KR20230140641A - 임프린트 장치 - Google Patents
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Abstract
일 실시예에 따른 임프린트 장치는 기판을 지지하는 스테이지, 상기 기판에 대해 필름을 가압하는 가압 롤러, 상기 가압 롤러의 양단에 대응하여 위치하는 제1 로드셀 및 제2 로드셀, 그리고 상기 제1 로드셀의 출력 및 상기 제2 로드셀의 출력에 기초하여 상기 필름의 이형 상태를 모니터링하는 제어부를 포함한다.
Description
본 발명은 임프린트 장치 및 임프린트 장치를 사용하여 수행되는 공정을 모니터링하는 방법에 관한 것이다.
임프린트 기술은 상대적으로 단순한 기계적인 전사 공법임에도 불구하고 포토리소그래피(photolithography) 기술과 같이 나노미터 차수(예컨대, 10nm 이하)의 분해능으로 패턴을 형성할 수 있다. 임프린트 기술은 레진(resin) 재료, 가압 방식, 경화 균일도 등이 주요 인자이며, 이들이 동시에 잘 구현되어야 원하는 형상과 품질의 패턴을 얻을 수 있다.
임프린트 방식에는 하드 임프린트 방식과 소프트 임프린트 방식이 있다. 하드 임프린트 방식은 원하는 패턴과 치수를 가지는 하드 마스터(hard master)를 레진이 도포된 목표 기판에 가압하여 패턴을 전사하는 방식이다. 플레이트-투-플레이트(plate-to-plate) 기반의 하드 임프린트 방식은 마스터와 기판 간의 두께 차이에 기인하는 평탄도 오차에 의해 가압 균일도 확보가 어려워 대면적에는 적합하지 않을 수 있다. 소프트 임프린트 방식은 필름과 같은 유연한 기재에 마스터의 패턴을 1차 전사하여 스탬프(stamp)를 제작하고 레진이 도포된 목표 기판에 스탬프를 가압하여 패턴을 2차 전사하는 방식이다. 롤-투-플레이트(roll-to-plate) 기반의 소프트 임프린트 방식은 대면적에서도 가압 균일도를 얻는데 유리할 수 있고, 연속적인 기재의 반송이 가능하여 생산성 측면에서도 유리할 수 있다.
임프린트 기술은 가압 공정 및 이형 공정을 포함하며, 가압 공정 시 잔막 균일도 관리와 이형 공정 시 패턴 뜯김이 문제가 될 수 있다. 응용 분야의 대면적화에 따라 임프린트 영역의 확장은 가압 또는 이형 공정 시 위험을 더욱 높일 수 있다.
실시예들은 임프린트 장치를 사용하여 수행되는 이형 공정 중 이상 상태를 모니터링할 수 있는 임프린트 장치를 제공하기 위한 것이다.
일 실시예에 따른 임프린트 장치는 기판을 지지하는 스테이지, 상기 기판에 대해 필름을 가압하는 가압 롤러, 상기 가압 롤러의 양단에 대응하여 위치하는 제1 로드셀 및 제2 로드셀, 그리고 상기 제1 로드셀의 출력 및 상기 제2 로드셀의 출력에 기초하여 상기 필름의 이형 상태를 모니터링하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는 상기 제1 및 제2 로드셀의 출력 합에 기초하여 상기 이형 상태를 모니터링할 수 있다.
상기 제어부는 상기 출력 합의 변동을 이용하여 상기 이형 상태를 모니터링할 수 있다.
상기 제어부는 상기 출력 합을 상기 필름의 정상 이형 영역에 대한 상기 제1 및 제2 로드셀의 출력 합과 비교하여 불량 여부를 판단할 수 있다.
상기 출력 합은 하기 식 (1) 내지 (3)으로 표현될 수 있다.
∑(FL + FR)
(1)
FL = FInitial_L + FReaction_L - FDemolding_L
(2)
FR = FInitial_R + FReaction_R - FDemolding_R
(3)
여기서 FL은 제1 로드셀의 출력이고, FR은 제2 로드셀의 출력이고, FInitial_L은 제1 로드셀의 설정 오차를 고려한 초기값이고, FReaction_L은 제1 로드셀에 작용하는 필름의 반력이고, FDemolding_L은 제1 로드셀에 작용하는 필름의 이형력이고, FInitial_R은 제2 로드셀의 설정 오차를 고려한 초기값이고, FReaction_R은 제2 로드셀에 작용하는 필름의 반력이고, FDemolding_R은 제2 로드셀에 작용하는 필름의 이형력일 수 있다.
상기 제1 및 제2 로드셀의 원점이 상기 가압 롤러가 상기 기판으로부터 이격된 상태에서 설정될 수 있다.
상기 임프린트 장치는 상기 필름을 지지하는 지지부를 더 포함할 수 있고, 상기 지지부는 자중에 의해 또는 액추에이터와 연결되어 상기 필름의 장력을 제어하는 롤러를 포함할 수 있다.
상기 임프린트 장치는 상기 가압 롤러의 양단을 회전 가능하게 지지하는 베어링, 그리고 상기 가압 롤러와 상기 제1 및 제2 로드셀 사이에 위치하며 제1 측부 및 제2 측부를 포함하는 브리지를 더 포함할 수 있다. 상기 가압 롤러는 상기 베어링을 통해 브리지에 고정될 수 있고, 상기 제1 로드셀 및 상기 제2 로드셀은 각각 상기 제1 측부 및 상기 제2 측부와 연결될 수 있다.
상기 임프린트 장치는 상기 제1 로드셀 및 상기 제2 로드셀 각각에 연결되어 조립 오차를 보정하는 플로팅 조인트를 더 포함할 수 있다.
상기 임프린트 장치는 상기 플로팅 조인트와 연결되어 있으며 상기 가압 롤러의 양단의 상하 이동을 개별적으로 제어할 수 있는 구동 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 임프린트 장치는 상기 브리지를 이동 가능하게 지지하는 프레임을 더 포함할 수 있다. 상기 구동 장치는 상기 프레임에 고정된 모터 및 볼스크류를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 임프린트 장치는 수지가 도포된 기판 또는 마스터에 대해 필름을 가압하는 가압부, 그리고 상기 가압부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다. 상기 가압부는 상기 필름과 접촉하면서 상기 필름을 가압하는 가압 롤러, 상기 가압 롤러와 연결되어 있는 브리지, 그리고 상기 브리지와 연결되어 있는 제1 로드셀 및 제2 로드셀을 포함한다. 상기 제어부는 상기 제1 로드셀 및 상기 제2 로드셀의 출력 합에 기초하여 상기 필름의 이형 상태를 모니터링한다.
상기 제어부는 상기 출력 합의 변동을 이용하여 상기 이형 상태를 모니터링할 수 있다.
상기 제어부는 상기 출력 합을 상기 필름의 정상 이형 영역에 대한 상기 제1 및 제2 로드셀의 출력 합과 비교하여 불량 여부를 판단할 수 있다.
상기 출력 합은 하기 식 (1) 내지 (3)으로 표현될 수 있다.
∑(FL + FR)
(1)
FL = FInitial_L + FReaction_L - FDemolding_L
(2)
FR = FInitial_R + FReaction_R - FDemolding_R
(3)
여기서 FL은 제1 로드셀의 출력이고, FR은 제2 로드셀의 출력이고, FInitial_L은 제1 로드셀의 설정 오차를 고려한 초기값이고, FReaction_L은 제1 로드셀에 작용하는 필름의 반력이고, FDemolding_L은 제1 로드셀에 작용하는 필름의 이형력이고, FInitial_R은 제2 로드셀의 설정 오차를 고려한 초기값이고, FReaction_R은 제2 로드셀에 작용하는 필름의 반력이고, FDemolding_R은 제2 로드셀에 작용하는 필름의 이형력일 수 있다.
상기 임프린트 장치는 상기 필름을 지지하는 지지부를 더 포함할 수 있고, 상기 지지부는 자중에 의해 또는 액추에이터와 연결되어 상기 필름의 장력을 제어하는 롤러를 포함할 수 있다.
상기 임프린트 장치는 상기 가압 롤러의 양단을 회전 가능하게 지지하는 베어링을 더 포함할 수 있다. 상기 브리지는 상기 가압 롤러와 상기 제1 및 제2 로드셀 사이에 위치하며 제1 측부 및 제2 측부를 포함할 수 있다. 상기 가압 롤러는 상기 베어링을 통해 브리지에 고정될 수 있고, 상기 제1 로드셀 및 상기 제2 로드셀은 각각 상기 제1 측부 및 상기 제2 측부와 연결될 수 있다.
상기 임프린트 장치는 상기 제1 로드셀 및 상기 제2 로드셀 각각에 연결되어 조립 오차를 보정하는 플로팅 조인트를 더 포함할 수 있다.
상기 임프린트 장치는 상기 플로팅 조인트와 연결되어 있으며 상기 가압 롤러의 양단의 상하 이동을 개별적으로 제어할 수 있는 구동 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 임프린트 장치는 상기 브리지를 이동 가능하게 지지하는 프레임을 더 포함할 수 있고, 상기 구동 장치는 상기 프레임에 고정된 모터 및 볼스크류를 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 임프린트 장치를 사용하여 패턴 전사 시 이형 공정 중 이상 상태를 모니터링할 수 있다. 이형 공정 발생할 수 있는 다양한 공정 불량에 대하여 로드셀의 출력의 합의 변동을 확인하여 모니터링함으로써 이상 상태에 의한 사고나 패턴의 품질 저하 등을 실시간으로 확인할 수 있고, 이에 따라 품질 관리를 통한 수율과 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 실시예들에 따르면, 명세서 전반에 걸쳐 인식될 수 있는 유리한 효과가 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 임프린트 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 임프린트 및 식각 공정의 개념도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 임프린트 장치를 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 임프린트 장치를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 5 및 도 6은 각각 도 4에 도시된 임프린트 장치를 사용하여 수행되는 가압 공정 및 이형 공정을 나타내는 도면이다.
도 7은 이형 상태와 이형력의 상관관계를 나타내는 개략도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 표시 패널의 개략적인 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 임프린트 및 식각 공정의 개념도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 임프린트 장치를 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 임프린트 장치를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 5 및 도 6은 각각 도 4에 도시된 임프린트 장치를 사용하여 수행되는 가압 공정 및 이형 공정을 나타내는 도면이다.
도 7은 이형 상태와 이형력의 상관관계를 나타내는 개략도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 표시 패널의 개략적인 단면도이다.
첨부한 도면을 참고하여 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 구성 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 구성이 다른 구성 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 구성이 없는 것을 뜻한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다는 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, "연결"된다는 둘 이상의 구성요소가 직접적으로 연결되는 경우만을 의미하는 것이 아니고, 둘 이상의 구성요소가 다른 구성요소를 통하여 간접적으로 연결되는 경우, 물리적으로 연결되는 경우나 전기적으로 연결되는 경우뿐만 아니라, 위치나 기능에 따라 상이한 명칭으로 지칭되었으나 실질적으로 일체인 각 부분이 서로 연결되는 경우를 포함할 수 있다.
도면에서, 방향을 나타내는데 부호 "x", "y" 및 "z"가 사용되고, 여기서 "x"는 제1 방향이고, "y"는 제1 방향과 수직인 제2 방향이고, "z"는 제1 방향 및 제2 방향과 수직인 제3 방향이다.
도 1은 일 실시예에 따른 임프린트 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 일 실시예에 따른 임프린트 및 식각 공정의 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 롤-투-플레이트(roll-to-plate) 기반의 전사 방식을 사용하는 임프린트 장치 및 임프린트 방법이 개시된다. 임프린트 장치는 스테이지(10), 가압부(20), 롤러부(30), 지지부(40), 코팅부(50), 제어부(60) 등을 포함할 수 있다.
스테이지(10)는 스탬프 공정에서 마스터 패턴이 형성되어 있는 마스터(M)를 지지할 수 있다. 또한, 스테이지(10)는 임프린트 공정에서 패턴이 전사될 기판(S)을 지지할 수 있다. 스테이지(10)는 가압부(20)와 코팅부(50) 간에 제1 방향(x)으로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 임프린트 장치는 이러한 스테이지(10)의 이동을 위한 레일, 선형 모터 등을 포함할 수 있다.
가압부(20)는 필름(F)을 마스터(M) 또는 기판(S)에 대하여 가압할 수 있다. 가압부(20)는 가압 롤러(21)를 포함할 수 있고, 가압 롤러(21)는 제1 방향(x)으로 이동하면서 필름(F)을 마스터(M) 또는 기판(S)과 접촉시킬 수 있다. 실질적으로, 가압 롤러(21)에 의해 가압될 때 필름(F)은 마스터(M) 또는 기판(S)보다는 마스터(M)에 도포된 레진 또는 기판(S)에 도포된 레진과 접촉할 수 있다. 가압 롤러(21)가 원위치로 복귀하면 필름(F)은 마스터(M) 또는 기판(S)으로부터 분리될 수 있다.
롤러부(30)는 필름(F)을 감거나 풀 수 있다. 롤러부(30)는 필름(F)을 공급하는 롤러(31) 및 필름(F)을 회수하는 롤러(32)를 포함할 수 있고, 이들 롤러들(31, 32)은 제1 방향(x)으로 가압부(20)의 양측에 위치할 수 있다. 롤러들(31, 32)의 동작에 의해, 필름(F)은 롤러(31)에서 풀리고 롤러(32)에 감기면서 스테이지(10)와 가압부(20) 사이에서 이동할 수 있다.
지지부(40)는 필름(F)을 마스터(M) 또는 기판(S)으로부터 이격되게 지지하고 필름(F)의 장력을 제어할 수 있는 롤러들(41, 42, 43)을 포함할 수 있다. 롤러들(41, 42, 43)은 롤러(31)로부터 가압부(20) 쪽으로 필름(F)의 이동을 안내하는 롤러(41), 필름(F)이 마스터(M) 또는 기판(S)으로부터 이격되게 필름(F)을 지지하고 롤러(32) 쪽으로 필름(F)의 이동을 안내하는 롤러(42), 그리고 필름(F)이 가압부(20)에 의해 가압될 때 또는 필름(F)이 이형될 때 필름(F)의 장력을 제어하는 롤러(43)를 포함할 수 있다. 제1 방향(x)으로 롤러(41)는 롤러(31)와 가압부(20) 사이에 위치할 수 있고, 롤러들(42, 43)은 가압부(20)와 롤러(32) 사이에 위치할 수 있다.
롤러(41)는 제1 방향(x)으로 롤러(41)의 일측과 타측의 필름(F)의 장력을 분리할 수 있다. 롤러(42)는 롤러(41)보다 필름(F)을 높은 위치에서 지지하도록 설치될 수 있다. 예컨대, 롤러(42)는 가압부(20)의 측면에 장착될 수 있고 가압 롤러(21)보다 높게 위치할 수 있다. 이에 따라 필름(F)은 롤러(41)로부터 롤러(42)까지 스테이지(10) 상에 배치되는 마스터(M) 또는 기판(S)에 대해 점점 더 이격되도록 경사진 상태로 배치될 수 있다. 롤러(43)는 롤러(41)와 롤러(42) 사이의 장력을 유지할 수 있다. 가압부(20)의 가압 롤러(21)가 필름(F)과 접촉한 상태에서 제1 방향(x)으로 이동하면 롤러(41)와 롤러(42) 사이의 필름(F)의 장력이 변할 수 있다. 롤러(43)의 자중에 의해, 또는 다른 보조 수단(예컨대, 롤러(43)와 연결된 실린더 같은 액추에이터(actuator)에 의한 하중)에 의해 필름(F)의 장력을 일정하게 제어할 수 있다. 지지부(40)는 롤러들(41, 42, 43)과 짝을 이루거나 협력하는 추가적인 롤러들을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 도시된 바와 같이, 지지부(40)는 가압부(20)의 측면에 롤러(42)보다 높은 위치에 장착된 롤러를 포함할 수 있다.
코팅부(50)는 마스터(M) 또는 기판(S) 위에 레진을 코팅할 수 있다. 코팅부(50)는 잉크젯, 슬롯다이, 디스펜싱과 같은 방식으로 마스터(M) 위에 스탬프용 레진을 코팅할 수 있고 기판(S) 위에 임프린트용 레진을 코팅할 수 있다. 레진은 자외선 등의 특정 파장 범위의 높은 에너지를 가지는 광을 조사하면 짧은 시간 내에 경화반응이 진행되는 광경화성 레진일 수 있다. 광경화성 레진은 광경화성 아크릴계 레진, 광경화성 비닐에테르계 레진 등일 수 있다.
제어부(60)는 임프린트 장치의 각 구성요소의 동작 및 전체적인 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(60)는 스탬프 공정, 임프린트 공정 등 전체 공정을 모니터링할 수 있고, 이상 여부를 판단할 수 있다.
임프린트 장치는 마스터(M)에 형성된 패턴을 필름(F)으로 전사하는 스탬프 공정 및 필름(F)으로 전사된 패턴을 기판(S)으로 전사하는 임프린트 공정에 사용될 수 있다.
각 공정에 대해 설명하면, 스탬프 공정은 필름(F)에 스탬핑 패턴을 형성하여 필름(F)을 스탬프로 제작하는 공정일 수 있다. 스탬프 공정에서, 스테이지(10)는 마스터 패턴이 형성되어 있는 마스터(M)를 지지할 수 있다. 스탬프용 레진이 코팅부(50)에 의해 마스터(M) 위에 코팅된 후, 필름(F)이 가압부(20)에 의해 (특히, 가압 롤러(21)가 롤러(42) 쪽으로 이동함에 따라) 마스터(M) 쪽으로 가압될 수 있고, 이에 따라 필름(F) 위에 스탬핑 패턴이 형성될 수 있다. 스탬핑 패턴의 형성 시 가압부(20)가 필름(F)을 마스터(M) 쪽으로 가압한 상태에서 자외선을 조사하여 레진을 경화시킬 수 있다. 그 다음, 스탬핑 패턴이 형성된 필름(F)을 마스터(M)로부터 이형(박리)하여 스탬프를 제작할 수 있다. 마스터(M)로부터 필름(F)의 이형은 가압 롤러(21)가 롤러(41) 쪽으로 이동함에 따라 수행될 수 있다. 제1 방향(x)으로 가압 롤러(21)의 이동에 따른 가압 및 이형은 스테이지(10) 상에서 필름(F)이 경사진 상태로 배치되면서 장력을 유지하기 때문일 수 있다.
한편, 필름(F)은 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalene), 폴리이미드(polyimide) 등의 고분자 필름일 수 있다. 필름(F)은 얇은 유리(thin glass), 금속 등의 물질로 이루어지거나 포함할 수도 있다.
임프린트 공정은 필름(F)에 형성된 스탬핑 패턴을 대상 기판(S)에 전사하는 공정일 수 있다. 임프린트 공정에서, 스테이지(10)는 기판(S)을 지지할 수 있다. 기판(S)은 표시 패널의 기판, 웨이퍼 등과 같이 전자 장치를 구성하는 기판일 수 있다. 기판(S) 위에는 식각에 의해 패터닝될 층(예컨대, 도전층, 반도체층, 절연층 등)이 형성되어 있을 수 있다. 임프린트용 레진이 코팅부(50)에 의해 마스터(M) 위에 코팅된 후, 필름(F)이 가압부(20)에 의해 (특히, 가압 롤러(21)가 롤러(42) 쪽으로 이동함에 따라) 기판(S) 쪽으로 가압될 수 있고, 이에 따라 필름(F)에 형성된 스탬핑 패턴과 상보적이고 마스터(M)에 형성된 마스터 패턴에 대응하는 패턴이 기판(S) 위에 형성될 수 있다. 기판(S) 위에 패턴의 형성 시 가압부(20)가 필름(F)을 기판(S) 쪽으로 가압한 상태에서 자외선을 조사하여 레진을 경화시킬 수 있다. 그 다음, 스탬핑 패턴이 형성된 필름(F)을 기판(S)으로부터 이형(분리, 박리)할 수 있다. 기판(S)으로부터 필름(F)의 이형은 가압 롤러(21)가 롤러(41) 쪽으로 이동함에 따라 수행될 수 있다.
임프린트 공정을 완료하면, 기판(S) 위에 형성된 패턴을 마스크로 이용하여 패턴 하부의 층을 식각할 수 있다. 식각을 완료한 후, 패턴은 제거될 수 있다.
위와 같이 롤-투-플레이트 기반의 (또는 롤-투-롤 기반의) 가압 방식을 사용하는 임프린트 장치는 가압 균일도 및 이형 안정성이 개선될 수 있다. 하지만, 품질 관리를 통한 수율 및 생산성 향상을 위해서는 전사 공정에서 불량으로 인한 다양한 원인에 대하여 이형 공정 중 이상 상태를 모니터링하는 것이 필요할 수 있다. 이하에서는 이형 공정 중 이상 상태를 모니터링할 수 있는 임프린트 장치의 특징 등에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 임프린트 장치를 개략적으로 나타낸 정면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 임프린트 장치를 개략적으로 나타낸 측면도이다. 도 5 및 도 6은 각각 도 4에 도시된 임프린트 장치를 사용하여 수행되는 가압 공정 및 이형 공정을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참고하면 전술한 임프린트 장치에서 스테이지(10) 및 가압부(20)와 함께 몇몇 롤러(42, 43)가 도시된다. 도 4는 가압부(20)의 구성을 명확하게 나타내기 위해 도 3에 도시되는 구성 중 일부, 예컨대 도 3에서 베이스(22) 및 가이드(G1), 그리고 프레임(23)의 일부가 생략되어 있다.
스테이지(10) 위에는 마스터(M) 또는 기판(S)이 놓일 수 있고, 가압부(20), 특히 가압 롤러(21)는 마스터(M) 또는 기판(S) 위에 위치할 수 있다. 가압부(20)는 가압 롤러(21), 베이스(22), 프레임(23), 브리지(bridge)(24), 로드셀(load cell)(25), 플로팅 조인트(floating joint)(26), 테이블(27), 볼스크류(ball screw), 모터(29) 등을 포함할 수 있다.
가압 롤러(21)는 제2 방향(y)과 나란한 회전축을 중심으로 회전 가능하게 배치될 수 있다. 예컨대, 가압 롤러(21)는 양단이 베어링(B)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 베어링(B)이 결합된 브리지(24)에 연결될 수 있다.
베이스(22)는 스테이지(10)의 양측에 위치할 수 있으며, 제1 방향(x)을 따라 길게 배치될 수 있다. 프레임(23)은 가압부(20)의 구성들을 고정시키고 이동시킬 수 있다. 프레임(23)은 스테이지(10)의 양측에 수직 방향인 제3 방향(z)으로 연장하는 세로부들 및 세로부들의 상단과 연결되어 있으며 제2 방향(y)으로 연장하는 가로부를 포함하는 갠트리(gantry)와 같은 구조일 수 있다. 프레임(23)은 베이스(22)에 제공된 가이드(G1)에 제1 방향(x)을 따라 이동 가능하게 결합될 수 있다. 가압부(20)는 프레임(23)을 이동시키는 모터와 같은 구동 장치(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
브리지(24)는 제2 방향(y)을 따라 길게 배치될 수 있다. 브리지(24)는 양단이 프레임(23)에 제공된 가이드(G2)에 제3 방향(z)을 따라 이동 가능하게 결합될 수 있다. 가압 롤러(21)는 제3 방향(z)으로 이동 가능한 브리지(24)에 결합되어 있고, 브리지(24)는 제1 방향(x)으로 이동 가능한 프레임(23)에 결합되어 있으므로, 프레임(23)의 이동 및 브리지(24)의 이동에 따라 가압 롤러(21)는 제1 방향(x) 및 제3 방향(z)으로 이동할 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 상태에서, 가압 롤러(21)는 상하좌우로 이동할 수 있고, 이러한 이동은 도 1을 참고하여 설명한 제어부(60)에 의해 제어될 수 있다.
로드셀(25)은 브리지(24) 위에 배치되어 임프린트 장치 내부의 반력을 측정할 수 있다. 가압 롤러(21)의 가압력, 가압 균일도 등의 제어를 위해 제어부(60)는 로드셀(25)의 출력을 이용하여 가압 롤러(21)의 위치를 제어할 수 있다. 로드셀(25)은 복수로 제공될 수 있으며, 예컨대 도 3을 참고하면, 브리지(24)의 좌측부(또는 제1 측부)에 연결된 로드셀(25)과 브리지(24)의 우측부(또는 제2 측부)에 연결된 로드셀(25)을 포함할 수 있다. 이하, 브리지(24)의 좌측부에 연결된 로드셀(25)과 우측부에 연결된 로드셀(25)의 구분이 필요할 경우 각각 좌측 로드셀(25)과 우측 로드셀(25), 또는 제1 로드셀(25)과 제2 로드셀(25)이라고 한다. 좌측 로드셀(25) 및 우측 로드셀(25)은 가압 롤러(21)의 양단에 대응하게 위치할 수 있다.
로드셀(25)은 제3 방향(z)으로 플로팅 조인트(26)를 통해 테이블(27)과 연결될 수 있고, 테이블(27)은 볼스크류(28)와 연결될 수 있고, 볼스크류(28)는 모터(29)와 연결될 수 있다. 플로팅 조인트(26), 테이블(27), 볼스크류(28) 및 모터(29)는 로드셀(25)의 개수에 대응하여 복수로 제공될 수 있다. 도시된 실시예에서 가압부(20)는 로드셀(25), 플로팅 조인트(26), 테이블(27), 볼스크류(28) 및 모터(29)를 각각 2개씩 포함한다.
볼스크류(28) 및 모터(29)는 가압 롤러(21) 등을 제3 방향(z)으로 이동시킬 수 있는 구동 장치이며, 프레임(23)에 고정될 수 있다. 볼스크류(28)는 모터의 회전 운동을 제3 방향(z)과 나란한 직선 운동으로 변환시킬 수 있다. 구동 장치로서 볼스크류(28) 및 모터(29)의 조합 대신 실린더, 피스톤과 같은 액추에이터가 사용될 수도 있다. 플로팅 조인트(26)는 구동 장치와 가압 롤러(21) 사이의 조립 오차를 보정하거나 축 틀어짐 문제를 해결하기 위해 삽입될 수 있으며, 기구적인 조립 오차 영향을 최소화할 수 있다. 플로팅 조인트(26)는 테이블(27)과 로드셀(25) 사이에 위치할 수 있고, 이들과 연결될 수 있다. 테이블(27)은 볼스크류(28)와 플로팅 조인트(26)를 기계적으로 연결할 수 있다. 모터(29)의 동작에 의해 볼스크류(28)가 상하로 이동하면, 이와 직간접적으로 연결된 테이블(27), 플로팅 조인트(26), 로드셀(25) 및 브리지(24)가 상하로 이동할 수 있고, 브리지(24)와 연결된 가압 롤러(21)가 상하로 이동할 수 있다. 브리지(24)의 좌측부와 우측부에 각각 로드셀(25), 플로팅 조인트(26), 테이블(27), 볼스크류(28) 및 모터(29)가 연결되어 있으므로, 브리지(24)의 좌측부와 우측부, 그리고 가압 롤러(21)의 대응하는 좌측부와 우측부의 상하 이동이 개별적으로 제어될 수 있다.
임프린트 공정과 관련하여, 도 5는 가압 공정 시 가압부(20)의 동작을 예시하고 도 6은 이형 공정 시 가압부(20)의 동작을 예시한다. 스테이지(10) 위에 기판(S)을 탑재하고 기판(S) 위에 레진을 도포한 후 스테이지(10)를 가압부(20)와 정렬되게 배치할 수 있다. 이와 달리, 레진이 도포된 기판(S)을 가압부(20)와 정렬된 스테이지(10) 위에 탑재할 수도 있다. 스탬핑 패턴이 형성된 필름(F)은 제3 방향(z)으로 기판(S)과 가압 롤러(21) 사이에 배치될 수 있다. 가압부(20)의 제3 방향(z) 위치 조정을 통해 가압 롤러(21)를 필름에 접촉시키고, 가압 롤러(21)를 도 5에 도시된 방향으로 (즉, 우측에서 좌측으로) 이동시키면, 가압 롤러(21)는 필름(F)과 연속적으로 선 접촉하면서 필름(F)을 레진에 대하여 순차적으로 가압할 수 있다. 이에 따라 기판(S)에 형성된 패턴과 상보적인 패턴이 레진에 형성될 수 있다. 그 다음, 자외선 램프(도시되지 않음)를 사용하여 자외선을 레진에 조사하여 레진을 경화시킬 수 있다.
가압 공정이 완료된 후, 가압 롤러(21)는 필름(F)과 접촉하는 원점을 기준으로 수십 내지 수 밀리미터 이격된 상태로 위치할 수 있다. 이후, 가압 공정에서 진행한 방향과 반대 방향으로, 즉 가압 롤러(21)를 도 6에 도시된 방향으로 (즉, 좌측에서 우측으로) 이동시키면, 가압 롤러(21)에 의한 가압이 해제되면서 필름(F)의 장력에 의해 필름(F)이 기판(S)으로부터 박리될 수 있다. 필름(F)의 장력은 지지부(40)의 롤러(43)에 의해 제어될 수 있다. 필름(F)이 박리되고 나면, 기판(S) 위에는 필름(F)에 형성된 스탬핑 패턴과 상보적인 패턴이 경화된 레진에 의해 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 필름(F)과 접촉하는 가압 롤러(21)는 양단이 베어링(B)에 의해 지지되고 제3 방향(z)으로 안내되는 브리지(24)에 연결되어 있으므로, 가압 롤러(21)는 제3 방향(z)으로 좌측부 및 우측부의 이동이 가능할 수 있다. 가압 롤러(21)의 제3 방향(z) 원점 위치는 기판(S)과의 접촉을 통하여 로드셀(25)의 출력 변화로 감지할 수 있다. 로드셀(25)의 원점(영점)은 가압 롤러(21)가 기판(S)(스탬프 공정에서는 마스터(M))으로부터 이격되어 로드셀(25) 하부의 구조물의 중력이 걸린 상태에서 설정될 수 있다. 패턴 형성을 위한 가압 공정에서 가압 롤러(21)는 설정된 가압 하중을 추종하는 방식으로 하중을 제어하여 필름(F)의 상면을 가압을 할 수 있다. 이형 공정에서는 가압 롤러(21))가 설정된 제3 방향(z) 원점을 기준으로 필름(F)으로부터 이격된 위치에 고정되어 공정이 진행될 수 있다. 패턴 형성 후 가압 롤러(21)가 역방향으로 이동하면서 필름(F)의 장력에 의해 필름(F)은 기판(S)으로부터 물리적으로 분리될 수 있고, 이때 필름(F)의 반력이 가압 롤러(21)에 인가되어 로드셀(25)을 통해 이형 공정 중의 이상 상태에 대해서 모니터링을 할 수 있다. 다시 말해, 제어부(60)는 이형 공정 중 필름(F)에 의해서 형성되는 가압 롤러(21)에 대한 반력에 의한 로드셀(25)의 출력 값 변동을 확인하여 이형력의 안정성을 모니터링 할 수 있다.
공정 중의 필름(F)의 균일도, 반송 롤 자체의 가공 오차, 또는 롤 간의 평행도 등 조립 오차에 의해서, 필름(F)의 폭 방향으로 좌측의 장력과 우측의 장력이 변동될 수 있다. 필름(F)의 좌측과 우측의 특정 위치에 대한 로드셀(25)의 출력만으로는 이형 상태 이상에 대한 변동을 감지하는 것이 어려울 수 있다. 하지만, 이러한 오차가 있더라도 필름(F)의 좌측의 장력과 우측의 장력의 합은 일정하게 유지될 수 있다. 따라서 필름(F)의 좌측의 장력과 우측의 장력의 합을 고려함으로써, 측정 또는 설정에 의한 영향을 상쇄할 수 있다. 구체적으로, 제어부(60)는 필름(F)의 좌측과 우측에 각각 대응하는 좌측 로드셀(25)의 출력과 우측 로드셀(25)의 출력의 합의 변동을 이용하여 이형 공정 중 이상 여부를 모니터링할 수 있다.
좌측 로드셀(25)의 출력(FL)과 우측 로드셀(25)의 출력(FR)의 합은 아래 식 (1)로 표현될 수 있고, 좌측 로드셀(25)의 출력(FL)과 우측 로드셀(25)의 출력(FR)은 각각 아래 식 (2)와 (3)으로 표현될 수 있다:
∑(FL + FR)
(1)
FL = FInitial_L + FReaction_L - FDemolding_L
(2)
FR = FInitial_R + FReaction_R - FDemolding_R
(3)
식 (2)에서 FInitial_L은 좌측 로드셀(25)의 설정 오차를 고려한 초기값이고, FReaction_L은 좌측 로드셀(25)에 작용하는 필름(F)의 반력이고, FDemolding_L은 좌측 로드셀(25)에 작용하는 필름(F)의 이형력이다. 식 (3)에서 FInitial_R은 우측 로드셀(25)의 설정 오차를 고려한 초기값이고, FReaction_R은 우측 로드셀(25)에 작용하는 필름(F)의 반력이고, FDemolding_R은 우측 로드셀(25)에 작용하는 필름(F)의 이형력이다. FReaction_L - FDemolding_L는 가압 롤러(21)와 접하는 필름(F)의 좌측이 가압 롤러(21)에 제3 방향(z)으로 가하는 압력에 대응할 수 있고, FReaction_R - FDemolding_R는 가압 롤러(21)와 접하는 필름(F)의 우측이 가압 롤러(21)에 제3 방향(z)으로 가하는 압력에 대응할 수 있다.
좌측 로드셀(25)의 출력(FL)과 우측 로드셀(25)의 출력(FL)의 합을 사용하여 이형 공정 중 이상 여부를 모니터링하는 것은 임프린트 공정에서뿐만 아니라, 스탬프 공정에서 동일한 방식으로 적용될 수 있다.
도 7은 이형 상태와 이형력의 상관관계를 나타내는 개략도이다.
도 7을 참고하면, 이형 공정에서 발생할 수 있는 불량의 종류와 이때의 로드셀(25)의 출력 합의 변동을 예시적으로 나타낸다. 그래프에서 영역 a는 정상 이형 영역을 나타낼 수 있다. 영역 b, d 및 c는 정상 이형 영역보다 출력 합이 증가한 영역이고, 영역 e는 정상 이형 영역보다 출력 합이 감소한 영역이다. 예컨대, 영역 b는 기판(S)에서 임프린트용 레진이 도포되지 않은 영역일 수 있다. 영역 c는 기판(S) 상의 패터닝될 층이 뜯긴 영역일 수 있다. 영역 d는 필름(F)에서 스탬핑 패턴이 뜯긴 영역이거나 기판(S)에서 임프린트용 레진이 뜯긴 영역일 수 있다. 영역 e는 기판(S)과 필름(F)이 합착된 영역일 수 있다.
필름(F)의 이형 시 영역 a에서는 스탬핑 패턴과 레진의 패턴 간의 마찰력 등으로 인한 정상적인 이형력이 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다. 하지만, 레진이 도포되지 않으면, 필름(F)의 이형 시 기판(S)으로부터 스탬핑 패턴의 분리를 방해하는 힘이 거의 작용하지 않으므로 이형력이 상당히 줄어들 수 있고, 그 결과 전술한 식 (1) 내지 (3)에 따라 로드셀(25)의 출력 합이 줄어들 수 있다.
이형 과정에서 서로 맞물린 스탬핑 패턴과 레진의 패턴이 분리될 때 발생하는 정상적인 이형력보다 적은 하중에서 층, 스탬핑 패턴, 또는 레진이 뜯길 수 있다. 그러면 식 (1) 내지 (3)에서 이형력에 대응하는 값이 줄어듦으로 로드셀(25)의 출력 합이 증가할 수 있다.
스탬프 공정에서 필름(F)에 스탬프용 레진이 도포되지 않거나 이형 공정 중 스탬핑 패턴의 뜯김이 발생한 영역이 존재하면, 임프린트 공정에서 필름(F)의 해당 영역이 임프린트용 레진과 합착되어 분리가 어려울 수 있다. 이러한 영역은 이형력을 증가시키므로, 전술한 식 (1) 내지 (3)에 따라 로드셀(25)의 출력 합이 감소할 수 있다.
제어부(60)는 로드셀(25)의 출력 합을 정상 이형 영역에 대한 출력 합(정상 출력 합)과 비교하여 불량 여부를 판단할 수 있다. 정상 이형 영역이더라도 패턴에 따라 이형력이 다를 수 있으므로, 정상 출력 합은 특정 값으로 고정되지 않고 소정의 범위로 설정될 수 있다. 출력 합이 설정된 정상 출력 값보다 크거나 작으면 이형 공정 중에서 불량이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 또한, 출력 합이 설정된 정상 출력 합으로부터 어느 정도 벗어났는지에 따라 불량의 종류를 예측하거나 판단할 수 있다. 이와 같이, 실시예에 따르면, 로드셀(25)의 출력 합을 실시간으로 모니터링할 수 있고, 출력 합의 변동으로부터 확인될 수 있는 이형 상태로부터 기판(S)에 전사된 패턴의 불량 여부를 실시간으로 확인할 수 있다. 또한, 임프린트 장치를 사용하는 공정 단계에서 발생할 수 있는 불량의 종류를 예측하거나 판단할 수 있다.
이하에서는 전술한 임프린트 장치를 이용하여 제조될 수 있는 전자 장치의 예로서 표시 장치에서 영상을 표시하는데 사용되는 표시 패널에 대해 설명한다. 후술하는 표시 패널에서 반도체층, 도전층 등은 임프린트에 의해 형성되는 패턴을 마스크로 사용하여 식각하여 형성될 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 표시 패널의 개략적인 단면도이다.
도 8을 참고하면, 표시 패널은 표시부(100), 터치부(200) 및 반사 방지부(300)를 포함할 수 있다.
표시부(100)는 기본적으로 기판(110), 기판(110) 위에 형성된 트랜지스터(TR), 그리고 트랜지스터(TR)에 연결되어 있는 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 발광 다이오드(LED)는 화소(PX)에 대응할 수 있다.
기판(110)은 폴리이미드, 폴리아미드(polyamide), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 고분자를 포함하는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. 기판(110)은 유리를 포함하는 리지드(rigid) 기판일 수 있다.
기판(110) 위에는 버퍼층(120)이 위치할 수 있다. 버퍼층(120)은 반도체층(AL)의 형성 시 기판(110)으로부터 불순물을 차단하여 반도체층(AL)의 특성을 향상시키고, 기판(110)의 표면을 평탄화하여 반도체층(AL)의 응력을 완화할 수 있다. 버퍼층(120)은 규소 질화물(SiNx), 규소 산화물(SiOx), 규소 질산화물(SiOxNy) 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 버퍼층(120)은 비정질 규소를 포함할 수도 있다.
버퍼층(120) 위에는 반도체층(AL)이 위치할 수 있다. 반도체층(AL)은 제1 영역, 제2 영역 및 이들 영역 사이의 채널 영역을 포함할 수 있다. 반도체층(AL)은 다결정 규소, 비정질 규소, 또는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.
반도체층(AL) 위에는 제1 게이트 절연층(130)이 위치할 수 있다. 제1 게이트 절연층(130)은 규소 산화물, 규소 질화물, 규소 질산화물 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있고, 단일층 또는 다중층일 수 있다.
제1 게이트 절연층(130) 위에는 게이트 전극(GE)을 포함할 수 있는 제1 게이트 도전층이 위치할 수 있다. 제1 게이트 도전층은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 텅스텐(W) 등을 포함할 수 있고, 단일층 또는 다중층일 수 있다.
제1 게이트 도전층 위에는 제2 게이트 절연층(140)이 위치할 수 있다. 제2 게이트 절연층(140)은 규소 질화물, 규소 산화물, 규소 질산화물 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있고, 단일층 또는 다중층일 수 있다.
제2 게이트 절연층(140) 위에는 스토리지 커패시터(CS)의 제2 전극(C2)을 포함할 수 있는 제2 게이트 도전층이 위치할 수 있다. 제2 전극(C2)은 제1 전극(C1)과 중첩할 수 있고, 제1 전극(C1), 제2 전극(C2) 및 이들 사이의 제2 게이트 절연층(140)은 스토리지 커패시터(CS)를 구성할 수 있다. 제2 게이트 도전층은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 텅스텐(W) 등을 포함할 수 있고, 단일층 또는 다중층일 수 있다.
제2 게이트 도전층 위에는 층간 절연층(150)이 위치할 수 있다. 층간 절연층(150)은 규소 질화물, 규소 산화물, 규소 질산화물 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있고, 단일층 또는 다중층일 수 있다. 층간 절연층(150)이 복층인 경우, 하부층은 규소 질화물을 포함할 수 있고, 상부층은 규소 산화물을 포함할 수 있다.
층간 절연층(150) 위에는 트랜지스터(TR)의 제1 전극(SE) 및 제2 전극(DE)을 포함할 수 있는 제1 데이터 도전층이 위치할 수 있다. 제1 전극(SE) 및 제2 전극(DE) 중 하나는 트랜지스터(TR)의 소스 전극일 수 있고 다른 하나는 트랜지스터(TR)의 드레인 전극일 수 있다. 제1 데이터 도전층은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 등을 포함할 수 있고, 단일층 또는 다중층일 수 있다. 예컨대, 제1 데이터 도전층은 티타늄(Ti)/알루미늄(Al)/티타늄(Ti)과 같은 3중층 구조, 또는 티타늄(Ti)/구리(Cu)와 같은 이중층 구조를 가질 수 있다.
제1 데이터 도전층 위에는 평탄화층(160)이 위치할 수 있다. 평탄화층(160)은 폴리메틸메타크릴레이트(poly(methyl methacrylate)), 폴리스티렌(polystyrene)과 같은 일반 범용 고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자(예컨대, 폴리이미드(polyimide)), 실록산계 고분자 등의 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
평탄화층(160) 위에는 발광 다이오드(LED)의 화소 전극(E1)이 위치할 수 있다. 화소 전극(E1)은 평탄화층(160)에 형성된 접촉 구멍을 통해 제2 전극(DE)과 연결될 수 있다. 화소 전극(E1)은 반사성 도전 물질 또는 반투과성 도전 물질로 형성될 수 있고, 투명한 도전 물질로 형성될 수도 있다. 화소 전극(E1)은 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 같은 투명 도전 물질을 포함할 수 있다. 화소 전극(E1)은 리튬(Li), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au) 같은 금속을 포함할 수 있다. 화소 전극(E1)은 다층 구조를 가질 수 있고, 예컨대, ITO/은(Ag)/ITO와 같은 3중층 구조를 가질 수 있다.
평탄화층(160) 위에는 화소 전극(E1)과 중첩하는 개구(OP1)를 가진 격벽(partition)170)(화소 정의층 또는 뱅크(bank)라고도 함)이 위치할 수 있다. 격벽(170)은 발광 영역을 정의할 수 있다. 격벽(170)은 아크릴계 폴리머, 이미드계 폴리머(예컨대, 폴리이미드), 아미드계 폴리머(예컨대, 폴리아미드) 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 격벽(170)은 블랙 안료, 청색 안료 등과 같은 유색 안료를 포함하는 블랙 격벽일 수 있다. 예컨대, 격벽(170)은 폴리이미드 바인더와 적색, 녹색 및 청색이 혼합된 안료를 포함할 수 있다. 일례로, 격벽(170)은 카도(cardo) 바인더 수지 및 락탐(lactam) 블랙 안료와 청색 안료의 혼합물을 포함할 수 있다. 격벽(170)은 카본 블랙을 포함할 수 있다. 블랙 격벽은 명암비를 향상시킬 수 있고, 아래에 위치하는 금속층에 의한 반사를 방지할 수 있다.
화소 전극(E1) 위에는 발광층(EL)이 위치할 수 있다. 발광층(EL)의 적어도 일부는 개구(OP1) 내에 위치할 수 있다. 발광층(EL)은 적색, 녹색, 청색 등의 기본색의 광을 고유하게 내는 물질층을 포함할 수 있다. 발광층(EL)은 서로 다른 색의 광을 내는 물질층들이 적층된 구조를 가질 수도 있다. 화소 전극(E1) 위에는 발광층(EL) 외에도, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나가 위치할 수 있다.
격벽(170) 위에는 스페이서(spacer)(180)가 위치할 수 있다. 스페이서(180)는 아크릴계 폴리머, 이미드계 폴리머, 아미드계 폴리머 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
발광층(EL) 및 격벽(170) 위에는 공통 전극(E2)(대향 전극이라고도 함)이 위치할 수 있다. 공통 전극(E2)은 복수의 화소(PX)에 걸쳐 위치할 수 있다. 공통 전극(E2)은 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li) 등의 금속을 포함할 수 있다. 공통 전극(E2)은 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 같은 투명 도전성 산화물(TCO)을 포함할 수 있다.
화소 전극(E1), 발광층(EL) 및 공통 전극(E2)은 유기 발광 다이오드일 수 있는 발광 다이오드(LED)를 구성할 수 있다. 화소 전극(E1)은 정공 주입 전극인 애노드(anode)일 수 있고, 공통 전극(E2)은 전자 주입 전극인 캐소드(cathode)일 수 있으며, 그 반대일 수도 있다. 격벽(170)의 개구(OP1)는 발광 다이오드(LED)의 발광 영역에 대응할 수 있다.
공통 전극(E2) 위에는 봉지층(190)이 위치할 수 있다. 봉지층(190)은 발광 다이오드들(LED)을 밀봉할 수 있고, 외부로부터 수분이나 산소가 침투하는 것을 방지할 수 있다. 봉지층(190)은 공통 전극(E2) 위에 적층된 하나 이상의 무기층과 하나 이상의 유기층을 포함하는 박막 봉지층일 수 있다. 예컨대, 봉지층(190)은 제1 무기층(191), 유기층(192) 및 제2 무기층(193)의 3중층 구조를 가질 수 있다.
봉지층(190) 위에는 터치부(200)의 제1 절연층(210)이 위치할 수 있다. 제1 절연층(210)은 봉지층(190)을 덮어 봉지층(190)을 보호하고, 투습을 방지할 수 있다. 제1 절연층(210)은 공통 전극(E2)과 터치 전극들(TE1, TE2) 간의 기생 커패시턴스를 줄일 수 있다.
제1 절연층(210) 위에는 제2 브리지(BR2)를 포함할 수 있는 제1 터치 도전층(TL1)이 위치할 수 있다. 제1 터치 도전층(TL1) 위에는 제2 절연층(220)이 위치할 수 있다. 제2 절연층(220) 위에는 터치 전극들(TE1, TE2)을 포함할 수 있는 제2 터치 도전층(TL2)이 위치할 수 있다. 제2 터치 도전층(TL2) 위에는 패시베이션층(230)이 위치할 수 있다. 터치 전극들(TE1, TE2)은 상호 감지 축전기를 형성하는 제1 터치 전극들(TE1) 및 제2 터치 전극들(TE2)을 포함할 수 있다. 제2 브리지(BR2)는 제2 터치 전극들(TE2)을 전기적으로 연결할 수 있다. 예컨대, 인접하면서 서로 분리되어 있는 제2 터치 전극들(TE2)은 제2 절연층(220)에 형성된 접촉 구멍들을 통해 제2 브리지(BR2)에 연결되어, 제2 브리지(BR2)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 절연층(210) 및 제2 절연층(220)은 규소 질화물, 규소 산화물, 규소 질산화물 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있고, 단일층 또는 다중층일 수 있다. 패시베이션층(230)은 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자 등의 유기 절연 물질이나, 규소 질화물, 규소 산화물, 규소 질산화물 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
제1 터치 도전층(TL1) 및 제2 터치 도전층(TL2)은 발광 다이오드(LED)의 발광 영역과 중첩하는 개구를 가질 수 있다. 제1 터치 도전층(TL1) 및 제2 터치 도전층(TL2)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 등의 금속을 포함할 수 있고, 단일층 또는 다중층일 수 있다. 예컨대, 제1 터치 도전층(TL1) 및/또는 제2 터치 도전층(TL2)은 티타늄(Ti)/알루미늄(Al)/티타늄(Ti)과 같은 3중층 구조를 가질 수 있다.
패시베이션층(230) 위에는 반사 방지부(300)가 위치할 수 있다. 반사 방지부(300)는 패시베이션층(230) 위에 순차적으로 위치하는 제1 위상 지연층(310), 제2 위상 지연층(320) 및 편광층(330)을 포함할 수 있다. 반사 방지부(300)는 색필터와 차광 부재의 조합, 상쇄 간섭을 일으키는 반사층들의 조합 등의 방식으로 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 스테이지
20: 가압부
21: 가압 롤러 22: 베이스
23: 프레임 24: 브리지
25: 로드셀 26: 플로팅 조인트
27: 테이블 28: 볼스크류
29: 모터 30: 롤러부
31, 32: 롤러 40: 지지부
41, 42, 43: 롤러 50: 코팅부
60: 제어부 B: 베어링
F: 필름 G1, G2: 가이드
M: 마스터 S: 기판
21: 가압 롤러 22: 베이스
23: 프레임 24: 브리지
25: 로드셀 26: 플로팅 조인트
27: 테이블 28: 볼스크류
29: 모터 30: 롤러부
31, 32: 롤러 40: 지지부
41, 42, 43: 롤러 50: 코팅부
60: 제어부 B: 베어링
F: 필름 G1, G2: 가이드
M: 마스터 S: 기판
Claims (20)
- 기판을 지지하는 스테이지,
상기 기판에 대해 필름을 가압하는 가압 롤러,
상기 가압 롤러의 양단에 대응하여 위치하는 제1 로드셀 및 제2 로드셀, 그리고
상기 제1 로드셀의 출력 및 상기 제2 로드셀의 출력에 기초하여 상기 필름의 이형 상태를 모니터링하는 제어부
를 포함하는 임프린트 장치. - 제1항에서,
상기 제어부는 상기 제1 및 제2 로드셀의 출력 합에 기초하여 상기 이형 상태를 모니터링하는 임프린트 장치. - 제2항에서,
상기 제어부는 상기 출력 합의 변동을 이용하여 상기 이형 상태를 모니터링하는 임프린트 장치. - 제2항에서,
상기 제어부는 상기 출력 합을 상기 필름의 정상 이형 영역에 대한 상기 제1 및 제2 로드셀의 출력 합과 비교하여 불량 여부를 판단하는 임프린트 장치. - 제2항에서,
상기 출력 합은 하기 식 (1) 내지 (3)으로 표현되고
∑(FL + FR) (1)
FL = FInitial_L + FReaction_L - FDemolding_L (2)
FR = FInitial_R + FReaction_R - FDemolding_R (3)
여기서 FL은 제1 로드셀의 출력이고, FR은 제2 로드셀의 출력이고, FInitial_L은 제1 로드셀의 설정 오차를 고려한 초기값이고, FReaction_L은 제1 로드셀에 작용하는 필름의 반력이고, FDemolding_L은 제1 로드셀에 작용하는 필름의 이형력이고, FInitial_R은 제2 로드셀의 설정 오차를 고려한 초기값이고, FReaction_R은 제2 로드셀에 작용하는 필름의 반력이고, FDemolding_R은 제2 로드셀에 작용하는 필름의 이형력인 임프린트 장치. - 제4항에서,
상기 제1 및 제2 로드셀의 원점이 상기 가압 롤러가 상기 기판으로부터 이격된 상태에서 설정되는 임프린트 장치. - 제1항에서,
상기 필름을 지지하는 지지부를 더 포함하며,
상기 지지부는 자중에 의해 또는 액추에이터와 연결되어 상기 필름의 장력을 제어하는 롤러를 포함하는 임프린트 장치. - 제1항에서,
상기 가압 롤러의 양단을 회전 가능하게 지지하는 베어링, 그리고
상기 가압 롤러와 상기 제1 및 제2 로드셀 사이에 위치하며 제1 측부 및 제2 측부를 포함하는 브리지
를 더 포함하며,
상기 가압 롤러는 상기 베어링을 통해 브리지에 고정되고,
상기 제1 로드셀 및 상기 제2 로드셀은 각각 상기 제1 측부 및 상기 제2 측부와 연결되어 있는 임프린트 장치. - 제8항에서,
상기 제1 로드셀 및 상기 제2 로드셀 각각에 연결되어 조립 오차를 보정하는 플로팅 조인트를 더 포함하는 임프린트 장치. - 제9항에서,
상기 플로팅 조인트와 연결되어 있으며 상기 가압 롤러의 양단의 상하 이동을 개별적으로 제어할 수 있는 구동 장치를 더 포함하는 임프린트 장치. - 제10항에서,
상기 브리지를 이동 가능하게 지지하는 프레임을 더 포함하며,
상기 구동 장치는 상기 프레임에 고정된 모터 및 볼스크류를 포함하는 임프린트 장치. - 수지가 도포된 기판 또는 마스터에 대해 필름을 가압하는 가압부, 그리고
상기 가압부의 동작을 제어하는 제어부
를 포함하며,
상기 가압부는 상기 필름과 접촉하면서 상기 필름을 가압하는 가압 롤러,
상기 가압 롤러와 연결되어 있는 브리지, 그리고
상기 브리지와 연결되어 있는 제1 로드셀 및 제2 로드셀을 포함하고,
상기 제어부는 상기 제1 로드셀 및 상기 제2 로드셀의 출력 합에 기초하여 상기 필름의 이형 상태를 모니터링하는 임프린트 장치. - 제12항에서,
상기 제어부는 상기 출력 합의 변동을 이용하여 상기 이형 상태를 모니터링하는 임프린트 장치. - 제12항에서,
상기 제어부는 상기 출력 합을 상기 필름의 정상 이형 영역에 대한 상기 제1 및 제2 로드셀의 출력 합과 비교하여 불량 여부를 판단하는 임프린트 장치. - 제12항에서,
상기 출력 합은 하기 식 (1) 내지 (3)으로 표현되고,
∑(FL + FR) (1)
FL = FInitial_L + FReaction_L - FDemolding_L (2)
FR = FInitial_R + FReaction_R - FDemolding_R (3)
여기서 FL은 제1 로드셀의 출력이고, FR은 제2 로드셀의 출력이고, FInitial_L은 제1 로드셀의 설정 오차를 고려한 초기값이고, FReaction_L은 제1 로드셀에 작용하는 필름의 반력이고, FDemolding_L은 제1 로드셀에 작용하는 필름의 이형력이고, FInitial_R은 제2 로드셀의 설정 오차를 고려한 초기값이고, FReaction_R은 제2 로드셀에 작용하는 필름의 반력이고, FDemolding_R은 제2 로드셀에 작용하는 필름의 이형력인 임프린트 장치. - 제12항에서,
상기 필름을 지지하는 지지부를 더 포함하며,
상기 지지부는 자중에 의해 또는 액추에이터와 연결되어 상기 필름의 장력을 제어하는 롤러를 포함하는 임프린트 장치. - 제12항에서,
상기 가압 롤러의 양단을 회전 가능하게 지지하는 베어링을 더 포함하며, 상기 브리지는 상기 가압 롤러와 상기 제1 및 제2 로드셀 사이에 위치하며 제1 측부 및 제2 측부를 포함하고,
상기 가압 롤러는 상기 베어링을 통해 브리지에 고정되고,
상기 제1 로드셀 및 상기 제2 로드셀은 각각 상기 제1 측부 및 상기 제2 측부와 연결되어 있는 임프린트 장치. - 제17항에서,
상기 제1 로드셀 및 상기 제2 로드셀 각각에 연결되어 조립 오차를 보정하는 플로팅 조인트를 더 포함하는 임프린트 장치. - 제18항에서,
상기 플로팅 조인트와 연결되어 있으며 상기 가압 롤러의 양단의 상하 이동을 개별적으로 제어할 수 있는 구동 장치를 더 포함하는 임프린트 장치. - 제19항에서,
상기 브리지를 이동 가능하게 지지하는 프레임을 더 포함하며,
상기 구동 장치는 상기 프레임에 고정된 모터 및 볼스크류를 포함하는 임프린트 장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020220038826A KR20230140641A (ko) | 2022-03-29 | 2022-03-29 | 임프린트 장치 |
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