KR20080097807A - 탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치 - Google Patents

탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소프트 리소그래피 공정에 사용되는 미세접촉 인쇄장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치에 관한 것이다. 본 발명은 하부에서 상부로 거동하는 미세접촉 스탬핑 방식으로 개선함으로써, 패턴 형상의 파괴없이 보다 미세한 패턴을 전이시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 볼 스크루 또는 모터에 의해 변위 제어하는 종래기술과 달리 피에조 엑츄에이터(Piezo actuator)를 이용함으로써 변위를 보다 미세하게 제어한다. 또한, 본 발명은 CCD 카메라를 이용함으로써 탄성중합체 스탬프와 기판과의 위치를 보다 정교하게 정렬할 뿐 아니라, 다층(multi-layer)공정을 가능하게 한다.
소프트 리소그래피, 탄성중합체, 미세접촉인쇄, 스탬프, 압전 엑츄에이터, 정렬시스템, 상하거동, 다층공정

Description

탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치{Micro contact Printing Device Using Polymer Stamp}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 미세접촉 인쇄장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 미세접촉 인쇄장치에서 프레임을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 변위 이동부를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 하중 측정부를 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 도 1에 도시된 위치정렬 감시부들이 회전하여 상호 벌어진 상태의 미세접촉 인쇄장치의 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 스탬프 척이 닫혀진 상태의 미세접촉 인쇄장치의 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 위치정렬 감시부들이 회전하여 위치정렬 감시상태의 미세접촉 인쇄장치의 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 변위 이동부가 거동함으로써 패턴이 형성됨을 나타낸 미세접촉 인쇄장치의 사시도이다.
도 9는 도 1에 도시된 미세접촉 인쇄장치에 작동 제어부, 잉크 공급부, 건조기가 추가적으로 설치됨을 나타낸 개략도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 >
100 : 미세접촉 인쇄장치 110 : 스탬프 척
120 : 기판 척 130 : 프레임
140 : 변위 이동부 150 : 하중 측정부
160 : 위치정렬 감시부 170 : 작동 제어부
180 : 잉크 공급부 190 : 건조기
본 발명은 소프트 리소그래피 공정에 사용되는 미세접촉 인쇄장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 높은 정밀도와 하중 제어를 할 수 있는 각종 센서를 부착하여 높은 해상도를 갖는 패턴을 형성할 수 있는 미세접촉 인쇄장치에 관한 것이다.
반도체 공정에서 프린팅 패턴의 소형화와 고집적화는 시간, 비용 및 시료의 크기를 감소시키고, 새로운 기능을 향상시키기 위해 중요한 요소이다. 그러나, 마이크로/나노 크기의 해상도를 얻기 위해서 반도체 공정 방법들을 사용하자면 초기자본 및 유지비 등의 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라, 소스(source)가 방사능의 누출을 유발할 수 있기 때문에 환경 친화적이지 않다. 그래서, 기존의 제조기술로는 불가능한 소프트한 물질과 평평하지 않은 표면이나 특이한 물질 혹은 넓은 면적에 대한 패터닝에는 쉽게 사용할 수 없다는 한계로 인하여 새로운 방법이 모색되고 있다.
소프트 리소그래피는 지금까지 마이크로 또는 나노구조물을 만들기 위해 포토 리소그래피나 복제기술의 대안으로 개발된 몇 개의 리소그래피 기술 -미세접촉 인쇄(microcontact printing), 복제주조(replca molding), 미소전이 주조(micromolding), 및 엘라스토머 상전이 마스크를 이용한 포토 리소그래피(near field conformal)-을 총칭하여 일컫는 말이다. 이 방법은 모든 공정에서 단단한 무기질의 재료보다는 유연한 유기질 재료인 탄성중합체 스탬프나 몰드(mold)로 미세패턴을 만들어 기판으로 전이한다.
소프트 리소그래피 공정의 가장 대표적인 방법인 미세접촉 인쇄는 단순성과 편리성 외에도 많은 수의 패턴을 복제할 수 있다는 장점을 가지고 있으며, 탄성중합체 스탬프와 기판 표면 사이의 정합접촉이 패턴 전이의 핵심기술이다. 미세접촉 인쇄는 2차원의 형상을 만드는데 가장 적합하지만, 금속 박막도금과 같은 다른 공정과 결합되면 3차원 형상을 만드는데 이용할 수 있다.
미세접촉 인쇄는 가공된 마스터(master)로부터 탄성중합체(PDMS) 스탬프에 패턴을 복제하고, 단층형 잉크(monolayer-forming)를 습식 잉킹(wet inking) 또는 접촉 잉킹(contact inking) 방식으로 자기조립 단층막을 형성한다. 이와 같이 기능성 잉크가 적셔진 스탬프로 금 또는 은이 코팅된 기판에 미세패턴을 전이한다. 인쇄된 미세패턴은 식각(etching) 공정 또는 증착(deposition) 공정을 통해 마스터에 따른 패턴을 제작할 수 있게 된다.
현재까지는 이러한 미세접촉 인쇄공정을 수동작업으로 진행함에 따라 재현성 및 반복성 있는 미세패턴 제작이 어려웠으며, 인쇄압력과 인쇄시간의 불균일에 의 해 탄성중합체의 패턴 형태가 파괴되는 현상이 있었다. 또한 대면적의 인쇄에 있어서 평탄도가 유지되거나 균일하고 결함없는 미세구조물을 제작하는데 어려움이 있었으며, 정합접촉 및 정렬오차에 의해 패턴이 변형되어 다층화 공정에도 어려움이 있었다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 높은 정밀도와 하중 제어를 할 수 있는 각종 센서를 부착하여 높은 해상도를 갖는 패턴을 형성할 수 있는 탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 실시예에 따른 탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치는 탄성중합체 스탬프를 체결 고정하는 스탬프 척, 상기 스탬프 척의 하방에 위치하면서 상기 탄성중합체 스탬프와 마주하도록 기판을 체결 고정하는 기판 척, 상기 스탬프 척을 설정된 높이로 지지하는 프레임, 상기 기판 척의 하방에 배치되면서 상기 기판 척을 승강시키는 변위 이동부, 및 상기 기판 척과 상기 변위 이동부 사이에 배치되면서 상기 기판 척의 이동시 가해지는 하중을 측정하는 하중 측정부를 포함한다.
상기 스탬프 척은 그 일측이 상기 프레임에 대해 힌지결합된다. 그리고, 상기 프레임에는 스톱퍼가 부착되고, 상기 스톱퍼는 힌지 회전된 상태의 상기 스탬프 척이 하방으로 더 이상 회전되지 않게 지지한다.
상기 변위 이동부는 평면 상에서 제1 방향 및 제2 방향으로 거동하는 수평 변위 이동부와, 상기 수평 변위 이동부에 적층되면서 상하 거동하는 수직 변위 이동부를 포함한다.
상기 수평 변위 이동부는 제1 방향을 따라 거동하는 제1 변위 이동부와, 상기 제1 변위 이동부에 적층되면서 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향을 따라 거동하는 제2 변위 이동부를 포함한다. 그리고, 상기 제1 변위 이동부와 상기 제2 변위 이동부 사이의 접촉면에는 크로스 롤러 베어링(Cross Roller Bearing)이 위치한다.
상기 수직 변위 이동부는 상기 기판 척을 향하여 상하 거동하는 제3 변위 이동부와, 상기 제3 변위 이동부에 맞물려 지지하는 제4 변위 이동부를 포함한다. 그리고, 상기 제3 변위 이동부는 압전현상에 의한 상하 거동 변위가 측정되고, 상기 상하 거동 변위를 궤환(feedback)하여 제어된다.
상기 하중 측정부는 하중을 측정하기 위한 하나 이상의 로드셀(load cell)를 구비한다.
본 실시예의 탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치는 상기 스탬프 척의 상방에 위치하면서 상기 스탬프 척에 장착되는 상기 탄성중합체 스탬프의 위치를 파악하는 위치정렬 감시부를 더 포함한다.
본 실시예의 탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치는 상기 변위 이동부를 거동시키고, 상기 하중 측정부에서 측정되는 하중변화를 감지하고, 상기 위치정렬 감시부를 작동시키는 각각의 지시를 전달하는 작동 제어부를 더 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 다른 미세접촉 인쇄장치의 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 미세접촉 인쇄장치(100)는 탄성중합체 스탬프를 이용하여, 반도체 웨이퍼(wafer) 또는 플라스틱(plastic)과 같은 기판에 마이크로/나노 크기의 높은 해상도를 갖는 패턴을 인쇄시키는 구조를 갖는다. 즉, 미세접촉 인쇄장치(100)는 탄성중합체 스탬프가 마스터(master)로부터 패턴을 복제하고서, 탄성중합체 스탬프를 기판에 정합 접촉시킴으로써 기판에 패턴을 전이시킨다. 이를 위해 미세접촉 인쇄장치(100)는 스탬프 척(stamp chuck ; 110), 기판 척(substrate chuck ; 120), 프레임(130), 변위 이동부(140), 하중 측정부(150), 및 위치정렬 감시부(160)를 그 주된 구성요소로 구비한다.
스탬프 척(110)은 탄성중합체 스탬프를 체결 고정한다. 다만, 스탬프 척(110)은 탄성중합체 스탬프를 수평되게 고정하여, 탄성중합체 스탬프가 균일한 압력으로 기판과 미세접촉되게 한다. 스탬프 척(110)은 다양한 크기의 탄성중합체 스탬프가 적용될 수 있게 체결 고정하는 수단에 의해 크기 조절된다.
스탬프 척(110)에는 관통 구멍(112)이 형성되어, 장착된 상태의 탄성중합체 스탬프가 보여진다. 관통 구멍(112)은 아래에서 후술할 위치정렬 감시부(160)의 CCD(Charge Coupled Device) 카메라(161, 162)의 상하 정렬선 상에 위치하여, 위치 정렬 감시부(160)는 탄성중합체 스탬프와 기판의 정렬 위치를 파악할 수 있다.
기판 척(120)은 스탬프 척(110)의 하방에 위치하면서, 탄성중합체 스탬프와 마주하도록 기판을 체결 고정한다. 본 실시예에 사용되는 기판은 금속이 코팅된 반도체 웨이퍼(wafer) 또는 ITO가 코팅된 플라스틱이다. 그리고, 도 1에서 스탬프 척(110)은 탄성중합체 스탬프를 장착하기 위해서 개방된 상태로 도시되어 있지만, 스탬프 척(110)과 기판 척(120)은 탄성중합체 스탬프와 기판의 미세접촉시 상호 적층되게 위치한다.
도 2는 도 1에 도시된 미세접촉 인쇄장치에서 프레임을 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 프레임(130)은 스탬프 척(110)을 설정된높이로 지지한다. 스탬프 척(110)은 그 하방에 기판 척(120), 변위 이동부(140), 하중 측정부(150)가 각각 설치되므로, 프레임(130)은 스탬프 척(110)을 베이스면으로부터 상방으로 떨어져 위치시킨다.
프레임(130)은 베이스면에 해당하는 베이스 부재(131), 베이스 부재(131)에 직립되게 설치되면서 일정한 높이를 갖는 다수 개의 기둥 부재(132), 기둥 부재(132)의 상부측 단부에 결합되는 상판 부재(133)를 구비한다. 이 중에서도 상판 부재(133)는 스탬프 척(110)의 일측에 힌지 결합되며, 그 중심 영역에 기판 척(120)이 위치한다. 상판 부재(133)는 스탬프 척(110)이 힌지 결합지점(134)을 중심으로 회전하도록 지지한다. 그리고, 상판 부재(133)는 스탬프 척(110)이 회전하여 닫혀진 상태에서도 지지하여, 스탬프 척(110)이 기판 척(120)으로부터 일정한 간격을 유지하도록 한다. 기둥 부재(132) 또는 상판 부재(133)의 일측에는 스톱 퍼(stopper ; 135)가 부착된다. 스탬프 척(110)은 개방된 상태에서 자중에 의해 하방으로 낙하할 염려가 있다. 이때, 스톱퍼(135)는 스탬프 척(110)이 하방으로 더 이상 회전하지 못하도록 지지한다.
도 3은 도 1에 도시된 변위 이동부를 나타낸 분리 사시도이다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 변위 이동부(140)는 기판 척(120)의 하방에 배치되면서, 기판 척(120)을 승강시키거나 평면 좌표를 미세하게 이동시킨다. 이런 변위 이동부(140)는 평면 상에서 X방향(제1 방향) 및 Y방향(제2 방향)으로 거동하는 수평 변위 이동부(141)와, 수평 변위 이동부(141)에 적층되면서 상하 거동하는 수직 변위 이동부(147)를 포함한다.
수평 변위 이동부(141)는 라이너 크로스 롤러 베어링(liner cross roller bearing) 타입으로서, 평면 좌표 상에서 미세하게 이동한다. 수평 변위 이동부(141)는 제1 방향을 따라 거동하는 제1 변위 이동부(142)와, 제1 변위 이동부(142)에 적층되면서 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 거동하는 제2 변위 이동부(144)로 구분된다. 제1 변위 이동부(142)와 제2 변위 이동부(144)는 60mm X 60mm 크기의 평면적을 갖는 테이블 부재로서, 그 접촉면 사이에 크로스 롤러 베어링(Cross Roller Bearing)이 위치한다.
그리고, 제1 변위 이동부(142)에는 제1 이동 가이드가 설치되며, 제1 마이크로미터 헤드(Micrometer Head ; 143)는 제1 이동 가이드와 연동된다. 그러면, 제1 변위 이동부(142)는 제1 마이크로미터 헤드(143)의 조작에 따라 0~2.5mm 의 범위 내에서 ±5㎛ 오차의 정확성을 가지도록 거동된다. 제2 변위 이동부(144)에는 제1 이동 가이드와 교차되는 방향을 따라 제2 이동 가이드가 설치되며, 제2 마이크로미터 헤드(145)는 제2 이동 가이드와 연동된다. 그러면, 제2 변위 이동부(144)도 제2 마이크로미터 헤드(145)의 조작에 따라 0~2.5mm 의 범위 내에서 ±5㎛ 오차의 정확성을 가지도록 거동된다.
수직 변위 이동부(147)는 피에조 엑츄에이터(Piezo actuator) 방식으로서, 상하 방향으로 나노(Nano) 값 단위로 미세하게 거동된다. 이런 수직 변위 이동부(147)는 기판 척(120)을 향하여 상하 거동하는 제3 변위 이동부(148)와, 제3 변위 이동부(148)에 맞물려 지지하는 제4 변위 이동부(149)를 구비한다. 수직 변위 이동부(147)는 압전현상을 이용하여 제3 변위 이동부(148)를 미세하게 상하 거동시킨다.
도 4는 도 1에 도시된 하중 측정부를 나타낸 분리 사시도이다.
도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 하중 측정부(150)는 기판 척(120)과 변위 이동부(140) 사이에 배치되면서, 기판 척(120)의 이동시 가해지는 하중을 측정한다. 즉, 수직 변위 이동부(147)가 압전형상에 따라 상부로 거동하면, 기판 척(120)에 장착되는 기판은 탄성중합체 스탬프에 접촉된다. 그러면, 하중 측정부(150)는 기판과 탄성중합체 스탬프의 접촉시 발생되는 미세한 하중변화를 감지하고, 수직 변위 이동부(147)는 감지된 하중변화값에 따라 거동 중단되거나 그 거동이 조절된다.
하중 측정부(150)는 하중을 측정하기 위한 하나 이상의 로드셀(load cell ; 151)과, 로드셀(151)을 수용하는 로드셀 몸체부(152)를 구비한다. 로드셀 몸체 부(152)에는 원판형상으로 이를 관통하는 하나 이상의 삽입 구멍(153)들이 일정 간격으로 각각 형성된다. 삽입 구멍(153)들에는 로드셀(151)이 각각 안착 수용되어, 상하방향으로 전달되는 하중변화를 감지한다.
도 5는 도 1에 도시된 위치정렬 감시부들이 회전하여 상호 벌어진 상태의 미세접촉 인쇄장치의 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 위치정렬 감시부(160)는 스탬프 척(110)의 상방에 위치하면서 스탬프 척(110)에 장착되는 탄성중합체 스탬프의 정렬 위치를 파악한다. 위치정렬 감시부(160)는 탄성중합체 스탬프의 위치를 파악하는 CCD 카메라(161, 162)와, CCD 카메라(161, 162)를 지지하는 CCD 카메라 지지부재(163, 164)를 구비한다. CCD 카메라(161, 162)는 단층공정보다 2층 이상의 다층공정으로 기판을 패터닝하는 경우에 정렬마크(mark)를 중심으로 위치를 보다 용이하게 정렬할 수 있다.
이때, 위치정렬 감시부(160)는 하나이어도 무방하지만, 3차원 공간 좌표지점을 보다 명확하게 파악하기 위해서 한 쌍을 구비한다. CCD 카메라 지지부재(163, 164)는 상하방향으로 직립되게 설치되면서 설정된 각도 내에서 회전한다. 그러면, 한 쌍의 위치정렬 감시부(160)는 도 5에서와 같이 상호 벌어진 상태로 위치하다가, 스탬프 척(110)과 기판 척(120)이 위치한 지점으로 상호 근접한 상태로 변동될 수도 있다.
다만, 도 5에서 스탬프 척(110)은 탄성중합체 스탬프를 장착하기 위해서 개방된 상태이므로, 위치정렬 감시부(160)는 스탬프 척(110)이 힌지 회전할 수 있는 공간을 제공하기 위해서 상호 떨어져 있는 상태로 위치한다.
도 6은 도 5에 도시된 스탬프 척이 닫혀진 상태의 미세접촉 인쇄장치의 사시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 스탬프 척(110)은 탄성중합체 스탬프가 장착되고 난 후에 힌지 회전하여, 상판 부재(133)의 상부에 놓여져 닫혀진다. 그러면, 스탬프 척(110)은 기판 척(120)과 일정한 간격을 두고 적층된 상태를 유지한다.
도 7은 도 6에 도시된 위치정렬 감시부들이 회전하여 위치정렬 감시상태의 미세접촉 인쇄장치의 사시도이다.
그런 다음에 위치정렬 감시부(160)들은 도 7에 도시된 바와 같이 설정된 각도로 회전하여, 스탬프 척(110)과 기판 척(120)이 위치한 지점으로 상호 근접하여 위치한다. 그리고, 위치정렬 감시부(160)들의 CCD 카메라(161, 162)는 스탬프 척(110)과 기판 척(120)의 각 위치를 파악하여, 아래에서 후술할 작동 제어부(170)로 정보 제공한다. 위치정렬 감시부(160)들은 단층 패터닝 위치 정렬 뿐만 아니라, 다층 패터닝의 정렬에 더욱 유용하다.
도 8은 도 7에 도시된 변위 이동부가 거동함으로써 패턴이 형성됨을 나타낸 미세접촉 인쇄장치의 사시도이다.
그런 다음에 수평 변위 이동부(141)는 위치정렬 감시부(160)에서 측정된 위치정보에 따라 수평으로 거동하고, 수직 변위 이동부(147)는 설정된 높이만큼 상하 거동한다. 그러면, 기판 척(120)에 장착된 기판은 수직 변위 이동부(147)의 작동에 따라 상부로 상승함에 따라 스탬프 척(110)에 장착된 탄성중합체 스탬프와 미세 접촉한다. 그리고, 탄성중합체 스탬프와 기판은 미세 접촉시 작은 수치일지라도 접촉하중 변화를 발생시키고, 이런 접촉하중 변화는 하중 측정부(150)의 로드셀(151)에 의해 감지된다.
도 9는 도 1에 도시된 미세접촉 인쇄장치에 작동 제어부, 잉크 공급부, 건조기가 추가적으로 설치됨을 나타낸 개략도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 미세접촉 인쇄장치(100)는 작동 제어부(170), 잉크 공급부(180), 건조기(190)를 더 포함한다.
작동 제어부(170)는 크게 다음 세 가지 작동을 제어하며, 일반적으로 컴퓨터가 이와 같은 작동을 수행한다. 즉, 작동 제어부(170)는 위치정렬 감시부(160)의 세팅상태에 따라 위치정렬 감시부(160)의 CCD 카메라 지지부재(163, 164)를 회전시키고, 위치정렬 감시부(160)의 CCD 카메라(161, 162)에서 측정되는 위치 정보를 수집한다. 또한, 작동 제어부(170)는 위치 정보에 따라 수평 변위 이동부(141)를 평면 좌표 상에서 X 방향 또는 Y 방향으로 거동시키며, 수직 변위 이동부(147)를 작동시킴으로써 기판 척(120)을 상하로 거동시킨다. 또한, 작동 제어부(170)는 하중 측정부(150)의 로드셀(151)에서 측정되는 미세접촉 하중변화를 감지하고, 수직 변위 이동부(147)의 상하 거동을 조절한다. 이 외에도 작동 제어부(170)는 미세접촉 인쇄장치(100)의 각 구성요소의 작동을 제어하도록 연결된다.
잉크 공급부(180)는 스탬프 척(110)의 상부측에 설치되면서, 패턴을 복사하기 위해서 탄성중합체 스탬프에 잉크를 공급한다.
건조기(190)는 스탬프 척(110)이 위치한 방향으로 공기를 일정 시간동안 분 사시킴으로써, 탄성중합체 스탬프에 도포된 잉크를 건조시킨다.
또한, 본 실시예의 미세접촉 인쇄장치(100)는 감쇠장치를 더 구비한다. 즉, 감쇄장치는 외부변동에 의해서 균일한 접촉이 어려워지거나, 진동 및 변형이 발생되는 것을 방지하기 위해 설치된다. 감쇄장치는 미세접촉 인쇄장치(100)의 아랫쪽에 해당하는 구성요소인 프레임(130) 또는 변위 이동부(140)에 연계되어 설치된다. 감쇄장치는 석정반과 공압베어링이 결합된 방식으로 구성된다.
즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이 당연하다.
앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치는 하부에서 상부로 거동하는 미세접촉 스탬핑 방식으로 개선함으로써, 패턴 형상의 파괴없이 보다 미세한 패턴을 전이시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 볼 스크루 또는 모터에 의해 변위 제어하는 종래기술과 달리 피에조 엑츄에이터를 이용함으로써 변위를 보다 미세하게 제어할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 CCD 카메라를 이용함으로써 탄성중합체 스탬프와 기판과의 위치를 보다 정교하게 정렬할 뿐만 아니라, 다층(multi-layer)공정도 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명은 탄성중합체 스탬프를 장착하는 스탬프 척과 기판 척과의 결합관계를 개선함으로써, 종래기술에 비해 작업자가 보다 용이하게 탄성중합체 스탬프를 장착할 수 있는 장점이 있다.

Claims (16)

  1. 탄성중합체 스탬프를 체결 고정하는 스탬프 척;
    상기 스탬프 척의 하방에 위치하면서 상기 탄성중합체 스탬프와 마주하도록 기판을 체결 고정하는 기판 척;
    상기 스탬프 척을 설정된 높이로 지지하는 프레임;
    상기 기판 척의 하방에 배치되면서 상기 기판 척을 승강시키는 변위 이동부; 및
    상기 기판 척과 상기 변위 이동부 사이에 배치되면서 상기 기판 척의 이동시 가해지는 하중을 측정하는 하중 측정부를 포함하는
    탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스탬프 척은 그 일측이 상기 프레임에 대해 힌지 결합되고, 힌지 결합지점을 중심으로 회전하여 상기 기판 척과 마주하는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 프레임에는 스톱퍼가 부착되고, 상기 스톱퍼는 힌지 회전된 상태의 상기 스탬프 척이 하방으로 더 이상 회전되지 않게 지지하는 것을 특징으로 하는 탄 성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 변위 이동부는 평면 상에서 제1 방향 및 제2 방향으로 거동하는 수평 변위 이동부와, 상기 수평 변위 이동부에 적층되면서 상하 거동하는 수직 변위 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 수평 변위 이동부는 제1 방향을 따라 거동하는 제1 변위 이동부와, 상기 제1 변위 이동부에 적층되면서 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향을 따라 거동하는 제2 변위 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 변위 이동부와 상기 제2 변위 이동부 사이의 접촉면에는 크로스 롤러 베어링(Cross Roller Bearing)이 위치하는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 수직 변위 이동부는 상기 기판 척을 향하여 상하 거동하는 제3 변위 이동부와, 상기 제3 변위 이동부에 맞물려 지지하는 제4 변위 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제3 변위 이동부는 압전현상에 의한 상하 거동 변위가 측정되고, 상기 상하 거동 변위를 궤환(feedback)하여 제어되는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 하중 측정부는 하중을 측정하기 위한 하나 이상의 로드셀(load cell)를 구비하는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 스탬프 척의 상방에 위치하면서 상기 스탬프 척에 장착되는 상기 탄성중합체 스탬프의 위치를 파악하는 위치정렬 감시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 위치정렬 감시부는 상기 탄성중합체 스탬프의 위치를 파악하기 위한 CCD(Charge Coupled Device) 카메라를 구비하는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 위치정렬 감시부는 상기 CCD 카메라를 지지하는 지지부재를 더 구비하며,
    상기 지지부재는 상하방향으로 직립되게 설치되면서 설정된 각도 내에서 회전하는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 스탬프 척에는 상기 CCD 카메라가 위치하는 상하 정렬선 상에 관통 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변위 이동부를 거동시키고 위치변화를 감지하며, 상기 하중 측정부에서 측정되는 하중변화를 감지하는 작동 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치.
  15. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스탬프 척의 상부측에 설치되어 상기 탄성중합체 스탬프에 잉크를 공급하는 잉크 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치.
  16. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스탬프 척이 위치한 방향으로 공기를 분사시키는 건조기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성중합체 스탬프를 이용한 미세접촉 인쇄장치.
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