KR20100130113A

KR20100130113A - 패턴형성장치 및 패턴형성방법

Info

Publication number: KR20100130113A
Application number: KR1020090048789A
Authority: KR
Inventors: 김성은; 임경남; 조항섭
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2009-06-02
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2010-12-10

Abstract

본 발명은 패턴형성장치 및 패턴형성방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 패턴형성장치는 패턴이 형성된 몰드와 패턴형성용 물질이 도포된 기판이 합착되는 합착공정챔버와, 상기 합착된 기판과 몰드에 UV를 조사하는 경화공정챔버와, 상기 합착된 기판과 몰드를 이격시키는 이격공정 챔버를 포함하고, 상기 합착공정챔버는 상기 패턴이 형성된 몰드가 안착되는 제1 정전척과, 상기 패턴형성용 물질이 도포된 기판이 안착되는 제2 정전척과, 상기 합착공정챔버의 상면에 위치하여 상기 제1 정전척이 안착되는 제1 스테이지와, 상기 합착공정챔버의 하면에 위치하여 상기 제2 정전척이 안착되는 제2 스테이지를 포함하고, 상기 이격공정챔버는 상기 합착된 몰드와 기판을 흡착하여 상기 합착공정챔버에서 상기 이격공정챔버로 이송하는상부 진공흡착척과, 상기 상부 진공흡착척에 흡착된, 상기 몰드와 합착된 기판을 안착한 후, 상기 기판을 흡착하는 하부 진공흡착척과, 상기 하부 진공흡착척의 주연부 각각에 위치하여 상기 하부 진공흡착척에 흡착된 상기 기판으로부터 상기 상부 진공흡착척에 흡착된 몰드를 이격시키는 제1 및 제2 이격장치를 포함한다.

몰드, 기판

Description

패턴형성장치 및 패턴형성방법{APPARATUS AND METHOD FOR FORMING PATTERN}

본 발명은 패턴형성장치 및 패턴형성방법에 관한 것이다.

액정표시장치(Liquid Crystal Display)나 유기발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display) 등의 표시 장치는 매트릭스(Matrix) 형태로 배열된 화소들을 개별적으로 제어함으로써, 우수한 화질과 구동 속도를 가지는 표시 성능을 구현한다. 예를 들어 액정 표시 장치는 매트릭스 형태로 배열된 액정 셀들의 광 투과율을 화상 신호정보에 따라 조절함으로써, 원하는 화상을 표시한다. 이러한 표시 장치들은 평판형 디스플레이장치로 얇고 가벼우며, 낮은 소비전력 및 낮은 구동전압을 갖추고 있어, 다양한 전자장치에 광범위하게 사용되고 있다.

이러한 표시 장치들은 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터를 주로 사용한다. 박막 트랜지스터의 제조 공정에서는 미세한 패턴을 형성하기 위하여 다수 번의 포토리소그래피(photolithography) 공정을 진행한다. 이 포토리소그래피 공정은, 막 성형 공정, 포토 레지스트 형성 공정, 마스크 제작 공정, 노광 공정, 현상 공정, 식각 공정 및 포토 레지스트 제거 공정 등 매우 많은 세부 공정을 포함하고 있어서 공정 단가와 시간이 많이 소요되고, 공정 자체가 복잡한 문제점을 가지고 있다.

따라서 이러한 포토리소그래피 공정을 거치지 않고, 미세한 패턴을 기판 상에 형성하기 위한 다양한 방법들이 제시되고 있는데, 임프린팅(imprinting)방법도 그 중에 하나로 각광받고 있다.

임프린트 공정은 패턴 전사기술로써, 기존 포토리소그래피공정에 비해 초 미세패턴을 비교적 간단한 공정을 통해 생성할 수 있어 고해상도, 고생산성, 저비용의 이점을 두루 갖춘 기술로 인정받고 있다.

다음은 몰드를 이용한 임프린트 공정을 수행하여 종래 기술에 따른 패턴형성방법 및 패턴형성장치에 대해 설명하고자 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 패턴형성장치를 간략히 도시한 단면구성도이고, 도 2a 내지 도 2c는 도 1의 패턴형성장치를 통해 구현되는 패턴형성방법을 간략히 도시한 공정순서도이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 패턴형성장치는 챔버(120)와, 챔버(120) 내에 기판(10)이 안착된 스테이지(110)와, 스테이지(110)의 저면에 부착되어 스테이지(110)을 상하 및 좌우방향으로 이동시키는 구동부(130)과, 챔버(120)의 양측부에 몰드(102)를 고정시키는 고정부(114)를 구비한다.

상기 기판(10)에는 패턴 형성물질인 패턴형성용 물질(미도시)이 도포되고, 상기 몰드(102)에는 미세패턴(104)이 형성된다.

상기 구동부(130)는 스테이지(110)를 좌우 및 상하방향으로 이동하도록 구동되어, 상기 스테이지(110)에 안착된 기판(10)과 몰드(102)가 접촉하여 기판(10)의 패턴형성용 물질(미도시)에 몰드(102)의 미세패턴(104)이 형성되도록 한다.

상기와 같은 도 1에 도시된 패턴형성장치의 구동을 통해 패턴형성방법을 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 간략히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(10)은 상기 챔버(120)내로 이동되어 상기 스테이지(110)에 안착되고, 상기 챔버(120)의 고정부(110)에 몰드(102)가 고정되어 있다.

이때, 기판(10)은 패턴이 형성될 대상인 패턴형성용 물질(20)이 도포되어 있고, 패턴형성용 물질(20)과 마주하는 몰드(102)에는 미세 패턴(104)이 형성되어 있다.

이어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 구동부(130)의 구동을 통해 스테이지(110)를 상승시켜 스테이지(110)에 안착된 기판(10)과 몰드(102)를 상호 밀착시키면 몰드(102)의 미세 패턴(104)이 패턴형성용 물질(20)에 전사된다.

한편, 밀착 상태에서 패턴형성용 물질(20)에 열 또는 자외선을 가하여 패턴형성용 물질(20)을 경화시킨다.

이어, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 구동부(230)의 구동을 통해 스테이지(220)을 하강시켜 기판(10)과 몰드(102)를 이격시켜 기판(10)의 패턴형성용 물질(20)에는 미세 패턴(104)이 형성됨으로써, 본 공정을 완료한다.

그러나, 이와 같은 패턴형성장치는 다음과 같은 문제로 인해 대형기판에 적용되기 어렵다.

첫째, 기판이 대형화되고 이에 따라 몰드가 대형화되면 패턴형성용 물질 전체를 균일한 압력으로 가압하기 어려워진다.

둘째, 균일한 가압을 위해 별도의 장치를 사용할 경우, 복잡한 메커니즘으로 인해 제조비용이 상승된다. 또한 별도의 장치사용으로 인해 패턴형성시간이 매우 길어진다.

셋째, 몰드와 기판을 이격할 때, 패턴형성용 물질의 미세패턴이 훼손되거나 몰드가 깨지는 현상이 발생한다.

따라서 상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 대형기판에 적용하여 고품질의 패턴을 형성할 수 있는 패턴형성방법 및 패턴형성장치를 제공함에 있다.

상술한 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 패턴형성장치는 패턴이 형성된 몰드와 패턴형성용 물질이 도포된 기판이 합착되는 합착공정챔버와, 상기 합착된 기판과 몰드에 UV를 조사하는 경화공정챔버와, 상기 합착된 기판과 몰드를 이격시키는 이격공정 챔버를 포함하고, 상기 합착공정챔버는 상기 패턴이 형성된 몰드가 안착되는 제1 정전척과, 상기 패턴형성용 물질이 도포된 기판이 안착되는 제2 정전척과, 상기 합착공정챔버의 상면에 위치하여 상기 제1 정전척이 안착되는 제1 스테이지와, 상기 합착공정챔버의 하면에 위치하여 상기 제2 정전척이 안착되는 제2 스테이지를 포함하고, 상기 이격공정챔버는 상기 합착된 몰드와 기판을 흡착하여 상기 합착공정챔버에서 상기 이격공정챔버로 이송하는상부 진공흡착척과, 상기 상부 진공흡착척에 흡착된, 상기 몰드와 합착된 기판을 안착한 후, 상기 기판을 흡착하는 하부 진공흡착척과, 상기 하부 진공흡착척의 주연부 각각에 위치하여 상기 하부 진공흡착척에 흡착된 상기 기판으로부터 상기 상부 진공흡착척에 흡착된 몰드를 이격시키는 제1 및 제2 이격장치를 포함한다.

상기 제1 정전척은 상기 제1 정전척의 상부면으로 로딩될 몰드를 지지하는 복수 개의 리프트 핀과, 상기 리프트 핀의 접촉면에 형성된 진공패드와, 상기 복수 개의 리프트 핀이 삽입되는 복수 개의 리프트 핀 삽입홀을 포함한다.

상기 제2 정전척은 상기 제2 정전척의 상부면으로 로딩될 상기 기판을 지지하는 복수 개의 리프트 핀과, 상기 복수 개의 리프트 핀이 삽입되는 복수 개의 리프트 핀 삽입홀과, 상기 리프트 핀의 접촉면에 형성된 진공패드와, 상기 제2 정전척의 주연부에 복수 개 설치되고, 상기 제2 정전척의 상부면에 안착되는 상기 기판을 고정하는 클램프와, 상기 클램프가 삽입되는 클램프 홀을 포함한다.

상기 하부 진공흡착척 및 상부 진공흡착척 각각은 상부면에 형성된 복수 개의 진공홀과, 상기 각 진공홀을 둘러싸는 영역의 경계부에 형성된 홈과, 상기 홈에 삽입되는 오링을 포함한다.

상기 합착공정 챔버에는 상기 제1 스테이지를 상하 및 좌우 방향으로 구동시키는 상부 구동부를 더 포함하고, 상기 합착공정챔버에는 상기 합착공정시 상기 기판과 상기 몰드를 정렬하는 얼라이너를 더 포함한다.

상술한 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 패턴형성방법은 합착공정챔버내에 위치한 제1 정전척 및 제2 정전척 각각에 패턴이 형성된 몰드 및 패턴형성용 물질이 도포된 기판을 안착하는 단계와, 정전력이 발생된 상기 제1 및 제2 정전척 각각에 상기 몰드 및 기판을 고정시키는 단계와, 상기 몰드와 기판이 근접하도록 배치하는 얼라인공정을 수행하는 단계와, 상기 제1 정전척의 정전력을 제거하여 상기 제1 정전척에 고정된 상기 몰드를 상기 패턴형성용 물질이 형성된 기판 상에 낙하한 후 상기 기판과 몰드를 합착하여 상기 기판의 도포된 패턴형성용 물질에 상기 몰드의 패턴이 임프린트되는 단계와, 경화공정챔버내에 위치한 UV조사장치를 통해 상기 합착된 기판과 몰드에 UV조사하는 단계와, 상기 합착된 기판과 몰드를 이격공정챔버내에 위치한 상부 진공흡착척에 흡착시키는 단계와, 상기 이격공정챔버 내에 위치한 하부 진공흡착척 상에 상기 상부 진공흡착척에 흡착된 기판과 몰드를 안착시킨 후, 상기 하부 진공합착척에 상기 기판을 흡착시키는 단계와, 상기 하부 진공합착척의 일측에 위치한 제1 이격장치를 통해 상기 합착된 몰드와 기판의 일부영역에서 이격이 이루어지는 단계와, 상기 하부 진공합착척의 다른 일측에 위치한 제2 이격장치를 통해 상기 합착된 몰드와 기판이 다른 일부영역에서 이격이 이루어지는 단계를 포함한다.

상기 합착공정챔버내에 위치한 제1 정전척에 패턴이 형성된 몰드를 안착하는 단계는 이송장치를 통해 상기 합착공정 챔버에 위치한 제1 스테이지에 상응하도록 상기 몰드를 이송하는 단계와, 상기 제1 정전척에 위치한 리프트 핀이 하강하여 상기 몰드와 접촉하는 단계와, 상기 리프트 핀이 상승하여 상기 몰드를 상기 제1 정전척에 접촉시키는 단계를 포함한다.

상기 합착공정챔버내에 위치한 제2 정전척에 패턴형성용 물질이 도포된 기판 을 안착하는 단계는 이송장치를 통해 상기 합착공정 챔버에 위치한 제2 스테이지에 상응하도록 상기 기판을 이송하는 단계와, 상기 제2 정전척에 위치한 리프트 핀이 하강하여 상기 기판과 접촉하는 단계와, 상기 리프트 핀이 상승하여 상기 기판을 상기 제2 정전척에 접촉시키는 단계와, 상기 제2 정전척에 형성된 클램프의 위치를 조절하여 상기 기판을 그립(grip)하는 단계를 포함한다.

상기 몰드와 기판이 근접하도록 배치하는 얼라인공정을 수행하는 단계는 상기 제1 정전척이 안착된 스테이지가 하강하도록 상부 구동부를 구동하면서 동시에 합착공정 챔버내에 위치한 얼라이너를 통해 상기 몰드와 기판을 얼라인하여 수행한다.

상기 몰드와 기판이 근접하도록 배치하는 얼라인공정을 수행하는 단계는 상기 기판과 몰드가 650~ 800㎛의 거리로 배치되도록 하는 제1 얼라인공정과, 상기 기판과 몰드가 130~150㎛의 거리로 배치되도록 하는 제2 얼라인공정과, 상기 기판과 몰드가 40~50㎛정도의 거리로 배치되도록 하는 제3 얼라인공정을 통해 수행된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 패턴형성방법 및 패턴형성장치는 대형기판에 적용하여 고품질의 패턴을 형성할 수 있는 효과가 있다.

보다 상세히 설명하면, 본 발명에 따른 패턴형성방법 및 패턴형성장치는 몰드와 기판 각각이 흡착되는 제1 및 제2 정전척을 통해 대형화되는 몰드와 기판을 합착함으로써, 패턴형성용 물질 전체에 균일한 압력으로 가압할 수 있게 되어 고품 질의 패턴을 형성할 수 있는 효과가 있다. 그리고, 균일한 가압을 위해 별도의 장치를 구비하지 않아도 됨으로써, 제조비용이 상승되지 않는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에 따른 패턴형성방법 및 패턴형성장치는 홈 내에 형성된 오링을 상부 진공흡착척과 하부 진공흡착척 각각에 구비함으로써, 기판 및 몰드 각각이 상부 진공흡착척과 하부 진공흡착척 각각에서 이격될 때, 패턴형성용 물질의 미세패턴이 훼손되거나 몰드가 깨지는 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 패턴 형성장치 및 패턴 형성방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 따른 패턴 형성장치는 합착공정 챔버, 경화공정 챔버 및 이격공정 챔버를 포함한다.

도 3은 본 발명에 따른 패턴 형성장치의 합착공정 챔버를 나타낸 구조 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 패턴 형성장치의 경화공정 챔버를 나타낸 구조 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 패턴 형성장치의 이격공정 챔버를 나타낸 구조 단면도이다.

본 발명에 따른 합착공정 챔버(200)는 그 내측 하부에 패턴형성용 물질이 도포된 기판을 위치시키고, 그 내측 상부에 몰드를 위치시켜서 기판 상에 패턴을 형성시키도록 몰드와 기판을 합착하는 챔버로써, 몰드와 기판의 합착이 이루어지도록 공정공간이 형성되며, 공정공간이 밀폐될 수 있도록 결합하는 상부 챔버(201a)와 하부 챔버(201b)로 이루어진다.

본 발명에 따른 합착공정 챔버(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 공정공간을 마련하는 상부 및 하부 챔버(201a/201b)과, 상부 챔버(201a)의 상면에 제1 정전척(212)이 안착된 제1 스테이지(210)와, 하부 챔버(201b)의 하면에 제2 정전척(222)이 안착된 제2 스테이지(220)와, 상기 제1 스테이지(210) 및 제2 스테이지(220)를 상하 및 좌우방향으로 구동시키는 상부 구동부(214) 및 하부 구동부(224)와, 상기 상부 챔버(201a)에 배치된 얼라이너(aligner, 202)를 포함한다.

상기 제2 정전척(222)에는 패턴이 형성될 대상인 패턴형성용 물질이 도포된 기판(226)이 로딩되고, 제1 정전척(212)에는 상기 패턴형성용 물질과 마주하고, 패턴이 형성된 몰드(216)가 로딩된다.

제1 및 제2 정전척(212, 222)은 인가되는 전압에 따라 기판(226) 및 몰드(216)를 분리 또는 고정시킨다. 즉, 제1 정전척(212) 및 제2 정전척(222) 각각에 0V의 전압을 가함에 의해 몰드(216)와 제1 정전척(212)이 분리되고, 기판(226)과 제2 정전척(222)이 분리된다. 그리고, 제1 정전척(212) 및 제2 정전척(222) 각각에 소정의 전압을 가함에 의해 몰드(216)가 제1 정전척(212)에 고정되고, 기판(226)이 제2 정전척(222)에 고정된다.

제1 정전척(212)에는 도 4a에 도시된 바와 같이, 복수 개의 제1 리프트 핀 삽입홀(211)이 형성되고, 상기 제1 리프트 핀 삽입홀(211)에 삽입됨에 따라 상기 제1 정전척(212)의 상부면으로 로딩될 몰드(216)를 지지하는 복수 개의 제1 리프트 핀(lift pin: 213)이 구비된다. 이때, 복수 개의 제1 리프트 핀(213)은 제1 정전 척(212)의 중심을 기준으로 상하-좌우 대칭되도록 형성된다.

제2 정전척(222)에는 도 4b에 도시된 바와 같이, 제2 정전척(222)의 외곽을 따라 복수 개의 클램프 홀이 형성되고, 상기 클램프 홀에 삽입됨에 따라 상기 제2 정전척(222)의 상부면에 안착된 기판(226)을 고정하는 클램프(207)가 구비된다. 즉, 클램프(207)는 제2 정전척(222)의 주연부에 복수 개로 설치되며, 기판(226)을 그립(grip)할 수 있는 구조로 이루어진다. 그리고, 제1 정전척(212)와 마찬가지로, 제2 정전척(222)에도 복수 개의 제2 리프트 핀 삽입홀(221)이 형성되고, 상기 제2 리프트 핀 삽입홀(221)에 삽입됨에 따라 상기 제2 정전척(222)의 상부면으로 로딩될 기판(226)을 지지하는 복수 개의 제2 리프트 핀(lift pin: 223)이 구비된다. 이때, 복수 개의 제2 리프트 핀(223)은 제2 정전척(222)의 중심을 기준으로 상하-좌우 대칭되도록 형성된다.

제1 리프트 핀(213) 및 제2 리프트 핀(223)은 리프트 핀 구동부(미도시)를 통해 각각 구동되며, 몰드(216) 및 기판(226)과 각각 접촉하는 접촉면에 진공패드(미도시)가 각각 부착되어 있고, 상기 진공패드(미도시)는 합착공정챔버(200)의 배기관(미도시)를 통해 합착공정챔버(200)의 외부에 위치한 진공펌프(미도시)와 연결된다. 그리고, 합착공정 챔버(200)의 가스 유입구(미도시)를 통해 합착공정 챔버(200)의 외부에 위치한 가스공급부(미도시)와 연결된다.

상기 몰드(216)는 마이크로 단위 이하의 미세한 패턴을 형성하는데 사용되는 것으로, 대표적으로 투명소재의 PDMS(polydimethylsiloxane)가 널리 사용되고 있고, 표면에 소정의 형상이 양각 또는 음각되어 있다.

상기 얼라이너(202)는 상기 몰드(216)와 기판(226)을 정렬시키기 위한 것으로 상기 챔버(200)의 상부면에 적어도 2개 이상 배치되어 있다.

이와 같은 합착공정챔버(200)에서는 몰드(216)과 기판(226)이 합착되고, 합착된 몰드(216)과 기판(226)이 안착된 하부챔버(201b)는 경화공정 챔버(300)로 이송된다.

본 발명에 따른 경화공정 챔버(300)는 합착된 몰드(216)와 기판(226) 사이에 위치한 패턴형성용 물질을 경화하는 챔버이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 경화공정 챔버(300)에는 합착된 몰드(216)과 기판(226)이 안착된 하부 챔버(201b)가 거치되는 제3 스테이지(310)와, 합착된 몰드(216)과 기판(226)에 자외선을 조사하여 기판(226)과 몰드(216)사이에 형성된 패턴형성용 물질(미도시)을 경화시키는 UV조사장치(312)가 구비된다.

이와 같은 경화공정 챔버(300)에서는 패턴형성용 물질를 경화하고, 상기 경화공정 챔버(300)내로 이격공정 챔버(400)의 상부 진공척(412)이 이송장치에 의해 이송되어 합착된 몰드(216) 및 기판(226)을 흡착한 후, 이격공정 챔버(400)내로 이송된다.

본 발명에 따른 이격공정 챔버(400)는 합착된 몰드(216)과 기판(226)이 이격되는 챔버이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 이격공정 챔버(400)은 상부 진공흡착척(412)이 안착된 제4 스테이지(410)과, 하부 진공흡착척(422)이 안착된 제5 스테이지(420)를 포함한다.

상기 상부 진공흡착척(412)는 이격공정의 진행전에는 제4 스테이지(410)에 안착되어 있고, 이격공정이 진행되면, 이송장치(미도시)를 통해 경화공정 챔버(300)로 이송되어 합착된 몰드과 기판를 흡착한다. 이후, 상부 진공흡착척(412)에 흡착된, 합착된 몰드과 기판은 이송장치(미도시)를 통해 이격공정 챔버(400)의 하부 진공흡착척(422)상에 안착된다. 이때, 상부 진공흡착척(412)에는 몰드의 배면(패턴이 형성되지 않은 면)이 흡착되고, 하부 진공흡착척(422)은 기판의 배면(패턴형성물질이 형성되지 않은 면)이 안착된다.

그리고, 상기 하부 진공흡착척(422)의 상부면은 도 7a 및 7b에 도시된 바와 같이, 복수 개의 제1 진공홀(424)이 형성되고, 각 진공홀(424)을 둘러싸는 영역의 경계부에 제1 홈(425)이 형성되고, 상기 제1 홈(425)에 삽입되어, 안착되는 기판의 충격을 완화하고 상기 제1 진공홀(424)을 통한 진공흡착력을 강화하는 제1 오링(426)이 형성된다.

또한, 상부 진공흡착척(412)에는 하부 진공흡착척(422)의 제1 진공홀(424)와 동일한 구조의 제2 진공홀(414)과, 하부 진공흡착척(422)의 제1 홈(425)와 동일한 구조의 제2 홈(415)와, 하부 진공흡착척(422)의 제1 오링(426)와 동일한 구조의 제2 오링(416)을 갖는다.

그리고, 제1 진공홀(424) 및 제2 진공홀(414)는 각각 제1 연결관(423) 및 제2 연결관(413)을 통해 상부 진공흡착척(412) 및 하부 진공흡착척(422)에 위치한 진공펌프(미도시)와 연결된다.

그리고, 하부 진공흡착척(422)의 주연부에 복수 개 설치되어 하부 진공흡착 척(422)의 기판으로부터 몰드를 이격시키는 제1 및 제2 이격장치(428a, 428b)가 구비되고, 상기 제1 및 제2 이격장치(428)를 승강시키는 제1 및 제2 승강부(미도시)가 각각 구비된다. 이때, 상기 이격장치(428)은 실린더를 사용할 수도 있고, 스크류를 사용할 수도 있다.

이와 같은 패턴형성용 장치를 이용하여 패턴형성방법을 다음에서 설명하고자 한다.

도 8a 내지 도 8r은 본 발명의 실시예에 따른 패턴형성장치를 이용한 패턴형성방법을 도시한 도면들이다.

먼저, 도 8a에 도시된 바와 같이, 상부 챔버(201a)와 하부 챔버(201b)가 결합되면서 밀폐된 공정공간을 형성하는 합착공정챔버(200)가 형성된다. 이어, 합착공정챔버(220)을 형성하는 상부 챔버(201a)의 제1 게이트(291a) 및 하부 챔버(201b)의 제2 게이트(291b)가 개방되면, 제1 이송장치(510)에 의해 패턴이 형성된 몰드(216)는 제1 스테이지(210)에 상응하도록 이송된다.

이어, 도 8b에 도시된 바와 같이, 제1 스테이지(210)에 상응하도록 몰드(216)가 이송되면, 리프트 핀 구동부(미도시)의 구동으로 인해 제1 정전척(212)에 형성된 복수 개의 제1 리프트 핀(213)이 하강하여 몰드(216)의 배면(즉, 패턴이 형성되지 않은 면)과 접촉된다. 이때, 몰드(216)와 접촉하는 제1 리프트 핀(213)의 접촉면에는 진공패드(미도시)가 부착되어 제1 리프트 핀(213)에 몰드(216)의 흡착시 진공펌프(미도시)을 통한 진공흡착력으로 인해 몰드(216)이 변형되는 것을 방지하여 리프트 핀(213)의 접촉면을 균일하게 흡착할 수 있게 한다.

이어, 도 8c에 도시된 바와 같이, 몰드(216)가 제1 리프트 핀(213)에 흡착되면, 제1 이송장치(510)가 합착공정 챔버(200) 외부로 이동된다. 그리고, 제1 이송장치(510)가 외부로 이동하기 전에, 제1 정전척(212)이 위치된 방향으로 제1 이송장치(510)가 상승하여 제1 이송장치(510)를 몰드(216)로부터 소정 거리 이격된다.

다음으로, 도 8d에 도시된 바와 같이, 제1 이송장치(510)이 합착공정 챔버(200)의 외부로 이동하면, 리프트 핀 구동부(미도시)의 구동으로 인해 몰드(216)와 흡착된 제1 리프트 핀(213)이 상승하여 몰드(216)의 배면과 제1 정전척(212)와 접촉한다. 이로써, 몰드(216)는 제1 리프트 핀(213)을 통해 제1 정전척(212)에 안착된다.

이어, 도 8e에 도시된 바와 같이, 상승된 제1 리프트 핀(213)에 의해 몰드(216)가 제1 정전척(212)에 안착되면, 개방된 합착공정 챔버(200)의 제2 스테이지(220)에 상응하도록 제2 이송장치(520)에 의해 패턴형성용 물질(227)이 도포된 기판(226)은 이송된다.

이어, 도 8f에 도시된 바와 같이, 제2 스테이지(220)에 상응하도록 기판(226)이 이송되면, 리프트 핀 구동부(미도시)의 구동으로 인해 제2 정전척(222)에 형성된 복수 개의 제2 리프트 핀(223)이 상승하여 기판(226)의 배면(즉, 패턴형성용 물질(227)이 형성되지 않은 면)과 접촉된다. 이때, 기판(226)와 접촉하는 제2 리프트 핀(223)의 접촉면에는 진공패드(미도시)가 부착되어 제2 리프트 핀(223)에 기판(226)의 흡착시 진공펌프(미도시)을 통한 진공흡착력으로 인해 기판(226)이 변형되는 것을 방지하여 제2 리프트 핀(223)의 접촉면이 균일하게 흡착할 수 있게 한 다.

다음으로, 도 8g에 도시된 바와 같이, 기판(226)이 제2 리프트 핀(223)에 흡착되면, 제2 이송장치(520)가 합착공정 챔버(200) 외부로 이동된다.

이어, 도 8h에 도시된 바와 같이, 제2 이송장치(520)이 합착공정 챔버(200)의 외부로 이동하면, 리프트 핀 구동부(미도시)의 구동으로 인해 기판(226)와 흡착된 제2 리프트 핀(223)이 하강하여 기판(226)의 배면과 제2 정전척(222)와 접촉한다. 이로써, 기판(226)는 제2 리프트 핀(223)을 통해 제2 정전척(222)에 안착된다. 이후, 제2 정전척(222)의 각 면에 배치된 클램프(207)의 위치를 조절하여 제2 정전척(222)에 안착된 기판(226)을 그립(grip)함으로써 이동되지 않도록 한다.

이어, 도 8i에 도시된 바와 같이, 하강된 제2 리프트 핀(223)에 의해 기판(226)이 제2 정전척(222)에 안착되면, 제1 및 제2 게이트(291a, 291b)이 닫히고, 밀폐된 공정공간이 형성된다. 다음으로, 밀폐된 공정공간이 형성되면, 제1 정전척(212) 및 제2 정전척(222)에 전압이 인가되고, 제1 정전척(212) 및 제2 정전척(222)에 발생된 정전력으로 인해, 몰드(216)를 제1 정전척(212)에 고정시키고, 기판(226)을 제2 정전척(222)에 고정시킨다.

이어, 도 8j에 도시된 바와 같이, 정전력에 의해, 제2 정전척(222)에 기판(226)이, 제1 정전척(212)에 몰드(216)가 각각 고정되면, 제1 스테이지(210)가 하강하도록 상기 상부 구동부(214)를 구동하여 제1 스테이지(210)에 안착된 몰드(216)를 제2 스테이지(220)에 안착된 기판(226)에 근접하도록 배치하는 제1 얼라인공정을 수행한다. 이때, 제1 얼라인공정을 통해 근접배치된 기판(226)과 몰 드(216)사이의 거리는 650~ 800㎛정도이다.

이때, 얼라이너(202)를 통해 기판(226)과 몰드(216)간의 얼라인 정확도를 감지하여, 기판(226)과 몰드(216)간에 정확히 얼라인될 수 있도록 한다.

또한, 상기와 같이 제1 스테이지(210)이 하강하도록 상부 구동부(214)가 구동하여 기판(226)을 몰드(216)에 근접하도록 배치할 수 있고, 제2 스테이지(220)가 상승하도록 하부 구동부(224)를 구동하여 기판(226)을 몰드(216)에 근접하도록 배치할 수 있다.

이어, 제1 얼라인 공정시 보다 제1 스테이지(210)가 더 하강하도록 상부 구동부(214)를 구동하여 제1 스테이지(210)에 안착된 몰드(216)를 제2 스테이지(220)에 안착된 기판(226)에 근접하도록 배치하는 제2 얼라인 공정을 수행한다. 이때, 제2 얼라인공정을 통해 근접배치된 기판(226)과 몰드(216) 사이의 거리는 130~150㎛정도이다.

이어, 제2 얼라인 공정시 보다 제1 스테이지(210)가 더 하강하도록 상부 구동부(214)를 구동하여 제1 스테이지(210)에 안착된 몰드(216)를 제2 스테이지(220)에 안착된 기판(226)에 근접하도록 배치하는 제3 얼라인공정을 수행한다. 이때, 제3 얼라인공정을 통해 근접배치된 기판(226)과 몰드(216)사이의 거리는 40~50㎛정도이다.

이어, 도 8k에 도시된 바와 같이, 제3 얼라인공정을 통해 기판(226)과 몰드(216)가 근접배치되면, 제1 정전척(212)에 공급되는 전원을 차단하여 정전력이 제거된 제1 정전척(212)로부터 몰드(216)가 분리되고, 패턴형성용 물질(227)이 형 성된 기판(226)상에 낙하된다. 이후, 공정공간에 합착공정챔버(200)의 가스유입구(미도시)를 통해 가스공급부의 가스가 주입되고, 공정공간의 압력이 증가하면서 낙하된 몰드(216)가 기판(226)과 합착되어 기판(226)을 가압하고, 기판(226)의 도포된 패턴형성용 물질(227)에 몰드(216)의 패턴이 임프린트된다.

이어, 도 8l에 도시된 바와 같이, 기판(226)과 몰드(216)이 합착되면, 상부 챔버(201a)와 하부 챔버(201b)가 이격되면서 공정공간이 개방된다.

이어, 도 8m에 도시된 바와 같이, 공정공간이 개방되면, 경화공정챔버(300)의 제3 게이트(391a, 391b)이 개방되고 합착된 기판(226)과 몰드(216)가 안착된 하부 챔버(201a)는 제3 이송장치(미도시)를 통해 경화공정챔버(300)의 제3 스테이지(310)로 이송된다.

이어, 도 8n에 도시된 바와 같이, 경화공정챔버(300)의 제3 스테이지(310)내로 하부 챔버(201b)가 이송되면, 제3 게이트(391a, 391b)이 닫히고, 밀폐된 경화공정챔버(300)내에서 UV조사장치(312)를 통해 합착된 기판(226)과 몰드(216)에 UV를 조사하면, UV는 몰드(216)를 투과하면서 기판(226)상에 형성된 패턴형성용 물질(227)이 경화된다. 이때, 몰드(216)은 UV가 투과될 수 있는 투명 소재의 PDMS를 사용할 수 있다. 이때, 제2 정전척(222)에 전압이 인가되어 정전력이 발생되므로, 기판(226)이 제2 정전척(222)에 고정된 상태에서 UV가 조사된다. 그리고, 조사되는 UV는 365nm의 파장을 갖는다.

이어, 도 8o에 도시된 바와 같이, 기판(226)에 도포된 패턴형성용 물질(227)이 경화되는 공정이 완료되면, 제3 게이트(391a, 391b)이 개방되고, 상기 경화공정 챔버(300)내로 이격공정 챔버(400)의 상부 진공흡착척(412)이 제4 이송장치(미도시)에 의해 이송되어 합착된 몰드(216) 및 기판(226)을 흡착한다. 이때, 제2 정전척(222)에는 전압이 인가되지 않아 정전력이 발생되지 않으므로, 기판(226)이 제2 정전척(222)에 고정되지 않은 상태이고, 상부 진공흡착척(412)은 진공펌프(미도시)를 구동하여 제2 연결관(413) 및 제2 진공홀(414)을 통해 합착된 몰드(216)를 흡착한다.

이때, 상부 진공흡착척(412)에 몰드(216)가 합착될 때, 상부 진공흡착척(412)의 몰드(216)와의 접촉면에 형성된 제2 오링(416)으로 인해, 안착되는 몰드(216)의 충격을 완화하고, 제2 진공홀(424)를 통한 진공흡착력이 강화된다.

다음으로, 도 8p에 도시된 바와 같이, 합착된 몰드(216) 및 기판(226)이 상부 진공흡착척(412)에 흡착되면, 제4 게이트(491)이 열리고, 이격공정 챔버(400)내로 이송되어 하부 진공흡착척(422) 상에 안착되고, 제4 게이트(491)이 닫히고, 밀폐된 공정공간이 형성된다. 따라서, 기판(226)의 배면은 하부 진공흡착척(422)에 안착된다.

다음으로, 도 8q에 도시된 바와 같이, 밀폐된 공정공간이 형성되면, 진공펌프(미도시)을 구동하여, 제1 연결관(423) 및 제1 진공홀(424)을 통해 하부 진공흡착척(422)와 접촉하는 기판(226)이 흡착된다. 이때, 상부 진공흡착척(412)는 이미 제2 연결관(413) 및 제2 진공홀(414)을 통해 몰드(216)와 흡착된 상태이다. 그리고, 하부 진공흡착척(422)에 기판(226)가 합착될때, 하부 진공흡착척(422)의 몰드(226)와의 접촉면에 형성된 제1 오링(426)으로 인해, 안착되는 기판(226)의 충격 을 완화하고, 제1 진공홀(414)를 통한 진공흡착력이 강화된다.

이어, 기판(226)과 몰드(216)이 각 진공흡착척(422, 412)각각에 흡착된 상태가 되면, 하부 진공흡착척(412)의 일측에 위치한 제1 승강부(미도시)를 구동하여 제1 이격장치(428a)가 상승하고 이로써, 제1 이격장치(428a)가 배치된 영역과 상응한, 합착된 몰드(216)와 기판(226)에서 이격이 이루어진다. 즉, 합착된 몰드(216)와 기판(226)의 일부 영역에서 이격이 이루어진다.

이어, 도 8r에 도시된 바와 같이, 흡착된 몰드(216)과 기판(226)의 일측에서 이격이 이루어지면, 하부 진공흡착척(412)의 다른 일측에 위치한 제2 승강부(미도시)를 구동하여 제2 이격장치(428b)가 상승하고 이로써, 제2 이격장치(428b)에 배치된 영역에 상응한, 흡착된 몰드(216)과 기판(226)에서 이격이 이루어진다. 따라서, 합착된 몰드(216)와 기판(226)이 전영역에서 이격됨으로써 기판(226)의 패턴형성용 물질에 미세패턴이 형성됨으로써, 본 공정을 완료한다.

도 1은 종래 기술에 따른 패턴형성장치를 간략히 도시한 구조 단면도

도 2a 내지 도 2c는 도 1의 패턴형성장치를 통해 구현되는 패턴형성방법을 간략히 도시한 공정순서도

도 3은 본 발명에 따른 패턴 형성장치의 합착공정 챔버를 나타낸 구조 단면도

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 합착공정 챔버의 제1 정전척 및 제2 정전척을 나타낸 구조 단면도

도 5는 본 발명에 따른 패턴 형성장치의 경화공정 챔버를 나타낸 구조 단면도

도 6은 본 발명에 따른 패턴 형성장치의 이격공정 챔버를 나타낸 구조 단면도

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 이격공정 챔버의 상부 진공흡착척 및 하부 진공흡착척을 나타낸 구조 단면도

도 8a 내지 도 8r은 본 발명의 실시예에 따른 패턴형성장치를 이용한 패턴형성방법을 도시한 도면들

Claims

패턴이 형성된 몰드와 패턴형성용 물질이 도포된 기판이 합착되는 합착공정챔버와,

상기 합착된 기판과 몰드에 UV를 조사하는 경화공정챔버와,

상기 합착된 기판과 몰드를 이격시키는 이격공정 챔버를 포함하고,

상기 합착공정챔버는 상기 패턴이 형성된 몰드가 안착되는 제1 정전척과, 상기 패턴형성용 물질이 도포된 기판이 안착되는 제2 정전척과, 상기 합착공정챔버의 상면에 위치하여 상기 제1 정전척이 안착되는 제1 스테이지와, 상기 합착공정챔버의 하면에 위치하여 상기 제2 정전척이 안착되는 제2 스테이지를 포함하고,

상기 이격공정챔버는 상기 합착된 몰드와 기판을 흡착하여 상기 합착공정챔버에서 상기 이격공정챔버로 이송하는상부 진공흡착척과, 상기 상부 진공흡착척에 흡착된, 상기 몰드와 합착된 기판을 안착한 후, 상기 기판을 흡착하는 하부 진공흡착척과, 상기 하부 진공흡착척의 주연부 각각에 위치하여 상기 하부 진공흡착척에 흡착된 상기 기판으로부터 상기 상부 진공흡착척에 흡착된 몰드를 이격시키는 제1 및 제2 이격장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치.
제1 항에 있어서, 상기 제1 정전척은

상기 제1 정전척의 상부면으로 로딩될 몰드를 지지하는 복수 개의 리프트 핀과,

상기 리프트 핀의 접촉면에 형성된 진공패드와,

상기 복수 개의 리프트 핀이 삽입되는 복수 개의 리프트 핀 삽입홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치.
제1 항에 있어서, 상기 제2 정전척은

상기 제2 정전척의 상부면으로 로딩될 상기 기판을 지지하는 복수 개의 리프트 핀과,

상기 복수 개의 리프트 핀이 삽입되는 복수 개의 리프트 핀 삽입홀과,

상기 리프트 핀의 접촉면에 형성된 진공패드와,

상기 제2 정전척의 주연부에 복수 개 설치되고, 상기 제2 정전척의 상부면에 안착되는 상기 기판을 고정하는 클램프와,

상기 클램프가 삽입되는 클램프 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴형성장치.
제1 항에 있어서, 상기 하부 진공흡착척 및 상부 진공흡착척 각각은

상부면에 형성된 복수 개의 진공홀과,

상기 각 진공홀을 둘러싸는 영역의 경계부에 형성된 홈과,

상기 홈에 삽입되는 오링을 포함하는 패턴형성장치.
제1 항에 있어서, 상기 합착공정 챔버에는

상기 제1 스테이지를 상하 및 좌우 방향으로 구동시키는 상부 구동부를 더 포함하는 패턴형성장치.
제1 항에 있어서, 상기 합착공정챔버에는

상기 합착공정시 상기 기판과 상기 몰드를 정렬하는 얼라이너를 더 포함하는 패턴형성장치.
합착공정챔버내에 위치한 제1 정전척 및 제2 정전척 각각에 패턴이 형성된 몰드 및 패턴형성용 물질이 도포된 기판을 안착하는 단계와,

정전력이 발생된 상기 제1 및 제2 정전척 각각에 상기 몰드 및 기판을 고정시키는 단계와,

상기 몰드와 기판이 근접하도록 배치하는 얼라인공정을 수행하는 단계와,

상기 제1 정전척의 정전력을 제거하여 상기 제1 정전척에 고정된 상기 몰드를 상기 패턴형성용 물질이 형성된 기판 상에 낙하한 후 상기 기판과 몰드를 합착하여 상기 기판의 도포된 패턴형성용 물질에 상기 몰드의 패턴이 임프린트되는 단계와,

경화공정챔버내에 위치한 UV조사장치를 통해 상기 합착된 기판과 몰드에 UV조사하는 단계와,

상기 합착된 기판과 몰드를 이격공정챔버내에 위치한 상부 진공흡착척에 흡착시키는 단계와,

상기 이격공정챔버 내에 위치한 하부 진공흡착척 상에 상기 상부 진공흡착척에 흡착된 기판과 몰드를 안착시킨 후, 상기 하부 진공합착척에 상기 기판을 흡착시키는 단계와,

상기 하부 진공합착척의 일측에 위치한 제1 이격장치를 통해 상기 합착된 몰드와 기판의 일부영역에서 이격이 이루어지는 단계와,

상기 하부 진공합착척의 다른 일측에 위치한 제2 이격장치를 통해 상기 합착된 몰드와 기판이 다른 일부영역에서 이격이 이루어지는 단계를 포함하는 패턴형성방법.
제7 항에 있어서, 상기 합착공정챔버내에 위치한 제1 정전척에 패턴이 형성된 몰드를 안착하는 단계는

이송장치를 통해 상기 합착공정 챔버에 위치한 제1 스테이지에 상응하도록 상기 몰드를 이송하는 단계와,

상기 제1 정전척에 위치한 리프트 핀이 하강하여 상기 몰드와 접촉하는 단계와,

상기 리프트 핀이 상승하여 상기 몰드를 상기 제1 정전척에 접촉시키는 단계를 포함하는 패턴형성방법.
제7 항에 있어서, 상기 합착공정챔버내에 위치한 제2 정전척에 패턴형성용 물질이 도포된 기판을 안착하는 단계는

이송장치를 통해 상기 합착공정 챔버에 위치한 제2 스테이지에 상응하도록 상기 기판을 이송하는 단계와,

상기 제2 정전척에 위치한 리프트 핀이 하강하여 상기 기판과 접촉하는 단계와,

상기 리프트 핀이 상승하여 상기 기판을 상기 제2 정전척에 접촉시키는 단계와,

상기 제2 정전척에 형성된 클램프의 위치를 조절하여 상기 기판을 그립(grip)하는 단계를 포함하는 패턴형성방법.
제7항에 있어서, 상기 몰드와 기판이 근접하도록 배치하는 얼라인공정을 수행하는 단계는

상기 제1 정전척이 안착된 스테이지가 하강하도록 상부 구동부를 구동하면서 동시에 합착공정 챔버내에 위치한 얼라이너를 통해 상기 몰드와 기판을 얼라인하여 수행하는 것을 특징으로 패턴형성방법.
제7항에 있어서, 상기 몰드와 기판이 근접하도록 배치하는 얼라인공정을 수행하는 단계는

상기 기판과 몰드가 650~ 800㎛의 거리로 배치되도록 하는 제1 얼라인공정과,

상기 기판과 몰드가 130~150㎛의 거리로 배치되도록 하는 제2 얼라인공정과,

상기 기판과 몰드가 40~50㎛정도의 거리로 배치되도록 하는 제3 얼라인공정을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.