1)의 주변영역이 연속적으로 변형되면서 비평면(21)에 연속하여 접촉될 수 있다. 다시 말해, 제1영역(A1)의 면적이 점차 커지면서 비평면(21)과 제1면(110)의 전체 영역에서 완전 접촉될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 제2접촉단계(230)는 제2밸브개방단계(S232)를 더 포함할 수 있다.

제2밸브개방단계(S232)는 제1영역(A1)의 주변영역이 밸브부재(300)의 개방영역을 통하여 돌출 변형되도록, 밸브부재(300)를 서서히 개방하는 단계일 수 있다.

제2밸브개방단계(S232)는 제2가압단계(S231)와 동시에 수행될 수 있는데, 예를 들면, 몰드가압유닛(200)에 의해 소프트몰드(100)가 돌출 변형되는 힘에 의해 밸브부재(300)는 자연스레 개방될 수 있고, 혹은 몰드가압유닛(200)에 의해 소프트몰드(100)가 연속적으로 변형되는 속도와 비례하여 밸브부재(300)는 별도 구동부에 의해 연속적으로 개방될 수 있다.

결국, 앞서 비평면(21)에 접촉된 제1영역(S1)을 기준으로, 비평면(21)에 연속적으로 접촉되는 제1영역(A1)의 주변영역이 서서히 증가되는 과정에서, 비평면(21)과 제1면(110)의 사이에 존재하는 공기가 자연스레 외측으로 배출되어 접촉면에 공기가 잔존하는 현상을 억제할 수 있다.

그리고, 기판(20)과 완전 접촉된 소프트몰드(100)의 제2면(120)에는 균일한 유체 압력이 형성되기 때문에, 비평면(21)과 제1면(110)의 접촉된 전체 면적에 대해 균일한 가압력이 작용할 수 있다.

본 실시예에 따른 가압단계(S240)는 몰드가압유닛(200)을 이용하여 소프트몰드(100)의 제2면(120)을 가압하여, 기판(20)과 소프트몰드(100)를 미리 설정된 시간 및 압력으로 가압할 수 있다.

도 7 (c)에서와 같이, 비평면(21)과 제1면(110)의 전체 영역이 접촉된 상태에서 압력조절부(230)를 이용하여 내부공간(211)의 압력을 추가적으로 상승시켜, 소프트몰드(100)의 제2면(120)을 가압하고, 이에 따라 비평면(21)과 제1면(110)의 전체 영역이 접촉된 상태에서 기판(10)과 소프트몰드(100)는 서로 가압될 수 있다.

본 실시예에 따른 이격단계(S260)는 소프트몰드(100)에 대한 몰드가압유닛(200)의 가압력을 해제하여 기판(20)과 소프트몰드(200)를 이격시킬 수 있다.

도 7 (d)에서와 같이, 압력조절부(230)를 이용하여 내부공간(211)의 압력을 감소시킴에 따라, 밸브부재(300)의 개방공간을 통하여 변형되었던 소프트몰드(100)는 최초 위치로 복귀되면서 기판(20)으로부터 분리 이격될 수 있다. 이렇게 이격된 기판(20)의 비평면(21)에는 패턴(P)이 형성될 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명은 기판(10,20)의 비평면(11,21)과 접촉하는 소프트몰드(100)와, 유체의 압력을 이용하여 소프트몰드(100)를 가압하는 몰드가압유닛(200)을 통하여, 기판(10,20)과 소프트몰드(100)가 일부영역이 먼저 부분 접촉되고 접촉 면적이 점차 증가되면서 전체 영역이 완전 접촉되도록 함으로써, 접촉면에 존재하는 공기를 효과적으로 제거함으로써 불량을 크게 감소할 수 있다.

본 발명에 따르면, 다양한 곡률의 비평면(11,21)을 갖는 기판(10,20)과 소프트몰드(100)가 균일한 가압력으로 접촉 및 가압될 수 있기 때문에, 임프린트 공정에 의한 제품의 품질을 더욱 높일 수 있다.

상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.

10,20: 기판 11,21: 비평면
100: 소프트몰드 110: 제1면
120: 제2면 200: 몰드가압유닛
210: 하우징 220: 홀더유닛
230: 압력조절부 300: 밸브부재
400: 기판지지부 500: 기판이송부
600: 가압판

Claims

기판과 상대 이동되면서 상기 기판과 접촉되는 소프트몰드;
상기 소프트몰드를 기준으로 상기 기판의 반대방향에 배치되며, 상기 기판에 대한 상기 소프트몰드의 초기 접촉영역인 제1영역을 기준으로 상기 제1영역의 주변영역이 상기 기판과 연속적으로 접촉하도록, 내부공간에 채워진 유체의 압력으로 상기 소프트몰드를 가압하는 몰드가압유닛; 및
상기 기판과 상기 소프트몰드 사이에 배치되며, 상기 기판과 상기 소프트몰드 사이의 공간을 개방하거나 폐쇄시키는 밸브부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제1항에 있어서,
상기 소프트몰드는,
상기 기판에 접촉하는 제1면과, 상기 제1면과 반대되는 제2면을 가지고,
상기 몰드가압유닛은,
상기 제2면과 대향되며, 상기 제2면을 향하는 상부면이 노출되는 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제2항에 있어서,
상기 몰드가압유닛은,
상기 하우징의 상측에 배치되며, 상기 소프트몰드의 가장자리부가 결합되어 상기 소프트몰드의 가장자리부의 위치를 고정시키는 홀더유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제1항에 있어서,
상기 몰드가압유닛은,
상기 내부공간에 채워진 유체를 외부로 배출하거나 상기 내부공간으로 유체를 공급하며, 상기 내부공간의 압력을 조절하는 압력조절부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 기판이 장착 및 지지되는 기판지지부; 및
상기 기판지지부를 상기 소프트몰드의 방향으로 가압하는 기판이송부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제6항에 있어서,
상기 기판지지부는,
상기 기판이 장착되는 기판지그; 및
상기 기판지그에 결합되며, 상기 기판이송부에 의해 상기 기판지그가 가압될 시 상기 기판지그로부터 전달되는 가압력에 의해 변형되면서 상기 기판지그의 이동을 안내하는 지그받침부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제6항에 있어서,
상기 기판지지부의 상측에 배치되며, 상기 기판이송부로부터 전달되는 가압력에 의해 이동하면서 상기 기판지지부를 상기 소프트몰드 방향으로 이동시키는 가압판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
제1항 내지 제4항, 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 임프린트 장치를 이용한 임프린트 방법으로서,
상기 기판과 상기 소프트몰드를 상대 이동시키며, 상기 기판에 상기 소프트몰드의 일부영역인 제1영역을 접촉시키는 제1접촉단계;
상기 몰드가압유닛을 이용하여 상기 소프트몰드를 가압한 상태에서 상기 기판과 상기 소프트몰드를 상대 이동시키며, 상기 제1영역의 주변영역을 상기 기판에 연속적으로 접촉시키는 제2접촉단계; 및
상기 제2접촉단계 이후에 수행되며, 상기 소프트몰드에 대한 상기 몰드가압유닛의 가압력을 해제하여 상기 기판과 상기 소프트몰드가 이격되도록 하는 이격단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
제9항에 있어서,
상기 제1접촉단계 이전에 수행되며,
상기 소프트몰드가 상기 기판 방향으로 볼록하게 변형되도록, 상기 몰드가압유닛을 이용하여 상기 소프트몰드의 하부를 가압하는 예비가압단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
제9항에 있어서,
상기 내부공간에는 일정한 용량의 유체가 채워져 미리 설정된 압력이 유지되는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
제9항에 있어서,
상기 제2접촉단계는,
상기 내부공간에 채워진 유체를 외부로 배출하거나 상기 내부공간으로 유체를 공급하며, 상기 내부공간의 압력을 조절하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
제9항에 있어서,
상기 제1접촉단계는,
상기 소프트몰드의 상측에 배치되는 상기 밸브부재의 일부를 개방하는 제1밸브개방단계; 및
상기 밸브부재의 개방영역을 통하여 상기 소프트몰드의 일부영역이 돌출 변형되어 상기 기판에 상기 제1영역이 접촉되도록, 상기 몰드가압유닛을 이용하여 상기 소프트몰드의 하부를 가압하는 제1가압단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
제13항에 있어서,
상기 제2접촉단계는,
상기 기판에 상기 제1영역의 주변영역이 연속적으로 접촉되도록, 상기 몰드가압유닛을 이용하여 상기 소프트몰드의 하부를 가압하는 제2가압단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
제14항에 있어서,
상기 제2접촉단계는,
상기 제1영역의 주변영역이 상기 밸브부재의 개방영역을 통하여 돌출 변형되도록, 상기 밸브부재를 서서히 개방하는 제2밸브개방단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
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