KR20030097735A - 임프린팅 장치 및 임프린팅 기판지지장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 패턴을 임프린팅 하기 위한 임프린팅 장치에 관한 것으로서, 특히 나노미터 또는 마이크로미터 크기의 패턴을 임프린팅 하기 위한 임프린팅 장치에 관한 것이다.
본 발명의 목적은, 베이스 기판에 나노미터 또는 마이크로미터 크기의 패턴을 바람직하게 형성할 수 있는 임프린팅 장치를 제공함에 있다.
본 발명은, 스탬프 및 베이스 기판의 위치 정렬 상태를 진공상태에서 고정하기 위한 기판지지 어셈블리와, 기판지지 어셈블리와 결합되며 패턴을 임프린팅 하기 위해 압력을 인가하는 압력인가 어셈블리와, 자외선 또는 적외선과 같은 광을 조사하여 베이스 기판의 폴리머에 형성된 패턴을 자외선 경화 또는 열경화하기 위한 광조사 어셈블리를 포함하는 임프린팅 장치를 제공한다.
전술한 바와 같이, 본 발명은, 기판지지 어셈블리와 압력인가 어셈블리를 결합 구성하여 스탬프 및 베이스 기판의 위치정렬 상태를 유지할 수 있고, 패턴을 임프린팅시 높은 압력을 용이하게 인가할 수 있으며, 자외선이나 적외선을 조사하는 광조사 어셈블리를 사용하여 임프린팅 된 패턴을 용이하게 자외선 경화나 열경화함으로써 바람직한 패턴을 베이스 기판의 폴리머에 형성할 수 있는 효과가 있다.

Description

임프린팅 장치 및 임프린팅 기판지지장치{Imprinting device and imprinting substrate holding device}
본 발명은 패턴을 임프린팅 하기 위한 임프린팅 장치에 관한 것으로서, 특히 나노미터(nanometer) 또는 마이크로미터(micrometer) 크기의 패턴을 임프린팅 하기 위한 임프린팅 장치에 관한 것이다.
나노미터 크기의 패턴을 형성하기 위한 기술은 흔히 나노기술(nano technology : NT)이라고 일컬어진다. 나노기술은 나노미터 크기의 소재, 구조, 기구, 기계, 소자 등을 생산하고 활용하는 기술이다. 일반적으로 100㎚ 이하의 크기를 가지는 소재나 소자 등이 나노기술의 범주에 속하게 되는데, 나노기술은 정보기술(information technology : IT)과 생명공학기술(bio technology : BT)을 실현시키는 기초기반기술로서 대부분의 생산, 가공, 응용기술은 나노기술과 밀접한 관계를 가지고 있다.
위와 같은 의미를 가지는 나노기술에 있어서 핵심적인 기술은 나노미터 크기의 소재, 소자 등을 생산하고 활용할 수 있도록 하는 나노공정기술이다. 나노공정기술은 반도체 소자고정에서의 평면 기술(planar technology)과 같은 탑 다운(top down) 방식과 원자와 분자들의 자기조립기술을 이용하여 나노소재 및 소자를 제조하는 보텀 업(bottom up) 방식으로 나뉘어진다. 보텀 업 방식은 현재에서는 기술적인 한계로 인해 사용되지 못하고 있으나, 탑 타운 방식은 현재로서 상업적으로 실용화가 가능한 기술에 해당된다.
나노공정기술은 나노미터 크기의 초극미세 패턴을 형성하는 리소그라피(lithography) 기술이 핵심기술에 해당된다. 현재에는 미세패턴을 형성하기 위한 리소그라피 기술로서 광학적 리소그라피 기술이 주로 사용된다. 그러나, 광학적 리소그라피 기술은 100㎚ 크기 이상의 마이크론 크기의 미세패턴 형성에는 탁월하나, 그 이하의 크기를 갖는 초극미세의 나노 패턴 형성에는 한계가 있다.
따라서, 나노 패턴을 형성하기 위해서는 광학적 리소그라피 기술을 대신하여 새로운 방식의 리소그라피 기술이 요구되어 지는데, 나노 패턴을 형성하기 위한 대표적인 리소그라피 기술로서 엑스선(x-ray) 리소그라피 기술, 전자빔(e-beam) 리소그라피 기술, 프락시멀(proximal) 리소그라피 기술, 나노 임프린팅(nano imprinting) 리소그라피 기술 등이 광학적 리소그라피 기술의 대안으로 제시되었다.
엑스선 리소그라피 기술은 20㎚ 이하의 나노 패턴을 형성할 수 있으나 사용되는 광학시스템의 제작이 어렵고 고비용이 요구되므로 현실적으로 상용화가 가능하지 않은 문제가 있다. 전자빔 리소그라피 기술은 저비용으로 나노 패턴을 형성할 수 있으나 공정 수율이 낮은 문제가 있다. 프락시멀 리소그라피 기술은 원자 또는 분자의 크기에 해당되는 수 나노미터 크기의 나노 패턴을 형성할 수 있으나, 대표적인 보텀 업 방식의 기술로서, 전술한 바와 같이, 현실적으로 사용 가능성이 낮은 문제가 있다.
그에 반해, 나노 임프린팅 리소그라피(nano imprinting lithography) 기술은 나노 패턴(nano pattern)을 용이하게 형성할 수 있고, 대량 생산이 가능하여 공정 수율이 높은 장점이 있다.
전술한 나노 임프린팅 리소그라피 기술은 마이크로미터 크기의 패턴을 형성하기 위해서도 사용될 수 있다. 즉, 마이크로미터 크기의 패턴을 형성하기 위해 광학적 리소그라피 기술을 대신하여 임프린팅 리소그라피 기술이 사용될 수 있다.
이하, 나노미터 또는 마이크로미터 크기의 패턴을 형성하기 위한 임프린팅 리소그라피 기술에 대해 설명한다.
도 1a 내지 1c는 임프린팅 리소그라피 공정을 도시하고 있다. 도시한 바와 같이, 나노미터 또는 마이크로미터 크기의 패턴 구조(11)가 형성되어 있는 스탬프(9)와 폴리머(22)가 형성되어 있는 베이스 기판(19)이 대응하여 위치하고 있다.
스탬프(9)에는 제 1 기판(10) 하부에 일정한 패턴 구조(11)가 형성되어 있다. 제 1 기판(10)은 가공이 용이한 실리콘 기판이 주로 사용되는데, 투명 스탬프(9)를 제작하기 위해 유리기판이 대신 사용되기도 한다. 제 1 기판(10) 상에형성된 패턴 구조는 일반적으로 실리콘 산화물(SiOx)로 이루어진다. 제 1 기판(10) 상에 실리콘 산화물을 적층하고 전자빔 리소그라피 공정과 식각 공정을 진행하여 패턴 구조(11)를 형성한다.
베이스 기판(19)에는 제 2 기판(20) 상에 폴리머(21)가 적층되어 있다. 제 2 기판은 실리콘 기판이 주로 사용되며, 또한 갈륨 비소(GaAs) 기판, 석영(quartz) 기판, 알루미나(alumina) 기판이 사용될 수 있다. 제 2 기판(20) 상에 형성된 폴리머(21)는 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA, 이하 PMMA라 함.) 등의 열가소성 수지(thermoplastic resin)가 일반적으로 사용되는데, 투명한 스탬프(9)를 사용하는 경우에는 자외선에 의해 폴리머화(polymerization)되는 수지를 사용할 수 있다.
이하, 스탬프(9)의 패턴 구조(11)를 베이스 기판(19)에 임프린팅 하는 임프린팅 리소그라피 공정을 살펴본다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 패턴 구조(11)가 형성된 스탬프(9)와 폴리머(21)가 적층된 베이스 기판(19)을 대응하여 위치시킨다. 베이스 기판(19)에 원하는 패턴을 형성하기 위해서는 스탬프(9)와 베이스 기판(19)은 정확하게 위치정렬(position alignment) 되어야 한다.
그 후에, 도 1b에 도시한 바와 같이, 스탬프(9)와 베이스 기판(19)에 압력을 인가하여 스탬프(9)과 베이스 기판(19)을 압착한다. 압착하게 되면, 스탬프(9)에 형성된 패턴 구조(11)가 폴리머(21)에 임프린팅 된다. 임프린팅 과정에서는 일정한압력과 온도가 필요하게 된다.
그 후에, 도 1c에 도시한 바와 같이, 압착된 스탬프(9)와 베이스 기판(19)을 분리시키게 된다. 베이스 기판(19)에 형성된 패턴(22)에 손상을 주지 않도록 두 기판(9, 19)을 분리한다.
위와 같은 나노 임프린팅 리소그라피 공정을 통해, 스탬프(9)에 형성된 패턴 구조(11)는 베이스 기판(19)의 폴리머(21)에 임프린팅 된다.
전술한 임프린팅 리소그라피 공정에서 스탬프(9)에 형성된 패턴 구조(11)를 베이스 기판(19)에 올바르게 임프린팅 하기 위해서는 스탬프(9)와 베이스 기판(19)은 올바르게 위치정렬이 되어야 하며, 위치정렬된 스탬프(9)와 베이스 기판(19)에 일정한 압력이 인가되어야 한다.
도 2는 임프린팅 리소그라피 공정을 진행하기 위한 종래의 임프린팅 장치(170)로서, 임프린팅 기판지지장치(100)와 챔버(150)를 도시하고 있다.
도시한 바와 같이, 종래의 임프린팅 기판지지장치(100)는 탄성력을 가지는 탄성체판(131, 132)과, 탄성체판(131, 132)을 고정하기 위한 고정체(141, 142)로 구성된다. 탄성체판(131, 132)은 제 1 탄성체판(131)과 제 2 탄성체판(132)으로 구성되고, 고정체(141, 142)는 제 1 고정체(141)와 제 2 고정체(142)로 구성된다.
탄성체판(131, 132)은 탄성력을 가지는 고무와 같은 폴리머 중합체로 이루어진다. 제 1 탄성체판(131)과 제 2 탄성체판(132) 사이에는 스탬프(109)와 베이스 기판(119)이 위치하고 있다. 스탬프(109)의 패턴 구조를 베이스 기판(119)에 임프린팅 하기 위해, 제 1 탄성체판(131)과 제 2 탄성체판(132)에 압력이 인가된다. 인가된 압력에 의해 스탬프(109)과 베이스 기판(119)은 압착되어 베이스 기판(119)에 패턴이 형성된다.
챔버(150)는 임프린팅 기판지지장치(100)에 압력을 인가하게 된다. 스탬프(109)와 베이스 기판(119)이 위치한 임프린팅 지지장치(100)를 챔버(150) 내에 위치시키고, 밸브(160)를 통해 챔버(150) 내의 압력을 상승시킨다. 챔버(150) 내의 압력에 의해 베이스 기판(119)에 패턴이 형성된다.
그런데, 전술한 임프린팅 기판지지장치(100)를 사용하는 경우에, 스탬프(109)와 베이스 기판(119)의 위치 정렬 관계가 흐트러져 베이스 기판(119)에 패턴이 바람직하게 형성되지 못한다. 패턴은 나노미터 또는 마이크로미터 크기의 극미세 패턴이기 때문에, 스탬프(109)와 베이스 기판(119)의 위치 정렬 상태가 흐트러지게 되면 바람직한 패턴이 베이스 기판(119)에 형성되지 못하게 된다.
전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 베이스 기판에 나노미터 또는 마이크로미터 크기의 패턴을 바람직하게 형성할 수 있는 임프린팅 장치를 제공함에 있다.
도 1a 내지 1c는 임프린팅 리소그라피 공정을 도시한 사시도.
도 2는 종래의 임프린팅 장치로서, 임프린팅 기판지지장치 및 임프린팅 챔버를 개략적으로 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 임프린팅 장치를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수용체를 도시한 절단 사시도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 탄성체판을 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투명판을 도시한 사시도.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고정체와 결합수단을 도시한 절단 사시도.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 챔버를 도시한 절단 사시도.
도 10a 내지 10c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 임프린팅 장치의 동작 과정을 도시한 단면도.
도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른, 제 2 고정체와 챔버가 일체형으로 구성된 임프린팅 장치를 도시한 단면도.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 임프린팅 장치를 도시한 단면도.
도 13은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 임프린팅 장치를 도시한 단면도.
도 14는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 임프린팅 장치를 도시한 단면도.
도 15는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 임프린팅 장치를 도시한 단면도.
도 16a 내지 16c는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 임프린팅 장치의 동작과정을 도시한 단면도.
도 17은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 임프린팅 장치를 도시한 단면도.
도 18은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 임프린팅 장치를 도시한 단면도.
도 19는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 임프린팅 장치를 도시한 단면도.
도 20은 본 발명의 제 9 실시예에 따른 임프린팅 장치를 도시한 단면도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
300 : 임프린팅 장치400 : 기판지지 어셈블리
410 : 스탬프411 : 베이스 기판
412 : 기판413 : 폴리머
420 : 수용체421 : 배출구
422 : 배출관423 : 제 1 결합수단
425 : 제 1 밸브432 : 탄성체판
441 : 제 1 고정체442 : 제 2 고정체
450 : 투명판460 : 제 1 완충재
470 : 제 2 완충재500 : 압력인가 어셈블리
510 : 제 2 결합수단520 : 제 3 완충재
550 : 챔버560 : 제 2 밸브
570 : 압력측정 게이지580 : 온도측정 게이지
600 : 광조사 어셈블리610 : 램프
620 : 반사판630 : 셔터
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 패턴이 형성되고 자외선 및 적외선에 투명한 스탬프와, 자외선 및 적외선에 의해 경화되는 폴리머가 형성된 베이스 기판을 압착하여 상기 폴리머에 패턴을 형성하고, 자외선과 적외선 중 선택된 하나를 조사하여 패턴이 형성된 상기 폴리머를 경화하여 상기 베이스 기판에 패턴을 형성하며, 상기 스탬프와 상기 베이스 기판을 수용하는 중공부가 형성되어 있고, 상기 중공부를 진공 상태로 만드는 배출수단과 연결된 수용체와; 상기 중공부를 외부로부터 밀폐시키고, 서로 마주보며, 탄성력을 가지는 탄성체판과 자외선 및 적외선에 투명한 투명판과; 상기 투명판과 상기 탄성체판이 마주보는 방향으로 상기 투명판과 상기 탄성체판을 누르는 고정부재와; 상기 탄성체판이 위치하는 방향으로 내부 공간이 개방되고, 압력인가수단을 통해 상기 내부 공간에 압력을 증가시켜 상기 탄성체판에 압력을 작용하여 상기 스탬프와 상기 베이스기판을 압착하는 챔버와; 상기 투명판이 위치하는 방향으로 자외선과 적외선 중 선택된 하나를 방출하는 램프를 포함하는 임프린팅 장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 패턴이 형성되고 자외선 및 적외선에 투명한 스탬프와, 자외선 및 적외선에 의해 경화되는 폴리머가 형성된 베이스 기판을 압착하여 상기 폴리머에 패턴을 형성하고, 자외선과 적외선 중 선택된 하나를 조사하여 패턴이 형성된 상기 폴리머를 경화하여 상기 베이스 기판에 패턴을 형성하며, 상기 스탬프와 상기 베이스 기판을 수용하는 중공부가 형성되어 있고, 상기 중공부를 진공 상태로 만드는 배출수단과 연결되는 제 1 수용체와; 상기 중공부를 외부로부터 밀폐시키고, 서로 마주보며, 탄성력을 가지는 탄성체판과 자외선 및 적외선에 투명한 투명판과; 상기 제 1 수용체와 결합되고, 상기 스탬프 및 상기 베이스 기판이 놓여지며, 상기 제 1 수용체와 서로 마주보며 상기 탄성체판을 누르는 제 2 수용체와; 상기 투명판과 상기 탄성체판이 마주보는 방향으로 상기 투명판과 상기 제 1 수용체를 누르는 고정부재와; 상기 탄성체판이 위치하는 방향으로 내부 공간이 개방되고, 압력인가수단을 통해 상기 내부 공간에 압력을 증가시켜 상기 탄성체판에 압력을 작용하여 상기 스탬프와 상기 베이스기판을 압착하는 챔버와; 상기 투명판이 위치하는 방향으로 자외선과 적외선 중 선택된 하나를 방출하는 램프를 포함하는 임프린팅 장치를 제공한다.
여기서, 상기 고정부재와 상기 챔버는 결합수단을 통해 결합될 수 있고, 상기 고정부재와 상기 챔버는 일체로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 폴리머에 패턴을 형성하기 위해 온도를 상승시키고, 패턴이 형성된 상기 폴리머의 열적 팽창을 방지하기 위해 온도를 하상시키는 온도조절장치를 더욱 포함할 수 있다.
또한, 상기 온도조절장치는 챔버 내부에 위치할 수 있고, 상기 온도조절장치는 챔버 주변에 위치할 수 있다.
또한, 상기 고정부재와 결합하여 상기 투명판을 외부로부터 보호하는 보호체를 더욱 포함할 수 있다.
또한, 상기 고정부재는 서로 마주보는 제 1, 2 고정체와; 상기 제 1, 2 고정체를 결합하는 결합수단을 포함할 수 있다.
또한, 상기 수용체와 상기 투명판 사이에, 탄성력을 가지는 완충재를 더욱 포함할 수 있고, 상기 제 1 수용체와 상기 투명판 사이에, 탄성력을 가지는 완충재를 더욱 포함할 수 있다.
그리고, 상기 스탬프와 상기 베이스 기판의 위치 정렬 상태를 제어하기 위한 자성체를 더욱 포함할 수 있고, 상기 자성체는 제 1, 2 자성체로 이루어지며, 제 1 자성체는 상기 투명판 상에 위치하고, 상기 제 2 자성체는 상기 스탬프와 상기 베이스 기판 중 선택된 하나에 접착될 수 있다,
또다른 측면에서, 본 발명은, 패턴이 형성되고 자외선 및 적외선에 투명한 스탬프와, 상기 패턴이 압력과 자외선 및 적외선에 의해 임프린팅 되는 폴리머가 형성된 베이스 기판의 위치정렬 상태를 고정하며, 상기 스탬프와 상기 베이스 기판을 수용하는 중공부가 형성되어 있고, 상기 중공부를 진공 상태로 만드는 배출수단과 연결되는 제 1 수용체와; 상기 중공부를 외부로부터 밀폐시키고, 서로 마주보며, 탄성력을 가지는 탄성체판과 자외선 및 적외선에 투명한 투명판과; 상기 제 1 수용체와 결합되고, 상기 스탬프 및 상기 베이스 기판이 놓여지며, 상기 제 1 수용체와 서로 마주보며 상기 탄성체판을 누르는 제 2 수용체와; 상기 투명판과 상기 탄성체판이 마주보는 방향으로 상기 투명판과 상기 제 1 수용체를 누르는 고정부재를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 수용체와 상기 투명판 사이에, 탄성력을 가지는 완충재를 더욱 포함할 수 있고, 상기 스탬프와 상기 베이스 기판의 위치 정렬 상태를 제어하기 위한 자성체를 더욱 포함하는 임프린팅 기판지지장치.
그리고, 상기 자성체는 제 1, 2 자성체로 이루어지며, 제 1 자성체는 상기 투명판 상에 위치하고, 상기 제 2 자성체는 상기 스탬프와 상기 베이스 기판 중 선택된 하나에 접착될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
<제 1 실시예>
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)를 도시하고 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)는, 높은 압력을 인가하여 스탬프(410)에 형성된 패턴을 베이스 기판(411)의 폴리머(413)에 임프린팅 하고, 임프린팅 패턴에 자외선이나 적외선과 같은 광을 조사하여 패턴을 자외선 경화 또는 열경화함으로써, 스탬프(410)에 형성된 패턴을 베이스 기판(411)의 폴리머(413)에 바람직하게 임프린팅 하기 위한 장치이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)는 스탬프 및 베이스 기판(410, 411)의 위치 정렬 상태를 진공상태에서 고정하기 위한 기판지지 어셈블리(400 ; substrate holder assembly)와, 기판지지 어셈블리(400)와 결합되며 패턴을 임프린팅 하기 위해 압력을 인가하는 압력인가 어셈블리(500)와, 자외선 또는 적외선(infrared ray)과 같은 광을 조사하여 베이스 기판(411)의 폴리머(413)에 형성된 패턴을 자외선 경화(UV curing) 또는 열경화(thermal curing)하기 위한 광조사 어셈블리(600)를 구비한다.
이하, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 임프린팅 장치를 도 3 내지 9를 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 수용체(420)를 도시한 절단 사시도이고, 도 5는 탄성체판(432)을 도시한 사시도이고, 도 6은 투명판(450)을 도시한 사시도이고, 도 7은 제 1완충재(460)를 도시한 사시도이고, 도 8은 고정체(441, 442)와, 고정체(441, 442)를 관통하는 결합수단(423)을 도시한 절단 사시도이다. 그리고, 도 9는 챔버(550)를 도시한 절단 사시도이다.
수용체(420)는, 수용체 내주면(426) 내에 상하로 개방된 제 1 중공부(428)를 가진 환형상의 구조로 형성되어 있다. 수용체(420)는, 수용체 내주면(426)과 외주면(427)을 관통하는 배출구(421)와 배출구(421) 및 제 1 밸브(425)와 연결되는 배출관(422)을 가진다. 그리고, 수용체(420) 하면에는 외부로 돌출된 돌출부(424)가 형성되어 있다. 한편, 수용체(420)는 형상 변화를 최소화하기 위해서 금속 물질로 이루어진다.
먼저, 기판지지 어셈블리(400)에 대해 설명한다.
기판지지 어셈블리(400)는, 임프린팅 공정이 진행되기 전에 스탬프(410)와 베이스 기판(411)이 위치하는 제 1 중공부(428)를 진공상태가 되도록 하여, 스탬프(410)와 베이스 기판(411)의 바람직한 위치정렬 상태가 유지되도록 한다.
또한, 기판지지 어셈블리(400)는 광에 투명한 투명판(450)을 사용하게 되는데, 임프린팅 리소그라피 공정시 광을 조사함으로써 폴리머(413)에 형성된 패턴을 자외선 경화 또는 열경화하여 패턴이 폴리머(413)에 용이하게 형성되도록 한다. 폴리머(413)는 자외선 또는 적외선에 의해 폴리머화 되는 수지가 되며, 스탬프(410) 역시 석영과 같이 자외선 또는 적외선에 투명한 물질을 사용하게 된다.
기판지지 어셈블리(400)는, 스탬프(410)와 베이스 기판(411)을 수용하는 제 1 중공부(428)가 형성되어 있고, 제 1 중공부(428)의 공기를 배출하기 위해, 배출수단인 제 1 밸브(425)와 연결되는 배출구(421)를 가지는 수용체(420)와, 제 1 중공부(428)를 진공상태로 만들기 위해, 제 1 중공부(428)를 외부로부터 밀폐시키는 밀폐부재를 구비한다.
밀폐부재는 수용체(420)의 하면에 접하는 탄성체판(432)과, 수용체(420) 상면에 접하는 제 1 완충재(460)와, 제 1 완충재(460) 상에 위치하는 투명판(450)과, 수용체(420)와 제 1 탄성체판(432)과 투명판(450)을 고정시키는 고정부재로 이루어진다.
고정부재는 고정체(441, 442)와, 고정체(441, 442)를 고정시키기 위한 제 1 결합수단(423)으로 이루어진다. 여기서, 고정체(441, 442)는 서로 마주보는 제 1 고정체(441)와 제 2 고정체(442)로 이루어진다.
그리고, 제 1 고정체(441)와 투명판(450) 사이에 제 2 완충재(470)가 위치한다.
수용체(420)는 수용체 내주면(426) 내에 상하로 개방된 제 1 중공부(428)를 가지고 있다. 또한, 수용체(420)는 수용체 내주면(426)과 외주면(427)을 관통하는 배출구(421)와 배출구(421) 및 제 1 밸브(425)와 연결되는 배출관(422)을 가진다. 그리고, 수용체(420) 하면에는 외부로 돌출된 돌출부(424)가 형성되어 있다.
한편, 수용체(420)는 형상 변화를 최소화하기 위해서 금속 물질로 이루어지며, 바람직하게는 수용체는 환형상의 구조로 형성된다.
수용체(420)의 제 1 중공부(428)에는 스탬프(410)와 베이스 기판(411)이 위치한다. 제 1 중공부(428)는 탄성체판(432)과, 제 1 완충재(460)와, 투명판(450)에의해 폐쇄된 공간을 이루게 된다.
수용체(420)에 형성된 배출구(421)와 배출관(422)은 탄성체판(432)과, 제 1 완충재(460)와, 투명판(450)에 의해 폐쇄된 공간을 이루는 제 1 중공부(428)를 제 1 밸브(425)와 연결시켜, 제 1 중공부(428)의 압력을 조절한다.
예를 들면, 스탬프(410)와 베이스 기판(411)이 패턴을 형성하기 위해 위치정렬된 상태로 제 1 중공부(428)에 위치하게 되면 제 1 밸브(425)가 작동하여 제 1 중공부(428) 공기는 배출구(421)와 배출관(422)을 통해 빠져나가게 되고, 그로 인해 제 1 중공부(428)는 진공 상태가 된다. 외부와 제 1 중공부(428)의 압력차에 의해 탄성체판(432)에 압력이 작용하게 되어 탄성체판(432)은 투명판(450)과 마주보는 방향으로 탄성적으로 변형된다. 탄성체판(432)이 탄성적으로 변형됨에 따라 스탬프(410)는 투명판(450)과 접촉하며 투명판(450)을 누르게 되고, 그에 따른 반작용으로 투명판(450)은 스탬프(410)에 압력을 작용하게 된다. 따라서, 탄성체판(432)과 투명판(450)은 스탬프(410)와 베이스 기판(411)을 누르게 되어, 스탬프(410)와 베이스 기판(411)의 위치정렬 상태는 고정된다.
수용체(420)의 하면에 형성된 돌출부(424)는 탄성력을 가지는 탄성체판(432)에 압입된다. 특히, 제 2 고정체(442)는 탄성체판(432)에 압력을 작용하게 되고, 작용된 압력에 의해 돌출부(424)는 탄성체판(432)에 압입되어 외부의 공기는 제 1 중공부(428)로 침입하지 못하게 된다.
그리고, 제 1 고정체(441)는 투명판(450)에 압력을 작용하게 되고, 작용된 압력에 의해 제 1 완충재(460)는 형상이 변형되어 외부의 공기는 제 1 중공부(428)로 침입하지 못하게 된다.
따라서, 제 1 중공부(428)는 외부와 완전히 차단되고, 제 1 밸브(425)가 작동하는 경우에 외부 공기는 제 1 중공부(428)에 침입하지 못하게 되어, 제 1 중공부(428)는 완전한 진공상태가 된다.
또한, 제 1 탄성체판(432)은 돌출부(424)에 의해 이동이 방지되고, 그에 따라 탄성체판(432)에 놓여지는 스탬프(410)와 베이스 기판(411)의 움직임은 방지된다.
수용체(420) 하면에 형성된 돌출부(424)는 허용되는 범위 내에서 다수개 형성될 수 있다. 돌출부(424)가 증가하게 되면 제 1 중공부(428)는 더욱더 외부와 완전히 차단될 수 있고, 수용체(420)는 탄성체판(432)을 더욱 견고하게 고정시킬 수 있게 된다.
탄성체판(432)은 탄성력을 가지고 있으며, 수용체(420)와 접촉하여 제 1 중공부를 외부와 차단하게 된다. 탄성체판(432)은 바람직하게는 원판형상을 가지며, 폴리디메틸실록세인(polydimethylsiloxane), 실리콘 고무와 같은 탄성력 있는 고분자 물질로 이루어진다.
제 1 완충재(460)는 투명판(450)과 수용체(420) 사이에 위치하여 제 1 중공부(428)를 외부와 차단하며, 투명판(450)에 결함이 발생하는 것을 방지한다. 제 1 완충재(460)는 탄성력을 가지는 물질로 이루어지며, 바람직하게는 링(ring) 형상을 가진다.
투명판(450)은 석영과 같은 투명한 물질로 이루어져, 임프린팅 리소그라피공정에서 폴리머(413)에 임프린팅 된 패턴을 자외선 경화 또는 열경화하기 위해 외부에서 조사되는 광을 통과시키게 된다. 바람직하게는 투명판(450)은 원판형상으로 이루어져 있다. 투명판(450)은 제 1 고정체(441)에 의해 고정되고 제 1 완충재(460)를 눌러서 제 1 중공부(428)가 외부와 차단되도록 한다.
투명판(450)은 외부에서 인가되는 압력에 의해 형상이 쉽게 변형되지 않는 석영과 같은 물질로 이루어지기 때문에, 제 1 고정체(441)와 투명판(450)이 직접적으로 접촉하여 결함이 발생하는 것을 방지하기 위해 제 1 고정체(441)와 투명판(450) 사이에 탄성력을 가지는 제 2 완충재(470)가 위치한다. 한편, 제 2 완충재는(470)은 제 1 완충재(460)와 같이 링 형상를 가질 수 있다.
제 1 고정체(441)와 제 2 고정체(442)는, 제 1 고정체(441)와 제 2 고정체(442) 각각의 내주면 내에 상하로 개방된 제 2 중공부(461)와 제 3 중공부(462)를 가지며, 서로 마주보고 있다.
제 1 고정체(441)와 제 2 고정체(442)에는, 각각의 외주면을 따라 서로 마주보며 돌출된 제 1 결합단(445)와 제 2 결합단(446)이 형성되어 있으며, 제 1 결합단(445)과 제 2 결합단(446)에는 다수의 결합홀(451, 452)이 형성되어 있다. 제 1 결합수단(423)은 제 1 결합단(445)과 제 2 결합단(446)에 형성된 결합홀(451, 452)을 통해 제 1 고정체(441)와 제 2 고정체(442)를 고정시킨다. 제 1 결합수단(423)은 나사(screw) 등이 사용된다.
제 1 결합수단(423)에 의해 결합된 제 1 고정체(441)와 제 2 고정체(442)는 투명판(450)과, 제 2 탄성체판(432)과, 수용체(420)를 죄여서 움직이지 못하도록한다.
제 1 결합수단(423)에 의해 결합된 제 1 고정체(441)는 투명판(450)을 누르게 되고, 그에 따라 제 1 완충재(460)는 형상이 변형된다. 그리고, 제 2 고정체(442)는 탄성체판(432)을 누르게 되고, 그에 따라 수용체(420)의 하면에 형성된 돌출부(424)는 탄성체판(432)에 압입된다. 따라서, 제 1 중공부(428)는 외부와 완전히 차단되고, 탄성체판(432)은 움직이지 못하고 고정된다.
한편, 제 2 중공부(461)는 임프린팅 리소그라피 공정시 광조사 어셈블리(600)를 통해 조사되는 빛이 투명판(450)을 통과하도록 한다.
제 3 중공부(462)는 임프린팅 리소그라피 공정시 압력인가 어셈블리(500)를 통해 인가되는 압력이 탄성체판(432)에 작용하도록 한다. 그리고, 수용체(420) 내의 제 1 중공부(428)가 진공 상태가 되는 경우에, 탄성체판(432)에 인가되는 압력은 제 3 중공부(462)를 통해 작용하게 된다.
전술한 바에 있어, 제 1 중공부(428)와, 제 2 중공부(461)와, 제 3 중공부(462)는 바람직하게는 중심축이 일치하며, 또한 그들 중심축과 스탬프 및 베이스 기판(410, 411)의 중심축은 바람직하게는 일치하게 된다.
전술한 바와 같은 구성을 가지는 기판지지 어셈블리(400)는, 임프린팅 리소그라피 공정을 진행하기 전에, 제 1 중공부(428)를 진공상태로 만들어 스탬프(410)와 베이스 기판(411)의 위치정렬 상태를 고정시키게 된다.
다음으로, 압력인가 어셈블리(500)에 대해 설명한다.
압력인가 어셈블리(500)는, 패턴이 베이스 기판(411)의 폴리머(413)에 바람직하게 임프린팅 되도록 하기 위해 필요한 높은 압력을 기판지지 어셈블리(400)에 인가하게 된다.
압력인가 어셈블리(500)는 탄성체판(432)에 압력을 인가하기 위한 챔버(550)와, 챔버(550) 내부 공간에 공기 압력을 인가하기 위한 압력인가수단으로서 제 2 밸브(560)를 구비한다. 압력인가 어셈블리(500)는 챔버(550)의 압력을 측정하기 위한 압력측정 게이지(gauge)(570)와 온도를 측정하기 위한 온도측정 게이지(580)를 더욱 구비할 수 있다.
챔버(550)는 탄성체판(432)이 위치하는 방향이 개방된 내부 공간을 가지며, 제 2 결합수단(510)에 의해 제 2 고정체(442)와 결합된다. 그리고, 챔버(550)와 제 2 고정체(442) 사이에는 제 3 완충재(520)가 위치하여 챔버(550) 내부 공간을 외부와 차단하며, 챔버(550)와 제 2 고정체(442)가 결합에 의해 결함이 발생하는 것을 방지한다. 제 3 완충재(520)는, 바람직하게는 링 형상을 가진다.
제 2 밸브(560)가 작동하면 챔버(550) 내부 공간에는 공기가 유입되어 압력이 상승하게 되고, 상승된 압력은 기판지지 어셈블리(400)에 작용하게 된다. 특히, 챔버(550) 내부의 압력은 제 3 중공부(462)를 통해 탄성체판(432)에 작용하게 된다.
탄성체판(432)에 작용된 높은 압력은 진공상태에서 위치정렬 상태가 고정된 스탬프 및 베이스 기판(410, 411)에 작용하게 되고, 스탬프(410)에 형성된 패턴은 베이스 기판(411)의 폴리머(413)에 임프린팅 된다.
압력측정 게이지 및 온도측정 게이지(570, 580)는 챔버(550) 내부 공간의 압력 및 온도를 측정하기 위해 사용된다.
다음으로, 광조사 어셈블리(600)에 대해 설명한다.
광조사 어셈블리(600)는, 높은 압력을 통해 베이스 기판(411)에 임프린팅 된 패턴에 광을 조사하여 패턴을 자외선 경화나 열경화함으로써, 베이스 기판(411)에 패턴이 용이하게 형성되도록 한다.
광조사 어셈블리(600)는, 광을 조사하기 위한 램프(610 ; lamp)와, 램프(610)로부터 조사된 광을 반사하는 반사판(620)과, 조사된 광을 선택적으로 투과시키기 위한 셔터(630 ; shutter)를 구비한다.
램프(610)는 자외선 램프나 할로겐 램프(halogen lamp)가 필요에 따라 선택적으로 사용될 수 있다. 폴리머(613)에 형성된 패턴에 대해 자외선 경화를 위해서는 자외선을 방출하는 자외선 램프가 사용되며, 열경화를 위해서는 적외선을 방출하는 할로겐 램프가 사용된다.
반사판(620)은 램프(610)로부터 방출된 빛을 기판지지 어셈블리(500)가 위치하는 방향으로 반사하게 된다. 그리고, 셔터(630)는 열리고 닫히는 동작 과정을 통해, 사용되는 램프(610)에 따라 방출되는 자외선과 적외선을 투과하거나 차단하게 된다.
전술한 바와 같이, 기판지지 어셈블리(400)와, 압력인가 어셈블리(500)와, 광조사 어셈블리(600)를 구비하는 임프린팅 장치(300)는, 기판지지 어셈블리(400)를 통해 위치정렬 상태가 고정된 스탬프 및 베이스 기판(410, 411)에 대해 높은 압력을 인가하고 빛을 조사하여 베이스 기판(411)의 폴리머(413)에 바람직한 패턴이임프린팅 되도록 한다.
이하, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)의 동작 과정을 도 10a 내지 10c를 참조하여 설명한다.
도 10a에 도시한 바와 같이, 스탬프 및 베이스 기판(410, 411)이 탄성체판(432)에 놓여진 상태로 제 1 중공부(428)에 위치하고 있다. 스탬프(410)와 베이스 기판(411)은 올바르게 위치정렬된 상태이다.
제 1 고정체(441)와 제 2 고정체(442)는 결합수단(423)에 의해 결합되어 있으며, 결합된 제 1 고정체(441)와 제 2 고정체(442) 각각은, 투명판(450)과 탄성체판(432)을 누르게 된다. 투명판(450)은 제 1 완충재(460)를 누르게 되고, 수용체(420)의 하면에 형성된 돌출부(424)는 탄성체판(432)에 압입되어 제 1 중공부(428)는 폐쇄된 공간을 이루게 된다. 또한, 탄성체판(432)은 움직이지 못하도록 고정된다.
다음으로, 도 10b에 도시한 바와 같이, 배출관(422)에 연결된 제 1 밸브(425)가 작동하게 된다. 제 1 밸브(425)는 제 1 중공부(428)의 공기를 외부로 배출시켜, 폐쇄된 제 1 중공부(428)는 진공 상태가 된다.
제 1 중공부(428)가 진공 상태가 되면 탄성체판(432)은 투명판(450)과 마주보는 방향으로 변형된다. 탄성체판(432)의 변형에 의해, 스탬프(410)는 투명판(450)과 접촉하며 투명판(450)을 누르게 되고, 그에 따른 반작용으로 투명판(450)은 스탬프(410)에 압력을 작용하게 된다.
따라서, 탄성체판(431)과 투명판(450)은 스탬프(410)와 베이스 기판(411)을누르게 되고, 스탬프(410)와 베이스 기판(411)의 위치정렬 상태는 견고하게 고정된다.
다음으로, 도 10c에 도시한 바와 같이, 제 2 밸브(560)가 작동하여 챔버(550) 내부는 압력이 상승하게 되고, 광조사 어셈블리(600)를 통해 빛이 조사된다.
챔버(550) 내부의 압력은 스탬프(410)에 형성된 패턴이 베이스 기판(411)의 폴리머(413)에 충분히 임프린팅 될만큼 상승하게 된다. 챔버(550) 내부의 압력은 제 3 중공부(462)를 통해 탄성체판(432)에 인가되며, 탄성체판(432)에 인가된 압력은 스탬프 및 베이스 기판(410, 411)에 작용된다. 따라서, 스탬프(410)에 형성된 패턴은 베이스 기판(411)의 폴리머(413)에 임프린팅 된다.
조사된 빛은 패턴이 임프린팅 된 폴리머(413)에 조사되어, 폴리머(413)는 조사되는 빛에 따라 자외선 경화 또는 열경화 된다. 자외선 경화 또는 열경화에 의해 패턴은 폴리머(413)에 바람직하게 임프린팅 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)는 진공상태에서 바람직하게 위치정렬된 스탬프 및 베이스 기판(410, 411)에 높은 압력과 빛을 조사하여 스탬프(410)에 형성된 패턴이 베이스 기판(411)의 폴리머(413)에 바람직하게 임프린팅 되도록 한다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)에서, 도 11에 도시한 바와 같이, 압력인가 어셈블리(500)와 기판지지 어셈블리(300)는 일체형으로 구성될 수 있으며, 일체형으로 구성되는 경우에 제 2 고정체(442)와 챔버(550)가 일체형으로 구성된다.
<제 2 실시예>
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)를 도시하고 있다.
본 발명의 제 2 실시예는 본 발명의 제 1 실시예에 대한 변형예로서, 본 발명의 제 1 실시예와 동일하거나 대응되는 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 하고, 부가되거나 변형되는 구성에 대해서 설명하기로 한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)는, 임프린팅 리소그라피 공정시 공정 온도를 상승시키거나 하강시키기 위한 온도조절장치(350)를 구비하고 있다.
챔버(550) 내부에 설치된 온도조절장치(350)는 고온 또는 저온의 유체가 순환하면서, 공정 환경을 고온 또는 저온 환경으로 빠르게 변화시킨다.
임프린팅 리소그라피 공정시 고온의 유체가 온도조절장치(350)를 순환하게 되면 임프린팅 장치(300)는 빠르게 고온 환경으로 변화되어 베이스 기판(311)의 폴리머(313)에 패턴이 용이하게 형성된다.
그리고, 패턴 형성후에 저온의 유체가 온도조절장치(350)를 순환하게 되면 임프린팅 장치(300)는 빠르게 저온 환경으로 변화되어, 고온 환경에서 임프린팅 된 폴리머(313) 패턴의 열적 팽창으로 인한 패턴 불량을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)는 온도조절장치(350)를 챔버(550) 내부에 구비함으로써 임프린팅 장치(300)의 온도를 용이하게 조절할 수 있게 되어 패턴을 용이하고 바람직하게 형성할 수 있다.
<제 3 실시예>
도 13은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)를 도시하고 있다.
본 발명의 제 3 실시예는 본 발명의 제 1 실시예에 대한 변형예로서, 본 발명의 제 1 실시예와 동일하거나 대응되는 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 하고, 부가되거나 변형되는 구성에 대해서 설명하기로 한다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)는, 임프린팅 리소그라피 공정시 공정 온도를 상승시키거나 하강시키기 위한 온도조절장치(350)를 구비하고 있다.
챔버(550) 주변을 따라 설치된 온도조절장치(350)는 고온 또는 저온의 유체가 순환하면서, 공정 환경을 고온 또는 저온 환경으로 빠르게 변화시킨다.
임프린팅 리소그라피 공정시 고온의 유체가 온도조절장치(350)를 순환하게 되면 임프린팅 장치(300)는 빠르게 고온 환경으로 변화되어 베이스 기판(311)의 폴리머(313)에 패턴이 용이하게 형성된다.
그리고, 패턴 형성후에 저온의 유체가 온도조절장치(350)를 순환하게 되면 임프린팅 장치(300)는 빠르게 저온 환경으로 변화되어, 고온환경에서 임프린팅 된 폴리머(313) 패턴의 열적 팽창으로 인한 패턴 불량을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)는 온도조절장치(350)를 챔버(550) 주변에 구비함으로써 임프린팅 장치(300)의 온도를 용이하게 조절할 수 있게 되어 패턴을 용이하고 바람직하게 형성할 수 있다.
<제 4 실시예>
도 14는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)를 도시하고 있다.
본 발명의 제 4 실시예는 본 발명의 제 1 실시예에 대한 변형예로서, 본 발명의 제 1 실시예와 동일하거나 대응되는 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 하고, 부가되거나 변형되는 구성에 대해서 설명하기로 한다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)는 투명판(450)을 보호하기 위한 보호체(480)를 더욱 구비하고 있다.
투명판(450)은 석영과 같이 광에 투명한 물질로 이루어져 외부의 충격으로부터 쉽게 파손된다. 따라서, 보호체(480)가 투명판(450) 상에 위치하여, 외부의 충격으로부터 투명판(450)을 보호하게 된다.
보호체(480)는 투명판(450) 상에 위치하며, 제 2 중공부(461)에 맞춰 끼워져 움직임이 고정된다.
그리고, 보호체(480)는 광조사 어셈블리(600)로부터 방출되는 빛을 통과시키기 위해, 투명판(450)과 같이 빛에 투명한 석영과 같은 물질로 이루어진다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)는, 투명판(450) 상에 보호체(480)를 더욱 구비함으로써 투명판(450)을 외부의 충격으로부터 보호할 수 있게 된다.
<제 5 실시예>
도 15는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)를 도시하고 있다.
본 발명의 제 5 실시예는 본 발명의 제 1 실시예에 대한 변형예로서, 본 발명의 제 1 실시예와 동일하거나 대응되는 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 하고, 부가되거나 변형되는 구성에 대해서 설명하기로 한다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)는, 제 1 실시예와 다른 기판지지 어셈블리를 구비한다.
기판지지 어셈블리(400)는, 스탬프 및 베이스 기판(410, 411)이 위치하는 제 1 중공부(428a)를 외부로부터 밀폐시키는 밀폐부재와, 제 1 중공부(428a)의 공기를 배출하기 위한 배출수단인 제 1 밸브(425)를 구비한다.
밀폐부재는 제 1 중공부(428a)를 가지는 제 1 수용체(420a)와, 스탬프 및 베이스 기판(410, 411)이 놓여지는 제 2 수용체(420b)와, 제 1 수용체(420a)와 제 2 수용체(420b)에 사이에 고정되어 위치하는 탄성체판(432)과, 제 1 중공부(428a) 상부를 외부와 차단하는 투명판(450)과, 투명판(450)과 제 1 수용체(420a)를 누르는 고정부재를 구비한다. 그리고, 투명판(450)과 제 1 수용체(420a) 사이에 완충수단으로서 제 1 완충재(460)를 더욱 구비하고 있으며, 투명판(450)과 고정부재 사이에제 2 완충재(470)를 더욱 구비하고 있다.
고정부재는 고정체(441, 442)와, 고정체(441, 442)를 고정시키기 위한 제 1 결합수단(423)을 구비한다. 고정체(441, 442)는 서로 마주보는 제 1 고정체(441)와 제 2 고정체(442)로 이루어진다.
한편, 기판지지 어셈블리(400)는, 제 2 고정체(442)와 제 1 수용체(420a)를 결합하기 위한 제 3 결합수단(415)을 더욱 구비하고 있으며, 제 1 수용체(420a)와 제 2 수용체(420b)를 결합하기 위한 제 4 결합수단(416)을 더욱 구비하고 있다.
제 1 수용체(420a)는 수용체 내주면 내에 상하로 개방된 제 1 중공부(428a)를 가지고 있다. 그리고, 제 1 수용체(420a) 내부 상면에는 돌출된 걸림부(429)가 형성되어 제 2 수용체(420b)의 이동을 방지하게 된다.
제 2 수용체(420b)는 내부가 상하로 개방되어 있으며, 제 2 수용체(420b) 내주면에는 내부로 돌출된 놓임단(431)이 형성되어, 스탬프 및 베이스 기판(410, 411)이 놓임단(431)에 놓여지게 된다.
제 1 수용체(420a)와 제 2 수용체(420b) 사이에 탄성체판(432)이 위치하게 된다. 탄성체판(432)은 제 1 수용체(420a)와 제 2 수용체(420b)가 결합되어 탄성체판(432)을 누르게 됨으로써 이동이 방지된다. 특히, 탄성체판(432)을 사이에 두고 제 1 수용체(420a)와 제 2 수용체(420b)가 마주보는 면 각각에 돌출된 제 1 돌출부(424a)와 제 2 돌출부(424b)는, 제 1 수용체(420a)와 제 2 수용체(420b)가 결합됨에 따라 탄성체판(432) 내부로 압입되어 탄성체판(432)의 이동을 방지하게 된다.
이하, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)의 동작 과정을 도 16a 내지 16c를 참조하여 설명한다.
도 16a에 도시한 바와 같이, 스탬프 및 베이스 기판(410, 411)이 제 2 수용체(420b)의 놓임단(429)에 놓여진 상태로 제 1 중공부(428)에 위치하고 있다.
다음으로, 도 16b에 도시한 바와 같이, 배출관(422)에 연결된 제 1 밸브(425)가 작동하여, 제 1 중공부(428)는 진공 상태가 된다.
제 1 중공부(428)가 진공 상태가 되면 탄성체판(432)은 투명판(450)과 마주보는 방향으로 변형되어, 스탬프(410)는 투명판(450)과 접촉하며 투명판(450)을 누르게 되고, 그에 따른 반작용으로 투명판(450)은 스탬프(410)에 압력을 작용하게 된다. 따라서, 탄성체판(431)과 투명판(450)은 스탬프(410)와 베이스 기판(411)을 누르게 되고, 스탬프(410)와 베이스 기판(411)의 위치정렬 상태는 견고하게 고정된다.
다음으로, 도 16c에 도시한 바와 같이, 제 2 밸브(560)가 작동하여 챔버(550) 내부는 압력이 상승하게 되고, 광조사 어셈블리(600)를 통해 광이 조사된다.
전술한 바와 같은 임프린팅 장치(300)의 동작 과정을 통해 스탬프(410) 패턴은 베이스 기판(411)에 임프린팅 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)는, 제 1 및 2 수용체(420a, 420b)에 의해 스탬프 및 베이스 기판(410, 411)의 이동을 방지하도록 한다. 따라서, 스탬프(410)에 형성된 패턴이 베이스 기판(411)의폴리머(413)에 바람직하게 임프린팅 된다.
<제 6 실시예>
도 17은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)를 도시하고 있다.
본 발명의 제 6 실시예는 본 발명의 제 5 실시예에 대한 변형예로서, 본 발명의 제 5 실시예와 동일하거나 대응되는 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 하고, 부가되거나 변형되는 구성에 대해서 설명하기로 한다.
본 발명의 제 6 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)는, 자성체(490, 495)를 사용함으로써 스탬프(410)와 베이스 기판(411)을 정밀하게 위치정렬 시키게 된다.
제 1 자성체(490)와 제 2 자성체(495)는 자기장의 상호 유도 작용을 이용하여 스탬프(410)와 베이스 기판(411)의 위치정렬 상태를 정밀하게 제어하게 된다.
제 1 자성체(490)는 투명판(450) 상에 위치하고 있으며, 제 2 자성체(495)는 스탬프(410)에 결합되어 있다. 제 2 자성체(495)는 스탬프(410)의 외주면에 접착재를 사용하여 결합된다. 한편, 제 2 자성체(495)는 얇은 필름 형태로 제작되어 스탬프(410) 상면에 접착될 수 있다.
제 1 자성체(490)와 제 2 자성체(495)에서 발생하는 자기장은 서로 유도 작용을 하게 됨으로써 스탬프(410)를 수평방향으로 이동시켜, 스탬프(410)의 정확한 위치를 제어하게 된다.
제 1 자성체(490)와 제 2 자성체(495)가 자기 유도 작용을 하여 스탬프(410)를 이동시키는 경우에, 베이스 기판(411)은 그 위치가 고정된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 6 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)는 자성체(490, 495)를 사용하여 스탬프(410)의 위치를 제어함으로써 스탬프(410)와 베이스 기판(411)의 위치정렬 상태가 정밀하게 제어될 수 있게 된다. 따라서, 스탬프(410)에 형성된 패턴이 베이스 기판(411)의 폴리머(413)에 바람직하게 임프린팅 된다.
<제 7 실시예>
도 18은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)를 도시하고 있다.
본 발명의 제 7 실시예는 본 발명의 제 5 실시예에 대한 변형예로서, 본 발명의 제 5 실시예와 동일하거나 대응되는 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 하고, 부가되거나 변형되는 구성에 대해서 설명하기로 한다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 7 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)는, 베이스 기판(411)에 제 2 자성체(495)를 결합하여 스탬프(410)와 베이스 기판(411)을 정밀하게 위치정렬 시키게 된다.
제 1 자성체(490)와 제 2 자성체(495)에서 발생하는 자기장은 서로 유도 작용을 하게 됨으로써 베이스 기판(411)을 수평방향으로 이동시켜, 베이스 기판(411)의 정확한 위치를 제어하게 된다.
제 1 자성체(490)와 제 2 자성체(495)가 자기 유도 작용을 하여 베이스기판(411)을 이동시키는 경우에, 스탬프(410)는 그 위치가 고정된다.
한편, 제 2 자성체(495)는, 바람직하게는 얇은 필름 형태로 제작되어 베이스 기판(411)에 접착된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 7 실시예에 따른 임프린팅 장치(400)는 자성체(490, 495)를 사용하여 베이스 기판(411)을 제어함으로써 스탬프(410)와 베이스 기판(411)의 위치정렬 상태가 정밀하게 제어될 수 있게 된다. 따라서, 스탬프(410)에 형성된 패턴이 베이스 기판(411)의 폴리머(413)에 바람직하게 임프린팅 된다.
<제 8 실시예>
도 19는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)를 도시하고 있다.
본 발명의 제 8 실시예는 본 발명의 제 5 실시예에 대한 변형예로서, 본 발명의 제 5 실시예와 동일하거나 대응되는 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 하고, 부가되거나 변형되는 구성에 대해서 설명하기로 한다.
본 발명의 제 8 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)는, 임프린팅 리소그라피 공정시 공정 온도를 상승시키거나 하강시키기 위한 온도조절장치(350)를 구비하고 있다.
챔버(550) 내부에 설치된 온도조절장치(350)는 고온 또는 저온의 유체가 순환하면서, 공정 환경을 고온 또는 저온 환경으로 빠르게 변화시킨다.
임프린팅 리소그라피 공정시 고온의 유체가 온도조절장치(350)를 순환하게 되면 임프린팅 장치(300)는 빠르게 고온 환경으로 변화되어 베이스 기판(411)의 폴리머(413)에 패턴이 용이하게 형성된다.
그리고, 패턴 형성후에 저온의 유체가 온도조절장치(350)를 순환하게 되면 임프린팅 장치(300)는 빠르게 저온 환경으로 변화되어, 고온환경에서 임프린팅 된 폴리머(413) 패턴의 열적 팽창으로 인한 패턴 불량을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 8 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)는 온도조절장치(350)를 챔버(550) 내부에 구비함으로써 임프린팅 장치(300)의 온도를 용이하게 조절할 수 있게 되어 패턴을 바람직하게 형성할 수 있다.
<제 9 실시예>
도 20은 본 발명의 제 9 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)를 도시하고 있다.
본 발명의 제 9 실시예는 본 발명의 제 5 실시예에 대한 변형예로서, 본 발명의 제 5 실시예와 동일하거나 대응되는 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 하고, 부가되거나 변형되는 구성에 대해서 설명하기로 한다.
본 발명의 제 9 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)는, 임프린팅 리소그라피 공정시 공정 온도를 상승시키거나 하강시키기 위한 온도조절장치(350)를 구비하고 있다.
챔버(550) 주변을 따라 설치된 온도조절장치(350)는 고온 또는 저온의 유체가 순환하면서, 공정 환경을 고온 또는 저온 환경으로 빠르게 변화시킨다.
임프린팅 리소그라피 공정시 고온의 유체가 온도조절장치(350)를 순환하게 되면 임프린팅 장치(300)는 빠르게 고온 환경으로 변화되어 베이스 기판(411)의 폴리머(413)에 패턴이 용이하게 형성된다.
그리고, 패턴 형성후에 저온의 유체가 온도조절장치(350)를 순환하게 되면 임프린팅 장치(300)는 빠르게 저온 환경으로 변화되어, 고온환경에서 임프린팅 된 폴리머(413) 패턴의 열적 팽창으로 인한 패턴 불량을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 9 실시예에 따른 임프린팅 장치(300)는 온도조절장치(350)를 챔버(550) 주변에 구비함으로써 임프린팅 장치(300)의 온도를 용이하게 조절할 수 있게 되어 패턴을 바람직하게 형성할 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예들은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이며, 본 발명의 정신에 포함되는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 예를 들면, 본 발명의 제 6, 7 실시예에 따른 임프린팅 장치에 대해, 본 발명의 8, 9 실시예에 따른 온도조절장치를 사용할 수 있다.
그와 같은 변형은 본 발명의 권리 범위에 속하며, 그 외에 본 발명의 또다른 변형에 대해서도 본 말명의 권리범위에 속한다 함은 당업자에게 자명한 사실이다.
전술한 바와 같이, 본 발명은, 기판지지 어셈블리와 압력인가 어셈블리를 결합하여 구성함으로써 스탬프 및 베이스 기판의 위치정렬 상태를 유지할 수 있고, 패턴을 임프린팅하는 과정에서 높은 압력을 용이하게 인가할 수 있으며, 자외선이나 적외선을 조사하는 광조사 어셈블리를 사용함으로써 임프린팅 된 패턴이 용이하게 자외선 경화나 열경화 되어, 바람직한 패턴을 베이스 기판의 폴리머에 형성할 수 있는 효과가 있다. 그리고, 자성체를 사용하게 되면 스탬프 및 베이스 기판의 위치정렬 상태를 더욱 정밀하게 제어할 수 있는 있으며, 온도조절장치를 사용하게되면 임프린팅 장치의 온도를 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다.

Claims (17)

  1. 패턴이 형성되고 자외선 및 적외선에 투명한 스탬프와, 자외선 및 적외선에 의해 경화되는 폴리머가 형성된 베이스 기판을 압착하여 상기 폴리머에 패턴을 형성하고, 자외선과 적외선 중 선택된 하나를 조사하여 패턴이 형성된 상기 폴리머를 경화하여 상기 베이스 기판에 패턴을 형성하며,
    상기 스탬프와 상기 베이스 기판을 수용하는 중공부가 형성되어 있고, 상기 중공부를 진공 상태로 만드는 배출수단과 연결된 수용체와;
    상기 중공부를 외부로부터 밀폐시키고, 서로 마주보며, 탄성력을 가지는 탄성체판과 자외선 및 적외선에 투명한 투명판과;
    상기 투명판과 상기 탄성체판이 마주보는 방향으로 상기 투명판과 상기 탄성체판을 누르는 고정부재와;
    상기 탄성체판이 위치하는 방향으로 내부 공간이 개방되고, 압력인가수단을 통해 상기 내부 공간에 압력을 증가시켜 상기 탄성체판에 압력을 작용하여 상기 스탬프와 상기 베이스기판을 압착하는 챔버와;
    상기 투명판이 위치하는 방향으로 자외선과 적외선 중 선택된 하나를 방출하는 램프
    를 포함하는 임프린팅 장치.
  2. 패턴이 형성되고 자외선 및 적외선에 투명한 스탬프와, 자외선 및 적외선에 의해 경화되는 폴리머가 형성된 베이스 기판을 압착하여 상기 폴리머에 패턴을 형성하고, 자외선과 적외선 중 선택된 하나를 조사하여 패턴이 형성된 상기 폴리머를 경화하여 상기 베이스 기판에 패턴을 형성하며,
    상기 스탬프와 상기 베이스 기판을 수용하는 중공부가 형성되어 있고, 상기 중공부를 진공 상태로 만드는 배출수단과 연결되는 제 1 수용체와;
    상기 중공부를 외부로부터 밀폐시키고, 서로 마주보며, 탄성력을 가지는 탄성체판과 자외선 및 적외선에 투명한 투명판과;
    상기 제 1 수용체와 결합되고, 상기 스탬프 및 상기 베이스 기판이 놓여지며, 상기 제 1 수용체와 서로 마주보며 상기 탄성체판을 누르는 제 2 수용체와;
    상기 투명판과 상기 탄성체판이 마주보는 방향으로 상기 투명판과 상기 제 1 수용체를 누르는 고정부재와;
    상기 탄성체판이 위치하는 방향으로 내부 공간이 개방되고, 압력인가수단을 통해 상기 내부 공간에 압력을 증가시켜 상기 탄성체판에 압력을 작용하여 상기 스탬프와 상기 베이스기판을 압착하는 챔버와;
    상기 투명판이 위치하는 방향으로 자외선과 적외선 중 선택된 하나를 방출하는 램프
    를 포함하는 임프린팅 장치.
  3. 제 1 항 또는 상기 제 2 항에 있어서,
    상기 고정부재와 상기 챔버는 결합수단을 통해 결합되는 임프린팅 장치.
  4. 제 1 항 또는 상기 제 2 항에 있어서,
    상기 고정부재와 상기 챔버는 일체로 구성되는 임프린팅 장치.
  5. 제 1 항 또는 상기 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리머에 패턴을 형성하기 위해 온도를 상승시키고, 패턴이 형성된 상기 폴리머의 열적 팽창을 방지하기 위해 온도를 하상시키는 온도조절장치를 더욱 포함하는 임프린팅 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 온도조절장치는 챔버 내부에 위치하는 임프린팅 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 온도조절장치는 챔버 주변에 위치하는 임프린팅 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고정부재와 결합하여 상기 투명판을 외부로부터 보호하는 보호체를 더욱 포함하는 임프린팅 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고정부재는 서로 마주보는 제 1, 2 고정체와;
    상기 제 1, 2 고정체를 결합하는 결합수단
    을 포함하는 임프린팅 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용체와 상기 투명판 사이에, 탄성력을 가지는 완충재를 더욱 포함하는 임프린팅 장치.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 수용체와 상기 투명판 사이에, 탄성력을 가지는 완충재를 더욱 포함하는 임프린팅 장치.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 스탬프와 상기 베이스 기판의 위치 정렬 상태를 제어하기 위한 자성체를 더욱 포함하는 임프린팅 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 자성체는 제 1, 2 자성체로 이루어지며,
    제 1 자성체는 상기 투명판 상에 위치하고, 상기 제 2 자성체는 상기 스탬프와 상기 베이스 기판 중 선택된 하나에 접착된 임프린팅 장치.
  14. 패턴이 형성되고 자외선 및 적외선에 투명한 스탬프와, 상기 패턴이 압력과 자외선 및 적외선에 의해 임프린팅 되는 폴리머가 형성된 베이스 기판의 위치정렬 상태를 고정하며,
    상기 스탬프와 상기 베이스 기판을 수용하는 중공부가 형성되어 있고, 상기 중공부를 진공 상태로 만드는 배출수단과 연결되는 제 1 수용체와;
    상기 중공부를 외부로부터 밀폐시키고, 서로 마주보며, 탄성력을 가지는 탄성체판과 자외선 및 적외선에 투명한 투명판과;
    상기 제 1 수용체와 결합되고, 상기 스탬프 및 상기 베이스 기판이 놓여지며, 상기 제 1 수용체와 서로 마주보며 상기 탄성체판을 누르는 제 2 수용체와;
    상기 투명판과 상기 탄성체판이 마주보는 방향으로 상기 투명판과 상기 제 1 수용체를 누르는 고정부재
    를 포함하는 임프린팅 기판지지장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 수용체와 상기 투명판 사이에, 탄성력을 가지는 완충재를 더욱 포함하는 임프린팅 기판지지장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 스탬프와 상기 베이스 기판의 위치 정렬 상태를 제어하기 위한 자성체를 더욱 포함하는 임프린팅 기판지지장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 자성체는 제 1, 2 자성체로 이루어지며,
    제 1 자성체는 상기 투명판 상에 위치하고, 상기 제 2 자성체는 상기 스탬프와 상기 베이스 기판 중 선택된 하나에 접착된 임프린팅 기판지지장치.
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