KR20070036264A - 나노 임프린팅 장치 - Google Patents

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KR20070036264A
KR20070036264A KR1020050091088A KR20050091088A KR20070036264A KR 20070036264 A KR20070036264 A KR 20070036264A KR 1020050091088 A KR1020050091088 A KR 1020050091088A KR 20050091088 A KR20050091088 A KR 20050091088A KR 20070036264 A KR20070036264 A KR 20070036264A
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Abstract

본 발명은 자외선 또는 적외선에 투명하고, 저면에 패턴이 형성되는 임프린팅 스탬프; 상기 패턴이 전사되는 폴리머 층이 형성되는 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상면에 상기 임프린팅 스탬프를 공급시키는 스탬프 공급수단; 상기 임프린팅 스탬프를 상기 베이스 기판에 압착시키는 가압수단; 상기 베이스 기판을 탑재한 상태로 미세 위치가 조정되는 스테이지; 상기 스테이지의 위치 조정 시, 상기 임프린팅 스탬프의 움직임을 고정시키는 스탬프 고정수단; 상기 임프린팅 스탬프를 상기 베이스 기판에 비스듬히 접촉시키고 상기 가압수단을 통하여 압착할 때에 상기 스탬프의 밀림 현상을 방지하는 스탬프 선단부 고정기구; 상기 가압수단이 상기 임프린팅 스탬프 위를 이동하는 동안 상기 임프린팅 스탬프가 상기 베이스 기판과 이루는 각도를 일정하게 유지시키는 스탬프 후방부 지지기구; 상기 임프린팅 스탬프와 상기 베이스 기판의 위치 편차를 확인하고 보정할 수 있도록 하는 비젼 시스템; 및 상기 위치 보정된 임프린팅 스탬프 상에 자외선 또는 적외선을 조사시켜 폴리머를 경화시키는 광원부를 포함하되, 상기 임프린팅 스탬프와 상기 베이스 기판은 일정한 각도를 이루며, 상기 임프린팅 스탬프와 상기 베이스 기판의 접촉 방향으로부터 순차적으로 가압이 진행되는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅 장치를 제공할 수 있다.
나노 임프린팅 리소그라피

Description

나노 임프린팅 장치{device of Nano Imprinting}
도 1a 내지 1c는 종래 임프린팅 리소그라피 공정을 차례로 보인 공정도.
도 2는 종래 임프린팅 장치의 개략적 구조를 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명의 사상에 따른 나노 임프린팅 장치의 개략적 구조를 나타낸 개략도.
도 4는 본 발명의 사상에 따른 임프린팅 스탬프를 가압수단을 이용해 가압하는 일실시 예를 보인 가압공정도.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 사상에 따른 임프린팅 스탬프를 가압수단을 이용해 가압하는 공정을 차례로 보여주는 공정 상세도.
도 6은 본 발명의 사상에 따른 임프린팅 스탬프와 베이스 기판의 미세위치를 정렬하는 상태를 보인 개략 사시도.
< 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 >
210: 임프린팅 스탬프 211: 임프린팅 패턴
220: 베이스 기판 221: 폴리머
240: 가압수단 250: 스테이지
260: 스탬프 고정수단 261: 스탬프 선단부 고정기구
265: 스탬프 후방부 지지기구 270: 비젼 시스템 카메라
280: 광원부
본 발명은 기판에 패턴을 임프린팅하기 위한 임프린팅 장치에 관한 것으로서, 특히 나노미터(nanometer) 또는 마이크로미터(micrometer) 크기의 미세패턴을 임프린팅하기 위한 나노 임프린팅 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 가압수단을 이용하여 임프린팅 시에 발생하는 미세기포를 효과적으로 억제 및 제거하기 위한 나노 임프린팅 장치에 관한 것이다.
일반적으로 나노기술(nano technology: NT)이라 함은 나노미터 크기의 패턴을 이용해 초소형 크기의 소재, 구조, 기구, 기계, 소자 등을 생산하고 활용하는 기술을 일컫는다.
이러한, 나노기술에는 100nm이하의 크기를 가지는 소재나 소자 등이 속하게 되는데, 정보기술(information technology : IT)과 생명공학기술(bio technology : BT)을 실현시키는 기초기반 기술로서 대부분의 생산, 가공, 응용기술은 나노기술과 밀접한 관계가 있다.
위와 같은 나노기술에 있어서 핵심적인 기술이 나노미터 크기의 소재, 소자 등을 생산하고 활용할 수 있도록 하는 나노 공정 기술로서, 현재 나노 임프린팅(nano imprinting) 리소그라피 기술이 사용되고 있다.
상기 나노 임프린팅 리소그라피 (nano imprinting lithography) 기술은 나노 패턴(nano parttern)을 용이하게 형성할 수 있고, 대량생산이 가능하여 공정 수율이 높은 장점이 있다. 또한, 마이크로미터 크기의 패턴을 형성하기 위해서도 사용될 수 있다.
도 1a 내지 1c는 종래 기술의 임프린팅 리소그라피 공정을 차례로 보인 공정도로서, 도 1a에 도시한 바와 같이, 패턴 구조(11)가 형성된 스탬프(9)와 폴리머(21)가 적층된 베이스 기판(19)을 대응하여 위치시킨다.
이때, 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)을 밀착시키고 압력을 인가하여 스탬프(9)와 베이스 기판(19)을 압착한다. 이로 인해 스탬프(9)에 형성된 패턴구조(11)가 폴리머(21)에 임프린팅 된다.
그런 다음, 상기 스탬프(9) 및 폴리머(21)에 자외선을 조사시켜 폴리머(21)을 경화시키는 노광 공정을 실시하도록 한다. 이때, 상기 스탬프(9)는 자외선이 투과할 수 있는 투명재질로 이루어지게 된다.
그 후에, 도 1c에 도시한 바와 같이, 압착된 스탬프(9)와 베이스 기판(19)을 분리시키게 된다. 이때, 베이스 기판(19)에 형성된 나노패턴(22)에 손상을 주지 않도록 두 기판(9,19)을 분리하는 것이 중요하다.
위와 같이 나노 임프린팅 리소그라피 공정을 통해, 스탬프(9)에 형성된 패턴 구조(11)를 베이스 기판(19)의 폴리머(21)에 임프린팅 하게 된다.
도 2는 종래 기술의 임프린팅 장치의 개략적 구조를 나타낸 개략도로서, 임프린팅 리소그라피 공정을 진행하기 위한 임프린팅 기판 지지장치(70)와 챔버(50)를 도시하고 있다.
도 2를 참조하면, 종래의 임프린팅 기판지지장치(70)는 탄성력을 가지는 탄성체판(31,32)과, 탄성체판(31,32)을 고정시키기 위한 고정체(41,42)로 구성된다.
상기 탄성체판은 제1탄성체판(31)과 제2탄성체판(32)으로 구성되고, 상기 고정체는 제1고정체(41)와 제2고정체(42)로 구성된다.
상기 탄성체판(31,32)은 탄성력을 가지는 고무와 같은 폴리머 중합체로 이루어지고, 제1탄성체판(31)과 제2탄성체판(32) 사이에는 스탬프(9)와 베이스 기판(19)이 위치하고 있다.
상기 스탬프(9)의 패턴구조를 베이스 기판(19)에 임프린팅 하기 위해서는 제1탄성체판(31)과 제2탄성체판(32)에 압력을 인가하게 되는데, 인가된 압력에 의해 스탬프(9)와 베이스 기판(19)은 압착되어 베이스 기판(19)에 패턴이 형성되게 된다.
상기 챔버(50)는 임프린팅 기판 지지장치(70)에 압력을 인가하게 되는데, 이를 위해, 스탬프(9)와 베이스 기판(19)이 위치한 임프린팅 지지장치(70)를 챔버(50) 내에 위치시킨 다음, 밸브(60)를 통해서 챔버(50) 내의 압력을 상승시키도록 한다. 이때, 챔버(50) 내의 압력에 의해 베이스 기판(19)에 패턴이 형성된다.
그러나, 상기한 종래 기술의 임프린팅 장치는 고압 챔버(50)를 사용하기 때 문에 기판지지장치(70)에 고압이 작용하여 스탬프(9)와 베이스 기판(19)의 위치정렬관계가 흐트러지게 되는 문제가 있다.
이때, 상기 베이스 기판(19)의 패턴은 나노미터 또는 마이크로미터 크기의 극미세 패턴이기 때문에, 스탬프(9)와 베이스 기판(19)의 위치정렬 상태가 흐트러지게 되면 바람직한 패턴이 베이스 기판(19)에 형성되지 못하게 된다.
또한, 이러한 고압의 챔버를 이용하는 장치에서는 기판의 크기가 큰 평판디스플레이(flat panel display) 관련분야로의 적용이 어렵고, 장치의 구조가 복잡해지게 되는 문제가 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 임프린트 공정을 대면적 기판에 적용할 수 있게 함과 동시에 베이스 기판에 바람직한 나노 패턴을 형성시키기 위하여 나노 스탬프와 베이스 기판의 위치정렬을 올바르게 하여 최적의 나노미터 또는 마이크로미터 크기의 패턴을 형성할 수 있는 임프린팅 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 스탬프를 베이스 기판에 대하여 비스듬히 배치하여 한쪽으로부터 가압수단을 이용하여 서서히 가압, 밀착시킴으로써 임프린팅 스탬프와 베이스 기판 사이의 미세기포가 제거된 상태에서 위치정렬 및 폴리머 경화공정이 연속 진행될 수 있도록 하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 자외선 또는 적외선에 투명하고, 저면에 패턴이 형성되는 임프린팅 스탬프; 상기 패턴이 전사되는 폴리머 층이 형성되는 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상면에 상기 임프린팅 스탬프를 공급시키는 스탬프 공급수단; 상기 임프린팅 스탬프를 상기 베이스 기판에 압착시키는 가압수단; 상기 베이스 기판을 탑재한 상태로 미세 위치가 조정되는 스테이지; 상기 스테이지의 위치 조정 시, 상기 임프린팅 스탬프의 움직임을 고정시키는 스탬프 고정수단; 상기 임프린팅 스탬프를 상기 베이스 기판에 비스듬히 접촉시키고 상기 가압수단을 통하여 압착할 때에 상기 스탬프의 밀림 현상을 방지하는 스탬프 선단부 고정기구; 상기 가압수단이 상기 임프린팅 스탬프 위를 이동하는 동안 상기 임프린팅 스탬프가 상기 베이스 기판과 이루는 각도를 일정하게 유지시키는 스탬프 후방부 지지기구; 상기 임프린팅 스탬프와 상기 베이스 기판의 위치 편차를 확인하고 보정할 수 있도록 하는 비젼 시스템; 및 상기 위치 보정된 임프린팅 스탬프 상에 자외선 또는 적외선을 조사시켜 폴리머를 경화시키는 광원부를 포함하되, 상기 임프린팅 스탬프와 상기 베이스 기판은 일정한 각도를 이루며, 상기 임프린팅 스탬프와 상기 베이스 기판의 접촉 방향으로부터 순차적으로 가압이 진행되는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅 장치를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 임프린팅 스탬프는 시트 형상으로 제작되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 임프린팅 스탬프는 폴리카보네이트(Polycarbonate: PC), 폴리메 틸메타크릴레이트(polymethylmetacrylate: PMMA)를 포함하는 투명한 플라스틱판 또는 유리 기판으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 베이스 기판은 유리 기판, 플라스틱 기판, 갈륨비소(GaAs) 기판, 석영(quartz)기판, 알루미나(alumina) 기판 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스탬프 공급 수단은 상기 임프린팅 스탬프를 진공으로 흡착하는 흡착부와, 상기 흡착된 임프린팅 스탬프를 일정한 위치로 이송시켜 정렬하는 이송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가압수단은 상기 임프린팅 스탬프 상면에서 일정한 방향과 일정한 압력 및 일정한 속도로 가압하기 위한 환형상의 롤러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 상기 환형상의 롤러는 금속 또는 플라스틱 또는 일정한 탄성을 가지는 재질로 제작되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가압수단은 상기 임프린팅 스탬프를 상기 베이스 기판에 압착하는 순간 및 상기 임프린팅 스탬프 상부를 이동하는 동안 일정한 압력을 균일하게 유지시킬 수 있도록 자동압력조절 기구를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스테이지는 상기 베이스 기판을 흡착하여 고정시키기 위한 복수개의 진공 흡착 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스테이지는 상기 베이스 기판을 흡착하여 고정시키기 위한 고정핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스탬프 고정수단은 상기 임프린팅 스탬프 상면을 흡착 지지하기 위한 복수개의 진공 흡착 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스탬프 고정수단은 상기 임프린팅 스탬프 상면을 흡착 지지하기 위한 고정핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스탬프 선단부 고정기구는 베이스 기판 위에 상기 임프린팅 스탬프가 포개진 상태에서 상기 임프린팅 스탬프를 상방에서 누르면서 고정시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스탬프 선단부 고정기구는 상기 임프린팅 스탬프를 집게와 같이 클램프하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스탬프 후방부 지지기구는 상기 가압수단을 이용하여 스탬부를 가압, 압착하는 동안 일정한 속도로 상하로 이동할 수 있는 것을 특징으로 한다. 상기 스탬프 후방부 지지기구는 상기 가압수단의 이동에 상관없이 상기 임프린팅 스탬프가 상기 베이스 기판과 이루는 각도를 일정하게 유지시킬 수 있도록, 상기 스탬프 가압수단의 이동 속도와 동기화되어 상하로 이동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비젼 시스템은 다른 기구물과의 간섭을 피하여 스테이지의 아래쪽에 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 본 발명의 동작성의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 나노 임프린팅 장치의 개략적 구조를 나타낸 개략도 이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 사상에 따른 나노 임프린팅 장치는 자외선 또는 적외선에 투명하고, 저면에 패턴(211)이 형성된 임프린팅 스탬프(210)와, 상기 패턴(211)이 전사되는 폴리머(221) 층을 형성하는 베이스 기판(220)과, 상기 베이스 기판(220) 상면에 임프린팅 스탬프(210)를 공급시키는 스탬프 공급수단(미도시)과, 상기 임프린팅 스탬프(210)를 베이스 기판(220)에 압착하는 가압수단(240)과, 상기 임프린팅 스탬프(210) 비스듬히 공급하여 베이스 기판(220)에 접촉되는 선단부를 고정하는 선단부 고정기구(261)와, 상기 임프린팅 스탬프(210)의 후방에서 스탬프를 일정한 각도 및 위치로 유지시키는 후방부 지지기구(265)와, 상기 베이스 기판(220) 및 스탬프(210)을 탑재한 상태로 미세위치 조정되는 스테이지(250)와, 상기 스테이지(250)가 스탬프(210)와 베이스 기판(220) 간의 미세한 위치조정(alignment)을 위하여 이동할 때에 임프린팅 스탬프(210)의 움직임을 고정시키는 스탬프 고정수단(260)과, 상기 임프린팅 스탬프(210)와 베이스 기판(220)의 위치 편차를 확인하고 보정할 수 있도록 하는 비젼 시스템(270)과, 상기 위치 보정된 임프린팅 스탬프(210) 상에 자외선 또는 적외선을 조사시켜 폴리머(221)를 경화시키도록 된 광원부(280)를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 임프린팅 스탬프(210)는 폴리카보네이트(Polycarbonate: PC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetacrylate: PMMA)등의 투명도가 좋은 시트형상의 플라스틱판이 사용되거나, 유리 기판과 같은 투명한 기판이 사용될 수 있다.
또한, 상기 임프린팅 스탬프(210) 저면에 형성되는 패턴(211)은 경화성 수지로 만들어질 수 있는데, 패턴이 형성된 마스터 기판을 기초로 열경화성 수지가 도포된 스탬프 기재에 마스터기판의 패턴을 전사하여 경화시키는 방식으로 패턴구조(211)를 형성하게 된다.
그리고, 상기 베이스 기판(220)은 기판상에 폴리머(221)가 적층되는 구성으로 이루어지게 되는데, 상기 기판은 투명한 유리기판 또는, 플라스틱 기판이나 갈륨비소(GaAs) 기판, 석영(quartz)기판, 알루미나(alumina) 기판이 사용될 수 있다.
또한, 상기 폴리머(221)는 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetacrylate: PMMA) 등의 열가소성수지(thermoplastic resin)가 일반적인데, 본 발명에서와 같이 투명한 스탬프(210)를 사용하는 경우에는 자외선에 의해 폴리머화(polymerization)되는 수지를 사용할 수 있다.
그리고, 상기 스탬프 공급수단(미도시)은 임프린팅 스탬프(210)를 진공으로 흡착하는 흡착부(미도시)와, 상기 흡착된 스탬프(210)를 일정한 위치로 이송시켜 정렬하는 이송부(미도시)로 구성된다.
또한, 상기 가압수단(240)은 환형상의 롤러를 이용하여 스탬프(210)의 상면을 일정한 방향과 일정한 압력 및 일정한 속도로 가압하게 된다.
도 4는 본 발명의 임프린팅 스탬프를 가압수단을 이용해 가압하는 일실시 예를 보인 가압공정도이다.
도 4를 참조하면, 베이스 기판(220)에 스탬프(210)를 접촉시킬 때에 전 면적에 동시에 접촉시키지 않고, 베이스 기판(220)의 한쪽 끝 부분으로부터 서서히 가압수단(240)을 이용하여 압력을 가하면서 상기 임프린팅 스탬프(210)를 폴리머(221)가 형성된 상기 베이스 기판(220)에 접촉시키도록 할 수 있다.
상기에서와 같은 압착방법을 사용할 경우, 일 방향으로의 접촉이 차례로 진행됨에 따라 전면 동시 접촉에 의한 기포의 발생을 근원적으로 방지할 수 있다.
이때, 상기 도 4에서 사용되는 환 형상의 가압수단(240)은 금속 또는 플라스틱으로 제작될 수 있는데, 적정한 탄성력을 갖는 재질로 제작하는 것이 보다 바람직하다.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 구체적인 실시 예를 좀더 상세하게 보여주는 공정도이다.
도 5a를 참조하면, 본 발명은 상기의 베이스 기판(220)에 대하여 패턴이 형성된 스탬프(210)를 접촉시킬 때에 먼저 스탬프 선단부 고정기구(261)를 이용하여 베이스 기판(220)과 접촉된 일방향의 스탬프(210)를 고정시키고 타방향의 스탬프는 스탬프 후방부 지지기구(265)로 지지함으로써 스탬프(210)가 상기 베이스 기판(220)과 전면이 동시에 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 상기 스탬프 선단부 고정기구(261)는 상기 스탬프 가압수단(240)이 상 기 스탬프(210)를 가압한 상태에서 수평으로 이동(도면에서는 좌측으로)하면서 발생하는 스탬프(210)의 밀림 현상을 방지하여 다음 단계에서 궁극적으로 필요한 상기 베이스 기판(220)과 상기 스탬프(210) 사이의 위치정렬(alignment)을 실행하는데 유용하다.
그 후에, 도 5b에서 보이는 바와 같이 상기 스탬프 가압수단(240)을 서서히 이동시켜(도면에서는 우에서 좌측으로) 상기 스탬프(210)를 상기 베이스 기판(220)에 압착시킨다.
이때에 상기 스탬프 후방부 지지기구(265)는 상기 스탬프(210)가 베이스 기판(220)에 대하여 형성되는 각도가 일정하게 유지되도록 아래쪽으로 이동되고, 궁극적으로는 도 5c에서 보이는 바와 같이 상기 스탬프 가압수단(240)이 상기 스탬프(210)의 일측으로부터 타측까지 이동하여 스탬프(210)를 베이스 기판(220)에 접촉시키는 것이 완료되는 시점에는 상기 스탬프 후방부 지지기구(265)가 목적하는 부분까지 완전히 아래쪽으로 이동하게 된다.
이와 같은 동작을 효과적으로 하기 위하여 스탬프 가압수단(240)의 이동(속도, 시작부분, 종료부분)과 스탬프 후방부 지지기구(265)의 움직임(속도, 시작부분, 종료부분)은 상호 간에 완전하게 동기화하여 구동되도록 하는 것이 매우 중요하므로, 이러한 동작에 적합한 기구부분 및 제어장치로 제작하는 것이 바람직하다.
또한, 스탬프 선단부 고정기구(261)는 단순히 위에서 눌러주는 방식으로 구성할 수도 있고, 스탬프를 진공으로 흡착하여 지지하도록 하거나, 클램프와 같은 구조로 잡아주도록 하는 등 다양하게 구성할 수 있으며, 스탬프 후방부 지지기구 (265)도 이와 같이 다양하게 변화시켜 적용하는 것이 가능하다.
그리고, 스탬프 가압수단(240)은 초기에 스탬프(210)를 베이스 기판(220)에 압착하는 순간 및 이동하는 동안에 일정한 압력을 균일하게 유지시키고 변화되지 않도록 하기 위하여 압력이 일정하게 유지되도록 자동압력조절 기구를 사용하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 임프린팅 스탬프와 베이스 기판의 미세위치를 정렬하는 상태를 보인 개략도이다.
동 도면에서 보는 바와 같은 본 발명은 임프린팅 스탬프(210)와 베이스 기판(220) 사이의 미세패턴을 형성하기 위하여 베이스 기판(220)을 수용하고 있는 스테이지(250)를 움직이며 미세한 위치정렬이 이루어지도록 한다.
이때, 상기 스테이지(250)는 베이스 기판(220)을 흡착하여 고정시키기 위한 복수 개의 진공 흡착 플레이트(미도시)를 바닥에 형성시키거나, 또는 베이스 기판의 측면에서 고정 핀으로 잡아주거나, 아니면 두가지 방법을 모두 사용하는 등의 방법으로 위치정렬과정에서 베이스 기판(220)이 움직이는 것이 방지되도록 할 수 있다.
상기 스테이지(250)는 평면상에서 상하, 좌우, 회전의 방법으로 미세위치 조정되면서 베이스 기판(220)의 위치를 스탬프(210)에 대하여 상대적으로 조정시켜 임프린팅 스탬프(210)와 미세한 위치정렬(alignment)을 이루게 된다.
이때, 상기 임프린팅 스탬프(210)의 위치가 베이스 기판(220)의 움직임에 저 항하여 고정될 수 있도록 별도의 스탬프 고정수단(260)이 사용되는데, 상기 스탬프 고정수단(260)으로는 스탬프(210)와의 접촉면에 복수개의 진공 흡착판(미도시)을 이용하여 고정하거나, 스탬프(210)를 측면(전후좌우) 및 상부에서 클램프(clamp) 하는 방식이 사용될 수 있다.
이때, 상기 위치정렬(alignment) 시, 임프린팅 스탬프(210)와 베이스 기판(220)의 위치편차는 육안으로의 식별이 어렵기 때문에 이를 확인하고 보정할 수 있도록 하기 위하여 베이스 기판(220) 및 스탬프(210)의 정해진 위치에 각각의 기준표식(align mark)을 포함시키고, 화상분석카메라를 포함하는 비젼 시스템(270)을 사용하게 된다.
그리고 이러한 카메라, 렌즈를 포함하는 화상분석 비젼 시스템(270)은 다른 기구물 등과의 간섭을 피하여 스테이지의 아래쪽에 설치할 수 있다.
상기와 같이 정렬 후에는 광원부(280)를 통해 자외선 또는 적외선을 조사시켜 폴리머(221)를 경화시키도록 한다. 이때, 상기 임프린팅 스탬프(210) 및 베이스 기판(220)은 위치정렬(alignment)상태가 흐트러지지 않도록 스테이지(250) 및 스탬프 고정수단(260)이 흡착고정상태를 지속적으로 유지할 수 있도록 한다.
또한 광원부(280)는 상하로 이동할 수 있도록 하여 스탬프(210)의 공급 및 가압수단(240)의 이동에 간섭이 없는 구조로 설치하고, 자외선 또는 적외선을 조사시켜 폴리머(221)를 경화시키려는 시점에 아래로 이동하여 스탬프(210)와 근접한 거리에서 자외선 또는 적외선을 조사하는 것이 바람직하다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명은 대형으로 제작된 시트 상태의 임프린팅 스탬프를 라미네이팅 방식으로 베이스 기판상에 공급함으로써, 대면적 임프린트 공정이 가능하게 하는 동시에 임프린팅 스탬프와 베이스 기판의 미세 위치정렬이 가능하도록 하여 최적의 나노미터 또는 마이크로미터 크기의 패턴을 형성할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 이러한 임프린팅 스탬프를 베이스 기판에 대하여 비스듬하게 배치하고 한쪽으로부터 서서히 가압하며 접촉시킴으로써 스탬프와 베이스 기판 사이의 폴리머에 형성될 수 있는 미세기포가 생기지 않도록 함으로서, 정밀도가 높은 나노 패턴을 얻을 수 있게 되고, 불량률을 줄이게 되는 효과가 있다.

Claims (17)

  1. 자외선 또는 적외선에 투명하고, 저면에 패턴이 형성되는 임프린팅 스탬프;
    상기 패턴이 전사되는 폴리머 층이 형성되는 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상면에 상기 임프린팅 스탬프를 공급시키는 스탬프 공급수단;
    상기 임프린팅 스탬프를 상기 베이스 기판에 압착시키는 가압수단;
    상기 베이스 기판을 탑재한 상태로 미세 위치가 조정되는 스테이지;
    상기 스테이지의 위치 조정 시, 상기 임프린팅 스탬프의 움직임을 고정시키는 스탬프 고정수단;
    상기 임프린팅 스탬프를 상기 베이스 기판에 비스듬히 접촉시키고 상기 가압수단을 통하여 압착할 때에 상기 스탬프의 밀림 현상을 방지하는 스탬프 선단부 고정기구;
    상기 가압수단이 상기 임프린팅 스탬프 위를 이동하는 동안 상기 임프린팅 스탬프가 상기 베이스 기판과 이루는 각도를 일정하게 유지시키는 스탬프 후방부 지지기구;
    상기 임프린팅 스탬프와 상기 베이스 기판의 위치 편차를 확인하고 보정할 수 있도록 하는 비젼 시스템; 및
    상기 위치 보정된 임프린팅 스탬프 상에 자외선 또는 적외선을 조사시켜 폴리머를 경화시키는 광원부를 포함하되,
    상기 임프린팅 스탬프와 상기 베이스 기판은 일정한 각도를 이루며, 상기 임프린팅 스탬프와 상기 베이스 기판의 접촉 방향으로부터 순차적으로 가압이 진행되는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 임프린팅 스탬프는 시트 형상으로 제작되는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 임프린팅 스탬프는 폴리카보네이트(Polycarbonate: PC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetacrylate: PMMA)를 포함하는 투명한 플라스틱판 또는 유리 기판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스 기판은 유리 기판, 플라스틱 기판, 갈륨비소(GaAs) 기판, 석영(quartz)기판, 알루미나(alumina) 기판 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 스탬프 공급 수단은 상기 임프린팅 스탬프를 진공으로 흡착하는 흡착부와, 상기 흡착된 임프린팅 스탬프를 일정한 위치로 이송시켜 정렬하는 이송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 가압수단은 상기 임프린팅 스탬프 상면에서 일정한 방향과 일정한 압력 및 일정한 속도로 가압하기 위한 환형상의 롤러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 환형상의 롤러는 금속 또는 플라스틱 또는 일정한 탄성을 가지는 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 가압수단은 상기 임프린팅 스탬프를 상기 베이스 기판에 압착하는 순간 및 상기 임프린팅 스탬프 상부를 이동하는 동안 일정한 압력을 균일하게 유지시킬 수 있도록 자동압력조절 기구를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 스테이지는 상기 베이스 기판을 흡착하여 고정시키기 위한 복수개의 진공 흡착 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 스테이지는 상기 베이스 기판을 흡착하여 고정시키기 위한 고정핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 스탬프 고정수단은 상기 임프린팅 스탬프 상면을 흡착 지지하기 위한 복수개의 진공 흡착 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 스탬프 고정수단은 상기 임프린팅 스탬프 상면을 흡착 지지하기 위한 고정핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 스탬프 선단부 고정기구는 베이스 기판 위에 상기 임프린팅 스탬프가 포개진 상태에서 상기 임프린팅 스탬프를 상방에서 누르면서 고정시키는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 스탬프 선단부 고정기구는 상기 임프린팅 스탬프를 집게와 같이 클램프하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅 장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 스탬프 후방부 지지기구는 상기 가압수단을 이용하여 스탬부를 가압, 압착하는 동안 일정한 속도로 상하로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 나노 임 프린팅 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 스탬프 후방부 지지기구는 상기 가압수단의 이동에 상관없이 상기 임프린팅 스탬프가 상기 베이스 기판과 이루는 각도를 일정하게 유지시킬 수 있도록, 상기 스탬프 가압수단의 이동 속도와 동기화되어 상하로 이동하는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅 장치.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 비젼 시스템은 다른 기구물과의 간섭을 피하여 스테이지의 아래쪽에 설치되는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅 장치.
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