KR102415094B1 - 비평면기판용 나노임프린트 노광장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비평면기판용 나노임프린트 노광장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 일면 또는 양면이 평평하지 않은 비평면기판을 사용하여 임프린트 공정을 수행함에 있어서, 굴절보정수단을 사용하여 비평면기판에서 발생되는 자외선 굴절을 보정함으로써 레지스트 경화가 균일하게 일어날 수 있도록 하는, 비평면기판용 나노임프린트 노광장치 및 방법을 제공함에 있다.

Description

비평면기판용 나노임프린트 노광장치 및 방법 {Exposure apparatus and method for nanoimprint process for non-planar substrates}
본 발명은 비평면기판용 나노임프린트 노광장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 나노임프린트 공정 중 노광을 수행하는 장치로서 비평면기판 상의 레지스트에도 균일하게 노광이 이루어질 수 있도록 하기 위한 노광장치 및 방법에 관한 것이다.
임프린트 리소그래피(imprint lithography) 기술은 나노미터 또는 마이크로미터 수준의 패턴을 고정밀 저비용으로 용이하게 생산할 수 있게 해 주는 기술로, 기판 위에 코팅된 레지스트 표면에 나노미터 또는 마이크로미터 수준의 패턴이 형성되어 있는 스탬프(stamp)를 눌러 찍어내는 방식으로 패턴을 전사하는 방식으로 이루어진다. 자외선을 이용하여 레지스트를 경화시키는 임프린트 리소그래피의 경우 공정 특성상 자외선이 스탬프를 통과하여 레지스트에 도달할 수 있도록 기판 또는 스탬프가 투명하게 형성되어야 한다. 도 1 및 도 2는 종래의 리소그래피를 이용한 패터닝 공정 개념도로서, 도 1은 스탬프가 투명한 경우, 도 2는 기판이 투명한 경우의 공정이 각각 개념적으로 도시되어 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여 종래의 리소그래피 패터닝 공정을 간략히 설명하면 다음과 같다. 투명 스탬프를 사용하는 경우, 먼저 도 1(a)에 도시된 바와 같이 기판(substrate) 상에 레지스트(resist)가 도포되고, 도 1(b)에 도시된 바와 같이 투명 스탬프(stamp)를 레지스트에 접촉 및 가압시킨다. 이 과정에서 스탬프 상에 형성된 패턴이 레지스트로 옮겨지게 된다. 스탬프가 레지스트에 접촉 및 가압되고 있는 상태에서, 도 1(c)에 도시된 바와 같이 노광 공정을 수행하여 자외선이 조사되면, 자외선에 의해 레지스트가 경화된다. 마지막으로 도 1(d)에 도시된 바와 같이 투명 스탬프를 제거하면, 상면에 패턴이 형성된 레지스트가 완성된다. 투명 기판을 사용하는 경우, 도 2(a)에 도시된 바와 같이 패턴이 형성된 스탬프에 레지스트를 도포한다. 이 과정에서 레지스트의 하면에 이미 패턴이 형성되게 된다. 다음으로 도 2(b)에 도시된 바와 같이 스탬프 위에 도포된 레지스트 위에 투명 기판을 배치시킨다. 이후 도 2(c)에 도시된 바와 같이 노광하여 레지스트를 경화시키면, 도 2(d)에 도시된 바와 같이 하면에 패턴이 형성된 레지스트가 완성된다.
한편 최근 기판의 기능이 다양해짐에 따라 임프린트를 수행하고자 하는 기판의 일측 또는 양측의 형상이 평평하지 않은 경우가 많아지고 있다. 일례로 한국특허등록 제2194832호("렌즈 표면 나노구조층의 제조 방법", 2020.12.17., 이하 '선행문헌')의 경우 렌즈 상에 나노구조층을 형성하는 기술이 개시된다. 선행문헌에서는, 나노구조체가 형성된 나노구조필름 상에 나노구조체를 보호하는 보호층을 형성한 후, 보호층이 형성된 나노구조필름을 렌즈에 위치시키고 써멀 임프린트 공정을 진행하여 렌즈와 동일한 곡면을 갖도록 한 뒤 보호층을 제거하는 방식으로, 렌즈 표면에 나노구조층을 형성시킨다. 즉 선행문헌에서는 이미 패턴이 형성된 별도의 필름을 렌즈에 부착하는 방식을 채택한 것이다. 그러나 이처럼 별도 필름을 대상물에 부착하는 방식은 나노구조필름 제조공정, 필름-대상물 부착공정 등 여러 공정을 거쳐야 하는 등의 여러 단점이 있다.
이에 굴곡이 있는 기판 등과 같이 비평면기판 상에 직접 임프린트 공정을 수행할 수 있도록 하는 기술이 다양하게 연구되고 있다. 이러한 기술에서 당면한 가장 큰 문제점은, 평평하지 않은 면을 통해 자외선이 조사되는 과정에서 레지스트 경화가 불균일하게 일어난다는 것이다. 도 3 및 도 4는 도 2와 유사한 방식으로 리소그래피를 이용하여 패터닝을 수행하되, 일면은 렌즈와 같이 볼록한 형상이 반복적으로 형성된 비평면이고 타면은 평면으로 된 비평면기판을 대상으로 임프린트 공정을 수행하는 과정을 도시하고 있다. 도 3의 경우, 도 2와 거의 유사하게 패턴 형상의 스탬프에 레지스트를 도포하고(도 3(a)) 비평면기판의 평면부가 레지스트와 접촉되도록 덮어(도 3(b)) 노광을 수행한다. 도 4의 경우, 레지스트가 도포되는 스탬프를 유연재질로 형성하고, 레지스트가 도포된 스탬프를 뒤집어 비평면기판의 비평면부에 레지스트가 접촉되도록 덮은 후(도 4(b)) 노광을 수행한다. 그런데, 도 3 및 도 4 모두의 경우에서, 기판 자체가 굴곡이 진 형상으로 되어 있기 때문에 자외선이 굴절됨에 따라, 광량이 모이는 곳에서는 경화가 제대로 일어나지만(도 3, 4(c)(d)에서 진한 색으로 표시) 광량이 분산되는 곳에서는 경화가 되지 않거나 덜 되는(도 3, 4(c)(d)에서 연한 색으로 표시) 문제가 발생한다.
이처럼 일면 또는 양면이 평평하지 않은 비평면기판을 대상으로 임프린트 공정을 성공적으로 수행하기 위해서는, 자외선 굴절로 인하여 레지스트 경화가 불균일하게 일어나는 문제를 해결할 필요가 있다.
1. 한국특허등록 제2194832호("렌즈 표면 나노구조층의 제조 방법", 2020.12.17.)
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 일면 또는 양면이 평평하지 않은 비평면기판을 사용하여 임프린트 공정을 수행함에 있어서, 굴절보정수단을 사용하여 비평면기판에서 발생되는 자외선 굴절을 보정함으로써 레지스트 경화가 균일하게 일어날 수 있도록 하는, 비평면기판용 나노임프린트 노광장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는, 일면에 패턴이 형성되어 레지스트(500)가 도포되는 스탬프(110); 일면 및 타면 중 적어도 하나에 비평면부(121)가 형성되는 비평면기판(120); 상기 비평면부(121)에 형성된 굴곡에 따른 자외선의 굴절을 보상하는 형상으로 형성되는 적어도 하나의 보정렌즈(130); 를 포함하며, 평행광으로 조사되는 자외선이 상기 보정렌즈(130)를 통과하면서 미리 굴절되어 상기 비평면부(121)에 의한 자외선 굴절이 보상됨으로써 상기 레지스트(500)에 균일한 광강도를 가지는 평행광으로 도달하도록 형성될 수 있다.
평면 패터닝을 위해, 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는, 상기 비평면기판(120) 중 일면에 상기 비평면부(121)가 형성되고 타면에 평면부(122)가 형성되며, 상기 레지스트(500)가 상기 평면부(122)에 부착되도록, 상기 비평면기판(120)의 상기 비평면부(121)가 상기 보정렌즈(130)에 대면하고, 상기 평면부(122)가 상기 스탬프(110)의 상기 레지스트(500)가 도포된 면에 대면하도록 배치되어, 상기 레지스트(500)가 상기 평면부(122)에 접촉 및 밀착된 상태에서, 자외선이 상기 보정렌즈(130) 및 상기 비평면기판(120)을 순차적으로 통과하여 상기 레지스트(500)를 경화시키도록 형성될 수 있다.
이 때 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는, 상기 비평면기판(120)이 투명재질로 형성될 수 있다.
또한 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는, 자외선을 조사하는 자외선조사부(140); 상기 자외선조사부(140), 상기 보정렌즈(130), 상기 비평면기판(120), 상기 스탬프(110)를 순차적으로 고정 배치시키는 프레임(150); 을 더 포함할 수 있다.
또한 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는, 상기 비평면기판(120) 및 상기 스탬프(110)가 이격 배치되되, 상기 스탬프(110)가 유연재질로 형성되며, 상기 비평면기판(120), 상기 레지스트(500), 상기 스탬프(110)의 적층체를 기준으로 상기 프레임(150) 상에서 상기 스탬프(110) 바깥쪽에 가압통로(155)가 형성되어, 상기 가압통로(155)를 통한 가압에 의해 상기 스탬프(110)가 가압됨에 따라 상기 레지스트(500)가 상기 비평면기판(120)의 상기 평면부(122)에 접촉 및 밀착되도록 형성될 수 있다.
평면 패터닝 시 본 발명의 비평면기판용 나노임프린트 노광방법은, 상술한 바와 같은 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)를 이용한 비평면기판용 나노임프린트 노광방법에 있어서, 상기 스탬프(500)의 패턴이 형성된 면에 상기 레지스트(500)가 도포되는 도포단계; 상기 비평면기판(120)의 상기 비평면부(121)가 상기 보정렌즈(130)에 대면하고, 상기 평면부(122)가 상기 스탬프(110)의 상기 레지스트(500)가 도포된 면에 대면하도록 배치되는 배치단계; 상기 레지스트(500)가 상기 평면부(122)에 접촉 및 밀착된 상태에서, 자외선이 상기 보정렌즈(130) 및 상기 비평면기판(120)을 순차적으로 통과하여 상기 레지스트(500)를 경화시키는 경화단계; 상기 레지스트(500)가 상기 비평면기판(120)의 상기 평면부(122)에 부착되고 상기 스탬프(110)가 제거되는 완료단계; 를 포함할 수 있다.
이 때 상기 경화단계 시, 상기 스탬프(110)가 유연재질로 형성되며, 상기 비평면기판(120), 상기 레지스트(500), 상기 스탬프(110)의 적층체를 기준으로 상기 스탬프(110) 바깥쪽으로부터의 가압에 의해 상기 스탬프(110)가 가압됨에 따라, 상기 레지스트(500)가 상기 비평면기판(120)의 상기 평면부(122)에 접촉 및 밀착되도록 형성될 수 있다.
비평면 패터닝을 위해, 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는, 상기 비평면기판(120) 중 적어도 일면에 상기 비평면부(121)가 형성되고, 상기 레지스트(500)가 상기 비평면부(112)에 부착되도록, 상기 스탬프(110)의 상기 레지스트(500)가 도포된 면 반대쪽이 상기 보정렌즈(130)에 대면하고, 상기 스탬프(110)의 상기 레지스트(500)가 도포된 면이 상기 비평면부(121)에 대면하도록 배치되어, 상기 레지스트(500)가 상기 비평면부(121)에 접촉 및 밀착된 상태에서, 자외선이 상기 보정렌즈(130) 및 상기 스탬프(110)를 순차적으로 통과하여 상기 레지스트(500)를 경화시키도록 형성될 수 있다.
이 때 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는, 상기 스탬프(110)가 투명 및 유연재질로 형성될 수 있다.
또한 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는, 자외선을 조사하는 자외선조사부(140); 상기 자외선조사부(140), 상기 보정렌즈(130), 상기 스탬프(110), 상기 비평면기판(120)을 순차적으로 고정 배치시키는 프레임(150); 을 더 포함할 수 있다.
또한 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는, 상기 스탬프(110) 및 상기 비평면기판(120)이 이격 배치되되, 상기 스탬프(110)가 유연재질로 형성되며, 상기 스탬프(110), 상기 레지스트(500), 상기 비평면기판(120)의 적층체를 기준으로 상기 프레임(150) 상에서 상기 스탬프(110) 바깥쪽에 가압통로(155)가 형성되어, 상기 가압통로(155)를 통한 가압에 의해 상기 스탬프(110)가 가압됨에 따라 상기 레지스트(500)가 상기 비평면기판(120)의 상기 비평면부(121)에 접촉 및 밀착되도록 형성될 수 있다.
또한 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는, 상기 가압통로(155)가 상기 보정렌즈(130) 바깥쪽에 형성되며, 상기 보정렌즈(130) 상에 통공(135)이 형성될 수 있다.
또한 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는, 상기 자외선조사부(140) 및 상기 보정렌즈(130) 사이에 구비되는 투명판(160); 을 더 포함할 수 있다.
비평면 패터닝 시 본 발명의 비평면기판용 나노임프린트 노광방법은, 상술한 바와 같은 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)를 이용한 비평면기판용 나노임프린트 노광방법에 있어서, 상기 스탬프(500)의 패턴이 형성된 면에 상기 레지스트(500)가 도포되는 도포단계; 상기 스탬프(110)의 상기 레지스트(500)가 도포된 면 반대쪽이 상기 보정렌즈(130)에 대면하고, 상기 스탬프(110)의 상기 레지스트(500)가 도포된 면이 상기 비평면부(121)에 대면하도록 배치되는 배치단계; 상기 레지스트(500)가 상기 비평면부(121)에 접촉 및 밀착된 상태에서, 자외선이 상기 보정렌즈(130) 및 상기 스탬프(110)를 순차적으로 통과하여 상기 레지스트(500)를 경화시키는 경화단계; 상기 레지스트(500)가 상기 비평면기판(120)의 상기 비평면부(121)에 부착되고 상기 스탬프(110)가 제거되는 완료단계; 를 포함할 수 있다.
이 때 상기 경화단계 시, 상기 스탬프(110)가 유연재질로 형성되며, 상기 스탬프(110), 상기 레지스트(500), 상기 비평면기판(120)의 적층체를 기준으로 상기 스탬프(110) 바깥쪽으로부터의 가압에 의해 상기 스탬프(110)가 가압됨에 따라, 상기 레지스트(500)가 상기 비평면기판(120)의 상기 비평면부(121)에 접촉 및 밀착되도록 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 일면 또는 양면이 평평하지 않은 비평면기판을 사용하여 임프린트 공정을 수행함에 있어서, 굴절보정수단을 사용하여 비평면기판에서 발생되는 자외선 굴절을 보정함으로써 레지스트 경화가 균일하게 일어날 수 있게 하는 큰 효과가 있다. 보다 구체적으로 설명하자면, 평면기판의 경우 평행광 형태의 자외선이 그대로 평행을 유지하며 레지스트에 조사되어 균일한 경화가 일어나지만, 비평면기판의 경우 비평면 부분의 굴곡에 의하여 자외선이 굴절됨에 따라 평행광이 되지 못하여 부분적으로 광량이 더 모이는 지점과 덜 모이는 지점이 발생하게 되어, 레지스트의 경화가 불균일해지는 문제가 있었다. 본 발명에서는 이러한 문제를 해소하기 위하여 비평면기판에서 발생되는 자외선 굴절을 보정하도록 비평면기판의 굴곡에 대응되는 굴곡 형상을 가지는 굴절보정수단을 도입함으로써, 자외선 굴절을 억제하여 평행광이 유지되도록 한다. 이에 따라 종래에 발생하던 경화 불균일 문제를 원천적으로 해소할 수 있는 큰 효과가 있다.
도 1은 종래의 리소그래피를 이용한 패터닝 개념도(투명 스탬프).
도 2는 종래의 리소그래피를 이용한 패터닝 개념도(투명 기판).
도 3은 종래의 리소그래피를 이용한 비평면기판 패터닝 개념도(평면 이용).
도 4는 종래의 리소그래피를 이용한 비평면기판 패터닝 개념도(비평면 이용).
도 5는 본 발명의 리소그래피를 이용한 비평면기판 패터닝 개념도(평면부 패터닝).
도 6은 본 발명의 리소그래피를 이용한 비평면기판 패터닝 개념도(비평면부 패터닝).
도 7은 본 발명의 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(평면부 패터닝용).
도 8은 본 발명의 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(비평면부 패터닝용).
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 비평면기판용 나노임프린트 노광장치 및 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
또한 도 5 및 도 6은 본 발명의 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)를 도시한 것으로, 도 5는 평면부에 패터닝이 이루어지는 경우의 장치 구성을, 도 6은 비평면부에 패터닝이 이루어지는 경우의 장치 구성을 각각 도시하고 있다. 도 7 및 도 8은 본 발명의 리소그래피를 이용한 비평면기판 패터닝 개념도를 도시한 것으로, 도 7은 도 5의 장치를 이용하여 평면부에 패터닝이 이루어지는 경우를, 도 8은 도 6의 장치를 이용하여 비평면부에 패터닝이 이루어지는 경우를 각각 도시하고 있다.
도 5 내지 도 8에 잘 나타난 바와 같이, 본 발명의 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는, 기본적으로 스탬프(110), 비평면기판(120), 보정렌즈(130)를 포함한다.
상기 스탬프(110)는, 종래의 스탬프와 동일하게, 일면에 패턴이 형성되어 레지스트(500)가 도포된다. 상기 레지스트(500)가 기판 상에 접촉된 상태로 경화되면 상기 스탬프(110)는 제거되고 상기 레지스트(500)에 패턴 형태가 새겨져 기판에 부착되어 제작물이 완성되게 된다.
상기 비평면기판(120)은, 일면 및 타면 중 적어도 하나에 비평면부(121)가 형성된다. 도 5 내지 도 8에는 상기 비평면기판(120)이 일면은 비평면부(121)로, 타면은 평면부(122)로 형성되는 예시가 도시되어 있으나, 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 즉 상기 비평면기판(120)은 양면 모두가 비평면부(121)로 형성될 수도 있음은 물론이다. 다만 양면이 평면부(122)로 형성되는 경우에만 "비평면인 면"이 존재하지 않기 때문에 "비평면기판"이 될 수 없다.
상기 보정렌즈(130)는, 상기 비평면부(121)에 형성된 굴곡에 따른 자외선의 굴절을 보상하는 형상으로 형성된다. 앞서 도 3 및 도 4를 통해 설명한 바와 같이, 종래에 비평면기판에 나노임프린트 공정을 수행하는 경우, 비평면기판의 굴곡에 의해 자외선이 굴절됨으로써 자외선이 평행광을 유지하지 못하게 되었다. 이에 따라 레지스트의 어느 부분은 자외선에 과하게 노출되고 다른 부분은 부족하게 노출되어, 결국 전체적으로 레지스트의 경화가 불균일하게 형성되는 문제가 있었다. 본 발명에서는 이러한 문제를 해소하도록, 상기 비평면기판(120)의 굴곡에 의해 자외선이 굴절되어 광경로가 변경되는 만큼을 상기 보정렌즈(130)가 보상하도록 한다. 즉 평행광으로 조사되는 자외선이 상기 보정렌즈(130)를 통과하면서 미리 굴절되어 상기 비평면부(121)에 의한 자외선 굴절이 보상됨으로써 상기 레지스트(500)에 균일한 광강도를 가지는 평행광으로 도달하도록 하는 것이다. 이와 같이 함으로써, 본 발명의 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)에 의하면, 상기 비평면기판(120)이 굴곡을 가지고 있음에도 불구하고 상기 레지스트(500) 전체적으로 균일한 경화를 실현할 수 있게 된다.
여기에서 상기 보정렌즈(130)의 형상은 상기 비평면기판(120)의 형상에 따라 결정된다. 도면의 여러 예시에서 상기 비평면기판(120)의 상기 비평면부(121)는 복수 개의 볼록렌즈가 배열된 형태로 이루어지며, 따라서 평행광인 자외선이 상기 비평면부(121)를 지나면서 볼록렌즈 형태로 된 부분에서 수렴하는 형태로 나아가게 된다. 종래의 경우, 즉 도 3 및 도 4의 경우 이렇게 수렴하는 부분에서는 노광과다로 인한 레지스트의 과경화가, 그 외의 부분에서는 노광부족으로 인한 레지스트의 미경화가 이루어져, 레지스트 경화가 불균일해졌다. 그러나 본 발명의 도 5 내지 도 8에서와 같이 상기 보정렌즈(130)를 배치함으로써, 평행광인 자외선이 상기 비평면부(121)를 지나면서 수렴하는 형태로 굴절되는 각도를 미리 고려하여, 평행광인 자외선이 상기 보정렌즈(130)를 거치면서 미리 고려된 각도에 맞게 발산하는 형태로 굴절되게 하면, 발산광인 자외선이 상기 비평면부(121)를 지나면서 굴절되어 다시 평행광으로 보정되게 된다. 이에 따라 결과적으로 상기 레지스트(500)에는 평행광인 자외선이 도달하게 되며, 따라서 레지스트 경화가 전체적으로 균일하게 이루어질 수 있게 된다.
이하에서는, 상기 비평면기판(120)에서 상기 평면부(122)에 나노임프린트 공정을 수행하는 경우 및 상기 비평면부(121)에 나노임프린트 공정을 수행하는 경우 두 가지에 대하여 각각 보다 구체적으로 상세히 설명한다.
먼저 상기 평면부(122)에 나노임프린트 공정을 수행하는 경우에 대하여 설명한다. 상기 평면부(122)에 나노임프린트 공정을 수행한다는 것은 즉 상기 레지스트(500)가 최종적으로 상기 평면부(122)에 부착되어 제작이 완료된다는 것을 의미한다. 도 5는 이 경우에 사용되는 장치의 구체적인 구성을, 도 7은 이 경우의 패터닝단계 개념도를 각각 도시한다. 간결한 기술을 위하여 이하에서 이러한 경우를 "평면 패터닝"이라고 하기로 한다.
평면 패터닝의 경우, 상기 비평면기판(120) 중 일면에 상기 비평면부(121)가 형성되고 타면에 평면부(122)가 형성되며, 공정이 완료되면 상기 레지스트(500)가 상기 평면부(122)에 부착된다. 이렇게 하기 위하여, 상기 비평면기판(120)의 상기 비평면부(121)가 상기 보정렌즈(130)에 대면하고, 상기 평면부(122)가 상기 스탬프(110)의 상기 레지스트(500)가 도포된 면에 대면하도록 배치되게 한다. 이러한 배치에 의하여 상기 레지스트(500)가 상기 평면부(122)에 접촉 및 밀착된 상태에서, 자외선이 상기 보정렌즈(130) 및 상기 비평면기판(120)을 순차적으로 통과하여 상기 레지스트(500)를 경화시키게 된다. 이 때 자외선이 상기 비평면기판(120)을 통과하여야 하므로, 이 경우 상기 비평면기판(120)이 투명재질로 형성되어야 한다.
이와 같은 배치 및 동작이 안정적으로 이루어지도록 하기 위해, 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 자외선을 조사하는 자외선조사부(140) 및 상기 자외선조사부(140), 상기 보정렌즈(130), 상기 비평면기판(120), 상기 스탬프(110)를 순차적으로 고정 배치시키는 프레임(150)을 더 포함할 수 있다.
이 때 상기 비평면기판(120) 및 상기 스탬프(110)가 처음부터 밀착되게 배치되게 할 수는 없으므로, 기본적인 배치상태에서는 상기 비평면기판(120) 및 상기 스탬프(110)가 이격 배치되도록 한다. 이 상태에서 상기 평면부(122) 및 상기 레지스트(500)가 원활하고 균일하게 접촉 및 밀착되게 하기 위해서, 상기 스탬프(110)가 유연재질로 형성되며, 상기 비평면기판(120), 상기 레지스트(500), 상기 스탬프(110)의 적층체를 기준으로 상기 프레임(150) 상에서 상기 스탬프(110) 바깥쪽에 가압통로(155)가 형성되게 할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 상기 가압통로(155)를 통한 가압에 의해 상기 스탬프(110)가 가압됨에 따라, 도 5를 기준으로 상기 스탬프(110)가 자연스럽게 상승하게 되며, 이에 따라 상기 레지스트(500)가 상기 비평면기판(120)의 상기 평면부(122)에 원활하게 접촉 및 밀착될 수 있게 된다. 물론 상기 비평면기판(120) 또는 상기 스탬프(110)를 고정한 부품이 상하이동함으로써 접촉 및 밀착이 이루어지게 할 수도 있겠으나, 이와 같은 정밀한 기계적 이동을 구현하는 것은 고성능의 장비를 필요로 하기 때문에, 상술한 바와 같은 공압을 이용하는 것이 훨씬 저렴한 비용으로 우수한 결과를 얻을 수 있다.
이와 같은 장치를 이용한 평면 패터닝 시 비평면기판용 나노임프린트 노광방법을 도 7을 참조하여 단계적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 7(a)에 도시된 바와 같이 상기 스탬프(500)의 패턴이 형성된 면에 상기 레지스트(500)가 도포되는 도포단계가 수행된다. 다음으로 도 7(b)에 도시된 바와 같이 상기 비평면기판(120)의 상기 비평면부(121)가 상기 보정렌즈(130)에 대면하고, 상기 평면부(122)가 상기 스탬프(110)의 상기 레지스트(500)가 도포된 면에 대면하도록 배치되는 배치단계가 수행된다. 다음으로 도 7(c)에 도시된 바와 같이 상기 레지스트(500)가 상기 평면부(122)에 접촉 및 밀착된 상태에서, 자외선이 상기 보정렌즈(130) 및 상기 비평면기판(120)을 순차적으로 통과하여 상기 레지스트(500)를 경화시키는 경화단계가 수행된다. 이 때 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)가 상기 가압통로(155)를 포함할 경우, 상기 경화단계 시, 상기 스탬프(110)가 유연재질로 형성되며, 상기 비평면기판(120), 상기 레지스트(500), 상기 스탬프(110)의 적층체를 기준으로 상기 스탬프(110) 바깥쪽으로부터의 가압에 의해 상기 스탬프(110)가 가압됨에 따라, 상기 레지스트(500)가 상기 비평면기판(120)의 상기 평면부(122)에 접촉 및 밀착되도록 형성될 수 있다. 마지막으로 도 7(d)에 도시된 바와 같이 상기 레지스트(500)가 상기 비평면기판(120)의 상기 평면부(122)에 부착되고 상기 스탬프(110)가 제거되는 완료단계가 수행된다.
다음으로 상기 비평면부(121)에 나노임프린트 공정을 수행하는 경우에 대하여 설명한다. 상기 비평면부(121)에 나노임프린트 공정을 수행한다는 것은 즉 상기 레지스트(500)가 최종적으로 상기 비평면부(121)에 부착되어 제작이 완료된다는 것을 의미한다. 도 6은 이 경우에 사용되는 장치의 구체적인 구성을, 도 8은 이 경우의 패터닝단계 개념도를 각각 도시한다. 간결한 기술을 위하여 이하에서 이러한 경우를 "비평면 패터닝"이라고 하기로 한다.
비평면 패터닝의 경우, 상기 비평면기판(120) 중 적어도 일면에 상기 비평면부(121)가 형성되고, 상기 레지스트(500)가 상기 비평면부(112)에 부착된다. (이 경우 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이 상기 비평면기판(120) 중 일면에만 상기 비평면부(121)가 형성되어도 되고, 양면 모두에 상기 비평면부(121)가 형성되어도 된다.) 이렇게 하기 위하여, 상기 스탬프(110)의 상기 레지스트(500)가 도포된 면 반대쪽이 상기 보정렌즈(130)에 대면하고, 상기 스탬프(110)의 상기 레지스트(500)가 도포된 면이 상기 비평면부(121)에 대면하도록 배치되게 한다. 이러한 배치에 의하여 상기 레지스트(500)가 상기 비평면부(121)에 접촉 및 밀착된 상태에서, 자외선이 상기 보정렌즈(130) 및 상기 스탬프(110)를 순차적으로 통과하여 상기 레지스트(500)를 경화시키게 된다. 이 때 자외선이 상기 스탬프(110)를 통과하여야 하며 또한 상기 스탬프(110)가 상기 비평면부(121)에 접촉하여 그 형상에 맞게 변형되어야 하므로, 이 경우 상기 스탬프(110)가 투명 및 유연재질로 형성되어야 한다.
이와 같은 배치 및 동작이 안정적으로 이루어지도록 하기 위해, 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 자외선을 조사하는 자외선조사부(140) 및 상기 자외선조사부(140), 상기 보정렌즈(130), 상기 스탬프(110), 상기 비평면기판(120)을 순차적으로 고정 배치시키는 프레임(150)을 더 포함할 수 있다.
평면 패터닝 시와 마찬가지로 상기 비평면기판(120) 및 상기 스탬프(110)가 처음부터 밀착되게 배치되게 할 수는 없으므로, 기본적인 배치상태에서는 상기 스탬프(110) 및 상기 비평면기판(120)이 이격 배치되도록 한다. 이 상태에서 상기 평면부(122) 및 상기 레지스트(500)가 원활하고 균일하게 접촉 및 밀착되게 하기 위해서, 상기 스탬프(110)가 유연재질로 형성되며, 상기 스탬프(110), 상기 레지스트(500), 상기 비평면기판(120)의 적층체를 기준으로 상기 프레임(150) 상에서 상기 스탬프(110) 바깥쪽에 가압통로(155)가 형성되게 할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 상기 가압통로(155)를 통한 가압에 의해 상기 스탬프(110)가 가압됨에 따라, 도 6을 기준으로 상기 스탬프(110)가 자연스럽게 하강하게 되며, 이에 따라 상기 레지스트(500)가 상기 비평면기판(120)의 상기 비평면부(121)에 원활하게 접촉 및 밀착될 수 있게 된다.
이 경우 상기 가압통로(155)는 상기 보정렌즈(130) 및 상기 스탬프(110) 사이의 위치에 형성되어도 물론 무방하지만, 상기 보정렌즈(130) 및 상기 스탬프(110) 간의 간격은 실제로 상당히 작을 수 있기 때문에 적절한 크기의 상기 가압통로(155)를 형성하기 어려울 수 있다. 따라서 상기 가압통로(155)가 상기 보정렌즈(130) 바깥쪽에 형성되게 할 수 있는데, 이 경우 상기 보정렌즈(130)에 의하여 가압을 위한 공기의 흐름이 가로막히지 않도록, 상기 보정렌즈(130) 상에 통공(135)이 형성되게 하면 된다.
이와 같이 할 때 가압공간은 실질적으로 상기 자외선조사부(140) 및 상기 스탬프(110) 사이의 공간이 된다. 그런데 상기 자외선조사부(140) 및 상기 프레임(150)이 결합되어 완전 밀폐를 형성하게 하기 어려울 수 있으며, 그러한 경우 그 틈새로 공기가 새어나가 가압이 올바르게 이루어지지 못하게 될 우려가 있다. 이러한 문제를 해소하고 가압공간의 밀폐가 원활하게 실현되도록 하기 위해, 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 자외선조사부(140) 및 상기 보정렌즈(130) 사이에 구비되는 투명판(160)을 더 포함할 수 있다.
이와 같은 장치를 이용한 비평면 패터닝 시 비평면기판용 나노임프린트 노광방법을 도 8을 참조하여 단계적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 8(a)에 도시된 바와 같이 상기 스탬프(500)의 패턴이 형성된 면에 상기 레지스트(500)가 도포되는 도포단계가 수행된다. 다음으로 도 8(b)에 도시된 바와 같이 상기 스탬프(110)의 상기 레지스트(500)가 도포된 면 반대쪽이 상기 보정렌즈(130)에 대면하고, 상기 스탬프(110)의 상기 레지스트(500)가 도포된 면이 상기 비평면부(121)에 대면하도록 배치되는 배치단계가 수행된다. 다음으로 도 8(c)에 도시된 바와 같이 상기 레지스트(500)가 상기 비평면부(121)에 접촉 및 밀착된 상태에서, 자외선이 상기 보정렌즈(130) 및 상기 스탬프(110)를 순차적으로 통과하여 상기 레지스트(500)를 경화시키는 경화단계가 수행된다. 이 때 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)가 상기 가압통로(155)를 포함할 경우, 상기 경화단계 시, 상기 스탬프(110)가 유연재질로 형성되며, 상기 스탬프(110), 상기 레지스트(500), 상기 비평면기판(120)의 적층체를 기준으로 상기 스탬프(110) 바깥쪽으로부터의 가압에 의해 상기 스탬프(110)가 가압됨에 따라, 상기 레지스트(500)가 상기 비평면기판(120)의 상기 비평면부(121)에 접촉 및 밀착되도록 형성될 수 있다. 마지막으로 도 8(d)에 도시된 바와 같이 상기 레지스트(500)가 상기 비평면기판(120)의 상기 비평면부(121)에 부착되고 상기 스탬프(110)가 제거되는 완료단계가 수행된다.
한편 도 6 및 도 8에서는, 비평면 패터닝 시 상기 도포단계(상기 스탬프(500)의 패턴이 형성된 면에 상기 레지스트(500)가 도포) 수행 후에, 상기 배치단계(상기 스탬프(110)의 상기 레지스트(500)가 도포된 면 반대쪽이 상기 보정렌즈(130)에 대면하고, 상기 스탬프(110)의 상기 레지스트(500)가 도포된 면이 상기 비평면부(121)에 대면하도록 배치)를 수행하기 위해, 상기 레지스트(500)가 도포된 상기 스탬프(110)를 뒤집는 것으로 도시하였다. 경화되지 않은 상기 레지스트(500)라 해도 점도가 있기 때문에 이렇게 뒤집어서 패터닝을 수행하여도 크게 문제는 없지만, 상기 레지스트(500)의 재질에 따라 점도가 별로 높지 않은 경우 흘러내릴 우려가 일부 있을 수 있다. 이러한 경우에는, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 레지스트(500)가 도포된 상기 스탬프(110)를 뒤집지 않고, 나머지 부품들을 도 6 및 도 8에 도시된 것과는 상하방향으로 거꾸로 배치하면 된다. 즉 도 6 및 도 8에서는 [스탬프가 상측/비평면기판이 하측]에 배치되므로, [레지스트 도포면이 비평면부에 대면]하게 하기 위해 상기 스탬프(110)를 뒤집었지만, 도 9에 도시된 바와 같이 [스탬프가 하측/비평면기판이 상측]에 배치되게 하면, [레지스트 도포면이 비평면부에 대면]하게 하기 위해 상기 스탬프(110)를 뒤집을 필요가 없다. 물론 상하방향만 바뀔 뿐 [레지스트 도포면이 비평면부에 대면]한다는 것이나, [자외선이 보정렌즈 및 스탬프를 순차적으로 통과하여 레지스트에 도달]한다는 것 등은 모두 도 6 및 도 8의 실시예에서와 동일하다. 따라서 도 9와 같은 식으로 비평면 패터닝을 수행하기 위해 장치를 구성할 경우, 도 6의 장치를 단순히 상하방향으로 뒤집은 형태로 만들기만 하면 된다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 비평면기판용 나노임프린트 노광장치
110 : 스탬프 120 : 비평면기판
121 : 비평면부 122 : 평면부
130 : 보정렌즈 135 : 통공
140 : 자외선조사부 150 : 프레임
155 : 가압통로 160 : 투명판

Claims (15)

  1. 일면에 패턴이 형성되어 레지스트(500)가 도포되는 스탬프(110);
    일면 및 타면 중 적어도 하나에 비평면부(121)가 형성되는 비평면기판(120);
    상기 비평면부(121)에 형성된 굴곡에 따른 자외선의 굴절을 보상하는 형상으로 형성되는 적어도 하나의 보정렌즈(130);
    를 포함하며,
    상기 비평면부(121)에 의한 자외선 굴절이 보상되도록 평행광으로 조사되는 자외선이 상기 보정렌즈(130)를 통과하면서 상기 보정렌즈(130)의 형상에 의하여 미리 굴절됨으로써 상기 레지스트(500)에 균일한 광강도를 가지는 평행광으로 도달하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 비평면기판용 나노임프린트 노광장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는,
    상기 비평면기판(120) 중 일면에 상기 비평면부(121)가 형성되고 타면에 평면부(122)가 형성되며, 상기 레지스트(500)가 상기 평면부(122)에 부착되도록,
    상기 비평면기판(120)의 상기 비평면부(121)가 상기 보정렌즈(130)에 대면하고, 상기 평면부(122)가 상기 스탬프(110)의 상기 레지스트(500)가 도포된 면에 대면하도록 배치되어,
    상기 레지스트(500)가 상기 평면부(122)에 접촉 및 밀착된 상태에서, 자외선이 상기 보정렌즈(130) 및 상기 비평면기판(120)을 순차적으로 통과하여 상기 레지스트(500)를 경화시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 비평면기판용 나노임프린트 노광장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는,
    상기 비평면기판(120)이 투명재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 비평면기판용 나노임프린트 노광장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는,
    자외선을 조사하는 자외선조사부(140);
    상기 자외선조사부(140), 상기 보정렌즈(130), 상기 비평면기판(120), 상기 스탬프(110)를 순차적으로 고정 배치시키는 프레임(150);
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비평면기판용 나노임프린트 노광장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는,
    상기 비평면기판(120) 및 상기 스탬프(110)가 이격 배치되되,
    상기 스탬프(110)가 유연재질로 형성되며, 상기 비평면기판(120), 상기 레지스트(500), 상기 스탬프(110)의 적층체를 기준으로 상기 프레임(150) 상에서 상기 스탬프(110) 바깥쪽에 가압통로(155)가 형성되어,
    상기 가압통로(155)를 통한 가압에 의해 상기 스탬프(110)가 가압됨에 따라 상기 레지스트(500)가 상기 비평면기판(120)의 상기 평면부(122)에 접촉 및 밀착되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 비평면기판용 나노임프린트 노광장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는,
    상기 비평면기판(120) 중 적어도 일면에 상기 비평면부(121)가 형성되고, 상기 레지스트(500)가 상기 비평면부(112)에 부착되도록,
    상기 스탬프(110)의 상기 레지스트(500)가 도포된 면 반대쪽이 상기 보정렌즈(130)에 대면하고, 상기 스탬프(110)의 상기 레지스트(500)가 도포된 면이 상기 비평면부(121)에 대면하도록 배치되어,
    상기 레지스트(500)가 상기 비평면부(121)에 접촉 및 밀착된 상태에서, 자외선이 상기 보정렌즈(130) 및 상기 스탬프(110)를 순차적으로 통과하여 상기 레지스트(500)를 경화시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 비평면기판용 나노임프린트 노광장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는,
    상기 스탬프(110)가 투명 및 유연재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 비평면기판용 나노임프린트 노광장치.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는,
    자외선을 조사하는 자외선조사부(140);
    상기 자외선조사부(140), 상기 보정렌즈(130), 상기 스탬프(110), 상기 비평면기판(120)을 순차적으로 고정 배치시키는 프레임(150);
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비평면기판용 나노임프린트 노광장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는,
    상기 스탬프(110) 및 상기 비평면기판(120)이 이격 배치되되,
    상기 스탬프(110)가 유연재질로 형성되며, 상기 스탬프(110), 상기 레지스트(500), 상기 비평면기판(120)의 적층체를 기준으로 상기 프레임(150) 상에서 상기 스탬프(110) 바깥쪽에 가압통로(155)가 형성되어,
    상기 가압통로(155)를 통한 가압에 의해 상기 스탬프(110)가 가압됨에 따라 상기 레지스트(500)가 상기 비평면기판(120)의 상기 비평면부(121)에 접촉 및 밀착되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 비평면기판용 나노임프린트 노광장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는,
    상기 가압통로(155)가 상기 보정렌즈(130) 바깥쪽에 형성되며,
    상기 보정렌즈(130) 상에 통공(135)이 형성되는 것을 특징으로 하는 비평면기판용 나노임프린트 노광장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)는,
    상기 자외선조사부(140) 및 상기 보정렌즈(130) 사이에 구비되는 투명판(160);
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비평면기판용 나노임프린트 노광장치.
  12. 제 2항에 의한 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)를 이용한 비평면기판용 나노임프린트 노광방법에 있어서,
    상기 스탬프(110)의 패턴이 형성된 면에 상기 레지스트(500)가 도포되는 도포단계;
    상기 비평면기판(120)의 상기 비평면부(121)가 상기 보정렌즈(130)에 대면하고, 상기 평면부(122)가 상기 스탬프(110)의 상기 레지스트(500)가 도포된 면에 대면하도록 배치되는 배치단계;
    상기 레지스트(500)가 상기 평면부(122)에 접촉 및 밀착된 상태에서, 자외선이 상기 보정렌즈(130) 및 상기 비평면기판(120)을 순차적으로 통과하여 상기 레지스트(500)를 경화시키는 경화단계;
    상기 레지스트(500)가 상기 비평면기판(120)의 상기 평면부(122)에 부착되고 상기 스탬프(110)가 제거되는 완료단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비평면기판용 나노임프린트 노광방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 경화단계 시,
    상기 스탬프(110)가 유연재질로 형성되며, 상기 비평면기판(120), 상기 레지스트(500), 상기 스탬프(110)의 적층체를 기준으로 상기 스탬프(110) 바깥쪽으로부터의 가압에 의해 상기 스탬프(110)가 가압됨에 따라,
    상기 레지스트(500)가 상기 비평면기판(120)의 상기 평면부(122)에 접촉 및 밀착되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 비평면기판용 나노임프린트 노광방법.
  14. 제 6항에 의한 비평면기판용 나노임프린트 노광장치(100)를 이용한 비평면기판용 나노임프린트 노광방법에 있어서,
    상기 스탬프(110)의 패턴이 형성된 면에 상기 레지스트(500)가 도포되는 도포단계;
    상기 스탬프(110)의 상기 레지스트(500)가 도포된 면 반대쪽이 상기 보정렌즈(130)에 대면하고, 상기 스탬프(110)의 상기 레지스트(500)가 도포된 면이 상기 비평면부(121)에 대면하도록 배치되는 배치단계;
    상기 레지스트(500)가 상기 비평면부(121)에 접촉 및 밀착된 상태에서, 자외선이 상기 보정렌즈(130) 및 상기 스탬프(110)를 순차적으로 통과하여 상기 레지스트(500)를 경화시키는 경화단계;
    상기 레지스트(500)가 상기 비평면기판(120)의 상기 비평면부(121)에 부착되고 상기 스탬프(110)가 제거되는 완료단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비평면기판용 나노임프린트 노광방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 경화단계 시,
    상기 스탬프(110)가 유연재질로 형성되며, 상기 스탬프(110), 상기 레지스트(500), 상기 비평면기판(120)의 적층체를 기준으로 상기 스탬프(110) 바깥쪽으로부터의 가압에 의해 상기 스탬프(110)가 가압됨에 따라,
    상기 레지스트(500)가 상기 비평면기판(120)의 상기 비평면부(121)에 접촉 및 밀착되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 비평면기판용 나노임프린트 노광방법.
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