KR101335409B1 - 미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법 - Google Patents

미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게 본 발명에 따른 미세패턴 형성장치는 미세패턴이 각인된 스탬프가 설치되며, 상기 스탬프가 설치됨에 따라 상기 스탬프와 제1 공간을 형성하는 제1 챔버;감광막이 도포된 기판이 안착되며, 상기 제1 챔버와 결합됨에 따라 상기 제1 챔버에 설치된 상기 스탬프와 제2 공간을 형성하며, 상기 기판이 안착됨에 따라 상기 기판과 제3 공간을 형성하는 제2 챔버;및 상기 제1 공간과, 상기 제2 공간 및 상기 제3 공간의 압력을 조절하는 압력 조절부;를 구비함으로써, 챔버의 처리공간을 세 공간으로 분할하여, 세 공간의 압력차에 의해 미세패턴을 임프린트 하며, 합착된 기판과 스탬프를 분리하므로, 저가의 설비 투자비용으로 장비 관리의 편의를 도모하며, 기판에 합착된 스탬프를 안전하게 분리하여 원자재 비용의 절감과 생상효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
Figure R1020060115993
제1 챔버, 제2 챔버, 압력 조절부

Description

미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법 {Apparatus for forming a nano-pattern and method using the same}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치의 구성을 간략히 나타낸 단면도이다.
도 2a 내지 도 2d는 도 1에 표기된 I부를 확대하여, 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치의 동작을 나타낸 작동도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성방법을 나타낸 순서도이다.
도 4a 내지 4b는 도 1에 표기된 I부를 확대하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세패턴 형성방법을 나타낸 작동도이다.
** 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 **
100 : 챔버
110 : 제1 챔버
120 : 제2 챔버
200 : 구동부
400 : 압력 조절부
본 발명은 미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 챔버의 처리공간을 세 공간으로 분할하여, 세 공간의 압력차에 의해 미세패턴을 임프린트 하며, 합착된 기판과 스탬프를 분리하는 미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법에 관한 것이다.
최근 들어 급속히 정보화 시대로 진입하면서, 언제 어디서나 정보를 접할 수 있도록, 정보를 문자 또는 영상으로 표시하여 눈으로 볼 수 있게 해주는 디스플레이 기술이 더욱 중요시 되고 있다.
이러한 디스플레이 장치의 소비경향을 살펴보면, 기존의 CRT는 부피가 크고, 무거운 단점이 있어서 사용하기 편리한 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel) 등의 평판 디스플레이의 수요가 급격히 늘어나고 있다.
평판 디스플레이의 제조 공정은 크게 투명한 기판위에 컬러 필터, 화소, 박막 트랜지스터(thin film transistor) 등을 형성하는 전극공정과, 액정분자를 일정 방향으로 배열하기 위해 배향처리를 한 기판을 접합하여 액정을 주입하는 패널 조립공정과, 액정 패널에 드라이버 IC, 기판, 백라이트 등을 부착하게 되는 실장공정의 3가지 공정으로 구분할 수 있다.
이 중 핵심공정으로 분류되는 전극공정은 사진현상(photo lithography) 기술 에 의해 진행된다.
사진현상 기술은 기판위에 SiO2 나 Si3N4 등의 얇은 박막을 증착 등의 방법으로 입힌다. 여기에 빛에 잘 반응하는 화학 물질인 감광막(photoresist)를 스핀 코팅(spin-coating)하여 균일하게 입힌다. 감광막이 입혀진 기판을 대표적인 광 사진현상 장비인 이동식 축소 투영 노광장치(stepper)에 올려놓고 형성하고자 하는 패턴이 새겨진 마스크(mask 혹은 reticle)를 광원과 기판 사이에 놓아서 선택적으로 빛을 통과하게 한다. 그 결과 감광막에는 빛을 받은 부분과 그렇지 못한 부분이 화학적으로 차이를 보인다. 빛을 받은 부분이 현상액(developer)에 반응하여 상대적으로 잘 용해되어 떨어져 나가는 감광막을 양성 감광막(positive photoresist)라 하고, 반대로 빛을 받은 부분의 결합력이 커져서 현상액 속에서 용해되지 않고 남게 되는 감광막을 음성 감광막(negative photoresist)라 한다. 이러한 현상 과정을 거치면 감광막이 남아 있어서 여전히 그 밑의 박막을 덮고 있는 부분과, 감광막이 용해되어 그 밑의 박막이 드러나는 부분이 생긴다. 여기서 화학 물질을 가하면 감광막이 남아 있지 않는 부분은 드러난 박막과 화학반응(식각;etching)을 하여 제거되고, 보호막으로 사용된 감광막이 남아 있는 부분은 화학반응을 하지 않아 그 밑의 박막은 그대로 남게 된다. 남아 있는 감광막을 제거(strip)하면 최종적으로 원하는 형상의 패턴이 형성되는 것이다.
이와 같은 사진현상 기술의 미세패턴 형성의 정밀도는 사용하는 빛의 파장에 따라서 결정된다. 따라서, 초기에는 눈에 보이는 파장의 빛(가시광선)을 사용했으 나 곧 자외선(자외선)을 사용하게 되었고, 최근에는 필요에 따라 전자빔(eb)을 사용해서 1㎛ 이하의 세밀한 패턴을 취급하고 있다.
그러나 이러한 사진현상 방법은 회로의 미세화가 진행됨에 따라 노광장비의 초기 투자비용의 증가와, 사용되는 빛의 파장과 유사한 해상도를 갖는 마스크의 가격도 급등하는 문제를 갖고 있다.
따라서 고비용의 사진현상 기술을 대체되는 기술로 미세패턴 형성기술이 주목받고 있다. 이러한 미세패턴 형성기술은 미세패턴이 각인된 스탬프를 기판 위에 스핀코팅(spin-coating)된 고분자 소재의 감광막을 가압하는 방식이다.
이러한 미세패턴 형성방식은 스탬프와 감광막을 물리적 접촉을 시키고, 압력을 가한 후, 온도를 낮추는 열경화 방식과, 자외선 경화형 감광막을 사용하여, 자외선 조사를 통해 경화하는 자외선 경화 방식으로 구분될 수 있다.
여기서, 일반적인 미세패턴 형성장치는 정전척과 같은 부착수단에 의해 스탬프를 부착하고, 스탬프를 기판에 접촉시킨 후, 스탬프를 가압하여, 미세패턴 형성공정을 수행한다.
그러나, 정전척과 같은 부착수단을 채용하는 경우에는 척 자체의 가격이 고가이며, 척을 고정하기 위한 부수적인 구성이 불가피해져 미세패턴 형성장치의 구성이 복잡해진다. 이는 설비 투자비용의 증가와 장비 관리의 어려움으로 이어지는 문제점이 발생된다.
또한, 기판에 압착된 스탬프를 분리하기 위해 스탬프를 부착수단에 의해 부착하여 상승시키는 과정에서, 기판의 감광막과 스탬프에 각인된 미세패턴에서 발생 되는 마찰력에 의해 기판과 스탬프의 분리가 원활하게 이루어지지 않는다. 이는 스탬프의 중앙부 또는 일측이 하부로 쳐짐으로 인해, 스탬프의 변형 및 균열을 발생시키며, 원자재 소비 비용의 증대를 불러오는 문제점이 있다.
특히, 이러한 문제점은 기판 및 스탬프의 대면적화에 따라 점차 심각해지고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 저가의 설비 투자비용으로 미세패턴을 형성시키며, 기판에 합착된 스탬프를 안전하게 분리하도록 한 미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 미세패턴 형성장치는 미세패턴이 각인된 스탬프가 설치되며, 상기 스탬프가 설치됨에 따라 상기 스탬프와 제1 공간을 형성하는 제1 챔버;감광막이 도포된 기판이 안착되며, 상기 제1 챔버와 결합됨에 따라 상기 제1 챔버에 설치된 상기 스탬프와 제2 공간을 형성하며, 상기 기판이 안착됨에 따라 상기 기판과 제3 공간을 형성하는 제2 챔버;및 상기 제1 공간과, 상기 제2 공간 및 상기 제3 공간의 압력을 조절하는 압력 조절부;를 구비하며, 상기 제1 공간 및 상기 제3 공간의 압력이 상기 제2 공간 측으로 작용하도록 하여, 상기 스탬프 및 상기 기판을 가압하며 상기 기판에 미세패턴을 임프린트 시킨다.
상기 제1 챔버와 상기 스탬프의 사이에는 상기 제1 챔버와 상기 스탬프를 균일한 간격으로 이격시키며, 상기 스탬프가 상기 제1 챔버 측 및 상기 기판 측으로 신축 가능하도록 하는 스탬프 고정유닛이 구비되며, 상기 제2 챔버와 상기 기판의 사이에는 상기 제2 챔버와 상기 기판을 균일한 간격으로 이격시키며, 상기 기판이 상기 제2 챔버 측 및 상기 스탬프 측으로 신축 가능하도록 하는 기판 지지유닛이 구비될 수 있다.
상기 제1 챔버에는 상기 제1 공간을 밀폐시키는 제1 기밀부재가 구비되며, 상기 제2 챔버에는 상기 제2 공간을 밀폐시키는 제2 기밀부재와, 상기 제3 공간을 밀폐시키는 제3 기밀부재가 구비될 수 있다.
상기 압력 조절부는 상기 제1 공간의 흡기 및 배기를 수행하는 제1 펌프;일단이 상기 제1 펌프에 연결되며, 타단이 상기 제1 공간과 연통되는 제1 연결관;상기 제2 공간의 흡기 및 배기를 수행하는 제1 펌프;일단이 상기 제2 펌프에 연결되며, 타단이 상기 제2 공간과 연통되는 제2 연결관;상기 제3 공간의 흡기 및 배기를 수행하는 제3 펌프;및 일단이 상기 제3 펌프에 연결되며, 타단이 상기 제3 공간과 연통되는 제3 연결관;을 구비할 수 있다.
상기 제1 챔버에는 상기 스탬프를 수취하는 클램프가 구비되며,상기 클램프는 미세패턴 임프린트 시, 상기 기판 측으로 신장되며, 상기 스탬프와 상기 기판 분리 시, 상기 제1 챔버 측으로 수축될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 미세패턴 형성방법은 미세패턴이 각인된 스탬프를 제1 챔버에 설치하며, 감광막이 도포된 기판을 제2 챔버에 안착시키는 단계;상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버를 결합시켜, 상기 제1 챔버와 상기 스탬프 사이에 형성되는 제1 공간과, 제2 챔버와 상기 스탬프 사이에 형성되는 제2 공간 및 상기 제2 챔버와 상기 기판 사이에 형성되는 제3 공간을 형성시키는 단계;상기 제1 공간의 압력을 상기 제2 공간 측으로 작용시키는 단계;상기 스탬프를 가압하여, 상기 기판에 미세패턴을 임프린트 시키는 단계;상기 제2 공간의 압력을 상기 제1 공간 측과 상기 제3 공간 측으로 작용시키는 단계;및 상기 스탬프와 상기 기판을 가압하여, 상기 기판에서 상기 스탬프를 분리시키는 단계;를 포함한다.
상기 제1 공간의 압력을 상기 제2 공간 측으로 작용시키는 단계는 상기 제1 공간과, 상기 제2 공간 및 상기 제3 공간의 흡기 또는 배기를 수행하여, 상기 제1 공간의 압력이 상기 제2 공간의 압력보다 높도록 조절하며, 상기 제2 공간의 압력이 상기 제3 공간의 압력보다 높도록 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 공간의 압력을 상기 제1 공간 측과 상기 제3 공간 측으로 작용시키는 단계는 상기 제1 공간과, 상기 제2 공간 및 상기 제3 공간의 흡기 또는 배기를 수행하여, 상기 제1 공간의 압력과 상기 제3 공간의 압력이 상기 제2 공간의 압력보다 낮도록 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 미세패턴 형성방법은 미세패턴이 각인된 스탬프를 제1 챔버에 설치하며, 감광막이 도포된 기판을 제2 챔버에 안착시키는 단계;상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버를 결합시켜, 상기 제1 챔버와 상기 스탬프 사이에 형성되는 제1 공간과, 제2 챔버와 상기 스탬프 사이에 형성되는 제2 공간 및 상기 제2 챔버와 상기 기판 사이에 형성되는 제3 공간을 형성시키는 단계;상기 제1 공간과 상기 제3 공간의 압력을 상기 제2 공간 측으로 작용시키는 단계;상기 스탬프와 상기 기판을 가압하여 미세패턴을 임프린트 시키는 단계;상기 제2 공간의 압력을 상기 제1 공간 측과 상기 제3 공간 측으로 작용시키는 단계;및 상기 스탬프와 상기 기판을 가압하여, 상기 스탬프와 상기 기판을 분리시키는 단계;를 포함한다.
상기 제1 공간과 상기 제3 공간의 압력을 상기 제2 공간 측으로 작용시키는 단계는 상기 제1 공간과, 상기 제2 공간 및 상기 제3 공간의 흡기 또는 배기를 수행하여, 상기 제2 공간의 배기를 수행하여, 상기 제1 공간의 압력과 상기 제3 공간의 압력을 상기 제2 공간의 압력보다 높도록 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 공간의 압력을 상기 제1 공간 측과 상기 제3 공간 측으로 작용시키는 단계는 상기 제1 공간과, 상기 제2 공간 및 상기 제3 공간의 흡기 또는 배기를 수행하여, 상기 제1 공간의 압력과 상기 제3 공간의 압력이 상기 제2 공간의 압력보다 낮도록 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 ~에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치의 구성을 간략히 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치(500)는 미세패턴이 각인된 스탬프(20)가 설치되는 제1 챔버(110)와, 감광막(12)이 도포된 기판(10)이 안착되는 제2 챔버(120)로 구분되는 챔버(100)를 구비한다.
제1 챔버(110)는 제2 챔버(120) 측으로 승강되도록 구동부(200)에 의해 지지된다. 구동부(200)는 제1 챔버(110)를 지지하며 승강되는 승강 스크류(210)와, 승강 스크류(210)를 승강 시키는 승강 구동부(220)를 구비한다. 따라서, 제2 챔버(120)는 구동부(200)에 의해 제1 챔버(110)가 하강됨에 따라, 제1 챔버(110)와 결합되어 처리공간을 형성한다.
한편, 제1 챔버(110)에는 스탬프(20)를 수취하기 위한 클램프(160)가 구비된다. 클램프(160)는 제1 챔버(110)의 내측 테두리부에 다수개로 구비되어, 스탬프(20)의 미세패턴이 각인된 면이 기판(10) 측으로 향하도록 스탬프(20)를 수취한다.
클램프(160)는 스탬프(20)가 제1 챔버(110)에 설치되기 전, 끝단이 제1 챔버(110)의 외측으로 향하며, 스탬프(20)가 제1 챔버(110)의 설치위치에 정렬되면, 끝단이 스탬프(20)의 테두리부의 음각면에 끼워지며, 스탬프(20)를 제1 챔버(110)에 설치되도록 한다.
이와 같이 제1 챔버(110)에 설치되는 스탬프(20)와 제1 챔버(110)의 사이에는 제1 공간(A1)을 밀폐시키는 제1 기밀부재(130)와, 미세패턴 형성공정 중 제1 챔버(110)와 스탬프(20)를 균일한 간격으로 이격시키는 스탬프 고정유닛(170)이 구비된다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치(500)는 제1 챔버(110)와 제2 챔버(120)가 결합됨에 따라, 제1 챔버(110)와 스탬프(20) 사이에 형성되는 제1 공간(A1)과, 스탬프(20)와 제2 챔버(120)의 사이에 형성되는 제2 공간(A2) 및 제2 챔버(120)와 기판(10)의 사이에 형성되는 제3 공간(A3)이 형성된다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치(500)는 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2)의 압력차 및 제2 공간(A2)과 제3 공간(A3)의 압력차에 의해 스탬프(20) 및 기판(10)을 가압하여, 기판(10)에 미세패턴을 임프린트 시키며, 합착된 스탬프(20)와 기판(10)을 분리한다.
따라서, 스탬프(20)를 수취한 클램프(160)는 구동부(200)에 의해 제1 챔버(110)가 승강 구동되는 동안에는 스탬프(20)를 견고하게 수취하는 상태를 유지하며, 스탬프(20)가 가압될 때에는 제1 챔버(110) 측 및 기판(10) 측으로 신축 가능하도록 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 제1 기밀부재(130)와 스탬프(20)는 클램프(160)와 함께, 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2)의 압력차 및 제2 공간(A2)과 제3 공간(A3)의 압력차에 의해 스탬프(20)가 가압됨에 따라, 기판(10) 측으로 이동되는 스탬프(20)를 따라 신장되며, 제1 챔버(110) 측으로 이동되는 스탬프(20)를 따라 수축되도록 구비되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 제1 챔버(110)에는 스탬프(20)가 설치되며, 제1 챔버(110)와 스탬프(20) 사이에는 밀폐되는 제1 공간(A1)이 형성된다. 또한, 클램프(160)와, 제1 기밀부재(130) 및 스탬프 고정유닛(170)은 스탬프(20)의 이동에 따라 신축 가능하도록 구비된다.
한편, 제1 챔버(110)에 설치된 스탬프(20)와 제2 챔버(120)의 사이에는 제2 공간(A2)을 밀폐시키는 제2 기밀부재(140)가 구비된다. 제2 기밀부재(140)는 제1 챔버(110)가 구동부(200)에 의해 하강됨에 따라, 스탬프(20)에 접촉되며 제2 공간(A2)을 제공한다.
여기서, 스탬프(20)와 접촉되는 제2 기밀부재(140)는 제1 챔버(110)가 하강됨에 따라, 제2 챔버(120) 측으로 이동되는 스탬프(20)를 따라 수축되도록 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 제2 기밀부재(140)는 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2)의 압력차 및 제2 공간(A2)과 제3 공간(A3)의 압력차에 의해 스탬프(20)가 가압됨에 따라, 기판(10) 측으로 이동되는 스탬프(20)를 따라 수축되며, 제1 챔버(110) 측으로 이동되는 스탬프(20)를 따라 신장되도록 구비되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 스탬프(20)와 제2 챔버(120)의 사이에는 밀폐되는 제2 공간(A2)이 형성된다. 또한, 제2 기밀부재(140)는 스탬프(20)의 이동에 따라 신축 가능하도록 구비된다.
한편, 제2 챔버(120)에 안착되는 기판(10)과 제2 챔버(120)의 사이에는 제3 공간(A3)을 밀폐시키는 제3 기밀부재(150)와, 미세패턴 형성공정 중 제2 챔버(120)와 기판(10)을 균일한 간격으로 이격시키는 기판 지지유닛(180)이 구비된다.
여기서, 제3 기밀부재(150)와 기판 지지유닛(180)은 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2)의 압력차 및 제2 공간(A2)과 제3 공간(A3)의 압력차에 의해 기판(10)이 가압됨에 따라, 스탬프(20) 측으로 이동되는 기판(10)을 따라 신장되며, 제2 챔버(120) 측으로 이동되는 기판(10)을 따라 수축되도록 구비되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 제2 챔버(120)에는 기판(10)이 안착되며, 제1 챔버(110)와 기판(10) 사이에는 밀폐되는 제3 공간(A3)이 형성된다. 또한, 제3 기밀부재(150) 및 기판 지지유닛(180)은 기판(10)의 이동에 따라 신축 가능하도록 구비된다.
여기서, 스탬프 고정유닛(170)과, 기판 지지유닛(180)은 제1 챔버(110)(또는 제2 챔버;120) 및 스탬프(20)(또는 기판;10)의 사이에 위치하는 스프링으로 구비될 수 있으며, 다른 실시예로 제1 챔버(110)(또는 제2 챔버;120) 및 스탬프(20)(또는 기판;10)사이에 자기장 또는 전기장을 발생하는 장치로 구비될 수 있을 것이다. 이러한 스탬프 고정유닛(170)과 기판 지지유닛(180)은 스탬프(20)(또는 기판;10)의 중앙부를 비롯해 다수개로 설치되어, 스탬프(20)(또는 기판;10)와 제1 챔버(110)(또는 제2 챔버;120)간 균일한 압력이 적용되도록 구비되는 것이 바람직하다.
한편, 제1 챔버(110)와 제2 챔버(120)는 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2) 및 제3 공간(A3)의 압력을 조절하는 압력 조절부(400)와 연결된다.
압력 조절부(400)는 제1 공간(A1)의 흡기 및 배기를 수행하는 제1 펌프(410)와, 제1 공간(A1)과 제1 펌프(410)를 연결하는 제1 연결관(411)과, 제2 공간(A2)의 흡기 및 배기를 수행하는 제2 펌프(420)와, 제2 공간(A2)과 제2 펌프(420)를 연결하는 제2 연결관(421)과, 제3 공간(A3)의 흡기 및 배기를 수행하는 제3 펌프(430) 및 제3 공간(A3)과 제3 펌프(430)를 연결하는 제3 연결관(431)을 구비한다.
여기서, 제1 연결관(411)은 일단이 제1 펌프(410)와 연결되며, 타단은 다수개로 분할되어 스탬프 고정유닛(170)이 위치한 영역과 중복되지 않도록 제1 공간(A1)과 연통되도록 설치된다. 또한, 제2 연결관(421)은 일단이 제2 펌프(420)와 연결되며, 타단은 제2 공간(A2)과 연통되도록 설치된다. 그리고, 제3 연결관(431)은 일단이 제2 펌프(420)와 연결되며, 타단은 다수개로 분할되어 기판 지지유 닛(180)이 위치한 영역과 중복되지 않도록 제3 공간(A3)과 연통되도록 설치된다.
이와 같이 구성되는 압력 조절부(400)는 스탬프(20)를 가압하도록 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2) 및 제3 공간(A3)의 압력을 조절하며, 제1 공간(A1)의 압력을 제2 공간(A2) 측으로 작용시켜, 미세패턴을 임프린트 시킨다. 즉, 압력 조절부(400)는 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2) 및 제3 공간(A3)의 흡기 또는 배기를 수행하여, 제1 공간(A1)의 압력이 제2 공간(A2)의 압력보다 높도록 조절하며, 제2 공간(A2)의 압력이 제3 공간(A3)의 압력보다 높도록 조절한다.
여기서, 다른 실시예로 압력 조절부(400)는 제1 공간(A1)과 제3 공간(A3)의 압력을 제2 공간(A2) 측으로 작용시켜, 미세패턴을 임프린트 시킬 수 있다. 즉, 압력 조절부(400)는 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2) 및 제3 공간(A3)의 흡기 또는 배기를 수행하여, 제1 공간(A1)의 압력과 제3 공간(A3)의 압력을 제2 공간(A2)의 압력보다 높도록 조절한다.
한편, 압력 조절부(400)는 스탬프(20) 및 기판(10)을 가압하도록 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2) 및 제3 공간(A3)의 압력을 조절하며, 제2 공간(A2)의 압력을 제1 공간(A1) 측과 제3 공간(A3) 측으로 작용시켜, 스탬프와 기판을 분리시킨다. 즉, 압력 조절부(400)는 제1 공간(A1)과, 제2 공간(A2) 및 제3 공간(A3)의 흡기 또는 배기를 수행하여, 제1 공간(A1)의 압력과 제3 공간(A3)의 압력이 제2 공간(A2)의 압력보다 낮도록 조절한다.
여기서, 도시되지 않았지만, 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치(500)는 미세패턴이 임프린트 되기 전, 제2 챔버(120)에 안착된 기판(10)에 도포 된 감광막(12)의 유연성을 확보하기 위해 기판(10)을 가열하는 가열수단(미도시)과, 미세패턴이 임프린트 된 후, 미세패턴을 경화시키기 위한 경화수단(미도시)과, 스탬프(20)와 기판(10) 간 정렬을 수행하는 정렬수단(미도시)이 구비될 수 있다. 이때, 경화수단(미도시)으로 자외선 램프(미도시)가 채택될 경우에는 스탬프(20)는 자외선 투과형 소재로 구비되며, 감광막(12)은 자외선 경화형 감광막으로 구비되는 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치(500)는 스탬프(20) 및 기판(10)을 부착하기 위한 고비용의 척과, 척을 고정시키기 위한 부가적인 구성요소를 설치하지 않고도, 스탬프(20)와 기판(10)에 고른 가압력을 적용시켜 미세패턴을 임프린트 시키며, 스탬프(20)와 기판(10)을 안전하게 분리할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치의 동작에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 2a 내지 도 2d는 도 1에 표기된 I부를 확대하여, 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치의 동작을 나타낸 작동도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성방법을 나타낸 순서도이다.
도 2a 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치(500)는 제1 챔버(110)에 미세패턴이 각인된 스탬프(20)가 설치된다. 이때, 제1 챔버(110)와 스탬프(20)의 사이에는 스탬프 고정유닛(170)이 먼저 설치되고, 제1 챔버(110)에 구비된 클램프(160)가 미세패턴이 각인된 면이 제2 챔버(120) 측으로 향하도록 스탬프(20)를 수취한다. 따라서, 스탬프(20)는 제1 챔버(110)와 균일한 간격으로 이격되며, 제1 챔버(110)에 고정되도록 설치된다.
제1 챔버(110)에 스탬프(20)가 고정되면, 개방된 챔버(100)로 감광막(12)이 형성된 기판(10)이 반입된다. 챔버(100)로 반입된 기판(10)은 제3 기밀부재(150)와, 기판 지지유닛(180)에 의해 지지되며, 감광막(12)이 형성된 면이 스탬프(20) 측을 향하도록 제2 챔버(120)에 안착된다.
여기서, 제2 챔버(120)에 안착된 기판(10)의 감광막(12)은 가열수단(미도시)에 의해 기판(10)이 가열됨에 따라 유연성이 확보되며, 정렬수단(미도시)은 스탬프(20)와 기판(10) 간 정렬을 수행한다.
이와 같이 스탬프(20)와 기판(10)이 서로 대향되도록 정렬되면, 구동부(200)는 승강 스크류(210)를 제2 챔버(120) 측으로 하강시키며, 승강 스크류(210)가 하강됨에 따라 제1 챔버(110)는 제2 챔버(120)와 결합된다. 제1 챔버(110)와 제2 챔버(120)가 결합됨에 따라, 스탬프(20)가 제2 기밀부재(140)에 접하며, 챔버(100)에는 처리공간이 형성된다.
이때, 제1 챔버(110)와 스탬프(20)의 사이에는 제1 기밀부재(130)에 의해 밀폐되는 제1 공간(A1)이 형성되며, 스탬프(20)와 제2 챔버(120)의 사이에는 제2 기밀부재(140)에 의해 밀폐되는 제2 공간(A2)이 형성되며, 기판(10)과 제2 챔버(120)의 사이에는 제3 기밀부재(150)에 의해 밀폐되는 제3 공간(A3)이 형성된다. 이와 같이 챔버(100)의 처리공간은 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2) 및 제3 공간(A3)으로 구분된다(S10).
이와 같이 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2) 및 제3 공간(A3)이 형성되면, 압력 조절부(400)는 제1 공간(A1)의 압력을 제2 공간(A2) 측으로 작용시켜, 미세패턴을 임프린트 시킨다.
즉, 제3 펌프(430)는 제3 공간(A3)의 배기를 수행하며, 제2 펌프(420)는 제3 공간(A3)의 압력보다 높은 압력을 유지할 정도로 제2 공간(A2)의 배기를 수행한다.(도 2a 참조.)
이와 반대로, 제1 펌프(410)는 제1 공간(A1)의 흡기를 수행하며, 제2 펌프(420)는 제1 공간(A1)의 압력보다 낮은 압력을 유지할 정도로 제2 공간(A2)의 흡기를 수행한다 해도 그 결과는 같다 할 수 있다.
결국, 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2) 및 제3 공간(A3)의 압력 분포는 제1 공간(A1)>제2 공간(A2)> 제3 공간(A3) 상태가 유지되도록 하는 것이다. 예를 들어, 제1 공간(A1)의 압력은 760Torr의 압력을 유지시키며, 제2 공간(A2)의 압력은 380Torr의 압력을 유지시키며, 제3 공간(A3)의 압력은 1Torr 이하의 압력을 유지시켜, 스탬프(20)를 기판(10) 측으로 가압하여, 미세패턴을 임프린트 시킨다.(도 2b 참조.)
이때, 스탬프(20)를 수취 하고 있는 클램프(160)와, 스탬프(20)를 고정하고 있는 스탬프 고정유닛(170)과, 제1 공간(A1)을 밀폐시키는 제1 기밀부재(130)는 스탬프(20)가 가압되어 기판(10) 측으로 이동됨에 따라 기판(10) 측으로 신장된다. 또한, 스탬프(20)와 제2 챔버(120)의 사이에서 제2 공간(A2)을 밀폐시키는 제2 기밀부재(140)는 제2 챔버(120) 측으로 수축된다.
여기서, 도 4a 내지 도 4b를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 패턴 형성방법에 대해 설명하기로 한다.
도 4a 내지 도 4b는 도 1에 표기된 I부를 확대하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세패턴 형성방법을 나타낸 작동도이다.
도 4a 내지 도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치(500)는 미세패턴을 임프린트 시키는 다른 실시예로, 압력 조절부(400)가 제1 공간(A1)과 제3 공간(A3)의 압력을 제2 공간(A2) 측으로 작용시켜, 미세패턴을 임프린트 시킬 수 있다.
즉, 제2 펌프(420)는 제2 공간(A2)의 배기를 수행하며, 제1 펌프(410)와 제3 펌프(430)는 제2 공간(A2)과 제3 공간(A3)의 흡기를 수행한다.(도 4a 참조.)
결국, 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2) 및 제3 공간(A3)의 압력 분포는 (제1 공간(A1)=제3 공간(A3))> 제2 공간(A2) 상태가 유지되도록 하는 것이다. 예를 들어, 제1 공간(A1)의 압력과 제3 공간(A3)의 압력은 760Torr의 압력을 유지시키며, 제2 공간(A2)의 압력은 1Torr 이하의 압력을 유지시켜, 스탬프(20)를 기판(10) 측으로 가압하며, 기판(10)을 스탬프(20) 측으로 가압하여 미세패턴을 임프린트 시킨다. (도 4b 참조.)
이때, 스탬프(20)를 수취 하고 있는 클램프(160)와, 스탬프(20)를 고정하고 있는 스탬프 고정유닛(170)과, 제1 공간(A1)을 밀폐시키는 제1 기밀부재(130)는 스탬프(20)가 가압되어 기판(10) 측으로 이동됨에 따라 기판(10) 측으로 신장된다. 또한, 스탬프(20)와 제2 챔버(120)의 사이에서 제2 공간(A2)을 밀폐시키는 제2 기밀부재(140)는 제2 챔버(120) 측으로 수축된다. 그리고, 기판(10)을 지지하는 기판 지지유닛(180)과, 제3 공간(A3)을 밀폐시키는 제3 기밀부재(150)는 기판(10)이 가압되어 스탬프(20) 측으로 이동됨에 따라 스탬프(20) 측으로 신장된다(S20).
다시 도 2c 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 미세패턴 형성장치(500)는 기판에 미세패턴이 임프린트 되면, 스탬프(20)와 기판(10)은 합착된 상태로, 경화수단(미도시)에 의해 감광막(12)에 임프린트 된 미세패턴이 경화된다.
미세패턴이 경화되면, 압력 조절부(400)는 스탬프(20) 및 기판(10)을 가압하도록 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2) 및 제3 공간(A3)의 압력을 조절하며, 제2 공간(A2)의 압력을 제1 공간(A1) 측과 제3 공간(A3) 측으로 작용시켜, 스탬프(20)와 기판(10)을 분리시킨다.
즉, 제2 펌프(420)는 제2 공간(A2)의 흡기를 수행하며, 제1 펌프(410)와 제3 펌프(430)는 제2 공간(A2)과 제3 공간(A3)의 배기를 수행한다.(도 2c 참조.)
결국, 제1 공간(A1)과 제2 공간(A2) 및 제3 공간(A3)의 압력 분포는 (제1 공간(A1)=제3 공간(A3))< 제2 공간(A2) 상태가 유지되도록 하는 것이다. 예를 들어, 제1 공간(A1)과 제3 공간(A3)의 압력은 1Torr 이하의 압력을 유지시키며, 제2 공간(A2)의 압력은 760Torr의 압력을 유지시켜, 스탬프(20)를 제1 챔버(110) 측으로 가압하며, 기판(10)을 제2 챔버(120) 측으로 가압하며, 스탬프(20)와 기판(10)을 분리시킨다.(도 2d 참조.)
이때, 스탬프(20)를 수취 하고 있는 클램프(160)와, 스탬프(20)를 고정하고 있는 스탬프 고정유닛(170)과, 제1 공간(A1)을 밀폐시키는 제1 기밀부재(130)는 스탬프(20)가 가압되어 제1 챔버(110) 측으로 이동됨에 따라 제1 챔버(110) 측으로 수축된다. 또한, 스탬프(20)와 제2 챔버(120)의 사이에서 제2 공간(A2)을 밀폐시키는 제2 기밀부재(140)는 스탬프(20) 측으로 신장된다. 그리고, 기판(10)을 지지하는 기판 지지유닛(180)과, 제3 공간(A3)을 밀폐시키는 제3 기밀부재(150)는 기판(10)이 가압되어 제2 챔버(120) 측으로 이동됨에 따라 제2 챔버(120) 측으로 수축된다(S30).
이와 같이 기판(10)과 스탬프(20)가 분리되면, 구동부(200)는 승강 스크류(210)를 상승시키며, 승강 스크류(210)가 상승됨에 따라 챔버(100)는 개방된다. 챔버(100)가 개방되면, 미세패턴이 임프린트 된 기판(10)은 챔버(100) 외부로 반출된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법은 챔버의 처리공간을 세 공간으로 분할하여, 세 공간의 압력차에 의해 미세패턴을 임프린트 하며, 합착된 기판과 스탬프를 분리하므로, 저가의 설비 투자비용으로 장비 관리의 편의를 도모하며, 기판에 합착된 스탬프를 안전하게 분리하여 원자재 비용의 절감과 생상효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 미세패턴이 각인된 스탬프가 설치되며, 상기 스탬프가 설치됨에 따라 상기 스탬프와 제1 공간을 형성하는 제1 챔버;
    감광막이 도포된 기판이 안착되며, 상기 제1 챔버와 결합됨에 따라 상기 제1 챔버에 설치된 상기 스탬프와 제2 공간을 형성하며, 상기 기판이 안착됨에 따라 상기 기판과 제3 공간을 형성하는 제2 챔버;
    상기 제1 공간과, 상기 제2 공간 및 상기 제3 공간의 압력을 조절하는 압력 조절부;를 구비하며,
    상기 제1 공간 및 상기 제3 공간의 압력이 상기 제2 공간 측으로 작용하도록 하여, 상기 스탬프 및 상기 기판을 가압하며 상기 기판에 미세패턴을 임프린트 시키되,
    상기 제1 챔버에는 상기 제1 공간을 밀폐시키는 제1 기밀부재가 구비되며, 상기 제2 챔버에는 상기 제2 공간을 밀폐시키는 제2 기밀부재와, 상기 제3 공간을 밀폐시키는 제3 기밀부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 챔버와 상기 스탬프의 사이에는 상기 제1 챔버와 상기 스탬프를 균일한 간격으로 이격시키며, 상기 스탬프가 상기 제1 챔버 측 및 상기 기판 측으로 신축 가능하도록 하는 스탬프 고정유닛이 구비되며,
    상기 제2 챔버와 상기 기판의 사이에는 상기 제2 챔버와 상기 기판을 균일한 간격으로 이격시키며, 상기 기판이 상기 제2 챔버 측 및 상기 스탬프 측으로 신축 가능하도록 하는 기판 지지유닛이 구비되는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성 장치.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서, 상기 압력 조절부는
    상기 제1 공간의 흡기 및 배기를 수행하는 제1 펌프;
    일단이 상기 제1 펌프에 연결되며, 타단이 상기 제1 공간과 연통되는 제1 연결관;
    상기 제2 공간의 흡기 및 배기를 수행하는 제1 펌프;
    일단이 상기 제2 펌프에 연결되며, 타단이 상기 제2 공간과 연통되는 제2 연결관;
    상기 제3 공간의 흡기 및 배기를 수행하는 제3 펌프;및
    일단이 상기 제3 펌프에 연결되며, 타단이 상기 제3 공간과 연통되는 제3 연결관;을 구비하는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성장치.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 제1 챔버에는 상기 스탬프를 수취하는 클램프가 구비되며,
    상기 클램프는 미세패턴 임프린트 시, 상기 기판 측으로 신장되며, 상기 스탬프와 상기 기판 분리 시, 상기 제1 챔버 측으로 수축되는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성장치.
  6. 미세패턴이 각인된 스탬프를 제1 챔버에 설치하며, 감광막이 도포된 기판을 제2 챔버에 안착시키는 단계;
    상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버를 결합시켜, 상기 제1 챔버와 상기 스탬프 사이에 형성되는 제1 공간과, 제2 챔버와 상기 스탬프 사이에 형성되는 제2 공간 및 상기 제2 챔버와 상기 기판 사이에 형성되는 제3 공간을 형성시키는 단계;
    상기 제1 공간의 압력을 상기 제2 공간 측으로 작용시키는 단계;
    상기 스탬프를 가압하여, 상기 기판에 미세패턴을 임프린트 시키는 단계;
    상기 제2 공간의 압력을 상기 제1 공간 측과 상기 제3 공간 측으로 작용시키는 단계;및
    상기 스탬프와 상기 기판을 가압하여, 상기 기판에서 상기 스탬프를 분리시키는 단계;를 포함하되,
    상기 제1 챔버에는 상기 제1 공간을 밀폐시키는 제1 기밀부재가 구비되며, 상기 제2 챔버에는 상기 제2 공간을 밀폐시키는 제2 기밀부재와, 상기 제3 공간을 밀폐시키는 제3 기밀부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성방법.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 제1 공간의 압력을 상기 제2 공간 측으로 작용시키는 단계는
    상기 제1 공간과, 상기 제2 공간 및 상기 제3 공간의 흡기 또는 배기를 수행하여, 상기 제1 공간의 압력이 상기 제2 공간의 압력보다 높도록 조절하며, 상기 제2 공간의 압력이 상기 제3 공간의 압력보다 높도록 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성방법.
  8. 제6 항에 있어서, 상기 제2 공간의 압력을 상기 제1 공간 측과 상기 제3 공간 측으로 작용시키는 단계는
    상기 제1 공간과, 상기 제2 공간 및 상기 제3 공간의 흡기 또는 배기를 수행하여, 상기 제1 공간의 압력과 상기 제3 공간의 압력이 상기 제2 공간의 압력보다 낮도록 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성방법.
  9. 미세패턴이 각인된 스탬프를 제1 챔버에 설치하며, 감광막이 도포된 기판을 제2 챔버에 안착시키는 단계;
    상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버를 결합시켜, 상기 제1 챔버와 상기 스탬프 사이에 형성되는 제1 공간과, 제2 챔버와 상기 스탬프 사이에 형성되는 제2 공간 및 상기 제2 챔버와 상기 기판 사이에 형성되는 제3 공간을 형성시키는 단계;
    상기 제1 공간과 상기 제3 공간의 압력을 상기 제2 공간 측으로 작용시키는 단계;
    상기 스탬프와 상기 기판을 가압하여 미세패턴을 임프린트 시키는 단계;
    상기 제2 공간의 압력을 상기 제1 공간 측과 상기 제3 공간 측으로 작용시키는 단계;및
    상기 스탬프와 상기 기판을 가압하여, 상기 스탬프와 상기 기판을 분리시키는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 챔버에는 상기 제1 공간을 밀폐시키는 제1 기밀부재가 구비되며, 상기 제2 챔버에는 상기 제2 공간을 밀폐시키는 제2 기밀부재와, 상기 제3 공간을 밀폐시키는 제3 기밀부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성방법.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 제1 공간과 상기 제3 공간의 압력을 상기 제2 공간 측으로 작용시키는 단계는
    상기 제1 공간과, 상기 제2 공간 및 상기 제3 공간의 흡기 또는 배기를 수행하여, 상기 제2 공간의 배기를 수행하여, 상기 제1 공간의 압력과 상기 제3 공간의 압력을 상기 제2 공간의 압력보다 높도록 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성방법.
  11. 제9 항에 있어서, 상기 제2 공간의 압력을 상기 제1 공간 측과 상기 제3 공간 측으로 작용시키는 단계는
    상기 제1 공간과, 상기 제2 공간 및 상기 제3 공간의 흡기 또는 배기를 수행하여, 상기 제1 공간의 압력과 상기 제3 공간의 압력이 상기 제2 공간의 압력보다 낮도록 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세패턴 형성방법.
KR1020060115993A 2006-11-22 2006-11-22 미세패턴 형성장치 및 이를 이용한 미세패턴 형성방법 KR101335409B1 (ko)

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