KR20190047112A - 유압 임프린트 장치 및 임프린트 방법 - Google Patents
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Abstract
틀과 피성형물 사이의 기체를 확실하게 제거할 수 있는 임프린트 장치 및 임프린트 방법을 제공한다. 틀(100)의 성형 패턴을 피성형물(200)에 전사하기 위한 임프린트 장치에 있어서, 틀(100)과 피성형물(200)을 유체에 의해 가압하기 위한 가압실(51)을 가지는 가압부(5)와, 가압부(5)의 압력을 받은 틀(100) 및 피성형물(200)을 지지하는 스테이지(2)와, 가압실(51) 내의 유체의 압력을 조절하는 가압 수단(6)과, 틀(100)과 피성형물(200) 주위의 분위기를 감압하기 위한 감압실(91)을 가지는 감압부(9)와, 감압실(91) 내에서 틀(100)과 피성형물(200) 사이를 이격시키는 이격 수단(7)으로 구성한다.
Description
본 발명은 틀의 패턴을 피성형물에 연속적으로 전사하기 위한 임프린트 장치 및 임프린트 방법에 관한 것이다.
최근, 마이크로 오더, 나노 오더의 초미세 패턴을 형성하는 방법으로서, 나노 임프린트 기술이 주목받고 있다. 이것은, 수지 등의 피성형물에 미세한 패턴을 갖는 틀을 가압하여, 해당 패턴을 피성형물에 전사하는 것이다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이 임프린트 기술에서는 전사 면적의 확대를 도모하기 위해, 유압을 이용한 임프린트 장치가 제안되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조).
(특허문헌 1) [특허 문헌 1]국제공개번호 WO2004/062886
(특허문헌 2) [특허 문헌 2]일본특허공개 2009－154393호 공보
종래의 임프린트 장치에서는, 틀과 피성형물 사이에 존재하는 기체가 전사 시에 기포가 되어 전사 불량을 일으키는 경우가 있었다. 그리하여, 상기 특허 문헌 2 기재의 임프린트 장치에서는, 틀과 피성형물 주위의 분위기를 감압하고, 틀과 피성형물 사이의 기체를 제거하는 탈기수단을 설치하고 있다.
그러나, 피성형물이 전사 면적이 큰 것이나 렌즈의 곡면과 같은 비평면 형상인 경우, 단지 탈기수단을 설치하는 것 만으로는, 틀과 피성형물 사이에 존재하는 기체를 충분히 제거할 수 없었다.
그리하여 본 발명에서는, 틀과 피성형물 사이의 기체를 확실히 제거할 수 있는 임프린트 장치 및 임프린트 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 임프린트 장치는, 틀의 성형 패턴을 피성형물에 전사하기 위한 것으로, 상기 틀과 상기 피성형물을 유체에 의해 가압하기 위한 가압실을 가지는 가압부와, 상기 가압부의 압력을 받은 상기 틀 및 상기 피성형물을 지지하는 스테이지와, 상기 가압실 내의 유체의 압력을 조절하는 가압 수단과, 상기 틀과 상기 피성형물 주위의 분위기를 감압하기 위한 감압실을 가지는 감압부와, 상기 감압실 내에서 상기 틀과 상기 피성형물 사이를 이격시키는 이격 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 이격 수단에 의해 상기 틀과 상기 피성형물의 단부에 형성된 틈새로 유체를 분사하는 유체 분사 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
또, 상기 가압부는, 상기 틀 또는 상기 피성형물과 함께 상기 가압실을 구성하는 가압실용 케이스와, 상기 틀 또는 상기 피성형물과의 사이를 밀폐하는 밀폐 수단과, 상기 가압실용 케이스와 상기 틀 또는 상기 피성형물의 사이를 개폐하는 개폐 수단으로 구성하거나, 혹은, 상기 틀 또는 상기 피성형물과 접촉하는 면에 배치된 가요성 막과, 상기 막과 함께 상기 가압실을 구성하는 가압실용 케이스로 구성하면 된다.
또, 상기 틀 또는 상기 피성형물의 온도를 조절하는 온도 조절 수단이나, 상기 피성형물에 소정 파장의 빛을 조사하는 광조사 수단을 구비하는 경우도 있다.
또, 본 발명의 임프린트 방법은, 틀의 성형 패턴을 피성형물에 전사하기 위한 것으로, 틀과 피성형물을 이격시킨 상태에서 상기 틀과 상기 피성형물 주위의 분위기를 감압하는 감압 공정과, 상기 틀과 상기 피성형물 사이를 밀접하게 닫는 밀접 공정과, 상기 틀과 상기 피성형물 사이를 밀접한 상태에서 유체에 의해 가압하는 가압 공정을 가지는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 임프린트 장치를 나타내는 일부 단면도이다.
도 2는 본 발명의 임프린트 장치를 나타내는 일부 단면도이다.
도 3은 본 발명의 임프린트 장치를 나타내는 일부 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 유체 분사 수단을 나타내는 일부 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 임프린트 장치를 나타내는 일부 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 임프린트 장치를 나타내는 일부 단면도이다.
도 2는 본 발명의 임프린트 장치를 나타내는 일부 단면도이다.
도 3은 본 발명의 임프린트 장치를 나타내는 일부 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 유체 분사 수단을 나타내는 일부 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 임프린트 장치를 나타내는 일부 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 임프린트 장치를 나타내는 일부 단면도이다.
본 발명의 임프린트 장치는, 도 1 ~ 도 3에 나타내는 바와 같이, 틀(100)의 성형 패턴을 피성형물(200)에 전사하기 위한 것으로, 틀(100)과 피성형물(200)을 유체에 의해 가압하기 위한 가압실(51)을 가지는 가압부(5)와, 가압부(5)의 압력을 받은 틀(100) 및 피성형물(200)을 지지하는 스테이지(2)와, 가압실(51) 내의 유체의 압력을 조절하는 가압 수단(6)과, 틀(100)과 피성형물(200) 주위의 분위기를 감압하기 위한 감압실(91)을 가지는 감압부(9)와, 감압실(91) 내에서 틀(100)과 피성형물(200) 사이를 이격시키는 이격 수단(7)으로 주로 구성된다.
본 명세서에서, 틀(100)이란, 예를 들어 「니켈 등의 금속」, 「세라믹」, 「유리상 카본 등의 탄소 소재」, 「실리콘」등으로 형성되어 있고, 그 일단면(성형면)에 소정의 패턴을 가지는 것을 가리킨다. 이 패턴은, 그 성형면에 정밀 기계 가공을 실시하여 형성할 수 있다. 또, 실리콘 기판 등에 에칭 등 반도체 미세 가공 기술에 의해 형성하거나, 이 실리콘 기판 등의 표면에 전기 주조(electro-forming)법, 예를 들어, 니켈 도금법에 의해 금속 도금을 실시하고, 이 금속 도금층을 박리하여 형성할 수도 있다. 또, 임프린트 기술을 이용하여 제작한 수지제의 틀을 이용하는 것도 가능하다. 이 경우, 틀은, 피성형물의 피성형면에 대해서 가요성 필름형상으로 형성해도 좋다. 물론 틀(100)은, 미세 패턴을 형성할 수 있는 것이면 재료나 그 제조 방법이 특히 한정되는 것은 아니다.
또, 틀(100)에 형성되는 성형 패턴은, 요철로 이루어지는 기하학적 형상 뿐만 아니라, 예를 들어, 소정의 표면 거칠기를 가지는 경면(鏡面) 상태의 전사와 같이 소정의 표면 상태를 전사하기 위한 것이나, 소정의 곡면을 가지는 렌즈 등 광학 소자를 전사하기 위한 것도 포함한다. 또, 성형 패턴은, 평면 방향의 볼록부의 폭이나 홈부의 폭의 최소 치수가 100㎛ 이하, 10㎛ 이하, 2㎛ 이하, 1㎛ 이하, 100 nm이하, 10nm 이하 등 여러 가지의 크기로 형성된다. 또, 깊이 방향의 치수도 10nm 이상, 100nm 이상, 200nm 이상, 500nm 이상, 1㎛ 이상, 10㎛ 이상, 100㎛ 이상 등 여러 가지의 크기로 형성된다.
또, 피성형물(200)이란, 예를 들어, 열가소성 수지나 중합 반응성기 함유 화합물류의 중합 반응(열경화 또는 광경화)에 의해 제조되는 수지를 가리킨다.
열가소성 수지로서는, 환상 올레핀 개환 중합/수소 첨가체(COP)나 환상 올레핀 공중합체(COC) 등의 환상 올레핀계 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트(polycarbonate), 비닐 에테르 수지, 퍼플루오로알콕시알칸(PFA)이나 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 등의 불소 수지, 폴리스티렌, 폴리이미드계 수지, 폴리에스테르계 수지 등을 이용할 수 있다.
중합 반응성기 함유 화합물류의 중합 반응(열경화 또는 광경화)에 의해 제조되는 수지로서는, 에폭시드 함유 화합물류, (메타) 아크릴산 에스테르 화합물류, 비닐 에테르 화합물류, 비스아릴나디이미드 화합물류와 같이 비닐기·알릴기 등의 불포화탄화수소기 함유 화합물류 등을 이용할 수 있다. 이 경우, 열적으로 중합하기 위해 중합 반응성기 함유 화합물류를 단독으로 사용하는 것도 가능하고, 열경화성을 향상시키기 위해 열반응성 개시제를 첨가하여 사용하는 것도 가능하다. 더욱이, 광반응성 개시제를 첨가하여 광조사에 의해 중합 반응을 진행시켜 성형 패턴을 형성할 수 있는 것도 좋다. 열반응성 라디칼 개시제로서는, 유기 과산화물, 아조 화합물이 적합하게 사용될 수 있고, 광반응성 라디칼 개시제로서는, 아세트페논 유도체, 벤조페논 유도체, 벤조인에테르 유도체, 크산톤 유도체 등이 적합하게 사용될 수 있다. 또, 반응성 모노머는 무용제로 사용해도 좋고, 용매에 용해하여 도포 후에 탈용매하여 사용해도 좋다.
또한, 피성형물(200)은, 가요성 필름 형상으로 형성한 것이나, 실리콘 등 무기 화합물 또는 금속으로 이루어지는 기판상에 층상으로 형성한 것을 사용해도 좋다. 또, 피성형물(200)은, 평면형상으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들어, 렌즈와 같은 피성형면이 곡면인 것도 포함된다(도 5, 도 6 참조).
또, 도 1에서는, 스테이지(2) 측에 틀(100), 가압부(5) 측에 피성형물(200)이 배치되어 있지만, 스테이지(2) 측에 피성형물(200), 가압부(5) 측에 틀(100)을 배치해도 상관없다.
가압부(5)는, 틀(100)과 피성형물(200)을 유체에 의해 직접 또는 간접적으로 가압하기 위한 가압실(51)을 가지는 것으로, 예를 들어, 틀(100) 또는 피성형물(200)과 함께 가압실(51)을 구성하는 가압실용 케이스(52)와, 틀(100) 또는 피성형물(200)과의 사이를 밀폐하는 밀폐 수단(54)과, 가압실용 케이스(52)와 틀(100) 또는 피성형물(200)과의 사이를 개폐하는 개폐 수단(도시하지 않음)으로 구성하면 된다. 도 3에는, 가압실용 케이스(52)와 피성형물(200)로 가압실(51)을 구성한 경우를 나타낸다.
가압실용 케이스(52)는, 개구부를 가지는 바닥이 있는 원통형상으로 형성되고, 개구부를 틀(100) 또는 피성형물(200)에 의해 닫는 것에 의해, 밀폐된 공간인 가압실(51)을 구성하는 것이다. 이 개구부는, 적어도 피성형물(200)에 전사되는 패턴 영역보다 크게 형성된다. 재질은, 임프린트 프로세스 중의 성형 조건에 대해, 내압성, 내열성을 가지는 것이면 어떠한 것이어도 좋으며, 예를 들어, 탄소강 등의 철재나 SUS 등의 금속을 이용할 수 있다.
밀폐 수단(54)은, 가압실(51)을 밀폐하기 위해, 가압실용 케이스(52)와 틀(100) 또는 피성형물(200)과의 사이를 밀접시키는 것이다. 예를 들면, 도 1에 나타내는 바와 같이, 밀폐 수단(54)로서 O링을 마련함과 함께, 가압실용 케이스(52)의 측벽(52A)의 스테이지측 단부에 O링의 단면의 직경보다 얕은 오목한 상태의 홈(55)을 형성하고, 이 홈에 O링을 배치하면 된다. 이것에 의해, 틀(100) 또는 피성형물(200)을 가압실용 케이스(52)와 스테이지(2)에 의해 협지(挾持)하고, 가압실용 케이스(52)와 피성형물(200)을 밀접시킬 수 있으므로, 가압실(51)을 밀폐할 수 있다. 또, 가압실용 케이스(52)와 틀(100) 또는 피성형물(200)과의 사이에 경사가 있어도, 그 평행도가 O링의 압착값(squeeze margin) 이내이면, 가압실(51)을 확실히 밀폐할 수 있다.
개폐 수단은, 도시하지 않지만, 가압실용 케이스(52)와 틀(100) 또는 피성형물(200)을 근접 또 이격함으로써 가압실(51)을 개폐하는 것으로, 예를 들면 가압실용 케이스(52)를 유압식 또는 공압식 실린더에 의해 이동하는 것이나, 상기 모터와 볼나사에 의해 이동하는 것 등을 적용할 수 있다.
또한, 가압부(5)를 이와 같이 구성하는 경우에는, 가압실(51)을 구성하는 틀(100) 또는 피성형물(200)은 가요성 필름상인 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 피성형면에 유체에 의한 균일한 압력을 가할 수 있다.
또, 도시하지 않지만, 가압부(5)의 다른 예로서는, 틀(100) 또는 피성형물(200)과 접촉하는 면에 배치된 가요성 막과, 이 막과 함께 가압실을 구성하는 가압실용 케이스로 구성해도 좋다. 이에 의해, 가압실의 압력을 막을 통해 간접적으로 틀(100)과 피성형물(200)에 가할 수 있다.
가요성 막의 재료로서는, 예를 들면, 수지나 얇은 금속, 고무 등 탄성체 등을 이용할 수 있다. 또, 가압실측에 피성형물(200)에 대해 소정의 파장의 빛을 방사하는 광원을 설치하는 경우에는, 이 막은 이 빛을 투과 가능한 재료가 선택된다. 막의 두께는 10mm 이하, 바람직하게는 3mm 이하, 더욱 바람직하게는 1mm 이하로 형성된다.
가압실용 케이스는, 위의 예와 마찬가지로, 개구부를 가지는 바닥이 있는 원통형으로 형성된다. 또, 이 가압실용 케이스와 막은 접착제 등에 의해 고착되고, 가압실 내가 밀폐된다. 또한, 상기 가압실용 케이스와 막은 상술한 바와 마찬가지로 밀폐 수단에 의해 밀폐해도 된다.
스테이지(2)는 가압부(5)의 압력을 받은 틀(100) 및 피성형물(200)을 지지하기 위한 것이다. 스테이지(2)의 틀(100) 또는 피성형물(200)과 접촉하는 측의 면은 충분히 넓고 원활하게 형성된다. 재질은, 임프린트 프로세스 중의 성형 조건에 대해, 내압성, 내열성을 가지는 것이면 어떠한 것이어도 좋으며, 예를 들면, 탄소강 등의 철재나 SUS 등의 금속을 이용할 수 있다. 또, 틀(100) 또는 피성형물(200)을 스테이지(2) 측부터 가열하는 경우에는, 금속 등 열전도성이 높은 것을 이용하는 것이 바람직하다. 또, 틀(100) 또는 피성형물(200)을 가압실(51)측부터 가열하는 경우에는, 스테이지(2) 측에 열이 도망치는 것을 방지하기 위해 열전도성이 낮은 것을 이용해도 좋지만, 가열 불균형을 방지하기 위해, 스테이지 표면은 열전도성이 높은 것으로 구성하는 것이 바람직하다. 또, 광임프린트 프로세스에 있어서, 광원을 스테이지(2) 측에 배치하는 경우에는, 유리 등 투명한 재료를 이용하면 된다. 또, 피성형물(200)에 불필요한 전사자국이 생기는 것을 방지하기 위해 틀(100)과 스테이지(2)를 일체로 형성해도 좋다. 예를 들면, 종래에는, 패턴을 전기주조에 의해 형성한 후, 패턴 부분만 잘라 이용하고 있지만, 이것을 자르지 않고 그대로 이용할 수 있다.
가압 수단(6)은, 틀(100)의 패턴을 피성형물(200)에 전사 가능한 압력까지 가압실(51) 내의 유체의 압력을 조절 가능하면 어떤 것이어도 좋지만, 예를 들면, 가압실용 케이스(52)에 가압실용 기체 급배유로(62)를 접속하고, 가압실용 기체 급배유로(62)를 통해 가압실(51)에 공기나 불활성 가스 등 기체를 공급 또는 배출하면 된다. 상기 기체의 공급에는 압축된 기체를 가지는 봄베나 압축기 등 기체 공급원(61)을 이용할 수 있다. 또, 기체의 배기에는, 도시하지 않지만, 탈기밸브의 개폐에 의해 기체를 배기하도록 하면 된다. 또한, 적당한 안전밸브 등을 설치해도 좋다.
감압부(9)는, 틀(100)과 피성형물(200) 주위의 분위기, 특히 틀(100)과 피성형물(200) 사이의 분위기를 감압하기 위한 감압실(91)을 가지는 것으로, 이에 의해, 틀(100), 피성형물(200), 스테이지(2)의 사이에 존재하는 기체를 제거하고, 틀(100)과 피성형물(200)을 균일하게 가압할 수 있다.
감압부(9)로서는, 예를 들면, 틀(100) 및 피성형물(200)의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를 내포하는 감압실(91)과, 감압실에 접속되는 감압실용 기체 급배유로(95)와 감압실용 기체 급배유로(95)를 통해 감압실(91) 내의 기체를 배기하는 감압용 펌프(96)로 구성하면 된다.
감압실(91)은, 예를 들어, 도 1에 나타내는 바와 같이, 가압실용 케이스(52)와, 가압실용 케이스(52)의 상부에서 수평으로 연신하는 플랜지부(52B)와, 가압실용 케이스(52)를 덮도록 플랜지부(52B)로부터 아래로 수직으로 내려진 사복(蛇腹)(93)과, 상기 사복(93)과 스테이지(2) 사이를 밀폐하는 씰 부재(94)와, 스테이지(2)로 형성된다. 따라서, 가압실(51)도 감압실의 일부로 된다. 또한, 씰 부재(94)는, 사복(93)의 스테이지(2) 측에 형성된 오목한 형상의 홈(97)에 배치된다. 또, 감압용 펌프(96)는 틀(100)에 피성형물(200)을 가압했을 때에 전사 불량이 생기지 않는 범위까지 감압실(91)을 감압할 수 있는 것이면 된다. 또한, 사복(93), 씰 부재(94)는 감압했을 때의 외력에 견딜 수 있는 강도를 가지는 것인 것은 말할 나위 없다.
또, 상술한 가압실용 기체 급배유로(62)와 감압실용 기체 급배유로(95)를 공통으로 하는 것도 가능하다. 이 경우, 우선, 가압실(51)을 해방한 상태에서 감압실(91) 및 가압실(51)의 기체를 배출하여 감압실(91) 내의 기체를 제거한 다음, 가압실(51)을 폐쇄한 후, 가압실(51)에 기체를 공급하여 틀(100)에 대해 피성형물(200)을 가압하면 된다.
또, 가압부(5)를 가압실용 케이스와 가요성 막으로 구성하고, 상기 가압실용 케이스와 막 사이를 접착제 등에 의해 고착하는 경우에는, 감압 시에 가압실(51) 내와 감압실(91) 내의 압력을 같은 압력으로 하기 위한 감압용 압력 조절 수단(도시하지 않음)을 설치해도 좋다. 감압용 압력 조절 수단으로서는, 예를 들면, 가압실(51)과 감압실(91)을 개폐밸브를 통해 접속하는 연통로를 형성하면 된다. 이것에 의해 감압 시에 개폐밸브를 개방함으로써 가압실(51)과 감압실(91)을 같은 압력으로 할 수 있다.
이격 수단(7)은, 감압실(91) 내에서, 감압 시에 틀(100)과 피성형물(200) 사이를 이격시키고, 틀(100)과 피성형물(200) 사이의 기체를 확실히 제거하기 위한 것이다. 이것에 의해, 전사 면적이 커져도 기체를 확실하게 제거할 수 있다. 이격 수단(7)은, 틀(100)과 피성형물(200) 사이에 틈새(150)를 형성하는 것이면 어떠한 것이어도 좋지만, 예를 들어, 도 1에 나타내는 바와 같이, 틀(100) 또는 피성형물(200)의 단부를 협지하는 협지부(71)와, 틀(100)과 피성형물(200)이 이격하는 방향으로 상기 협지부(71)를 이동시키는 승강 수단(72)으로 구성하면 된다.
협지부(71)는, 예를 들어, 용수철 등 탄성력을 가하여 협지하는 클립 등을 이용할 수 있다.
승강 수단(72)으로서는, 유압식 또는 공압식 실린더에 의해 이동시키는 것이나, 전동 모터와 볼나사에 의해 이동시키는 것 등을 이용할 수 있다.
또, 본 발명의 임프린트 장치는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 틀(100)과 피성형물(200)의 단부에 유체를 분사하는 유체 분사 수단(3)을 설치해도 좋다. 이것에 의해, 전사 후에 밀접하고 있는 틀(100)과 피성형물(200)의 단부에 이격 수단(7)을 이용하여 틈새를 형성하고, 상기 틈새에 유체를 분사함으로써 이형을 실시할 수 있다.
유체 분사 수단(3)은, 틀(100)과 피성형물(200) 사이에 유체를 분사하는 분사구(31)와, 분사구(31)로부터 분사하는 유체의 유속을 조절하는 유속 조절 수단(도시하지 않음)과, 분사구(31)에 유체를 공급하는 유체 공급원(도시하지 않음)으로 주로 구성된다.
분사구(31)는, 예를 들면 피성형물(200)의 단부를 따라 형성된 슬릿형상으로 형성할 수 있다. 슬릿의 폭은 틀(100)과 피성형물(200)의 접착력 등에 따라 조절하면 되지만, 예를 들면, 폭 0.2~0.5mm의 것을 이용하면 된다. 또, 피성형물(200)의 단부에 따라 적당한 간격으로 복수의 구멍이 설치된 멀티 노즐을 이용하는 것도 가능하다. 또한, 분사구(31)는 이격 수단(7)과는 독립적으로 설치해도 좋지만, 예를 들면, 상술한 협지부(71)의 하부에 일체로 형성해도 좋다.
또, 도 4에 나타내는 바와 같이, 분사구(31)는, 피성형물(200)을 사이에 두고 대향하는 위치에 형성하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 대향하는 위치로부터 분사된 유체가 틀(100)과 피성형물(200) 사이의 중앙부에서 충돌한다. 그러면, 유체는 속도를 잃어 동압으로부터 정압으로 바뀌고, 충돌부의 정압이 피성형물(200)의 상면의 압력보다 높아지므로, 피성형물(200)을 들어올린다. 이렇게 되어, 분출된 고속 유체의 에너지는 정압에 변환되기 때문에, 유체가 벽면에서 생기는 벗겨짐, 와류, 전단력을 순식간에 소멸시킴으로써, 피성형물(200)에 전사된 패턴이 손상 등을 받는 것을 방지할 수 있다. 또한, 유체압이 틀(100)과 피성형물(200) 사이에 상쇄된다면, 분사구(31)는 유체를 3 방향이나 4 방향으로부터 분사하는 위치에 설치하는 것도 물론 가능하다.
유속 조절 수단은, 분사구(31)로부터 분사하는 유체의 유속을 조절할 수 있으면 어떤 것이어도 좋지만, 예를 들면, 유속을 압력과 분출 시간으로 조절하는 것을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 어큐뮬레이터로 0.2~0.5 MPa로 축압된 유체를 50~300 ms의 펄스로 분출하도록 구성하면 좋다.
유체 공급원은, 기체를 분사구(31)로 보내는 공기압축기나 압축된 기체를 저장하는 봄베 등을 이용할 수 있다.
온도 조절 수단은, 도시하지 않지만, 피성형물을 가열 또는 냉각함으로써 피성형물의 온도를 조절하는 것이다. 온도 조절 수단은, 피성형물을 직접 또는 간접적으로 가열하는 가열 수단이나 냉각하는 냉각 수단을 사용할 수 있다.
가열 수단은, 틀(100)과 피성형물(200)의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를, 소정의 온도, 예를 들면 피성형물(200)의 유리전이온도 이상 또는 용융온도 이상으로 가열할 수 있는 것이면 어떠한 것이어도 좋다. 또, 피성형물(200)을 스테이지(2) 측부터 가열하는 것이어도, 가압실(51)측부터 가열하는 것이어도 좋다. 예를 들면, 스테이지(2) 내에 히터를 설치하여 스테이지(2)측부터 틀(100)이나 피성형물(200)을 가열하는 것을 이용할 수 있다. 또, 가압실(51)에 세라믹 히터나 할로겐 히터와 같은 전자파에 의한 방사에 의해 가열하는 방사열원을 마련하여 틀(100)이나 피성형물(200)을 가열하는 것을 이용할 수도 있다. 또, 가열한 액체나 기체를 이용해 가열하는 것도 가능하다.
냉각 수단은, 틀(100)과 피성형물(200)의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를, 소정의 온도, 예를 들면 피성형물(200)의 유리전이온도 미만 또는 용융온도 미만으로 냉각할 수 있는 것이면 어떠한 것이어도 좋다. 또, 피성형물(200)을 스테이지(2)측부터 냉각하는 것이어도, 가압실(51)측부터 냉각하는 것이어도 좋다. 예를 들면, 스테이지(2) 내에 냉각용 수로를 마련하여 스테이지(2)측부터 틀(100)이나 피성형물(200)을 냉각하는 것을 이용할 수 있다.
또, 광임프린트 프로세스에 이용하는 경우에는, 피성형물(200)에 소정의 파장의 전자파를 방사할 수 있는 광원을 가압실(51) 내에 배치하면 좋다.
다음에, 본 발명의 임프린트 방법을 본 발명의 임프린트 장치의 동작과 함께 설명한다. 본 발명의 임프린트 방법은, 틀(100)의 성형 패턴을 피성형물(200)에 전사하기 위한 것으로, 틀(100)과 피성형물(200)을 이격시킨 상태에서 틀(100)과 피성형물(200) 주위의 분위기를 감압하는 감압 공정과, 틀(100)과 피성형물(200) 사이를 밀접하게 닫는 밀접 공정과, 틀(100)과 피성형물(200) 사이를 밀접한 상태에서 유체에 의해 가압하는 가압 공정으로 주로 구성된다.
감압 공정에서는, 개폐 수단에 의해, 가압실용 케이스(52)를 이동하고, 감압부(9)의 씰 부재(94)를 스테이지(2)에 맞닿게 하여 감압실(91)을 밀폐한다. 또, 이격 수단(7)을 이용하여 피성형물(200)을 틀(100)로부터 이격시킨다. 이 상태에서, 감압용 펌프(96)을 작동시키고, 감압실(91) 내를 감압하여 피성형물(200)과 틀(100) 사이의 기체를 제거한다(도 1 또는 도 5 참조).
밀접 공정에서는, 이격 수단(7)을 이용해 피성형물(200)을 틀(100) 위에 중첩한다(도 2 참조). 계속하여, 개폐 수단에 의해 가압실용 케이스(52)를 이동하고, 가압부(5)의 씰 부재(54)를 피성형물(200)에 맞닿게 하여 틀(100)과 피성형물(200) 사이를 닫는다(도 3 참조).
가압 공정에서는, 기체 공급원(61)으로부터 가압실(51)에 기체를 공급하고, 피성형물(200)과 틀(100)을 가압한다. 이때, 열임프린트에서는, 피성형물(200)을 온도 조절 수단에 의해 가열·냉각하여 틀(100)의 성형 패턴을 피성형물(200)에 전사한다. 또, 광임프린트에서는 피성형물(200)에 광원의 빛을 조사하여 틀(100)의 성형 패턴을 피성형물(200)에 전사한다.
마지막으로, 피성형물(200)로부터 틀(100)을 이형한다.
이와 같이 함으로써, 전사 면적이 커져도 틀(100)과 피성형물(200) 사이의 기체를 확실하게 제거할 수 있고, 기포를 원인으로 하는 전사 불량을 확실하게 방지할 수 있다.
2: 스테이지
3: 유체 분사 수단
5: 가압부 6: 가압 수단
7: 이격 수단 9: 감압부
51: 가압실 52: 가압실용 케이스
54: 밀폐 수단 91: 감압실
100: 틀 200: 피성형물
5: 가압부 6: 가압 수단
7: 이격 수단 9: 감압부
51: 가압실 52: 가압실용 케이스
54: 밀폐 수단 91: 감압실
100: 틀 200: 피성형물
Claims (7)
- 틀의 성형 패턴을 피성형물에 전사하기 위한 임프린트 장치에 있어서,
상기 틀과 상기 피성형물을 유체에 의해 가압하기 위한 가압실을 가지는 가압부와,
상기 가압부의 압력을 받은 상기 틀 및 상기 피성형물을 지지하는 스테이지와,
상기 가압실 내의 유체의 압력을 조절하는 가압 수단과,
상기 틀과 상기 피성형물 주위의 분위기를 감압하기 위한 감압실을 가지는 감압부와,
상기 감압 실내에서, 상기 틀과 상기 피성형물 사이를 이격시키는 이격 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 이격 수단에 의해 상기 틀과 상기 피성형물의 단부에 형성된 틈새로 유체를 분사하는 유체 분사 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 가압부는, 상기 틀 또는 상기 피성형물과 함께 상기 가압실을 구성하는 가압실용 케이스와, 상기 틀 또는 상기 피성형물과의 사이를 밀폐하는 밀폐 수단과, 상기 가압실용 케이스와 상기 틀 또는 상기 피성형물의 사이를 개폐하는 개폐 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 가압부는, 상기 틀 또는 상기 피성형물과 접촉하는 면에 배치된 가요성 막과, 상기 막과 함께 상기 가압실을 구성하는 가압실용 케이스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 틀 또는 상기 피성형물의 온도를 조절하는 온도 조절 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 피성형물에 소정 파장의 빛을 조사하는 광조사 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치. - 틀의 성형 패턴을 피성형물에 전사하기 위한 임프린트 방법에 있어서,
틀과 피성형물을 이격시킨 상태에서 상기 틀과 상기 피성형물 주위의 분위기를 감압하는 감압 공정과,
상기 틀과 상기 피성형물 사이를 밀접하게 닫는 밀접 공정과,
상기 틀과 상기 피성형물 사이를 밀접한 상태에서 유체에 의해 가압하는 가압 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
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2012
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