KR20050016441A - 스탬프로부터 기판으로 패턴을 전사하기 위한 방법 및디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 스탬프(30)의 스탬핑 면(31)으로부터 기판(20)의 수용면(21)으로 패턴을 전사하는 방법에 관한 것이다. 이 패턴은 특정 기간 동안 수용면(21)의 범위 내로 패턴의 부분을 연속적으로 가져가는 것에 의해 수용면(21)으로 전사되며, 이 패턴은 스탬핑 면(31)으로부터 수용면(21)으로 국부적으로 전사된다. 개개 부분은 개개 액추에이터(50)에 의하여 이동될 수 있다. 본 방법을 적용함으로써 패턴의 전사는 파동(wave)에 따라 수행될 수 있으며, 이는, 예를 들어, 수용면(21)의 중심으로부터 주변으로 이동하는 링 형상이거나 수용면(21)의 변으로부터 반대쪽 변으로 이동하는 선형으로 형성될 수 있다.

Description

스탬프로부터 기판으로 패턴을 전사하기 위한 방법 및 디바이스{METHOD AND DEVICE FOR TRANSFERRING A PATTERN FROM A STAMP TO A SUBSTRATE}

본 발명은 스탬프의 스탬핑 면으로부터 기판의 수용면으로 패턴을 전사하는 방법에 관한 것이다.

이러한 방법은 일반적으로 소프트 리소그래픽 프린트(soft lithographic printing) 분야에서 적용되며, 여기서 전사되는 패턴(pattern)의 형상(feature)은 마이크론(micron)이나 서브 마이크론(sub micron) 범위에 있다.

종래 기술에 따라, 스탬프(stamp)로부터 기판으로 패턴을 전사하는 방법이 수행될 수 있는 2개의 프린트 원리가 있다.

제 1 프린트 원리는 2개의 시트(sheet)를 서로 압착하는 것을 포함하며, 여기서 2개의 시트는 평면 상에 서로 접촉한다. 이 제 1 프린트 원리의 중요한 잇점은, 2개의 시트를 서로 정렬하는 것이 매우 정밀하게 수행될 수 있다는 점이다. 나아가, 이 2개의 시트가 서로 압착된 후, 이 시트들은 반데르발스 힘(Van der Waals force)으로 인해 서로 접착하며 용이하게 분리되지 않는다. 이 프린트 원리의 중요한 단점은, 이 시트들을 서로를 향해 이동시킬 때 그 시트들 사이에 공기가 포획될 수 있다는 것이다. 그 결과, 패턴의 전사가 불완전해질 수 있다.

제 2 프린트 원리는 시트를 따라 원통(cylinder)을 굴리는 것(rolling)을 포함하며, 여기서 원통과 시트는 라인을 따라 서로 접촉한다. 이 프린트 원리의 중요한 잇점은, 원통을 굴릴 때 공기가 배출되어, 원통과 시트 사이에 있는 공기 방울의 포획이 발생하지 않고, 패턴의 전사가 방해 받지 않는다는 것이다. 또한, 원통과 시트가 2개의 시트와는 달리 서로 접착하지 않는다. 이 제 2 프린트 원리의 중요한 단점은, 원통과 시트를 서로 정밀하게 정렬하는 것이 매우 어렵다는 것이다. 그리하여, 기판에 2개 이상의 층이 제공될 필요가 있는 경우에 필요한, 시트를 따라 원통을 이동시키는 것을 2번 이상 재생하는 것이 매우 어렵다.

실제로, 여러 방법이 전술된 제 1 및 제 2 프린트 원리의 잇점을 결합하며 그 단점을 극복하고자 개발되고 있다.

그러한 방법은 예를 들어 US 5,669,303으로부터 알려져 있다. 알려진 방법에서, 패턴을 포함하는 스탬핑 면을 구비하는 신축적인 스탬프(flexible stamp)가 적용되며, 여기서 스탬핑 면은 압박되지 않은 상태에서는 편평하다. 이 신축적인 스탬프는, 스탬핑 면이 상기 지지 구조의 면과 대향하게 지지 구조 위에 배치되고 그 주변(circumference)을 따라 고정된다. 나아가, 물품이 이 물품의 면이 스탬핑 면과 대향하게 이 지지 구조의 면 위에 놓여진다. 스탬핑 면과 물품은 모두 기체로 채워져 있는 압력 제어 챔버 내에 있다. 초기에, 이 챔버 내의 압력은 신축적인 스탬프의 후면(back surface)에 작용하는 압력과 같으며 이 압력은 대기압이다. 스탬핑 면이 유체로 젖은 후, 스탬핑 면은 챔버 내의 가스의 압력을 감소시키는 것에 의해 물품 면과 접촉하게 된다. 이 압력을 감소시키는 과정은, 스탬핑 면과 물품 면 사이의 접촉이 신축적인 스탬프의 중심에서 시작하며 그 중심에서 외부 쪽으로 멀어지게 진행하는 방식으로 제어되게 수행된다. 이 방식으로 스탬핑 면은, 스탬핑 면의 패턴이 이 물품 면 위에 스탬핑되도록 물품의 면과 제어가능하게 접촉된다.

이 챔버 내의 압력이 감소되면, 압력 차가 신축적인 스탬프에 걸쳐 수립된다 (established). 그 결과, 신축적인 스탬프는 이 물품 방향으로 부풀며, 여기서 신축 스탬프의 중심은 처음에 물품과 접촉한다. 전체 패턴이 물품 면 위에 스탬핑된 후, 신축 스탬프는 챔버 내의 가스의 압력을 증가시키는 것에 의해 물품으로부터 제거된다. 이 압력을 증가시키는 과정은, 신축적인 스탬프가 유체 층의 패턴을 왜곡시키지 않고 물품 면에서 이탈되게 제어되는 방식으로 수행된다.

전술된 바로부터, 알려진 방법은 시트를 따라 원통을 굴리는 프린트 원리와 2개의 시트를 서로 압착하는 프린트 원리 모두의 잇점을 결합한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 물품에 대하여 스탬프를 정렬하는 것은 정밀하게 수행될 수 있는데, 이는 스탬핑 면이 초기에 편평하기 때문이다. 공기 방울의 포획은 일어나지 않는데, 그 이유는 스탬핑 면과 물품 면 사이의 접촉이 신축 스탬프의 중심에서 시작하여 이 중심에서 외부로 멀어지게 진행하기 때문이다. 그러나, 이 알려진 방법은 전술된 제 1 및 제 2 프린트 원리 중 하나에는 일어나지 않는 중요한 단점을 가진다. 스탬프와 물품 사이의 접촉이 스탬프의 중심으로부터 주변 쪽으로 가는 방향으로 수립되며 스탬프를 이탈시키는 것이 반대 방향으로 수행되기 때문에, 그 중심 근처의 물품 면의 부분은 주변 근처의 부분보다도 더 긴 시간 기간 동안 패턴과 접촉한다는 것을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이것은 물품 상의 유체 층의 패턴에 불균일성을 야기할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 제 1 바람직한 실시예에 따라 스탬프로부터 기판으로 패턴을 전사하기 위한 장치의 사시도를 개략적으로 도시하는 도면.

도 2 는 도 1에서 도시된 장치의 횡단면도를 개략적으로 도시하는 도면.

도 3 은 도 2에 따른 장치의 A 부분을 상세하게 개략적으로 도시한 도면.

도 4 는 본 발명의 제 2 바람직한 실시예에 따라 스탬프로부터 기판으로 패턴을 전사하기 위한 장치의 횡단면을 개략적으로 도시하는 도면.

도 5 및 도 6 은 도 4에 도시된 장치의 가능한 응용을 도시한 도면.

도 7 은 도 4에 도시된 장치의 다른 가능한 응용을 도시한 도면.

도 8 은 본 발명의 제 1 바람직한 실시예에 따라 패턴을 포함하는 스탬핑 면을 갖는 스탬프의 횡단면을 개략적으로 도시하는 도면.

도 9 는 본 발명의 제 2 바람직한 실시예에 따라 패턴을 포함하는 스탬핑 면을 갖는 스탬프의 횡단면을 개략적으로 도시하는 도면.

도 10 은 본 발명의 제 3 바람직한 실시예에 따라 패턴을 포함하는 스탬핑 면을 갖는 스탬프의 횡단면을 개략적으로 도시하는 도면.

도 11 내지 도 14 는 도 10에 도시된 스탬프를 제조하는 방법의 단계를 도시하는 도면.

도 15 는 본 발명의 제 4 바람직한 실시예에 따라 스탬프의 횡단면을 개략적으로 도시하는 도면.

도 16 은 압착된 위치에서 본 발명의 제 4 바람직한 실시예에 따른 스탬프의 일부의 횡단면을 개략적으로 도시하는 도면.

도 17 은 수축된 위치에서 본 발명의 제 4 바람직한 실시예에 따른 스탬프의 일부의 횡단면을 개략적으로 도시하는 도면.

도 18 은 휴지 위치(rest position)에서 본 발명의 제 5 바람직한 실시예에 따른 스탬프의 일부의 횡단면을 개략적으로 도시하는 도면.

도 19 는 기판의 부분 뿐만 아니라 압착된 위치에서 본 발명의 제 5 바람직한 실시예에 따른 스탬프의 부분의 횡단면을 개략적으로 도시하는 도면.

도 20 은 기판의 부분 뿐만 아니라 개선된 압착 위치에서 본 발명의 제 5 바람직한 실시예에 따른 스탬프의 부분의 횡단면을 개략적으로 도시하는 도면.

도 21 및 도 22 는 본 발명에 따른 스탬프의 스탬핑 층이 상기 스탬프의 베이스 층에 고정되는 바람직한 방식을 예시하는 도면.

도 23 은 본 발명에 따른 스탬프의 스탬핑 면에 제공되는 프린트 도트의 가능한 정렬을 도시하는 도면.

도 24 는 도 23에 따른 방식으로 정렬된 프린트 도트를 가지는 스탬프를 사용하여 얻을 수 있는 패턴의 가능성을 보여주는 도면.

본 발명의 목적은, 전술된 제 1 및 제 2 프린트 원리의 단점 뿐만 아니라 스탬프로부터 기판으로 패턴을 전사하기 위한 알려진 방법의 전술된 단점을 극복하는 것이다. 상기 목적은, 스탬프의 스탬핑 면(stamping surface)으로부터 기판의 수용면(receiving surface)으로 패턴을 전사하기 위한 새로운 방법으로 달성되며, 여기서 상기 스탬핑 면과 수용면 중 적어도 하나는 신축적이며, 상기 새로운 방법은, 상기 스탬핑 면과 수용면이 서로 대향하는 방식으로 상기 스탬프와 기판을 서로에 대하여 위치지정하는 단계와, 수용면이 확장하는 방향으로 서로에 대하여 스탬프와 기판의 위치를 고정하는 단계와, 제 1 전사 기간 동안, 제 1 전사 영역이 스탬핑 면과 수용면 사이에 생성되며 여기서 상기 스탬프가 기판에 패턴을 국부적으로 전사할 수 있도록, 수용면에 거의 수직한 방향으로 스탬핑 면과 수용면 중 적어도 하나의 제 1 부분을 앞뒤로 이동시키는 단계와, 이어서, 상기 제 2 전사 기간 동안, 제 2 전사 영역이 스탬핑 면과 수용면 사이에 생성되며 여기서 상기 스탬프가 기판에 패턴을 국부적으로 전사할 수 있도록, 수용면에 거의 수직한 방향으로 상기 스탬핑 면과 수용면 중 적어도 하나의 제 2 부분을 앞뒤로 이동시키는 단계를 포함한다.

본 발명에 따라, 시간이 지남에 따라, 개개 전사 영역은 수용면에 거의 수직한 방향으로 스탬핑 면과 수용면 중 적어도 하나의 면의 부분을 연속적으로 이동시키는 것에 의해 상기 스탬핑 면과 수용면 사이에 생성된다. US 5,669,303에 알려져 있는 바와 같은 종래 기술에 따르면, 처음에는 확장하나 후에 감소하는 하나의 전사 영역이 생성되는 다른 과정이 일어난다.

본 발명에 따른 방법을 적용할 때, 전사 기간이 모든 부분에 대해 동일한 방식으로 스탬핑 면과 수용면 중 적어도 하나의 면의 부분의 움직임을 제어하는 것이 가능하다. 이것은, 본 발명의 중요한 잇점이며, 이는 이 방식으로 수용면 상에 동등한 패턴이 획득될 수 있기 때문이다.

본 발명의 다른 잇점은 패턴 전사 동안 하나의 면의 부분이 연속적으로 이동된다는 사실로 인해 스탬핑 면과 수용면 사이에 공기 방울이 포획되지 않는다는 것이다. 스탬핑 면과 수용면이 모두 거의 편평한 경우에도, 공기는 전사 영역에 존재하지 않으며, 이는 공기가 전사 영역의 생성 동안 배출될 수 있기 때문이다.

그러나, 본 발명의 다른 잇점은 압착력이 정밀하게 제어될 수 있다는 것이다. 본 발명은 패턴의 모든 부분에 대해 압착력을 개별적으로 제어할 수 있는 가능성을 제공한다.

본 발명에 따른 방법을 적용할 때, 전체 스탬핑 면과 전체 수용면 사이에는 접촉이 일어나지 않는다. 그 결과, 시트가 서로 압착된 후 이 시트가 서로 접착하며 용이하게 분리되지 않기 때문에 제 1 프린트 원리로부터 알려진 문제는 일어나지 않는다. 만일 제 1 전사 기간의 지속시간과 제 2 전사 기간의 지속시간이 거의 서로 동일한 것이 유리하다. 이것은 균일한 패턴 전사를 제공한다. 본 방법에 따라, 전사 기간의 지속시간의 이러한 균일함은 우수한 압력 제어로 인해 용이하게 실현될 수 있는 반면, 종래 기술에서 이러한 균일함은 주의깊게 동작시켜야 하는 문제이다.

일 실시예에서 제 1 전사 기간과 제 2 전사 기간은 부분적으로 중첩한다. 이것은 패턴의 전사에 필요한 시간을 줄이는데 유리하다. 더 나아가, 이것은 전사를 안정화시킬 수 있다.

다른 실시예에서, 제 1 부분과 제 2 부분은 인접한 부분이다. 이것은 특히 전사 기간의 부분적인 중첩과 함께 가로지르는 파동의 흐름과 유사한 프린트 과정을 가능하게 한다.

이 측면에서, 패턴은 여러 형상(shape)에 따라 전사될 수 있다. 그리하여, 제 2 전사 영역은 링(ring)과 같은 형상으로 될 수 있으며, 파동 같은 전사의 원형 전파를 제공한다. 대안적으로, 제 1 및 제 2 영역은 선형이며 서로 평행하게 정렬된다.

그러나, 이 형상(shape)은 파동으로 제한되지 않는다. 특히, 전사되는 개개 부분이나 개개 부분의 세트는 인접할 필요가 없다. 특히, 그러한 것은 하나의 스탬프의 사용을 가능하게 하며, 그 도트(dot)가 원하는대로 프린트될 수 있다. 프린트되는 도트의 패턴은 알려진 제어 디바이스, 특히 수용면에 프린트되는 적어도 하나의 원하는 패턴을 갖는 제어 프로그램을 포함하는 컴퓨터를 사용하여 규정될 수 있다. 이것은 종래의 데스크탑이나 잉크젯 프린트와 유사한 프린트 타입으로 되어, 일반적으로 1㎛의 해상도(resolution)를 현재 달성한다. 그러나, 이 해상도는 더 개선될 수 있다. 이것은 디지털 마이크로접촉프린트(microcontactprinting)라 불리울 수 있다. 이 실시예는 나아가 기판의 수용면 위에 연속적으로 수 개의 패턴화된 층을 프린트할 수 있게 하며, 여기서 다른 층은 다른 패턴을 가지며, 모든 층은 단일 스탬프를 사용하여 프린트된다.

다른 실시예에서, 스탬핑 면은 제 1 축과 제 2 축 둘레로 굴리는 역할로 제공되며, 이들 축은 수용면에 거의 평행하다. 이 실시예에서는, 사실 복수의 스탬프 면 부분이 있으며, 이 면 부분은 거의 선형이며 서로 평행하게 정렬된다. 본 방법에서, 이들 부분 각각은, 전사 영역을 생성하도록 먼저 전방으로 이동된 후 마지막으로 후방으로 이동된다. 이해할 수 있는 바와 같이, 이 부분을 전방으로 그리고 후방으로 이동시키는 동안 이 부분은 소정의 각으로 회전된다.

전사 영역이 이용가능한 동안에 다수의 다른 전사 영역이 형성되고 삭제된다. 그래서 특정 전사 영역이, 마지막 행에서 최초의 행으로 변화시키거나 또는 그 역으로 변화시키는 행으로 자리를 잡는다. 그리하여 스탬프는 이들 축에 수직한 방향으로 수용면 상에서 이동한다. 수용면 쪽으로 스탬핑 면을 압착하는 것은 제 1 축 및 제 2 축으로 실현될 수 있다. 그러나, 다른 축들이 더 밀폐된 압력(tighter pressure)이 가능하도록 존재할 수 있다.

이 실시예의 잇점은, 스탬프 면의 부분에 대응하는 전사 기간이 실질적으로 중첩한다는 잇점을 가지고 있다. 그 결과, 수용면으로 패턴의 전사에 필요한 총 시간이 줄어든다. 이 실시예의 다른 잇점은, 신축적인 수용면 위에 오픈 릴식 프린트(reel-to-reel printing)를 하는데 적합하다는 것이다. 이 오픈 릴식 프린트는 디스플레이 및 다른 비교적 대형 소비자 전자 디바이스의 프린트에 관심있는 옵션인 것으로 고려된다.

본 발명에 따라 기판의 수용면으로 패턴을 전사하는 방법은 원하는대로 임의의 전자 디바이스의 제조 부분으로서 사용될 수 있다. 그러한 디바이스의 예는, 디스플레이, 집적 회로, 광 레코딩 매체, 바이오 센서, 인쇄 회로 기판, 커플러, 스위치, 음향파 필터와 같은 마이크로전자 부품을 포함한다. 집적 회로의 경우, 특히 박막 트랜지스터에 기초한 집적 회로에 적합하다. 기판 물질은 중요하지 않다. 완전히 편평하지 않은 기판 면 위에도 본 발명이 적용될 수 있다는 것이 본 발명의 잇점이다.

이 잇점은 기판 면에 거의 수직한 방향으로 개개 부분이 이동하는 것이며 그리하여 이들 개개 부분이 기판 면의 다른 위치와는 다소 다른 하나의 위치에서 이동될 수 있는 것에서 유래한다. 완전히 평면이 아닌 면 위에 층을 제공하는 능력은 일부 연마 단계를 제거할 수 있게 하며 그리고 기판 면과 그 위에 도포될 층 사이에 접착력을 개선시킬 수 있다.

본 응용에 반드시 크린 룸 상태(clean room conditions)가 필요한 것은 아니라는 것이 본 방법의 다른 잇점이다. 이것은 훨씬 더 광범위한 상황에서 본 발명을 사용할 수 있게 한다. 선호되는 예는, 전자 디바이스, 특히 집적 회로와 인쇄 회로 기판의 패키지를 위한 조립 공장을 포함한다.

본 발명의 다른 잇점은, 마이크로접촉프린트 방식의 경우에서와 같이 단일층의 전사로 제한되지 않는다는 것이다. 본 발명은 벌크 층(bulk layer)의 전사, 특히 유체 층의 전사에 성공적으로 적용될 수 있는 것으로 판명되었다. 이들 층은 스탬핑 면이나 수용면 중 어느 하나에 적용될 수 있다.

본 방법의 이 실시예의 중요한 그리고 놀라운 특징은, 패턴의 실제 전사 동안 유체 층이 구조화될 수 있다는 것이다. 그리고 전사 전에 이 유체 층이 패턴화되지 않고 거의 전 면에 걸쳐 확장한다. 이 유체 층은 로컬 영역에서 다른 면과 이 면을 접촉하게 하는 것에 의해 패턴화된다. 이것은 스탬핑 면의 개개 부분의 전후방 이동을 사용하는 것으로 인해 나타난다. 이 이동을 통해 유체 층에 접착력 자체를 극복할만큼 충분히 큰 압력이 유체 층에 가해진다. 실제 전사는, 제 1 면과 다른 면 사이에 표면 에너지(surface energy)가 차이나는 것으로 인해 생긴다. 물론, 이 전사는, 먼저 유체 층이 스탬핑 면에 존재하는 패턴에 따라 지지체(carrier)로부터 스탬핑 면으로 전사되거나 사용되는 2단계 방법인 것이 가능하다. 그 후, 패턴이 수용면으로 전사될 수 있다.

우수한 전사는, 유체 층이 제조되었거나 그 도포 후 충분한 점성으로 되었을 때 달성된다. 면에 대해 측면 방향으로의 임의의 유체의 흐름은 사실상 없다. 점성의 증가는 용매의 능동 또는 수동 증발에 의해 달성될 수 있다. 용매를 스탬프 내로 확산시키는 것은 대안적인 공정이나 추가적인 요인(factor)일 수 있다.

유체 층이 극성 용매를 포함하며 제 1 면이 다른 면보다 덜 강한 전기 친화성(electrophilic)이 있는 특성을 가지는 것이 선호된다. 적합한 극성 용매는, 알코올, 알콕시에테르(alkoxyethers)와 물을 포함한다. 전기친화성의 차이로 인해, 힘의 균형이 적당히 관리될 수 있으며, 패턴의 전사를 최적화시킬 수 있게 된다. 이 방법으로 1마이크로미터 정도의 해상도가 달성되며, 이 해상도의 한계는 주로 적절한 정렬에 있다. 높이의 차이가 작아도 충분한 것으로 보인다. 원한다면, 스탬프는 스탬핑 면까지의 거리가 증가함에 따라 더 작게 되는 단면을 갖는 리세스를 스탬핑 면에 구비할 수 있다. 이러한 스탬프는 WO-A 01/59523으로 알려져 있으며 패턴의 우수한 안전성을 가지고 있다.

유체 벌크 층(fluid bulk layer)의 전사는, 프리커서 폴리머(precursor polymer)와, 졸겔 물질(sol-gel materials)과, 포토레지스트 물질(photoresist materials)과, 및 예를 들어, 유전체나 반도체 특성을 갖는 유기 물질(organic materials)을 포함하는 여러 가지 응용에 사용될 수 있다.

나아가 본 발명의 방법의 잇점은, 전사 동안 자유도의 제한만이 있다는 것이다. 특히, 스탬프와 기판 사이의 정렬은 평면 내 회전(in-plane rotation)과 수용면의 평면에 평행한 2개의 횡방향으로 달성되어야 한다. 수용면에 수직인 방향의 자유도는, 전사 동안, 수용면, 유체 층과, 스탬핑 면 사이에 접촉으로 인해 존재하지 않는다. 이 접촉은, 이상적인 경우에 수용면에 오직 완전히 수직한 방향으로만 기판까지의 특정 거리로 유체가 분출되는 제트 프린트(jet printing)에 비해 해상도를 더 증가시킨다.

본 발명은 또한 스탬프의 스탬핑 면으로부터 기판의 수용면으로 패턴을 전사하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 적합한 장치는, 패턴을 포함하는 스탬핑 면을 구비하는 스탬프와, 상기 스탬핑 면과 수용면 중 적어도 하나의 개개 부분이 상기 수용면에 거의 수직한 방향으로 연속적으로 전후로 이동할 수 있기 위하여 배열된 수단을 포함한다.

본 수단은 개별적으로 제어될 수 있는 잇점이 있다. 나아가, 이들은 바람직하게는 상기 수용면에 거의 수직한 방향으로 작용하도록 배열된다.

이 수단은 상기 수용면에 거의 수직한 방향으로 압력을 제공하는 여러 수단일 수 있다. 예를 들어, 이 수단은 진공 챔버와 연관된 채널을 포함할 수 있다.

본 발명의 구현은 본 장치가 3개의 층으로 된 시스템을 포함하는 것이다. 그 제 1 층은 스탬핑 면을 갖는 스탬프를 포함한다. 예를 들어, 폴리디메틸실록산 (polydimethylsiloxane)(PDMS) 물질의 스탬프는 바람직하게는 구부릴 수 있는 층에 부착된다. 이것은, 예를 들어, 폴리머 층이지만, 그러나 대안적으로 유리의 얇은 층일 수 있다. 제 2 층은 공기나 다른 유체 또는 특히 가스가 흐를 수 있는 노즐을 포함한다. 이 노즐은 예를 들어, 이 층에 거의 수직한 방향의 채널이며, 제 1 및 제 2 층의 경계면에서는 이 채널의 넓혀진 부분이다. 제 3 층은 밸브와 공급 채널을 포함한다. 이 층은 또한 이 밸브를 개별적으로 주소지정하기 위한 수단을 포함한다. 이것은 유리 판에 필요한 구조를 제공하는 것에 의해 적절히 구현될 수 있다. 제 1 및 제 2 층은 진공에 의해 서로 접합될 수 있다.

이 장치는 다음 방식으로 동작한다. 패턴의 전사를 시작하기 전에, 스탬핑 면은, 약 0.01 내지 1mm, 바람직하게는 약 0.1 내지 0.3mm의 거리로 기판 부근에 위치된다. 이 상황에서, 노즐은 표준 압력보다 더 낮은 압력, 특히 대기압보다 더 낮은 압력 하에 있다. 원하는 패턴, 특히 선형이나 원형 파동에 따라 밸브를 주소지정하는 경우, 이 밸브는 개별적으로 열리고 닫힌다. 밸브의 열림은 결과적으로 가스나 공기가 노즐로 흐르게 하며 기판에 대해 스탬핑 면을 압착하게 한다. 특히 압축된 공기를 사용하는 것이 바람직하다. 나아가, 밸브가 열릴 때에도 여전히 가스 압력이 대기압 아래에 있는 것이 바람직하다. 우수한 결과는 열린 상태에서 5 내지 10 mbar의 저기압과 닫힌 상태에서 25 내지 40 mbar의 저기압으로 달성되었다. 가스 압력과, 특히 0.001 및 0.1 초 사이에 밸브가 열린 시간은 원하는대로 최적화될 수 있다.

이 실시예의 잇점은 가스 압력이 용이하게 변동될 수 있다는 것이다. 이 압력 변동은 측면 변동(프린트 방향에 대해 횡으로), 주 변동(프린트 방향을 따라) 및/또는 시간 변동(프린트 공정 동안 시간의 변동)일 수 있다. 이 방식으로, 국부 프린트 압력(local printing pressure)이 용이하게 프린트될 특성의 요구에 적응되며, 이에 따라 프린트 가능한 형상(feature)의 위치와 치수에서 극단의 신축성을 가능하게 한다. 이것은 특히 집적 회로, 디스플레이와 바이오센서에 대한 패터닝된 층과 같은 전자 디바이스에 대해 중요하며, 여기서 다소 작은 치수(마이크로미터나 서브 마이크로 범위)와 큰 치수(10 내지 100마이크론 정도)를 갖는 두 패턴이 프린트될 필요가 있으며, 여기서 개개 패턴 사이의 거리는 서브 마이크론 범위에서 최대 밀리미터 범위까지 변동할 수 있다.

선호되는 실시예에서, 이 수단은 복수의 액추에이터를 포함하며, 각 액추에이터는 스탬핑 면과 수용면 중 적어도 하나의 면의 개개 부분과 연관된다. 다른 실시예에서, 각 액추에이터는 핀을 포함한다. 이것은 파동 방식(wave-like manner)으로 수용면에 패턴을 전사하기 위해 유리하다.

본 발명의 장치는 스탬핑 면과 수용면을 서로 정렬하기 위한 정렬 수단을 더 포함할 수 있다. 예를 들어 투명한 검사 창이 스탬프에 제공되는 것이 있을 수 있다.

본 발명은 또한 패턴을 포함하는 스탬프 면을 가지는 스탬프에 관한 것이다.

패턴을 포함하는 스탬프 면을 가지는 스탬프는, 예를 들어, US 5,669,303에서 알려져 있다. 알려진 스탬프는 신축적이며 시트와 같은 형상으로 되어 있다. 압착되지 않은 상태에서 스탬핑 면은 편평하다.

공기 방울을 포획하지 않고 기판의 수용면에 패턴을 전사하는 공정에 사용될 수 있기 위해, 신축적 스탬프는 그 주변을 따라 고정되며 수용면 방향으로 부풀려질 필요가 있다. 스탬핑 면과 수용면은, 스탬프를 부풀릴 때 스탬핑 면은 수용면과 접촉하는 방식으로 서로에 대하여 위치지정될 필요가 있다. 이 방식으로, 스탬핑 면과 수용면 사이의 접촉은 스탬프의 중심에서 시작하여 이 중심으로부터 외부쪽으로 멀어지는 방향으로 진행하여, 공기 방울의 포획이 방지된다.

종래 기술의 상태에 따라, 스탬프의 부풀림은 압력 제어 챔버 내에 스탬핑 면을 놓는 것에 의해 수행된다. 이 챔버의 압력이 스탬프의 후면에 작용하는 압력, 즉 대기압과 같을 때, 스탬핑 면은 편평하다. 이 챔버 내의 압력이 대기압 미만의 수준으로 줄어들 때, 스탬프는 안쪽 방향, 즉 수용면 쪽을 향한 방향으로 부푼다.

알려진 스탬프의 중요한 단점은 스탬프가 사용되는 방식에 관련한다. 수행될 필요가 있는 모든 스탬핑 작용을 위하여, 압력 차가 스탬프에 걸쳐 수립될 필요가 있다.

본 발명의 목적은 알려진 스탬프의 전술된 단점을 극복하는 것이다.

본 발명의 목적은 여러 패터닝된 층을 수용면에 제공하는 알려진 방법의 전술된 단점을 적어도 극복하는 것이다. 상기 목적은 액추에이터를 포함하는 베이스 층과, 베이스 층의 적어도 일부를 커버하는 신축적인 스탬핑 층을 포함하는 스탬프에서 달성되며, 여기서 상기 스탬핑 층의 하부 면은 베이스 층으로 부분적으로 압착되며 상기 스탬핑 층의 상부면은 스탬핑 면을 포함한다.

스탬핑 층은, 액추에이터의 하부를 제외하고는 어디에서나 베이스 층으로 압착된다. 본 발명에 따른 스탬프를 사용하면, 스탬핑 면을 먼저 수용면의 충분히 조밀한 범위 내에 있게 한 후 액추에이터, 예를 들어, 개개 부분이 전후로 이동할 수 있게 하는 수단을 작동시키는 것에 의해 프린트가 수행된다. 특정 액추에이터와 연관된 스탬핑 면의 특정 부분은 외부 방향으로, 즉 수용면을 향한 방향으로 액추에이터를 작동시키는 것에 의해 압착되는 반면, 그 부분은 내부 방향으로 즉 외부 방향과 반대되는 방향, 즉 수용면에서 멀어지는 방향으로 액추에이터를 작동시키는 것에 의해 수축된다. 압착되는 부분만이 수용면과 접촉하거나 또는 이 수용면에 프린트를 남길 수 있도록 적어도 충분히 조밀한 범위 내에 있게 된다.

이 프린트 방식으로, 수용면 쪽으로 스탬핑 면의 부분을 연속적으로 이동시키는 것에 의해 시간이 진행함에 따라 스탬핑 면과 수용면 사이의 개개 프린트 영역을 생성하는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 스탬프를 사용하면 많은 잇점을 가지며 다수의 잇점이 아래에 기술된다.

본 발명의 제 1 잇점은, 전술된 바와 같이 스탬프의 특정 설계에 의해 스탬핑 면의 부분이 연속적으로 이동할 수 있다는 사실에 관련한다. 그 결과, 프린트 작용 동안, 공기 방울은 스탬프 면과 수용면 사이에 포획되지 않는다. 스탬핑 면과 수용면이 모두 거의 편평한 경우에도, 공기는 프린트 영역에 존재하지 않는데, 그 이유는 프린트 영역의 생성 동안 배출될 수 있기 때문이다.

또한 본 발명의 제 2 잇점은, 그 부분들이 연속적으로 이동될 수 있다는 사실에 관련되며, 여기서 전체 스탬핑 면(31)과 전체 수용면(21) 사이의 접촉이 일어나지 않는다. 그 결과, 2개의 시트들이 서로 압착된 후 이들이 서로 접착하여 용이하게 분리될 수 없으므로 제 1 프린트 원리로부터 알려진 문제는 일어나지 않는다.

본 발명의 제 3 잇점은, 압착력이 정밀하게 제어될 수 있다는 것이다. 본 발명은 액추에이터에 의해 가해지는 힘을 개별적으로 제어하는 것에 의해 스탬핑 층의 모든 부분에 대해 압착력을 개별적으로 제어하는 가능성을 제공한다.

본 발명의 제 4 잇점은 임의의 패턴이 하나의 단일 스탬프를 사용하여 적용될 수 있다는 것이다. 액추에이터와 연관된 부분이 충분히 작은 한, 어느 부분이 압착될 필요가 있는지를 결정하고 어느 부분이 사용될 필요가 없는지를 결정하는 것에 의해 임의의 패턴이 생성될 수 있다.

본 발명의 제 5 잇점은, 스탬핑 면의 일부와 수용면 부분 사이의 접촉이 용이하게 검출될 수 있다는 것이며, 그 이유는 그 부분과 연관된 액추에이터가 그 스탬핑 면의 일부가 수용면에 터치될 때 신속히 상승하는 대항력을 받기 때문이다. 이것은 각 부분의 이동을 개별적으로 제어할 수 있게 하며, 이것은 프린트 동작이 편평하지 않은 기판 및/또는 스탬프에 덜 민감하게 한다.

본 발명의 제 6 잇점은, 스탬핑 면의 부분의 이동이 컴퓨터에 의해 제어될 수 있다는 것이며, 이에 의해 다른 부분을 간단히 사용하여 정렬 에러를 정정하는 것이 가능하다. 나아가, 기판이 예를 들어 신장되거나 가열된 결과 변형되는 경우, 이 변형에 대해 또한 다른 부분을 사용하는 것에 의해 패턴이 조정될 수 있다.

제 7 잇점은 스탬프를 통한 확산에 의해 일정하게 프린트 분자(printing molecule)를 공급하는 잉크 채널로 사용될 수 있는 모세관(capillary)을 포함할 수 있다.

이제 본 발명은 유사한 부분이 동일한 참조 부호로 표시되어 있는 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.

도 1 및 도 2 는 본 발명의 제 1 바람직한 실시예에 따라 스탬프로부터 기판으로 패턴을 전사하기 위한 장치(1)를 개략적으로 도시한다.

본 장치(1)는 수용면(21)을 가지는 기판(20)을 지지하는 지지 면(11)을 가지는 테이블(10)을 포함한다. 나아가, 본 장치는 신축성 스탬프(30)를 포함한다. 이 스탬프(30)는 시트와 같은 형상으로 되어 있으며, 스탬핑 면(31)과 외부 면(32)을 구비한다.

도 3을 참조하면, 스탬핑 면(31)은 기판(20)의 수용면(21) 위로 전사될 패턴 (34)을 한정하는 전사 면(33)을 포함한다. 이 패턴(34)의 형상(feature)은 마이크론과 서브마이크론 범위에 있을 수 있다.

이 스탬프(30)는 스탬핑 면(31)이 지지면(11)과 마주하는 방식으로 배치된다. 기판(20)이 지지면(11) 위에 배치되는 경우, 스탬핑 면(31)은 도 2에 도시된 바와 같이 수용면(21)과 마주한다.

지지면(11) 위에 놓이는 기판(20)의 수용면(21)과 패턴(34)을 정렬하기 위하여, 스탬프(30)는 투명한 검사 창(35)을 구비한다. 테이블(10)에 대하여 스탬프 (30)의 위치는 3개의 위치지정 휠(60, 61, 62)에 의하여 조정될 수 있으며, 여기서 상기 휠(60, 61, 62)의 각각은 완전히 미리결정된 방향으로 스탬프(30) 전체를 이동시키기 위한 디바이스(미도시)의 일부이다. 도시된 예에서, 스태프(30)는 위치지정 휠(60)에 의하여 스탬핑 면(31)의 평면에서 제 1 방향으로, 위치지정 휠 (61)에 의하여 상기 평면 내에서 제 2 방향으로(여기서 제 2 방향은 제 1 방향과 수직이다), 그리고 위치지정 휠(62)에 의하여 상기 평면에 수직한 제 3 방향으로 이동될 수 있다. 이하에서, 제 1 방향은 x 방향이라 불리우고, 제 2 방향은 y 방향이라고 불리우며, 그리고 제 3 방향은 z 방향이라고 불리운다. 도 1에서, x 방향은 화살표 x 로 표시되며, y 방향은 화살표 y 로 표시되며, z 방향은 화살표 z 로 표시된다.

보다 정교한 실시예에서, 3개보다 더 많은 위치지정 휠이 있으며, 특히 6개의 위치지정 휠이 있다. 3개의 위치지정 휠의 제 1 세트는, x 방향으로, y 방향으로, 그리고 z 축에 대해 소정의 각으로 스탬프를 위치지정하도록 한다. 3개의 위치지정 휠의 제 2 세트는, z 방향으로, 그리고 x 축에 대해 소정의 각으로 그리고 y 축에 대해 소정의 각으로 스탬프를 위치지정하도록 한다. 물론, 숙련된 사람에게는 명백한 다른 구현예도 또한 사용될 수 있다.

스탬프와 면의 정렬을 개선하기 위해, 반도체 장비 분야에 알려져 있는 추가적인 정렬 수단이 사용될 수 있다. 특히 스탬핑 면의 패턴에서 그리고 기판에서 모두 정렬 형상(alignment feature)과 함께 정렬 수단으로 카메라를 사용하는 것도 바람직하다. 이러한 카메라는 이 장치가 투명한 경우, 본 장치의 배면에 또는 내면에 제공될 수 있다. 그 물질은, 특히 압력 차이로 개개 부분이 구동되는 실시예에서 그렇게 되도록 선택된다.

정렬 형상(alignment feature)은 대응하거나 상보적인 형상(shape)일 수 있으며, 예를 들어, 성형(star), 스트라이프 형(stripe), 크로스 형(cross) 등과 같은 원하는 형상을 가질 수 있다. 특히 완전한 패턴의 에지 부근 뿐만 아니라 패턴 내에서도 그리고 특히 개개 디바이스나 디바이스 부분(예를 들어 디바이스 화소) 사이에 정렬 형상을 제공하는 것도 바람직하다.

프린트될 패턴 내에 그러한 정렬 형상의 제공은 포토리소그라피 (photolithography)와는 대조적으로 여기와 같이 그러한 프린트에는 가능하며, 패턴 내의 모든 부분을 전사할 필요는 없으며, 예를 들어 파동 프린트(wave printing) 동안 패턴의 일부 부분이 건너뛸 수 있다.

그러한 정렬 형상의 제공은 또한 그러한 파동 프린트에 특히 유용하다. 특히 스탬프가 연속(즉, 완전히 그리고 처음으로 중단되지 않은) 층이라면, 스탬핑 면에 거의 수직한 방향으로 이 부분을 이동에 의해 프린트 동안 원치 않고 제어되지 않은 변위가 일어난다. 이 변위는 마이크로슬립(microslip)과 보상 에러 (compensation error)로 인한 것으로 보이며, 15cm 판에 대해 약 1미크론 정도이다. 개개 부분이나 디바이스 사이의 이러한 정렬 형상을 구현하고 프린트 동안 정렬하는 것에 의해, 이 오정렬(misalignment)은 0.1 마이크론 정도 또는 훨씬 더 작게 줄일 수 있다. 이 매우 작은 오정렬은 스탬핑 면과 기판 사이의 거리와 그리하여 정렬되는 패턴 사이의 거리가 매우 작아서 예를 들어 일반적으로 0.01 내지 1 mm 정도, 특히 약 0.05 내지 0.2 mm 정도인 것에서 달성된다.

원하는대로 압력을 변화시키는 가능성과 그러한 개선된 정렬로 인해, 스탬핑 면에서 이 형상(feature)의 해상도는 서브 마이크론 범위 내로까지 개선될 수 있으며, 포토리소그래피로 패턴의 전사 가능성의 최첨단에 있는 분야에 대응한다.

본 발명에 따라, 본 장치(1)는 스탬프 면(31) 및/또는 수용면(21)의 부분을 개별적으로 제어된 방식으로 이동하기 위한 수단을 포함한다. 특정 실시예에서, 그러한 수단은 스탬프(30)의 외부 면(32) 쪽에 위치하는 복수의 액추에이터를 포함할 수 있으며, 여기서 각 액추에이터는 개개의 스탬프 부분과 연관된다.

본 발명의 중요한 양상에 따라, 각 액추에이터는 개별적으로 작동될 수 있다. 이 때문에, 각 액추에이터는 액추에이터의 동작을 제어하는 제어 디바이스에 연결되며, 이 제어 디바이스는 그러나, 간략하게 하기 위해 도시되어 있지 않다. 원칙적으로 임의의 적당한 타입의 액추에이터가 사용될 수 있다.

도시된 예에서, 이 액추에이터는 핀(50)과 같은 간단한 기계적 액추에이터이며, 각 핀은 헤드(51)와 바닥(52)을 구비하며, 여기서 이 바닥(52)은 스탬프(30)의 외부면(32)을 향해 있다. 이 핀(50)은 거의 z 방향으로 연장하며 상기 z 방향으로 이동가능하도록 배열된다. 이 핀(50)의 이동은 개별적으로 제어될 수 있다. 이 핀 (50)은 이동가능하게 적절한 홀더(holder)에 장착되며, 이 홀더는 간략하게 하기 위해 도시되어 있지 않다.

바람직하게는, 이 핀(50)은 x 방향과 y 방향으로 작은 조정을 위해 허리 부분(waist portion)(53)을 포함한다.

본 장치(1)를 사용하여 수행되는 스탬핑 동작은 이하에서 기술된다.

먼저, 기판(20)은 수용면(21)이 스탬프 면(31)과 마주하도록 지지면(11) 위에 배치된다. 기판(20)은 임의의 적당한 방식으로 지지면(11)에 대하여 고정된다.

z 방향으로, 스탬프(30)는 위치지정 휠(62)을 회전시키는 것에 의해 수용면 (21)에 대하여 적당한 위치로 이동된다. 일반적으로, 적당한 위치에서, 스탬핑 면(31)과 수용면(21) 사이의 거리는 마이크론 범위에 있다. 패턴(34)이 적어도 하나의 이전의 스탬핑 작용으로 수용면(21)으로 이미 전사된 경우, 스탬프(30) 위의 패턴(34)은 수용면(21) 위의 패턴에 대하여 정렬될 필요가 있다. 이 경우에, 스탬프(30)는 x 방향으로 그리고 y 방향으로 위치지정 휠(60, 61)을 회전시키는 것에 의해 각각 이동되는 반면, 수용면(21) 위의 패턴의 위치에 대하여 스탬핑 면(31) 위의 패턴(34)의 위치는 검사 창(inspection window)(35)을 통해 검사된다. 이 스탬프(30)는 스탬핑 면(31) 위의 패턴(34)이 수용면(21) 위의 패턴과 일치할 때까지 이동된다. 이어서, 스탬프(30)의 위치는 기판(20)에 대하여 고정된다. 실제로, 정렬은 전술된 바와 같은 방식으로 수행되며, 적어도 1㎛의 정밀도가 달성될 수 있다.

이 예에서, 전사 면(33)은 그 자체로 알려진 잉크를 구비한다. 이 잉크는 확산에 의해 전사 면(33)으로 공급되는 분자를 포함한다. 전사면(33)이 수용면(21)의 조밀한 범위 내에 있을 때, 전사면(33)으로부터 수용면(21)으로 분자가 흐른다. 이 방식으로, 패턴(34)은 전사면(33)과 수용면(21) 사이에 물리적으로 접촉할 필요없이 수용면(21)으로 전사된다. 이 수용면(21)은 분자를 수용하는데 적당한 물질로 제조된다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

지지면(11) 위에 기판(20)을 두고 기판(20)에 대하여 스탬프(30)를 위치지정한 후, 패턴(34)은 특정 기간 동안 이 패턴(34)은 스탬핑 면(31)으로부터 수용면 (21)으로 국부적으로 전사되는 수용면(21)의 그러한 범위 내로 패턴(34) 부분을 연속적으로 가져가는 것에 의해 수용면(21)으로 전사된다. 이 과정에서, 개개 부분은 개개 액추에이터에 의해 z 방향으로 이동된다.

이 부분이 연속적으로 이동되는 순서에는 많은 가능성이 있다. 예를 들어, 스탬프(30)의 중심에 있는 액추에이터가 먼저 작동되며, 이후 스탬프(30)의 주변 방향으로 인접한 액추에이터가 연속적으로 작동되어, 패턴(34)의 전사가 중심에서 주변으로 파동의 이동에 따라 수행된다. 그러한 파동은 링(ring)과 같은 형상일 수 있으며, 여기서 상기 링은 액추에이터의 배열에 따라 원형이나 직사각형 주변을 가진다.

도시된 예에서, 액추에이터는 핀(50)을 포함하며 이 핀(50)의 행은 연속적으로 예를 들어 헤드(51) 위에 원통을 굴림으로써 이동될 수 있다. 그 경우, 패턴 (34)의 전사는 스탬프(30)의 일측으로부터 스탬프(30)의 반대측으로 이동하는 선형 파동에 따라 수행된다. 이 핀(50)의 이 특정 움직임은 시트를 따라 원통을 굴리는 것과 비교될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명에 따른 본 장치(1)에는 시트에 대하여 원통을 정렬시키는 것에 관한 어려움이 없다. 원통 대신에, 구(ball) 또는 볼록한 면을 갖는 임의의 다른 요소가 핀(50)의 헤드(51)를 따라 구를 수 있다.

바람직하게는, 본 장치(1)는 스탬프(30)의 방향으로 핀(50)이 압착된 후 초기 위치로 다시 핀(50)을 이동하게 하는 스프링이나 다른 적절한 수단을 포함한다.

본 발명의 범위 내에서, 제 1 부분이 초기 위치로 복귀하기 전에 패턴(34)의 제 2 부분이 이동되지 않는 방식으로 이 액추에이터의 작용을 제어하는 것이 가능하다. 또한 패턴(34)의 국부 전사가 일어나는 위치에 여전히 제 1 부분이 있는 동안 제 2 부분을 이동시키는 것도 가능하다. 이 경우에, 패턴(34)의 제 2 부분이 국부적으로 전사되는 기간은, 패턴(34)의 제 1 부분이 국부적으로 전사되는 기간과 부분적으로 중첩한다.

전술된 바로부터, 본 발명에 따른 장치(1)를 사용하면 액추에이터가 연속적으로 이동될 수 있는 모든 가능한 순서에 대하여 중요한 잇점을 제공한다는 것이 명백할 것이다. 이 액추에이터가 연속적으로 이동되기 때문에, 스탬핑 면(31)의 모든 부분이 수용면(21)의 조밀한 범위 내로 들어가는 상황은 동시에 일어나지 않는다. 결과적으로, 패턴(34)이 수용면(21)으로 전사될 필요가 있는 부분에서 공기 방울의 포획은 일어나지 않는다. 나아가, 스탬핑 면(31)과 수용면(21) 모두 편평할 수 있기 때문에 정밀하게 정렬이 수행될 수 있다. 또한 패턴(34)이 스탬핑 면(31)으로부터 수용면(21)으로 국부적으로 전사되는 시간의 양은 패턴(34)의 모든 부분에 대해서 동일할 것이다.

전술된 바와 같은 스탬프 작용에서, 이 종류의 잉크가 사용되기 때문에 전사 면(33)은 수용면(21)과 물리적으로 접촉하고 있을 필요가 없다. 본 발명의 범위 내에서, 모든 적당한 종류의 잉크가 사용될 수 있다. 그리하여, 본 발명에 따른 장치 (1)의 많은 응용에서, 사실상 스탬핑면(31)이나 전사면(33) 그리고 수용면(21)이 서로 접촉할 필요가 있다. 그러한 응용에서, 본 발명에 따른 본 장치(1)는 전사되는 패턴(34)의 개개 부분에 작용하는 압착력을 제어할 가능성을 제공한다. 이 방식에서, 압착력은 모든 개개 부분에 대해 동일할 수 있다. 예를 들어, 압착력의 제어는 각 핀(50)에 힘 검출기(force detector)를 할당하는 것에 의해 실현될 수 있다.

일반적으로, 압착력은 수용면(21)이 전사면(33)에 의해 접촉될 뿐만 아니라 중간면(36)에 의해서도 접촉되는 것을 피하기 위하여 비교적 작아야 한다.

이 검사 창(35)은 본 장치(1)의 본질적인 부분으로 생각되어서는 아니된다. 임의의 적당한 정렬 수단이 본 장치(1)에 포함될 수 있다. 간단한 대안으로는, 스탬프(30)가 완전히 투명하다.

본 발명에 따른 장치(1)에 있어서, 기판(20)과 스탬프(30)의 위치는 상호교환가능하며, 다시 말해, 스탬프(30)는 지지면(11) 위에 놓일 수 있으며, 기판(20)은 스탬프(30)와 액추에이터 사이에 위치지정될 수 있다. 이 경우에, 액추에이터는 기판(20)에 작용하여, 수용면(21)의 개개 부분이 연속적으로 스탬핑 면(31) 위이 패턴(34)과 조밀한 범위 내에 있거나 또는 접촉하게 된다. 이 경우에, 적어도 기판 (20)이 신축성이 있다는 것은 이해할 수 있을 것이다.

도 4 내지 도 7 은 본 발명의 제 2 바람직한 실시예에 따라 스탬프로부터 기판으로 패턴을 전사하기 위한 장치(2)를 개략적으로 도시한다.

도 1 및 도 2에 도시된 장치(1)와 본 장치(2) 사이의 주요 차이는 수용면 (21) 및/또는 스탬핑 면(31) 부분을 제어된 방식으로 개별적으로 이동하기 위한 수단에 관련된다.

본 장치(2)는 지지면(71)을 가지는 진공 척(vacuum chuck)(70)을 포함한다. 진공 척(70)은 복수의 개개 진공 챔버(72)를 구비하며, 여기서 진공 챔버(72) 내의 압력이 개별적으로 제어될 수 있다. 각 진공 챔버(72)는 적어도 하나의 채널(73)을 통해 진공 척(70)의 지지면(71)에서 종료한다.

나아가, 본 장치는 스탬핑 면(31)을 갖는 스탬프(30)를 포함한다. 본 장치 (2)에서, 스탬프(30)는 스탬핑 면(31)이 지지면(71)과 마주하도록 배치된다. 수용면(21)을 갖는 기판(20)이 지지면(71) 위에 배치되는 경우, 스탬핑 면(31)은 도 4에 도시된 바와 같이 수용면(21)과 마주한다.

도 5 및 도 6에 도시되어 있는 본 발명에 따른 장치(2)의 가능한 응용에서, 진공 척(70)의 중심에 있는 채널(73)과 연관된 진공 챔버(72)는 먼저 대기압에 대하여 더 과도한 고압에 연결되는 반면, 다른 진공 챔버(72)는 대기압에 대하여 감소된 압력에 연결된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 이것에 의해 기판(20)의 중앙 부분이 스탬핑 면(31)과 접촉하게 된다. 진공 척(70)의 중심에 있는 채널(73)과 연관된 진공 챔버(72) 내의 압력은 줄어드는 반면, 기판(20)의 주변 방향으로 인접한 채널(73)과 연관된 진공 챔버(72)의 압력은 증가한 후 감소한다. 이 과정이 기판 (20)의 중심에서부터 주변 쪽 방향으로 여러 번 수행되어, 스탬핑 면(31)과 수용면 (21) 사이의 접촉이 기판(20)의 중심에서부터 주변으로 이동하는 파동에 따라 수행된다. 기판(20)의 중심과 주변 사이에 이 파동이 위치하는 위치는 도 6에 도시된다.

도 7에 도시된 본 발명에 따른 장치(2)의 다른 가능한 응용에서, 진공 척(70)의 주변에서 채널(73)과 연관된 진공 챔버(72)는 대기압에 대하여 줄어든 압력에 연결되는 반면, 다른 모든 진공 챔버(72)는 대기압에 대하여 거의 동일한 과도한 압력에 연결된다. 이것에 의해 기판(20)은 스탬프(30) 방향으로 부풀게 된다. 스탬프(30)가 기판(20) 쪽 z 방향으로 이동하면, 스탬핑 면(31)과 수용면(21) 사이의 접촉이 기판(20)의 중심에서 시작하며 중심에서 외부로 멀어지게 진행된다. 바람직하게는, 스탬프(30)가 신축성이 있어, 이 스탬프(30)는 스탬핑 동작이 끝나면 수용면(21)으로부터 이탈될 수 있다.

본 발명에 따른 장치(2)에서, 기판(20)과 스탬프(30)의 위치는 본 장치(1)에서와 같이 상호교환가능하다.

본 발명의 장치에서, 여러 스탬프가 사용될 수 있다. 이러한 스탬프의 바람직한 실시예가 도 8, 도 9, 도 10, 도 15 내지 도 17, 및 도 18 내지 도 20을 참조하여 논의된다.

도 8 은 본 발명의 제 1 바람직한 실시예에 따라 패턴(34)을 포함하는 스탬핑 면(31)을 갖는 스탬프(301)를 도시한다.

스탬프(301)는 폐쇄 루프(closed loop) 형상으로 된 베이스 시트(base sheet)(37)를 포함하며, 이것은 도 8에 도시된 바와 같이, 2개의 원통(38) 위에 바람직하게 장착된다. 베이스 시트(37)의 외주면에는, 전사면(33)과 중간면(36)에 의해 한정되는 패턴(34)을 포함하는 스탬핑 층(39)이 제공된다. 스탬핑 층(39)은 인접한 개개 스탬핑 부분(40)으로 분할되며, 그 상부(41)에는 패턴(34)의 일부가 제공되며, 그 하부(42)는 베이스 시트(37)에 연결된다. 스탬핑 층(39)을 개개 스탬핑 부분(40)으로 분할하는 것은 스탬프(301)의 신축성을 비교적 높이는데 기여하며, z 방향으로 스탬프(301)의 연속하는 부분의 이동을 용이하게 한다. 스탬핑 층(39)이 완전한 베이스 시트(37)를 커버할 필요는 없는데, 이는 폐쇄 루프의 일부만이 평판 면과 접촉하거나 조밀한 범위 내로 들어갈 수 있기 때문이다.

이 스탬프(301)는 예를 들어, 본 장치(1)에 매우 잘 사용될 수 있으며, 여기서 핀(50)은 베이스 시트(37)에 의해 둘러싸이는 영역 내에 위치된다. 바람직하게는, 그 경우에, 각 개개 스탬핑 부분(40)은 하나의 핀(50)과 연관된다.

베이스 시트(37)는 폐쇄 루프 형상으로 되어야 할 필요는 없으며, 2개의 원통(38) 위에 장착되어야 할 필요도 없다. 대신에 스탬프(301)는 그 주변을 따라 고정될 수 있는 시트 형상으로 될 수 있다.

도 9 는 본 발명의 제 2 바람직한 실시예에 따라 패턴(34)을 포함하는 스탬핑 면(31)을 갖는 스탬프(302)를 보여준다.

스탬프(302)는 스탬핑 시트(39)와, 베이스 시트(37)와, 압력 시트(43)를 포함하며, 여기서 상기 베이스 시트(37)는 일측에 스탬핑 시트(39)와 타측에 압력 시트(43) 사이에 배치된다. 바람직하게는, 상기 베이스 시트(37)와, 스탬핑 시트(39)와, 압력 시트(43)는 거의 편평하다. 적어도 상기 베이스 시트(37)와 스탬프 시트 (39)는 신축성이 있다.

압력 시트(43)는 복수의 채널(44)을 구비하며, 이 채널은 바람직하게는 베이스 시트(37)와 스탬핑 시트(39)에 수직한 방향으로 연장한다. 도시된 예에서, 채널 (44)의 길이는 압력 시트(43)의 두께에 대응한다.

스탬프(302)의 가능한 응용에서, 각 채널(44)은 채널(44)에 압력을 제어하는 별도의 압력 디바이스(미도시)와 연관된다. 스탬프(302)의 스탬핑 면(31)이 수용면 (21) 인근으로 가는 경우, 패턴(34)이 국부적으로 수용면(21)으로 전사되는 개개 전사 영역은 하나 이상의 특정 채널(44)에 과도한 압력을 인가하는 것에 의해 생성되는데, 이는 특정 채널(44) 내의 압력이 과도한 결과, 특정 채널과 연관된 스탬핑 면(31)의 일부는 수용면(21)의 방향으로 이동되기 때문이다. 과도한 압력이 특정 채널(44)에 인가되는 경우, 다른 채널(44)은 감소된 압력을 받는데, 이는 스탬핑 면(31)의 부분이 수용면(21)으로부터 특정 거리에 있는 상기 다른 채널(44)과 연관되게 유지하기 위해서다.

전술된 바로부터, 각 채널(44) 내의 압력의 변동을 시간에 따라 제어하는 것에 의해, 스탬핑 면(31)의 부분이 연속적으로 수용면(21)의 방향으로 이동되는 순서가 결정된다는 것은 명백할 것이다. 스탬프(302)의 전술된 가능한 응용에서, 각 채널(44)은 별도의 압력 디바이스와 연관되며, 그리하여 전사 영역이 생성되는 순서에 대해 많은 가능성이 있다. 덜 복잡한 응용에서, 더 적은 압력 디바이스가 사용되며, 여기서 채널(44)은 서로 그룹화되며, 한 그룹의 모든 채널(44)은 하나의 동일한 압력 디바이스와 연관된다. 이 그룹은 예를 들어, 전사 영역의 연속적인 생성이 스탬프(302)의 중심으로부터 주변으로 확산하는 파동에 따라 수행되는 방식으로 선택될 수 있다.

도 10 은 본 발명의 제 3 바람직한 실시예에 따라 패턴(34)을 포함하는 스탬핑 면(31)을 가지는 스탬프(303)를 도시한다.

스탬프(303)의 스탬핑 면(31)은 약간 볼록하며, 여기서 볼록한 곡률반경 (curvature)은 50 내지 100㎛ 범위에 있으며 이 볼록 곡률반경은 스탬프(30)의 중심에서 스탬핑 면(31)의 가장 높은 부분과, z 방향으로 스탬프(30)의 주변에서의 스탬핑 면(31)의 가장 낮은 부분 사이의 차이로서 정의된다.

볼록한 스탬프(303)의 제 1 가능한 응용에서, 볼록한 스탬프(303)는 그 주변을 따라 고정되며, 스탬핑 면(31)이 적절한 수용면(21)과 마주하는 방식으로 배치된다. 스탬핑 작용은, 전체적으로 수용면(21)의 방향으로 볼록 스탬프(303)를 이동시키는 것에 의해 스탬핑 면(31)의 중심 부분과 수용면(21) 사이의 전사 영역을 생성하는 것에 의해 시작된다. 이어서, 볼록 스탬프(303)는 스탬핑 면(31)의 형상이 점진적으로 볼록에서 오목으로 변화하여, 스탬핑 면(31)의 중심으로부터 시작하여 가압된다. 스탬핑 면(31) 쪽에 있는 스탬프(303)에 작용하는 압력을 증가시키는 것에 의해 스탬핑 면(31)의 형상을 변화시키는 것이 가능하다. 또한 다른 쪽에 있는 스탬프(303)에 작용하는 압력을 감소시키는 것에 의해, 또는 스탬프(303) 양 쪽에 압력을 변화시키는 것에 의해 스탬핑 면(31)의 형상을 변경시키는 것도 가능하다. 스탬핑 면(31)의 형상이 변화함에 따라, 스탬프(303)는 패턴(34)의 적절한 전사를 보장하기 위해 스탬핑 면(31)의 부분이 수용면(21)에 충분히 조밀하게 되도록 수용면(21)의 방향으로 이동된다.

전술된 바에 대해, 볼록한 스탬프(303)만이 스탬프 작용 동안 이동될 필요는 없다. 중요한 것은, 볼록한 스탬프(303)와 수용면(21)을 가지는 기판(20)이 서로 조밀하게 되도록 서로 이동되는 것이다.

이 제 1 가능한 응용에서, 스탬핑 면(31)의 형상이 볼록에서 오목으로 변화함에 따라, 전사 영역이 스탬프(303)의 중심에서 주변으로 확산하는 파동에 따라 생성된다. 이 응용의 주요한 잇점은, 스탬핑 면(31)의 모든 부분에 대해 거의 동일한 전사 기간을 가지는 것이 가능하다는 것이다.

볼록한 스탬프(303)의 제 2 가능한 응용에서, 스탬프 작용이 수용면(21)의 방향으로 스탬프(303)를 이동시키는 것에 의해 수행되며, 여기서 스탬핑 면(31)과 수용면(21) 사이의 접촉은 스탬프(303)의 중심에서 시작하여, 중심으로부터 외부로 멀어지게 진행한다. 스탬프(303)의 주변에 있는 부분이 수용면(21)으로 패턴(34)을 전사한 후, 스탬프(303)는 수용면(21)으로부터 멀어지게 이동된다.

전술된 바에 대해, 볼록한 스탬프(303)가 스탬프 작용 동안 이동될 필요는 없다. 중요한 것은, 볼록한 스탬프(303)와, 수용면(21)을 가지는 기판(20)이 먼저 서로를 향해 이동된 후 이들이 서로 멀어지게 이동되는 방식으로 서로 이동된다는 것이다.

도 11 내지 도 14 는 볼록한 스탬프(303)를 제조하는 방법의 단계를 도시한다.

도 11에 도시되어 있는 제 1 단계에서, 패터닝된 면(81)을 가지는 실리콘 마스터(80)가 진공 척(90)의 지지면(91) 위에 배치된다. 진공 척(90)은 2개의 개개 진공 챔버(92)를 포함하며, 여기서 각 진공 챔버(92)는 채널(93)을 통해 진공 척(90)의 지지면(91)에서 종료한다. 금속 호일(102)로 지지되는 폴리우레탄 모사층(polyurethane replica layer)(101)이 마스터(80)의 패터닝된 면(81)에 도포된다.

도 12에 도시되어 있는 제 2 단계에서, 진공 척(90)의 주변에서 채널(93)과 연관된 진공 챔버(92)는 대기압에 비해 줄어든 압력에 연결되는 반면, 다른 진공 챔버(92)는 대기압에 비해 과도한 압력에 연결된다. 그 결과, 이 마스터(80)는 모사층(101) 방향으로 부풀며, 모사층(101)에는 마스터(80)의 패터닝된 면(81)의 오목한 형상(impression)이 제공된다. 이후, 모사층(101)과 지지 금속 호일(102)의 결합은 오목한 모사물(100)이라고 불리운다.

제 3 단계에서, 오목한 모사물(100)은 마스터(80)로부터 분리된다. 오목한 모사물(100)은 도 13에 도시되어 있다.

도 14에 도시되어 있는 제 4 단계에서, 수정 베이스 시트(quartz base sheet)(37)로 지지되는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 스탬프핑 층(39)은 오목한 모사물(100)에 도포된다. 베이스 시트(37) 및 스탬핑 층(39)의 조합과 오목한 모사물(100)은 모두 진공 척(미도시) 위에 장착되며, 이들은 그 자체로 알려져 있는 방식으로 접촉하게 된다. 이 과정에서, 스탬핑 층(39)은 볼록한 패턴 (34)을 구비하며, 베이스 시트(37)와 스탬핑 층(39)의 조합을 포함하는 볼록한 스탬프(303)가 달성된다.

제 5 단계에서, 볼록한 스탬프(303)는 오목한 모사물(100)로부터 분리된다.

마스터(80)와, 오목한 모사물(100)과, 볼록한 스탬프(303)는, 볼록한 스탬프 (303)의 가능한 응용에 뿐만 아니라 그 물질이 제조 방법에 적당한 한, 위에서 기술된 것과 다른 물질로 제조될 수 있다.

본 발명에 따라, 위에서 기술된 바와 같은 방법은 50 내지 100㎛ 범위의 볼록한 곡률반경을 가지는 볼록한 스탬프(303)를 제조하는데 특히 이용된다. 이들 스태프(303)는 몇 가지 중요한 잇점을 가지며, 이는 그 응용 동안 명백하게 된다. 예를 들어, 기판(20)의 수용면(21)에 대하여 볼록한 스탬프(303)의 정렬은 매우 정밀하게 수행될 수 있는데, 이는 볼록한 곡률반경(curvature)이 비교적 매우 작은 것으로 인해 편평한 스탬핑 면을 갖는 스탬프의 정렬과 거의 동일한 방식으로 정렬이 수행될 수 있기 때문이다. 그러나, 볼록한 곡률반경은, 스탬핑 작용 동안 스탬핑 면(31)과 수용면(21) 사이의 공기 방울의 포획이 일어나지 않는 것을 보장할만큼 충분히 크다.

도 15 내지 도 17 은 본 발명의 제 4 바람직한 실시예에 따른 스탬프(30)를 개략적으로 보여준다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 스탬프(1)에 순응하여, 이 스탬프(30)는 베이스 층(110)과 신축성 스탬프 층(120)을 포함한다. 이 베이스 층(110)은 모세관 (170)을 포함하며, 이 모세관은 베이스 층(110)을 통해 특정 상호 거리에까지 연장하여, 각 모세관(170)이 스탬핑 층(120)의 개개 부분과 연관되게 한다. 이들 개개 부분은 프린트 도트(dot)로 사용되는 직사각형 주변을 가지는 돌출부(123)를 구비한다. 도시된 예에서, 베이스 층(110)의 상부면(111)의 일측 단부(171)에, 각 모세관(170)은 퍼널(172)을 포함한다. 모세관(170)의 길이는 베이스 층(110)의 두께에 대응한다.

이 베이스 층(110)은, 모세관(170)이 에칭된 하나 이상의 실리콘 웨이퍼로부터 제조될 수 있다. 바람직하게는, 이 베이스층(110)의 바닥 면(12)의 단부(173)에서, 각 모세관(170)은 압전 요소(piezo-element)(미도시)에 의해 폐쇄되며, 이 압전 요소는 제 2 실리콘 웨이퍼 위에 구성될 수 있다.

스탬핑 층(120)의 전체 바닥 면(22)은, 모세관(170)과 연관된 부분을 제외하고는 이 베이스 층(110)의 상부면(111)으로 압착된다. 이 베이스층(110) 위에 스탬핑 층(120)을 고정하기 위하여, 진공 흡입이 사용될 수 있으며, 이는 특히 스탬핑 층(120)이 마모로 인하여 또는 유지보수를 위해 대체되어야 하는 경우 유리하다.

프린트 작용은 모세관(170) 내의 압력을 변경하는 것에 의해 수행된다. 특정 프린트 도트(123)는 연관된 모세관(170) 내의 압력을 대기압 이상으로 증가시키는 것에 의해 압착될 수 있는 반면, 프린트 도트(123)는 모세관(170) 내의 압력을 대기압 미만으로 줄여 수축될 수 있다. 프린트 도트(123)의 압착된 위치는 도 16에 도시된 반면, 프린트 도트(123)의 수축된 위치는 도 17에 도시된다.

모세관(170)은 액체나 기체로 채워질 수 있다. 액체는 패터닝 잉크로 선택될 수 있기 때문에 액체가 바람직하다. 이 경우에, 스탬핑 층(120)은 액체가 투과할 수 있게 제조되는 반면, 모세관(170) 내의 액체는 스탬핑 층(120)의 부분에 압착력을 가할 수 있을 뿐만 아니라 스탬프(30)에 스며들게 할 수 있는 기능을 한다. 프린트 작용 동안 모세관(170) 내의 압력이 증가되면, 연관된 프린트 도트(123)는, 다공성 스탬핑 층(120) 내의 압력 손실이 작동하는데 필요한 압력보다 더 높은 한, 외부로 이동된다. 동시에, 잉크는 다공성 스탬핑 층(120)을 통해 스며나오며 스탬핑 면(31)에서 빠져나온다. 스탬핑 면(31)과 수용면(21) 사이의 물리적 접촉 동안, 수용면(21)의 프린트가 일어나며, 여기서 잉크는 스탬핑 면(31)으로부터 수용면(21)으로 전달된다. 과도 시간 이후, 잉크는 다공성 스탬핑 층(120)을 거쳐 흐르며 또는 모세관(170) 내의 압력이 감소되기 때문에 압력이 감소되며, 이후 프린트 도트(123)가 수축된다.

모세관(170) 내의 압력이 컴퓨터를 포함할 수 있는 적절한 제어 디바이스(미도시)에 의해 개별적으로 제어된다.

도시된 예에서, 프린트 도트(123)는 직사각형 주변을 가지며, 이에 의해, 직사각형 로컬 접촉이 프린트 작용 동안 스탬핑 면(31)과 수용면(21) 사이에 수립된다. 그러나, 프린트 도트(123)의 주변이 다른 형상을 가지거나 프린트 도트(123)가 완전히 생략되는 다른 가능성도 가능하다. 프린트 도트(123)가 완전히 생략되는 경우에, 모세관(170)의 퍼널(172)의 주변이 원형이기 때문에 원형의 로컬 접촉이 프린트 작용 동안 스탬핑 면(31)과 수용면(21) 사이에 수립된다.

도 18 내지 도 20 은 본 발명의 제 5 바람직한 실시예에 따른 스탬프(30)의 일부를 개략적으로 도시한다.

이 실시예에서, 모세관(170)과 연관된 스탬핑 면(31)의 일부가 내부 방향으로 정지한 채 휘어져있다. 정지 위치에서 이 부분은 도 18에 도시된다. 이 특정 정지 위치는 예를 들어 작동 온도보다 더 낮은 온도에서 베이스층(110)과 접촉하게 스탬핑 층(120)을 놓음으로써 달성될 수 있다. 이 온도를 프린트 작용을 위해 작업 온도로 올리는 경우, 스탬핑 층(120)은 모세관(170)의 퍼널(funnel)(172)로 연장하며 휘어진다.

휘어짐이 쌍-안정 상태(bi-stable)에 있다는 것은 잘 알려져 있다. 그리하여 특정 모세관(170) 내의 압력이 증가되는 경우, 스탬핑 층(120)의 연관된 휘어진 부분이 특정 위치에서 압착된 위치로 전환된다. 도 19에서, 이 압착된 위치에 있는 휘어진 부분은 기판(20)의 수용면(21)을 터치하는 것으로 도시되어 있다.

이 휘어진 부분이 도 19에 도시된 바와 같이 압착된 위치에 있을 때 그리고 연관된 모세관(170)이 가해지는 압력이 여전히 증가되는 경우, 이 휘어진 부분은 개선된 압착된 위치로 전환되는 반면, 휘어진 부분과 수용면(21) 사이의 접촉 면은 도 20에 도시된 바와 같이 증가된다. 그 압력을 여전히 증가시키는 이 기술을 사용하면, 수용면(21) 위의 단일 프린트된 도트의 사이즈를 조절할 수 있어, 이에 의해 전체 수용면(21)의 프린트를 최적화 및 가속시킬 수 있다.

도 21 은 스탬프(30)의 일부의 횡단략도를 개략적으로 도시하며, 여기서 베이스층(11)은 스탬핑 층(120)의 바닥 면(22)에 위치되어 있는 돌출부(124)를 수용하기 위한 노치(113)를 구비한다. 이 방식으로 베이스층(110) 위에 스탬핑 층(120)을 잘 고정할 수 있다.

하나의 프린트 도트(123)로부터 인접한 프린트 도트(123)로 압력이 누출되는 것을 막기 위해, 노치(113)와 돌출부(124)는 바람직하게는 프린트 도트(123)와 연관된 퍼널(172)을 완전히 둘러싸는 트렌치(trench) 내에 이루어진다. 트렌치는 스탬프(4)의 일부의 저면도를 보여주는 도 22에 도시된 바와 같이 직사각형 주변을 가질 수 있으며, 여기서 노치(113), 돌출부(124) 및 퍼널(172)의 상부 주변은 점선으로 도시된다.

다른 한편, 특히 스탬핑 층(120)이 프린트 도트(23)를 구비하지 않는 경우에, 예를 들어, 모세관(170)과 연관된 스탬핑 층(120)의 일부의 행이 거의 동일한 압력을 받도록 모세관(170) 내의 압력을 조절하는 것에 의해 연속 라인으로 프린트할 수 있도록 하기 위하여, 모세관(170)과 연관된 하나의 부분으로부터 인접한 부분으로 압력이 누출되게 하는 것도 바람직할 수 있다. 그 경우에, 트렌치로 형성된 노치(113)와 돌출부(124)가 생략될 수 있다.

정사각형 프린트 도트(23)를 정렬하기 위한 가능성이 도 23에 도시된다. 이 가능성에서, 프린트 도트(23)의 변의 길이(L)는 1㎛이며, 프린트 도트(23)는 2㎛의 상호 거리(D)를 두고 쌍으로 배치된다. 프린트 도트(23)의 후속하는 쌍은 0.5㎛의 유효 피치(P)를 두고 서로 변위된다. 프린트 도트(23)는 6개의 쌍 각각의 2개의 행으로 배치되며, 여기서 상기 2개의 행은 1.5㎛의 상호 거리(R)를 두고 배치된다.

도 23에 도시되지 않은 기판(30)은 도 23에서 화살표 M으로 표시된 바와 같이, 프린트 도트(23)의 쌍이 행으로 배치되어 있는 방향으로 이동된다. 이 기판(30)은 1㎛의 이산 단계(discrete steps)로 이동될 수 있다.

6개의 쌍이 하나의 행에 있는 경우, 기판(30)의 이동 방향과 직각 방향으로 모든 가능한 프린트는 커버되는데, 이는 제 6 번째 쌍의 제 1 프린트 도트(123)가 상기 방향으로 제 1 쌍의 제 2 프린트 도트(123)와 중복되기 때문이다. 2개의 행 사이에 1.5㎛의 상호 거리(R)가 있는 경우, 기판(30)의 이동 방향으로 모든 가능한 프린트가 커버된다.

도 23 이 프린트 도트(23)가 배치될 수 있는 패턴의 많은 가능성 중 오직 하나를 도시한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 액추에이터(60)가 대응하는 패턴을 따라 배치되는 것도 더 이해할 수 있을 거이다. 프린트 도트(23)가 존재하지 않는 경우에, 액추에이터(60)의 정렬은 프린트될 패턴에 대한 가능성을 결정한다.

도 24에서, 도 23에 도시된 바와 같은 방식으로 정렬된 프린트 도트(23)를 구비하는 스탬프를 사용하는 것에 의해 획득된 프린트된 패턴의 일례가 도시된다. 이 패턴에 있는 라인은 사용되는 프린트 도트(23)의 양 변의 프린트를 나타낸다. 획득된 패턴의 이 예에서, 라인 사이의 최대 거리는 두 방향으로 0.5㎛이며, 이는 중복하는 프린트 도트(23)가 사용된 것을 나타낸다.

실제 경우에, 설계 상의 제약으로 인해, 이 피치(P)는 프린트 도트(23)의 변의 길치(L)의 10배만큼 클 수 있다. 길이(L)가 1㎛인 경우, 이 피치(P)는 10㎛일 수 있다. 프린트 도트(23)를 이렇게 정렬하면, 프린트 도트(23)는 전체 수용면(21)을 커버하기 위해 100개의 위치에서 프린트될 필요가 있다. 프린트 도트(23)가 50㎐ 주파수로 이동하는 경우, 하나의 기판(20)을 프린트하는데는 2초가 걸린다.

예 1 :

그러나, 도 15에 도시된 바와 같은 모세관이 있는 도 1에 도시된 종류의 파동 프린트 장치는 유체 층을 전달하기 위해 사용되었다. 이 모세관은 저압의 공기로 채워져 있었다. 베이스 층과 스탬핑 면은 진공 흡입을 통해 서로 압착되어있다. 스탬핑 면은 공기를 모세관에 제공하는 것을 통해 수용면 쪽으로 이동되었다. 물에 Fe(NO₃)₃.9H₂O를 녹인 용액이 스탬핑 면에 제공되었다. 이후, 용매는 약 30초 동안 수동으로 증발되었다. 스탬핑 면의 국부 영역은 파동 패턴에 따라 하나씩 수용면으로 이동된다. 약 2*2마이크론의 정사각형을 포함한 스탬핑 면에 패턴에 따라, 질화철(iron nitrate)의 유체 층이 수용면으로 전달되었다. 후속적으로 탄소 나노 튜브가 선택적으로 성장되었다. 이들은 전사된 영역에서만 접착한 것으로 밝혀졌다. 이것은 유체 층의 전사가 성공적이었으며 원하는 패턴을 제공한 것을 보여주었다.

예 2 :

예 1에 사용된 것과 동일한 파동의 프린트가 라인의 프린트를 하는데 적합한 패턴을 갖는 스탬핑 면을 구비하였다. 이 예에서, 극성 용매에 유기금속 화합물을 녹인 용액이 사용되었다. 이 경우에, 금속 화합물은 은(silver)이었다. 콜로이드 은(6g, ex Merck)이 물 20g에 첨가되었으며, 롤러 컨베이어 상에 하룻 밤 동안 구르게 되고, 이 졸 분산액은 200㎚ 필터를 통해 필터링되었다. 혼합물은 40mg의 메틸 트리메톡시실란(methyl trimethoxysilane)(MTMS)과, 0.86g의 테트라에톡시실란 (tetraethoxysilane)(TES)과, 32g의 물과, 4.5g의 에탄올과, 0.14g의 결정 아세트산(glacial acetic acid)을 포함하였다. 이 혼합물은 48h 동안 가수분해되었다. 이 가수분해된 혼합물의 0.09g은 연속적으로 젓어서, 위 은 졸 분산액(silver sol dispersion) 4g에 첨가되어, MTMS의 10vol%(MTMS의 밀도를 2g/ml라 가정)를 포함하는 은 함유 층을 제공하였다. 은 함유 층은 1% HF 세척된 유리 판 위에 스핀코팅되었다. 이 층은 100℃에서 건조되었다. 이후, 스탬핑 면은 로컬 영역에서 은 졸(silver sol)을 갖는 유리 판과 접촉하게 되었다. 스탬핑 면에 있는 패턴에 따라, 은 졸은 스탬프의 스태핑 면으로전달되었다. 이 은 졸의 접착력은 이 스탬핑 면의 일부 물질을 접착시키기에 충분하였으며, 수용면에 프린트 물질을 전달할만큼 충분히 낮았다. 이 전달은 후속적으로 수행되었다. 마지막으로, 은 졸은 30분 동안 250℃에서 경화되었으며, 이후 30분 동안 350, 450, 500, 및 550℃에서 추가적인 열 처리를 받았다. 그 결과 생긴 패턴은 약 40㎛의 폭을 가진 은 라인을 보여주었다. 라인이 부풀어오른 것이나 변형이 관찰되지 않았다.

본 발명의 범위는 전술된 예로 제한되는 것이 아니라 본 발명의 여러 변경과 변형이 첨부된 청구범위에 한정된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 가능하다는 것이 이 기술 분야에 숙련된 사람에게는 명백할 것이다.

기판(20)과 스탬프(30)는 임의의 적절한 형태를 가질 수 있다. 본 발명은 먼저 거의 편평한 수용면(21)을 가지는 기판(20)이 사용되는 상황에서 적용되는 것을 의도하고 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 예를 들어 볼록한 수용면(21)을 갖는 기판(20)이 사용되는 다른 상황에도 적용하기에 적합하다. 바람직하게는, 본 발명에 따라 기술된 장치에서, 액추에이터는 수용면(21)에 거의 수직 방향으로 작용하도록 배열된다.

전술된 바와 같이, 스탬핑 면(31)과 수용면(21) 사이의 전사 영역은 수용면 (21) 방향으로 스탬핑 면(31)의 부분을 연속적으로 이동시키는 것에 의해 또는 스탬핑 면(31)의 방향으로 수용면(21)의 부분을 연속적으로 이동시키는 것에 의해 생성된다. 또한 전사 영역을 생성하기 위해 수용면(21) 뿐만 아니라 스탬핑 면(31)의 대응하는 부분을 동시에 이동시키는 것도 가능하다.

그 주변을 따라 고정되는 대신에, 본 스탬프(30)는 지지체에 장착될 수 있다. 이 지지체는 예를 들어 비교적 큰 직경을 갖는 원통형이나 원통형의 일부와 같은 형상일 수 있다. 바람직하게는, 이 지지체는 스탬프(30)에 x 방향과 y 방향으로 강성을 제공하지만 z 방향으로는 강성을 제공하지 않는다.

전술된 바와 같이, 본 발명은, 패턴 전사 방법에 이용가능하다.

Claims (21)

1. 스탬핑 면(stamping surface)을 구비하는 스탬프(stamp)를 사용하여 기판의 수용면(receiving surface)으로 패턴(pattern)을 전사(transferring)하기 위한 방법으로서, 상기 스탬핑 면과 상기 수용면 중 적어도 하나는 신축적인, 패턴 전사 방법에 있어서,

   - 상기 스탬핑 면과 상기 수용면이 서로 마주보는 방식으로 상기 스탬프와 상기 기판을 서로 위치지정하는 단계와,

   - 상기 수용면이 확장하는 방향으로 상기 스탬프와 상기 기판의 위치를 서로 고정하는 단계와,

   - 제 1 전사 기간 동안, 상기 스탬핑 면과 수용면 사이에 제 1 전사 영역이 생성되며 여기서 상기 스탬프는 상기 패턴을 상기 기판으로 국부적으로 전사할 수 있도록, 상기 수용면에 거의 수직한 방향으로 상기 스탬핑 면과 상기 수용면 중 적어도 하나의 제 1 부분을 전후로 이동시키는 단계와,

   - 이어서, 제 2 전사 기간 동안, 상기 스탬핑 면과 상기 수용면 사이에 제 2 전사 영역이 생성되며, 여기서 상기 스탬프는 패턴을 상기 기판으로 국부적으로 전사할 수 있도록, 상기 수용면에 거의 수직한 방향으로 상기 스탬핑 면과 수용면 중 적어도 하나의 제 2 부분을 전후로 이동시키는 단계

   를 포함하는, 패턴 전사 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전사 기간의 지속시간과 상기 제 2 전사 기간의 지속시간은 서로 거의 동일한, 패턴 전사 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 전사 기간과 제 2 전사 기간은 부분적으로 중첩하는, 패턴 전사 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 부분과 제 2 부분은 인접한 부분인, 패턴 전사 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴은 상기 스탬프의 상기 스탬핑 면에 제공되는, 패턴 전사 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 적어도 상기 제 2 전사 영역은 링(ring) 형상으로 되어 있는, 패턴 전사 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전사 영역과 제 2 전사 영역은 선형으로 되어 있는, 패턴 전사 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 부분과 제 2 부분은 상기 제 1 부분과 제 2 부분을 연속적으로 이동시키기 위하여 연속적으로 가압되는, 패턴 전사 방법.
9. 특히 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재되어 있는 방법에 따라, 스탬프의 스탬핑 면으로부터 기판의 수용면으로 패턴을 전사하기 위한 패턴 전사 장치에 있어서,

   - 패턴을 포함하는 스탬핑 면을 구비하는 스탬프와,

   - 상기 스탬핑 면과 수용면 중 적어도 하나의 개개 부분으로 하여금 상기 수용면에 거의 수직한 방향으로 연속적으로 전후로 이동할 수 있게 하기 위하여 배열되어 있는 수단

   을 포함하는, 패턴 전사 장치.
10. 스탬핑 면을 구비하는 스탬프를 사용하여 기판의 수용면으로 패턴을 전사하기 위한 패턴 전사 장치에 있어서,

    - 스탬핑 면을 구비하는 스탬프와,

    - 상기 스탬핑 면과 수용면 중 적어도 하나의 개개 부분으로 하여금 상기 수용면에 거의 수직한 방향으로 연속적으로 전후로 이동할 수 있게 하기 위하여 배열되어 있는 이동 수단과,

    - 원하는 패턴과 연관된 제어 프로그램이 저장되어 있는, 상기 언급된 이동 수단을 제어하기 위한 제어 디바이스

    를 포함하는, 패턴 전사 장치.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 이동 수단은 개별적으로 제어가능한, 패턴 전사 장치.
12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 이동 수단은 상기 수용면에 거의 수직인 방향으로 동작하기 위하여 배열되는, 패턴 전사 장치.
13. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 이동 수단은 복수의 액추에이터 (actuator)를 포함하며, 각 액추에이터는 상기 스탬핑 면과 수용 면 중 적어도 하나의 개개 부분과 연관되어 있는, 패턴 전사 장치.
14. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 이동 수단은 진공 챔버와 연관된 채널을 포함하는, 패턴 전사 장치.
15. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 스탬핑 면과 상기 수용면을 서로 정렬하기 위한 정렬 수단(aligning means)을 더 포함하는, 패턴 전사 장치.
16. 패턴을 포함하는 스탬핑 면을 구비하는 스탬프에 있어서,

    - 베이스 시트(base sheet)와,

    - 상기 베이스 시트의 적어도 일부를 커버하는 인접한 개개 스탬핑 부분으로서, 그 상부에는 상기 패턴의 일부가 제공되며, 그 하부는 상기 베이스 시트에 연결된, 인접한 개개 스탬핑 부분

    을 포함하는, 스탬프.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 베이스 시트는 폐쇄된 루프(closed loop)와 같은 형상으로 되어 있는, 스탬프.
18. 패턴을 포함하는 스탬핑 면을 구비하는 스태프에 있어서, 채널이 제공되는 압력 시트를 포함하는, 스탬프.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 채널은 상기 스탬핑 면에 거의 수직인 방향으로 확장하는, 스탬프.
20. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서, 상기 채널 길이는 압력 시트의 두께에 대응하는, 스탬프.
21. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재되어 있는 기판의 수용면으로 패턴을 전사하는 단계를 포함하는 전자 디바이스를 제조하는 방법.