KR20180057352A - Direct imprint method for forming fine pattern or fine channel - Google Patents

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Abstract

A direct thermocompression imprint method for forming a fine pattern or a fine channel comprises the steps of: cleaning the surface of a substrate and a template; fixating the template on a chuck to position the template in the inner space of a chamber together with the substrate; making the template contact the substrate; separating the template from the chuck; compressing the upper surface of the template in contact with the substrate; and improving coherence of the template and the substrate at high temperatures and high pressure.

Description

미세패턴 또는 미세채널 형성을 위한 직접 열가압 임프린트 방법{DIRECT IMPRINT METHOD FOR FORMING FINE PATTERN OR FINE CHANNEL}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a direct thermal press imprint method for forming fine patterns or fine channels,

본 발명은 직접 열가압 임프린트 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하드 기판 상에 미세패턴 또는 미세채널을 형성하기 위해 고온 상태에서 가압하는 임프린트 방법으로 접합공정을 수행하는 직접 열가압 임프린트 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a direct thermal pressurized imprint method, and more particularly, to a direct thermal pressurized imprint method for performing a bonding process by an imprint method of pressing at a high temperature to form fine patterns or fine channels on a hard substrate .

기판 상에 미세 패턴 또는 미세 채널 등을 형성하기 위한 종래의 임프린트 (imprint) 공정의 경우, 레지스트를 사용하여야 하므로, 기판의 전사를 위해서는 후공정 단계에서 식각 공정 또는 레지스트 제거 공정을 추가로 수행하여야 하며, 이에 따른 공정 시간의 증가 및 생산성 저하의 문제가 야기된다. In the case of a conventional imprint process for forming fine patterns or fine channels on a substrate, a resist must be used. In order to transfer a substrate, an etching process or a resist removal process must be further performed in a post-process step , Resulting in an increase in process time and a decrease in productivity.

그리하여, 임프린트 공정에서 레지스트의 사용을 배제하여 공정 단계를 줄이기 위한 직접(direct) 임프린트(imprint) 공정이 적용되고 있으나, 직접 임프린트 공정의 경우 접합성 향상을 위한 환경 조건을 최적화할 필요가 있다. Thus, although a direct imprint process is applied to eliminate the use of resist in the imprint process to reduce the process steps, it is necessary to optimize the environmental conditions for improving the bonding property in a direct imprint process.

관련 선행기술로 대한민국 등록특허 제10-1061555호에서는 어닐링을 통한 완전 접합을 수행하는 직접 임프린트 공정을 개시하고 있으며, 대한민국 공개특허 제10-2013-0123376호에서는 임프린트 공정에서 밀착층을 개재시켜 접착력을 향상시키는 공정을 개시하고 있다. Korean Patent No. 10-1061555 discloses a direct imprint process for performing complete bonding through annealing. Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0123376 discloses a process for bonding an adhesive layer in an imprint process And the like.

그러나, 임프린트 공정에서 후공정을 생략하면서도 보다 높은 접합성 또는 보다 정밀한 패턴 형성을 수행할 수 있는 공정에 대하여는 추가적인 연구가 필요한 상황이다. However, additional research is required for a process which can perform a higher bonding property or a more precise pattern formation while omitting the post-process in the imprint process.

대한민국 등록특허 제10-1061555호Korean Patent No. 10-1061555 대한민국 공개특허 제10-2013-0123376호Korean Patent Publication No. 10-2013-0123376

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 보다 정교한 미세패턴을 형성하거나 또는 보다 접합성을 향상시킨 미세채널을 형성할 수 있는 직접 열가압 임프린트 방법에 관한 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a direct thermal pressure imprinting method capable of forming finer micropatterns or microchannels with improved bonding properties.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 직접 열가압 임프린트 방법에서, 템플릿과 기판의 표면을 세정한다. 상기 템플릿을 척에 고정하여 상기 기판과 함께 챔버의 내부공간으로 위치시키고 진공분위기를 만든다. 상기 템플릿을 기판에 접촉시킨다. 상기 템플릿을 상기 척으로부터 분리한다. 상기 기판에 접촉한 상기 템플릿의 상면을 가압한다. 고온 고압으로 상기 기판과 상기 템플릿의 접합력을 향상시킨다. In the direct heat pressing imprint method according to one embodiment for realizing the object of the present invention, the surface of the template and the substrate is cleaned. The template is fixed to the chuck and placed in the inner space of the chamber together with the substrate to create a vacuum atmosphere. The template is brought into contact with the substrate. And separates the template from the chuck. Thereby pressing the upper surface of the template in contact with the substrate. The bonding strength between the substrate and the template is improved at high temperature and high pressure.

일 실시예에서, 상기 템플릿과 기판의 표면을 세정하는 단계에서, 습식 식각(wet etch) 공정 또는 건식 산소 플라즈마 노출 공정을 통해 상기 템플릿과 상기 기판의 표면의 이물질을 제거할 수 있다. In one embodiment, in the step of cleaning the surface of the template and the substrate, a foreign substance on the surface of the template and the substrate may be removed through a wet etch process or a dry oxygen plasma exposure process.

일 실시예에서, 상기 챔버의 내부공간으로 위치시키는 단계에서, 상기 템플릿을 상기 척의 진공 흡착판에 고정하여 상기 내부공간으로 위치시키고, 상기 기판은 상기 내부공간에 위치한 베이스 프레임 상에 위치시킬 수 있다. In one embodiment, in the step of positioning the inner space of the chamber, the template is fixed to the vacuum suction plate of the chuck, and the substrate is placed on the base frame located in the inner space.

일 실시예에서, 상기 챔버의 내부공간으로 위치시키는 단계에서, 상기 내부공간을 진공 분위기로 형성하고, 상기 템플릿 및 상기 기판의 표면을 산소플라즈마로 친수성 처리할 수 있다. In one embodiment, in the step of positioning the inner space of the chamber, the inner space may be formed in a vacuum atmosphere, and the surface of the template and the substrate may be hydrophilized with oxygen plasma.

일 실시예에서, 상기 템플릿을 상기 척으로부터 분리하는 단계에서, 상기 척으로 인가되는 진공을 해제시켜 상기 척만 상승시킬 수 있다. In one embodiment, in the step of separating the template from the chuck, the vacuum applied to the chuck may be released to raise only the chuck.

일 실시예에서, 상기 기판에 접촉한 상기 템플릿의 상면을 가압하는 단계에서, 상기 내부공간의 진공을 해제하고, 롤 프레스를 상기 템플릿의 상면에서 이송시킬 수 있다. In one embodiment, in the step of pressing the upper surface of the template in contact with the substrate, the vacuum of the inner space may be released, and the roll press may be transferred from the upper surface of the template.

일 실시예에서, 상기 기판과 상기 템플릿의 접합력을 향상시키는 단계는, 상기 내부공간을 진공 분위기로 형성하여 온도를 상승시키는 단계, 및 상기 척을 하강하여 상기 템플릿을 가압하는 단계를 포함할 수 있다. In one embodiment, the step of enhancing the bonding force between the substrate and the template may include a step of raising the temperature by forming the internal space in a vacuum atmosphere, and lowering the chuck to pressurize the template .

일 실시예에서, 상기 기판과 상기 템플릿의 접합력을 향상시키는 단계는, 상기 척을 상승시켜 상기 템플릿에 인가된 가압력을 해제하는 단계, 및 상기 내부공간의 온도를 하강시키는 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the step of enhancing the bonding force between the substrate and the template may further include lifting the chuck to release the pressing force applied to the template, and lowering the temperature of the inner space .

일 실시예에서, 상기 템플릿과 상기 기판은 서로 다른 재질을 포함하며, 상기 기판과 상기 템플릿의 접합력을 향상시킨 후, 상기 템플릿을 상기 기판으로부터 이형하여 상기 기판 상에 미세 패턴을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the template and the substrate include different materials, and the step of forming a fine pattern on the substrate by releasing the template from the substrate after improving the bonding strength between the substrate and the template .

일 실시예에서, 상기 템플릿과 상기 기판은 동일한 재질을 포함하며, 상기 기판과 상기 템플릿의 접합력을 향상시켜, 상기 기판과 상기 템플릿이 서로 접합된 접합 기판을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the template and the substrate may include the same material, and the step of improving the bonding strength between the substrate and the template may include forming a bonded substrate having the substrate and the template bonded to each other.

본 발명의 실시예들에 의하면, 임프린트 공정에서 식각 공정이나 레지스트 제거 공정 등의 후처리 공정을 생략할 수 있어, 공정을 단축시켜 공정 효율성을 향상시키며 생산성도 향상시킬 수 있다. According to the embodiments of the present invention, it is possible to omit the post-treatment process such as the etching process or the resist removal process in the imprint process, thereby shortening the process, improving the process efficiency, and improving the productivity.

특히, 템플릿과 기판의 표면을 세정한 후 직접 열가압 임프린트 공정을 수행하므로 접합면의 이물질 제거 및 표면 거칠기를 낮게 유지함으로써 접합력을 향상시킬 수 있다. Particularly, since the template and the surface of the substrate are cleaned and the thermal pressure imprint process is directly performed, the bonding force can be improved by removing the foreign substances on the bonding surface and keeping the surface roughness low.

이 경우, 롤 프레스로 템플릿의 상면을 가압함으로써 접합력을 향상시키는 것은 물론, 진공 분위기에서 온도 상승, 템플릿 가압, 가압력 해제 및 온도 하강의 순서로 접합력을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다. 특히, 이와 같은 순차적인 공정을 수행함으로써, 척, 템플릿 및 기판 사이의 서로 다른 열팽창계수로 인한 온도 상승/하강에 있어서의 열충격(thermal shock)을 최소화할 수 있다. In this case, it is possible not only to improve the bonding force by pressing the upper surface of the template with the roll press, but also to improve the bonding force in the order of temperature rise, template pressing, pressing force release and temperature lowering in a vacuum atmosphere. In particular, by performing such a sequential process, it is possible to minimize the thermal shock in the temperature rise / fall due to the different coefficients of thermal expansion between the chuck, the template and the substrate.

이에 따라, 템플릿과 기판의 서로 접합되어 하나의 접합 기판을 형성하며 미세 채널을 형성하는 경우 내구성을 향상시킬 수 있으며, 템플릿을 기판으로부터 이형하는 경우에도 기판에 형성되는 미세 패턴의 정밀도 및 나노 패턴의 형성이 가능하게 된다. Accordingly, when the template and the substrate are bonded to each other to form a single bonded substrate and the microchannel is formed, the durability can be improved. Even when the template is released from the substrate, the accuracy of the fine pattern formed on the substrate, .

또한, 마지막 공정만 서로 다르게 수행함으로써, 상기 미세 채널의 형성 또는 상기 미세 패턴의 형성을 선택적으로 수행할 수 있어 이형 또는 접합 공정을 하나의 공정으로 수행할 수 있다. In addition, by performing only the last step differently, formation of the microchannel or formation of the fine pattern can be selectively performed, so that the release or bonding process can be performed in one process.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 직접 열가압 임프린트 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 도 1의 기판과 템플릿의 접합력을 향상시키는 단계를 도시한 흐름도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 표면을 세정하는 단계를 도시한 공정도들이다.
도 4는 도 1의 템플릿과 기판을 챔버 내로 위치시키고 진공분위기를 만드는 단계를 도시한 공정도이다.
도 5는 도 1의 템플릿을 기판에 접촉시키는 단계를 도시한 공정도이다.
도 6은 도 1의 템플릿으로부터 척을 분리하는 단계, 및 템플릿의 상면을 가압하는 단계를 도시한 공정도이다.
도 7은 도 1의 기판과 템플릿의 접합력을 향상시키는 단계를 도시한 공정도이다.
도 8은 도 1의 직접 열가압 임프린트 방법으로 미세패턴을 형성하는 공정을 도시한 모식도이다.
도 9는 도 1의 직접 열가압 임프린트 방법으로 미세채널을 형성하는 공정을 도시한 모식도이다. 1 is a flowchart illustrating a direct thermal pressure imprinting method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a step of improving the bonding force between the substrate and the template of FIG. 1;
FIGS. 3A and 3B are process diagrams showing steps of cleaning the surface of FIG.
FIG. 4 is a process diagram showing a step of placing the template and substrate of FIG. 1 into a chamber and making a vacuum atmosphere.
5 is a process diagram showing a step of bringing the template of FIG. 1 into contact with a substrate.
Fig. 6 is a process drawing showing steps of separating the chuck from the template of Fig. 1 and pressing the upper surface of the template.
FIG. 7 is a process diagram showing a step of improving the bonding force between the substrate and the template of FIG. 1;
FIG. 8 is a schematic diagram showing a process of forming a fine pattern by the direct heat-pressing imprint method of FIG.
9 is a schematic diagram showing a process of forming a microchannel by the direct thermal-pressure imprinting method of FIG.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In the present application, the term "comprises" or "comprising ", etc. is intended to specify that there is a stated feature, figure, step, operation, component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 직접 열가압 임프린트 방법을 도시한 흐름도이다. 도 2는 도 1의 기판과 템플릿의 접합력을 향상시키는 단계를 도시한 흐름도이다. 도 3a 및 도 3b는 도 1의 표면을 세정하는 단계를 도시한 공정도들이다. 도 4는 도 1의 템플릿과 기판을 챔버 내로 위치시키는 단계를 도시한 공정도이다. 도 5는 도 1의 템플릿을 기판에 접촉시키는 단계를 도시한 공정도이다. 도 6은 도 1의 템플릿으로부터 척을 분리하는 단계, 및 템플릿의 상면을 가압하는 단계를 도시한 공정도이다. 도 7은 도 1의 기판과 템플릿의 접합력을 향상시키는 단계를 도시한 공정도이다. 1 is a flowchart illustrating a direct thermal pressure imprinting method according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart showing a step of improving the bonding force between the substrate and the template of FIG. 1; FIGS. 3A and 3B are process diagrams showing steps of cleaning the surface of FIG. FIG. 4 is a process diagram showing a step of positioning the template and the substrate of FIG. 1 into a chamber. FIG. 5 is a process diagram showing a step of bringing the template of FIG. 1 into contact with a substrate. Fig. 6 is a process drawing showing steps of separating the chuck from the template of Fig. 1 and pressing the upper surface of the template. FIG. 7 is a process diagram showing a step of improving the bonding force between the substrate and the template of FIG. 1;

도 1, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 실시예에 의한 직접 열가압 임프린트 방법에서는, 우선 기판(100)의 표면을 세정한다(단계 S10). 이 경우, 상기 기판(100) 뿐 아니라, 도시하지는 않았으나, 템플릿(200)의 표면도 동시에 세정한다. Referring to FIGS. 1, 3A, and 3B, in the direct thermal-pressure imprinting method according to the present embodiment, the surface of the substrate 100 is first cleaned (step S10). In this case, not only the substrate 100 but also the surface of the template 200 are cleaned at the same time.

즉, 상기 기판(100) 또는 상기 템플릿(200)의 표면에는 먼지나 유기 잔해물 등과 같은 다양한 이물질(101)이 잔류할 수 있으며, 이러한 이물질(101)은 후술되는 임프린트 공정에서 접합성을 저하시킬 수 있으므로, 선행적으로 제거되어야 한다. That is, various foreign substances 101 such as dust and organic debris may remain on the surface of the substrate 100 or the template 200. Such foreign matter 101 may deteriorate the bonding property in the imprint process described later , Should be removed proactively.

이 경우, 상기 기판(100) 또는 상기 템플릿(200)의 표면은 습식 식각(wet etch) 공정 또는 건식 산소 플라즈마 노출 공정 등을 통해 세정될 수 있다. In this case, the surface of the substrate 100 or the template 200 may be cleaned through a wet etch process or a dry oxygen plasma exposure process.

한편, 상기 기판(100) 또는 상기 템플릿(200)의 표면은 접합성의 향상을 위해, 표면 거칠기(roughness)가 Ra=100nm 이하로 유지하는 것이 바람직하며, 이를 위해 별도의 폴리싱(polishing) 공정을 수행할 수 있다. In order to improve the bonding property, the surface of the substrate 100 or the template 200 preferably has a surface roughness Ra of 100 nm or less. For this purpose, a separate polishing process is performed can do.

이 후, 도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 템플릿(200)을 척(210)에 고정하여, 상기 템플릿(200)과 상기 기판(100)을 챔버(10)의 내부공간(11)으로 위치시킨다(단계 S20). 1 and 4, the template 200 is fixed to the chuck 210 and the template 200 and the substrate 100 are placed in the inner space 11 of the chamber 10 (Step S20).

이 경우, 상기 템플릿(200)은 상기 척(210)의 진공 흡착판에 의해 진공으로 흡착되어 고정된 상태에서, 상기 챔버(10)의 내부공간(11)으로 위치하고, 상기 기판(100)은 베이스 프레임(110)의 상면으로 로딩된다. In this case, the template 200 is located in the inner space 11 of the chamber 10 while being vacuum-sucked and fixed by the vacuum adsorption plate of the chuck 210, (Not shown).

나아가, 상기 템플릿(200)과 상기 기판(100)이 상기 챔버(10)의 내부공간(11)으로 위치한 상태에서, 상기 내부공간(11)을 진공 분위기로 형성하고, 상기 템플릿(200) 및 상기 기판(100)의 표면을 산소 플라즈마로 최종적으로 친수성 처리한다. 그리하여, 추후 수행되는 접합 공정에서의 접합력을 향상시킬 수 있다. The template 200 and the substrate 100 are formed in a vacuum atmosphere in a state where the template 200 and the substrate 100 are located in the inner space 11 of the chamber 10, The surface of the substrate 100 is finally subjected to hydrophilic treatment with oxygen plasma. Thus, the joining force in the joining step to be performed later can be improved.

이 후, 도 1 및 도 5를 참조하면, 챔버 내 진공분위기 하에서 상기 척(210)을 하강시켜 상기 템플릿(200)을 상기 기판(100)의 상면에 접촉시킨다(단계 S20). 1 and 5, the chuck 210 is lowered in a vacuum atmosphere in the chamber to bring the template 200 into contact with the upper surface of the substrate 100 (step S20).

그리하여, 도시된 바와 같이, 상기 템플릿(200)의 하면은 상기 기판(100)의 상면에 접촉하게 되며, 특히 상기 템플릿(200)의 하부에 형성된 돌출 패턴(202)은 상기 기판(100)의 상면에 접촉하게 된다. A protrusion pattern 202 formed at a lower portion of the template 200 is formed on the upper surface of the substrate 100. The protrusion pattern 202 is formed on the upper surface of the substrate 100, .

이 후, 도 1 및 도 6을 참조하면, 상기 척(210)을 상기 템플릿(200)의 상부로부터 분리하여 상승시킨다(단계 S40). 1 and 6, the chuck 210 is separated from the upper part of the template 200 and is lifted up (step S40).

즉, 상기 템플릿(200)을 고정하던 상기 척(210)에 진공의 인가를 해제시키고 이에 따라 상기 척(210) 만을 상부방향으로 상승시켜 상기 템플릿(200)은 상기 기판(100)의 상면에 접촉한 상태를 유지하게 된다. That is, the application of the vacuum to the chuck 210 that fixed the template 200 is canceled, so that only the chuck 210 is raised in the upward direction so that the template 200 contacts the upper surface of the substrate 100 It will remain in one state.

이 후, 마찬가지로 도 1 및 도 6을 참조하면, 상기 척(210)이 상기 템플릿(200)의 상부로 이동한 후, 상기 템플릿(200)의 상면을 롤프레스 가압한다. 1 and 6, the chuck 210 is moved to an upper portion of the template 200, and then the upper surface of the template 200 is pressed by the roll press.

이 경우, 상기 내부공간(11)의 진공을 해제하고, 외부로부터 롤 프레스(300)를 도입하고, 상기 도입된 롤 프레스(300)를 상기 템플릿(200)의 상면 상에서 이송시킨다. 이 때, 상기 롤 프레스(300)는 왕복하여 반복적으로 이송시킬 수 있으며, 이를 통해 상기 템플릿(200)의 하면, 즉 돌출 패턴(202)의 하면과 상기 기판(100)의 상면 상의 계면의 접지력 또는 접합력은 향상된다. In this case, the vacuum in the internal space 11 is released, the roll press 300 is introduced from the outside, and the introduced roll press 300 is transported on the upper surface of the template 200. At this time, the roll press 300 can be reciprocally and repetitively conveyed, and through this, the contact force of the lower surface of the template 200, that is, the protrusion pattern 202 and the interface on the upper surface of the substrate 100, The bonding force is improved.

즉, 상기와 같이 롤 프레스(300)를 통한 가압을 수행함으로써, 서로 접촉된 상기 템플릿(200)과 상기 기판(100) 사이의 공기트랩(air-trap)을 보다 효과적으로 제거하여, 계면의 접지력 또는 접합력을 향상시킬 수 있다. That is, by performing the pressurization through the roll press 300 as described above, the air trap between the template 200 and the substrate 100 that are in contact with each other can be more effectively removed, The bonding force can be improved.

이 후, 도 1, 도 2 및 도 7을 참조하면, 고온 고압 조건으로 상기 기판(100)과 상기 템플릿(200)의 접합력을 향상시킨다(단계 S60). 1, 2, and 7, the bonding force between the substrate 100 and the template 200 is improved at high temperature and high pressure (step S60).

보다 구체적으로, 상기 접합력을 향상시키는 단계에서는, 우선, 상기 챔버(10)의 내부공간(11)을 진공 분위기로 형성하고 내부공간(11)의 온도를 상승시킨다(단계 S61). More specifically, in the step of improving the bonding force, first, the internal space 11 of the chamber 10 is formed in a vacuum atmosphere and the temperature of the internal space 11 is raised (step S61).

이 후, 상기 척(210)을 다시 상기 템플릿(200)의 상부로 하강하여 상기 템플릿(200)을 가압한다(단계 S62). Thereafter, the chuck 210 is lowered again to the top of the template 200 to press the template 200 (step S62).

이 후, 일정 시간 동안 상기 기판(100)과 상기 템플릿(200) 사이의 접합력을 향상시킨 이후에, 상기 척(210)을 상승시켜 상기 템플릿(200)에 인가된 가압력을 해제한다(단계 S63). After the bonding force between the substrate 100 and the template 200 is improved for a predetermined time, the chuck 210 is lifted to release the pressing force applied to the template 200 (step S63) .

이 후, 상기 챔버(10)의 내부공간(11)의 온도를 하강시킨다(단계 S64). Thereafter, the temperature of the inner space 11 of the chamber 10 is lowered (step S64).

즉, 이상과 같이 상기 기판(100)과 상기 템플릿(200) 사이의 접합력 향상은, 내부공간 온도 상승 -> 템플릿 가압 -> 가압력 해제 -> 내부공간 온도 하강의 순서로 수행된다. That is, as described above, the bonding force between the substrate 100 and the template 200 is improved in the order of internal space temperature rise- > template pressing-> pressing force release- > interior space temperature descent.

그리하여, 상기 템플릿(200)의 하면, 즉 상기 돌출 패턴(202)의 하면과 상기 기판(100)의 상면 사이의 접합력 내지 접지력을 향상된다. Thus, the bonding force or the contact force between the lower surface of the template 200, that is, the lower surface of the protruding pattern 202, and the upper surface of the substrate 100 is improved.

한편, 본 실시예에서는, 상기 내부 공간(11)의 온도를 상승시킨 후 압력을 인가하고, 온도의 하강 전에 가압을 해제한다. 즉, 온도가 상승되어 소정 온도 이상의 환경에서 상기 척(210), 상기 템플릿(200) 및 상기 기판(100)이 열평형상태를 이룬 상태에서 가압을 수행하거나 가압을 해제함으로써, 서로 다른 열팽창 계수를 가지는 척(210), 템플릿(200) 및 기판(100)이 온도의 상승 및 하강시의 열 충격(thermal shock)을 최소화할 수 있다. On the other hand, in the present embodiment, the pressure is applied after raising the temperature of the internal space 11, and the pressure is released before the temperature is lowered. That is, by performing the pressurization or releasing the pressure in a state where the chuck 210, the template 200, and the substrate 100 are in a thermal equilibrium state in an environment where the temperature is raised to a predetermined temperature or more, different thermal expansion coefficients The edgings 210, the template 200, and the substrate 100 can minimize thermal shocks during the rise and fall of temperature.

이상과 같이, 직접 열가압 임프린트 방법을 통해 상기 기판(100)과 상기 템플릿(200)을 직접 가압하여 접합할 수 있으며, 상기 공정을 통해서 형성할 수 있는 미세패턴 또는 미세채널에 대하여는 후술되는 도면을 참조하여 설명한다. As described above, the substrate 100 and the template 200 can be directly bonded to each other through the direct thermal-pressure imprinting method, and the fine patterns or microchannels that can be formed through the above process can be formed as follows. .

도 8은 도 1의 직접 열가압 임프린트 방법으로 미세패턴을 형성하는 공정을 도시한 모식도이다. FIG. 8 is a schematic diagram showing a process of forming a fine pattern by the direct heat-pressing imprint method of FIG.

도 8을 참조하면, 본 실시예에 의한 직접 열가압 임프린트 방법을 통해, 미세 패턴을 형성하는 경우, 상기 기판(100)과 상기 템플릿(200)의 접합력을 향상시키는 단계를 통해 상기 템플릿(200)의 돌출 패턴(202)은 상기 기판(100)의 상면을 통해 가압된다. Referring to FIG. 8, in the case of forming a fine pattern through the direct thermal-pressure imprinting method according to the present embodiment, the template 200 is formed by improving the bonding force between the substrate 100 and the template 200, The protrusion pattern 202 of the substrate 100 is pressed through the upper surface of the substrate 100.

그리하여, 상기 기판(100)의 표면상에는 함입 패턴(102)이 형성된다. Thus, an embedding pattern 102 is formed on the surface of the substrate 100.

이 후, 상기 템플릿(200)을 상기 척(210)을 이용하여 상기 기판(100)으로부터 이형하면, 상기 템플릿(200)의 돌출 패턴(202)이 전사된 함입 패턴(102)이 형성된 기판(100)을 제작할 수 있다. Thereafter, when the template 200 is released from the substrate 100 using the chuck 210, the protrusions 202 of the template 200 are transferred to the substrate 100 ) Can be produced.

이를 통해, 본 실시예에 의한 직접 열가압 임프린트 방법을 통해, 상기 기판(100) 상에 미세 패턴을 형성할 수 있다. Accordingly, a fine pattern can be formed on the substrate 100 through the direct thermal-pressure imprinting method according to the present embodiment.

다만, 상기와 같은 미세 패턴의 형성 공정에서는, 상기 템플릿(200)과 상기 기판(100)은 서로 다른 재질을 포함하는 것이 바람직하며, 예를 들어, 상기 템플릿(200)이 메탈 재질이면 상기 기판(100)은 세라믹 재질일 수 있다. However, if the template 200 is made of a metal material, it is preferable that the template 200 and the substrate 100 include different materials in the process of forming the fine pattern. For example, 100) may be a ceramic material.

또한, 상기 미세 패턴의 형성 공정에서는, 상기 기판(100)의 Tg(glass transition temp.)가 상기 템플릿(200)보다 충분히 낮은 것이 바람직하다. 또한, 이형을 위한 계면 표면 개질 공정을 수행하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the Tg (glass transition temp.) Of the substrate 100 is sufficiently lower than the template 200 in the step of forming the fine pattern. Further, it is preferable to carry out an interface surface modification process for release.

도 9는 도 1의 직접 열가압 임프린트 방법으로 미세채널을 형성하는 공정을 도시한 모식도이다. 9 is a schematic diagram showing a process of forming a microchannel by the direct thermal-pressure imprinting method of FIG.

도 9를 참조하면, 본 실시예에 의한 직접 열가압 임프린트 방법을 통해, 미세 채널을 형성하는 경우, 상기 기판(100)과 상기 템플릿(200)의 접합력을 향상시키는 단계를 통해 상기 템플릿(200)의 돌출 패턴(202)은 상기 기판(100)의 상면에 접합력이 향상된다. 9, when the microchannel is formed through the direct thermal-pressure imprinting method according to the present embodiment, the template 200 is formed by improving the bonding force between the substrate 100 and the template 200. [ The bonding strength of the protrusion pattern 202 on the upper surface of the substrate 100 is improved.

그리하여, 상기 기판(100)과 상기 템플릿(200)은 서로 접합되어 접합 기판(400)을 형성하게 되며, 상기 접합 기판(400)은 일체로서 내부에 미세 채널(401)이 형성되는 형태로 제작된다. Thus, the substrate 100 and the template 200 are bonded to each other to form a bonded substrate 400, and the bonded substrate 400 is integrally formed with a microchannel 401 formed therein .

다만, 상기와 같은 미세 채널의 형성 공정에서는, 상기 템플릿(200)과 상기 기판(100)은 서로 동일한 재질을 포함하는 것이 바람직하며, 예를 들어, 상기 템플릿(200)이 세라믹 재질이면 상기 기판(100)은 세라믹 재질, 상기 템플릿(200)이 메탈 재질이면 상기 기판(100)은 메탈 재질일 수 있다. In the process of forming the microchannels, the template 200 and the substrate 100 preferably include the same material. For example, if the template 200 is made of a ceramic material, 100 may be a ceramic material, and the substrate 100 may be a metal material if the template 200 is a metal material.

또한, 상기 미세 채널의 형성 공정에서는, 상기 기판(100)의 Tg(glass transition temp.) 및 녹는점은 상기 템플릿(200)과 유사하거나 같은 것이 바람직하다. Also, in the process of forming the microchannel, the Tg (glass transition temp.) And melting point of the substrate 100 may be similar to or the same as the template 200.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 임프린트 공정에서 식각 공정이나 레지스트 제거 공정 등의 후처리 공정을 생략할 수 있어, 공정을 단축시켜 공정 효율성을 향상시키며 생산성도 향상시킬 수 있다. According to the embodiments of the present invention as described above, it is possible to omit the post-treatment process such as the etching process or the resist removal process in the imprint process, thereby shortening the process, improving the process efficiency, and improving the productivity.

특히, 템플릿과 기판의 표면을 세정한 후 직접 열가압 임프린트 공정을 수행하므로 접합면의 이물질 제거 및 표면 거칠기를 낮게 유지함으로써 접합력을 향상시킬 수 있다. Particularly, since the template and the surface of the substrate are cleaned and the thermal pressure imprint process is directly performed, the bonding force can be improved by removing the foreign substances on the bonding surface and keeping the surface roughness low.

이 경우, 롤 프레스로 템플릿의 상면을 가압함으로써 접합력을 향상시키는 것은 물론, 진공 분위기에서 온도 상승, 템플릿 가압, 가압력 해제 및 온도 하강의 순서로 접합력을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다. 특히, 이와 같은 순차적인 공정을 수행함으로써, 척, 템플릿 및 기판 사이의 서로 다른 열팽창계수로 인한 온도 상승/하강에 있어서의 열충격(thermal shock)을 최소화할 수 있다. In this case, it is possible not only to improve the bonding force by pressing the upper surface of the template with the roll press, but also to improve the bonding force in the order of temperature rise, template pressing, pressing force release and temperature lowering in a vacuum atmosphere. In particular, by performing such a sequential process, it is possible to minimize the thermal shock in the temperature rise / fall due to the different coefficients of thermal expansion between the chuck, the template and the substrate.

이에 따라, 템플릿과 기판의 서로 접합되어 하나의 접합 기판을 형성하며 미세 채널을 형성하는 경우 내구성을 향상시킬 수 있으며, 템플릿을 기판으로부터 이형하는 경우에도 기판에 형성되는 미세 패턴의 정밀도 및 나노 패턴의 형성이 가능하게 된다. Accordingly, when the template and the substrate are bonded to each other to form a single bonded substrate and the microchannel is formed, the durability can be improved. Even when the template is released from the substrate, the accuracy of the fine pattern formed on the substrate, .

또한, 마지막 공정만 서로 다르게 수행함으로써, 상기 미세 채널의 형성 또는 상기 미세 패턴의 형성을 선택적으로 수행할 수 있어 이형 또는 접합 공정을 하나의 공정으로 수행할 수 있다. In addition, by performing only the last step differently, formation of the microchannel or formation of the fine pattern can be selectively performed, so that the release or bonding process can be performed in one process.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.

본 발명에 따른 직접 열가압 임프린트 방법은 미세패턴의 형성 또는 미세채널의 형성에 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다. The direct thermal pressurized imprint method according to the present invention has industrial applicability that can be used for the formation of fine patterns or the formation of microchannels.

10 : 챔버 11 : 내부 공간
100 : 기판 101 : 이물질
110 : 베이스 프레임 102 : 함입 패턴
200 : 템플릿 202 : 돌출 패턴
210 : 척 300 : 롤 프레스
400 : 접합 기판 401 : 미세채널10: chamber 11: inner space
100: substrate 101: foreign matter
110: Base frame 102: Penetration pattern
200: template 202: protrusion pattern
210: chuck 300: roll press
400: bonded substrate 401: fine channel

Claims (10)

템플릿과 기판의 표면을 세정하는 단계;
상기 템플릿을 척에 고정하여 상기 기판과 함께 챔버의 내부공간으로 위치시키는 단계;
상기 템플릿을 기판에 접촉시키는 단계;
상기 템플릿을 상기 척으로부터 분리하는 단계;
상기 기판에 접촉한 상기 템플릿의 상면을 가압하는 단계; 및
고온 고압으로 상기 기판과 상기 템플릿의 접합력을 향상시키는 단계를 포함하는 직접 열가압 임프린트 방법. Cleaning the template and the surface of the substrate;
Securing the template to the chuck and positioning it with the substrate into the interior space of the chamber;
Contacting the template to a substrate;
Separating the template from the chuck;
Pressing the upper surface of the template in contact with the substrate; And
And enhancing a bonding force between the substrate and the template at a high temperature and a high pressure. 제1항에 있어서, 상기 템플릿과 기판의 표면을 세정하는 단계에서,
습식 식각(wet etch) 공정 또는 건식 산소 플라즈마 노출 공정을 통해 상기 템플릿과 상기 기판의 표면의 이물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 직접 열가압 임프린트 방법. 2. The method of claim 1, wherein in cleaning the surface of the template and the substrate,
Wherein the foreign matter on the surface of the template and the substrate is removed through a wet etch process or a dry oxygen plasma exposure process. 제1항에 있어서, 상기 챔버의 내부공간으로 위치시키는 단계에서,
상기 템플릿을 상기 척의 진공 흡착판에 고정하여 상기 내부공간으로 위치시키고, 상기 기판은 상기 내부공간에 위치한 베이스 프레임 상에 위치시키는 것을 특징으로 하는 직접 열가압 임프린트 방법.
2. The method of claim 1, further comprising:
Wherein the template is fixed to the vacuum suction plate of the chuck to be positioned in the inner space, and the substrate is placed on the base frame located in the inner space.
제3항에 있어서, 상기 챔버의 내부공간으로 위치시키는 단계에서,
상기 내부공간을 진공 분위기로 형성하고, 상기 템플릿 및 상기 기판의 표면을 산소플라즈마로 친수성 처리하는 것을 특징으로 하는 직접 열가압 임프린트 방법. 4. The method of claim 3, wherein in positioning the inner space of the chamber,
Wherein the inner space is formed in a vacuum atmosphere, and the surface of the template and the substrate is subjected to hydrophilic treatment with oxygen plasma. 제1항에 있어서, 상기 템플릿을 상기 척으로부터 분리하는 단계에서,
상기 척으로 인가되는 진공을 해제시켜 상기 척만 상승시키는 것을 특징으로 하는 직접 열가압 임프린트 방법. The method according to claim 1, wherein, in separating the template from the chuck,
And releasing the vacuum applied to the chuck to raise the chuck only. 제1항에 있어서, 상기 기판에 접촉한 상기 템플릿의 상면을 가압하는 단계에서,
상기 내부공간의 진공을 해제하고, 롤 프레스를 상기 템플릿의 상면에서 이송시키는 것을 특징으로 하는 직접 열가압 임프린트 방법. The method according to claim 1, wherein, in the step of pressing the upper surface of the template in contact with the substrate,
Releasing the vacuum of the inner space, and transferring the roll press from the upper surface of the template. 제1항에 있어서, 상기 기판과 상기 템플릿의 접합력을 향상시키는 단계는,
상기 내부공간을 진공 분위기로 형성하여 온도를 상승시키는 단계; 및
상기 척을 하강하여 상기 템플릿을 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 열가압 임프린트 방법. 2. The method of claim 1, wherein the step of increasing the bonding strength between the substrate and the template comprises:
Forming the internal space in a vacuum atmosphere to raise the temperature; And
And lowering the chuck to press the template. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > 제7항에 있어서, 상기 기판과 상기 템플릿의 접합력을 향상시키는 단계는,
상기 척을 상승시켜 상기 템플릿에 인가된 가압력을 해제하는 단계; 및
상기 내부공간의 온도를 하강시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직접 열가압 임프린트 방법. 8. The method of claim 7, wherein the step of increasing the bonding strength between the substrate and the template comprises:
Raising the chuck to release a pressing force applied to the template; And
Further comprising lowering the temperature of the inner space. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > 제1항에 있어서,
상기 템플릿과 상기 기판은 서로 다른 재질을 포함하며,
상기 기판과 상기 템플릿의 접합력을 향상시킨 후, 상기 템플릿을 상기 기판으로부터 이형하여 상기 기판 상에 미세 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 직접 열가압 임프린트 방법. The method according to claim 1,
Wherein the template and the substrate comprise different materials,
Further comprising the step of forming a fine pattern on the substrate by releasing the template from the substrate after the bonding strength between the substrate and the template is improved. 제1항에 있어서,
상기 템플릿과 상기 기판은 동일한 재질을 포함하며,
상기 기판과 상기 템플릿의 접합력을 향상시켜, 상기 기판과 상기 템플릿이 서로 접합된 접합 기판을 형성하는 단계를 더 포함하는 직접 열가압 임프린트 방법.



The method according to claim 1,
Wherein the template and the substrate comprise the same material,
Further comprising the step of improving bonding strength between the substrate and the template to form a bonded substrate having the substrate and the template bonded to each other.



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