KR200469836Y1 - 임프린트 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 스템프(stamp)를 이용하여 임프린트(Imprint)방식으로 평판표시소자용 기판에 각종 기능성 패턴들을 간편하게 패터닝할 수 있으며 스템프의 변형을 최소화시킬 수 있는 임프린트 장치에 관한 것이다.

본 고안의 임프린트 장치는, 프레임, 이 프레임에 결합되며 이송장치에 의하여 상, 하 방향으로 이동되며 서로 밀착되어 내부에 공간이 제공되는 상부 케이스와 하부 케이스, 상부 케이스와 하부 케이스가 이루는 공간에 진공을 형성하는 진공 펌프, 하부 케이스에 제공되어 기판이 올려지는 스테이지, 상부 케이스의 내면에 결합되는 스템프 홀딩부재를 포함하며, 상부 케이스는 제1 플레이트와 제2 플레이트가 결합되어 이루어지며, 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이에는 완충 공간부가 제공된다.

임프린트, 스템프, 진공, 변형, 평탄도

Description

임프린트 장치{Imprint apparatus}

본 고안은 임프린트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스템프(stamp)를 이용하여 임프린트(Imprint)방식으로 평판표시소자용 기판에 각종 기능성 패턴들을 간편하게 패터닝할 수 있으며 스템프의 변형을 최소화시킬 수 있는 임프린트 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 평판표시소자용 기판 측에 각종 미세 패턴(예:식각 및 비식각 영역)들을 형성하는 방법 중에는 임프린트(Imprint) 방식이 널리 알려져 있으며, 스템프(Stamp)를 구비한 임프린트 장치가 사용된다.

일반적인 임프린트 장치는 내부에 공간이 제공된 케이스, 약액층이 도포된 기판을 로딩하는 로딩부, 기판의 약액층을 임프린트 방식으로 누를 수 있도록 케이스의 내부 공간에 배치되는 스템프, 그리고 기판의 약액층에 눌려진 미세 패턴들을 경화하는 경화수단을 포함한다.

케이스는 임프린트 작업을 진행하기 위한 작업 공간으로써 서로 마주하는 면이 각각 개방된 두 개의 상부 및 하부 케이스를 포함한다.

이러한 상부 케이스와 하부 케이스는 상, 하 방향으로 밀착되어 그 내부에 작업 공간이 제공된다.

즉, 상부 케이스와 하부 케이스는 서로 결합되면서 임프린트 작업이 가능한 밀폐된 공간이 제공되는 것이다. 그리고 상부 케이스와 하부 케이스는 서로 분리되면서 기판을 로딩하는 작업 또는 스캐너를 이용한 스캔(scan) 방식으로 경화 작업을 진행할 수 있는 개방된 형태의 공간을 제공하게 된다.

스템프는 통상적으로 상부 케이스 내측에 부착되고, 스테이지는 하부 케이스의 내측에 부착된다.

이와 같이 이루어지는 임프린트 장치를 이용하여 임프린트 작업이 이루어질 때 상부 케이스와 하부 케이스는 서로 밀착되고 진공 펌프의 작용에 의하여 그 내부 공간이 진공 상태가 된다.

상부 케이스와 하부 케이스들은 스템프와 기판의 약액층이 서로 합착될 때 그 사이에 공기 층이 존재하는 것을 방지할 수 있도록 내부 공간이 진공상태를 이루는 것이다.

이때 상부 케이스와 하부 케이스는 내부 공간에서 진공압이 작용하고 상술한 케이스의 외부에서 대기압이 작용하고 있다. 따라서 상부 케이스와 하부 케이스는 이러한 압력 차이로 인하여 미세한 변형이 발생할 수 있다. 특히, 상부에 배치되는 상부 케이스가 변형되는 경우에는 스템프의 평탄도가 떨어져 임프린트 작업시 불량이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

즉, 상부 케이스의 내면에는 수평으로 정전척 등이 결합되고 이 정전척에 의하여 스템프가 고정된다. 이 경우에 상부 케이스가 변형되면 정전척의 평탄도가 떨 어지게 되고 정전척의 평탄도가 떨어지면 스템프의 평탄도가 떨어지게 된다.

따라서 평탄도가 떨어진 스템프로 임프린트 작업을 하게 되는 경우 불량이 발생되어 작업 효율이 줄어드는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 고안의 목적은 공정 과정에서 진공 및 압력에 의하여 스템프가 고정되는 부분이 변형되는 것을 방지하여 스템프의 평탄도를 유지함으로써 작업 효율을 향상시킬 수 있는 임프린트 장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은, 프레임, 상기 프레임에 결합되며 이송장치에 의하여 상, 하 방향으로 이동되며 서로 밀착되어 내부에 공간이 제공되는 상부 케이스와 하부 케이스, 상기 상부 케이스와 상기 하부 케이스가 이루는 공간에 진공을 형성하는 진공펌프, 상기 하부 케이스에 제공되어 기판이 올려지는 스테이지, 상기 상부 케이스의 내면에 결합되는 스템프 홀딩부재를 포함하며, 상기 상부 케이스는 제1 플레이트와 제2 플레이트가 체결부재로 체결되어 이루어지며, 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이에는 완충 공간부가 제공되는 임프린트 장치를 제공한다.

상기 제2 플레이트에는 상기 상부 케이스와 상기 하부 케이스가 이루는 내부 공간에 연결되는 진공 연결구가 제공되는 것이 바람직하다.

상기 스템프 홀딩부재는 정전척 또는 진공척으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 완충 공간부는 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트를 따라 수평으 로 배치되는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 고안은 상부 케이스와 하부 케이스가 서로 결합되고 그 내부 공간에 진공압이 형성될 때, 상부 케이스를 이루면서 내측에 배치되는 제2 플레이트는 완충 공간부와 상부 케이스와 하부 케이스 사이에 제공되는 진공부에 동시에 노출되어 양면에 동일한 진공압이 작용하므로 변형이 되지 않고 평탄도를 유지할 수 있다.

따라서 제2 플레이트에 결합되는 정전척과 이 정전척에 고정되는 스템프는 평탄도를 유지할 수 있어 불량을 방지하고 작업 효율을 높일 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 실시 예를 설명하기 위한 도면으로, 임프린트(Imprint) 장치의 전체 구조를 개략적으로 도시하고 있다.

임프린트 장치는 프레임(2), 상부 케이스(4), 하부 케이스(6), 스테이지(8), 스템프 홀딩부재(10), 그리고 진공펌프(P) 등을 포함한다.

프레임(2)은 일종의 작업대 역할을 하는 것으로써 통상적인 것이 사용될 수 있다. 이러한 프레임(2)에는 상부 케이스(4)와 하부 케이스(6)가 결합된다.

상부 케이스(4)와 하부 케이스(6)는 서로 결합되어 내부에 밀폐된 공간부(S)를 이룰 수 있다. 이러한 공간부(S)는 기판(G)의 상부에 약액층(G1, 예를 들면 에 칭 레지스트, etching resist)을 임프린트하기 위한 것이다.

상부 케이스(4)와 하부 케이스(6)는 일면이 각각 개방된 내부 공간(S1, S2)을 가지며, 개방면이 서로 마주하는 상태로 상, 하 방향으로 떨어진 상태로 제공된다.

즉, 하부 케이스(6)는 프레임(2)에 수평으로 고정되고, 상부 케이스(4)는 하부 케이스(6)의 위쪽에 배치된다.

또한, 상부 케이스(4)와 하부 케이스(6)는 서로 결합된 상태가 분리되면서 공간부(S)가 개방된 상태를 유지할 수 있다.

예를 들면, 승강용 스크류(M1)를 구비한 통상의 스크류 잭(M, screw jack)을 프레임(2)의 상부에 설치할 수 있다. 승강용 스크류(M1)는 상부 케이스(4)에 결합되어 상부 케이스(4)를 상, 하 방향으로 이동시키면서 상부 케이스(4)와 하부 케이스(6)가 서로 결합되거나 서로 떨어진 상태를 유지시킬 수 있다.

스크류 잭(M)은 기어드 모터의 동력이 워엄 기어나 베벨 기어들에 의해 전달되면서 승강용 스크류(M1)가 선형(linear) 운동을 하는 구조를 갖는 것으로써, 특히, 상부 케이스(4)들과 같은 대형의 중량물 이송에 적합할 뿐만 아니라, 역전 방지(self locking) 기능을 구비하여 한층 향상된 작동 안전성을 확보할 수 있다.

프레임(2)에 복수 개의 스크류 잭(M)을 설치하여 상부 케이스(4)와 다수의 승강용 스크류(M1)를 연결하는 것이 바람직하다.

도 2는 본 고안의 실시 예를 설명하기 위하여 상부 케이스(4)와 하부 케이스(6)를 세부적으로 도시하고 있다.

상부 케이스(4)와 하부 케이스(6)가 이루는 공간부(S)가 밀폐된 상태에서는 임프린트 작업이 진행되고, 개방된 상태에서는 기판(G)을 로딩 및 언로딩하거나, 통상의 방법으로 경화 작업(스캔 경화방식)을 진행할 수 있다.

프레임(2)에는 본 고안에서 설명한 스크류 잭(M) 이외에도 도면에는 나타내지 않았지만 예를 들어, 통상의 실린더를 설치하여 피스톤 로드로 상부 케이스(4)를 직접 밀거나 당기는 방식으로 이동시킬 수도 있다.

공간부(S)는 진공 펌프(P)와 연결되어 진공압 또는 대기압 상태로 전환이 가능하게 세팅된다. 이와 같이 진공펌프(P)를 이용하여 공간부(S)의 압력을 조절하는 방법은 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 실시할 수 있는 것이므로 더욱 상세한 설명은 생략한다.

한편, 상부 케이스(4)와 하부 케이스(6)는 서로 마주하는 면에 통상의 시일부재(R, 예: 고무링)가 제공되어 밀폐 성능을 극대화시킬 수 있다.

공간부(S)에는 기판(G)이 올려지는 스테이지(8)가 배치된다.

스테이지(8)에는 별도의 로딩 장치 등에 의하여 기판이 올려질 수 있으며 본 고안의 실시 예에서는 통상의 구조가 사용될 수 있으므로 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

이러한 스테이지(8)는 진공 등의 흡착력으로 기판(G)을 고정할 수 있는 구조를 가지는 것이 바람직하다. 즉, 스테이지(8)는 판상의 형태로 이루어지는 통상의 진공척(vacuum chuck)등이 사용될 수 있다.

이와 같은 스테이지(8)는 공간부(S)에서 기판(G)의 저면을 평탄하게 지지하 면서 약액층(G1)이 위쪽을 향하도록 기판(G)이 배치될 수 있다.

그리고, 스테이지(8)는 진공척 이외에도 예를 들어, +/- 전압의 인가에 따른 전위의 대전 현상에 의해 발생하는 끌어당기는 힘으로 각종 물체를 고정하는 정전척(Electro Static Chuck)이 사용될 수도 있다.

이와 같이, 진공척이나 정전척을 스테이지(8)로 적용하면, 온, 오프 등의 간단한 제어에 의하여 기판(G)을 평탄한 상태로 신속하게 고정하거나 고정 상태를 해제할 수 있다. 따라서 기판(G)의 로딩 또는 언로딩시 한층 향상된 작업성을 확보할 수 있다.

한편, 상술한 상부 케이스(4)는 제1 플레이트(21)와 제2 플레이트(23)를 포함한다. 그리고 제1 플레이트(21)와 제2 플레이트(23)는 그 사이에 완충 공간부(25)가 제공된다. 이 완충 공간부(25)는 제1 플레이트(21)와 제2 플레이트(23)를 따라 수평으로 배치되는 것이 바람직하다.

그리고 제1 플레이트(21)와 제2 플레이트(23)는 별도의 체결부재(24, 도 2에 도시하고 있음)에 의하여 결합되는 것이 바람직하다.

한편, 제2 플레이트(23)는 상부 케이스(4)와 하부 케이스(6)가 이루는 공간부(S)에 연결되는 진공 연결구(23a)가 제공된다. 따라서 공간부(S)에 진공압이 형성되는 경우에 상술한 완충 공간부(25)에도 진공압이 형성될 수 있다.

그리고 제2 플레이트(23)는 그 하단부에 정전척으로 이루어지는 스템프 홀딩부재(10)가 볼트 등의 체결부재(도시생략)에 의하여 결합될 수 있다. 스템프 홀딩 부재(10)를 이루는 정전척은 평탄도가 우수한 것이 사용될 수 있다.

그리고 본 고안의 실시 예에서는 스템프 홀딩 부재(10)가 정전척으로 이루어지는 예를 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 경우에 따라서는 평탄도가 우수한 진공척이 사용될 수 있다.

그리고 스템프 홀딩부재(10)는 스템프(29)를 고정하게 된다. 스템프(29)는 스테이지(8)에 올려지는 기판(G)에 합착될 수 있다. 이러한 스템프(29)는 소정의 패턴들이 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상부 케이스(4)에는 분리용 홀더(31)가 설치될 수 있다.

분리용 홀더(31)는 스템프(29)가 기판에 합착된 상태로 있을 때 이를 용이하게 분리하기 위한 것으로 봉(棒) 형상으로 이루어지는 통상의 흡착기를 사용할 수 있다.

분리용 홀더(31)는 스템프(29)의 전체면 중에서 가장자리 부분을 흡착 고정할 수 있도록 스템프 홀딩부재(10)를 관통하여 복수 개가 설치될 수 있다.

그리고, 분리용 홀더(31)들은 스템프 홀딩 부재(10)를 관통하는 방향으로 이동될 수 있도록 설치된다. 예를 들면, 상부 케이스(4)의 상부에 설치된 실린더(C, 도 1에 도시하고 있음)의 피스톤 로드(C1, 도 1에 도시하고 있음)에 의해 통상의 방법으로 업, 다운되도록 세팅될 수 있다.

분리용 홀더(31)들은 스템프(29)와 기판(G)이 합착된 상태에서 스템프(29)의 가장자리 부분을 들어올리는 방식으로 일부면의 합착 상태를 분리할 수 있다.

이와 같이 이루어지는 본 고안의 작용에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

기판(G)은 상부에 약액층이 도포된 상태에서 스테이지(8)에 배치된다. 그리고 스템프 홀딩 부재(10)는 스템프(29)를 고정하고 있다. 이러한 상태에서 스크류 잭(M)의 구동에 의하여 상부 케이스(4)는 하부 케이스(6) 측으로 이동된다.

그리고 상부 케이스(4)와 하부 케이스(6)는 서로 밀착되어 공간부(S)를 이룬다. 이때 진공 펌프(P)가 작동하여 공간부(S)의 내부를 진공 상태로 만든다.

그러면 완충 공간부(25)도 진공 연결구(23a)를 통하여 공간부(S)에 연결되어 있으므로 진공 상태가 된다.

이때 상부 케이스(4)를 이루는 제1 플레이트(21)는, 도 5에 도시하고 있는 바와 같이, 압력 차이에 의하여 완충 공간부(25, 도 5에서 간격 d1)로 간격 d2 만큼(도 5에 표시하고 있음) 휘어질 수 있다.

그러나 상부 케이스(4)를 이루는 제2 플레이트(23)는 완충 공간부(25)와 공간부(S)의 사이에 있게 되므로 어떠한 압력도 받지 않는다.

따라서 스템프 홀딩 부재(10)는 압력 차이에 의한 변형이 방지되므로 평탄도를 유지할 수 있다. 그러므로 스템프(29)는 평탄도를 양호하게 유지된 상태에서 임프린트 공정이 이루어지는 것이다.

이러한 상태에서 스템프 홀딩 부재(10)의 흡착력을 해제하여 스템프(29)가 아래로 자연 낙하하면서 기판(G)과 합착된다(도 3에 도시하고 있음). 따라서 이러한 합착 작용에 의하여 기판(G)의 약액층에 소정의 기능성 패턴들을 임프린트 방식으로 패턴닝할 수 있다.

그리고 도 4에 도시하고 있는 바와 같이, 분리형 홀터(31)를 이용하여 스템 프(29)를 기판(G)에서 분리할 수 있다. 즉, 기판(G)과 스템프(29)의 합착 상태를 분리할 때 분리용 홀더(31)로 스템프(29)의 가장자리를 흡착하여 위로 들어올리면서 기판(G)으로부터 간편하게 분리(1차 분리)할 수 있다.

이때, 스템프(29)는 그 가장자리가 스템프 홀딩 부재(10)에 밀착된 상태가 된다.

그리고, 이와 같은 상태에서 상기 스템프 홀딩 부재(10)는 흡착력이 발생되면서 스템프(29)의 가운데 부분이 기판(G)으로부터 분리(2차 분리)되면서 스템프(29)의 전체면이 기판(G)으로부터 완전히 분리된다.

계속해서 스크류 잭(M)의 구동에 의하여 상부 케이스(4)는 상승되어 하부 케이스(6)와 분리된다. 그리고 기판(G)은 언로딩 장치에 의하여 이송된다.

이와 같이 본 고안의 실시 예는 상부 케이스(4)의 제2 플레이트(23)가 압력에 의하여 변형되는 것이 방지된다. 따라서 제2 플레이트(23)에 결합되어 있는 스템프 홀딩 부재(10)가 평탄도를 유지할 수 있어 스템프(29)의 평탄도가 유지되는 것이다. 그러므로 공정 과정에서 발생할 수 있는 불량을 줄이고 생산 효율을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 고안의 실시 예를 설명하기 위하여 임프린트 장치의 주요 구성을 도시한 도면이다.

도 2는 본 고안의 실시 예를 설명하기 위하여 프레임에 고정되는 상부 케이스 및 하부 케이스를 도시한 도면이다.

도 3은 본 고안의 실시 예를 설명하기 위하여 스템프가 기판에 합착되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 고안의 실시 예를 설명하기 위하여 스템프가 기판에서 떨어지는 과정을 설명하는 도면이다.

도 5는 본 고안의 실시 예의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

Claims (3)

1. 프레임,

   상기 프레임에 결합되며 이송장치에 의하여 상, 하 방향으로 이동되며 서로 밀착되어 내부에 공간이 제공되는 상부 케이스와 하부 케이스,

   상기 상부 케이스와 상기 하부 케이스가 이루는 공간에 진공을 형성하는 진공펌프,

   상기 하부 케이스에 제공되어 기판이 올려지는 스테이지,

   상기 상부 케이스의 내면에 결합되는 스템프 홀딩부재를 포함하며,

   상기 상부 케이스는

   제1 플레이트와 제2 플레이트가 체결부재로 체결되어 이루어지며, 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이에는 완충 공간부가 제공되는 임프린트 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제2 플레이트에는

   상기 상부 케이스와 상기 하부 케이스가 이루는 내부 공간에 연결되는 진공 연결구가 제공되는 임프린트 장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 스템프 홀딩부재는

   정전척 또는 진공척으로 이루어지는 임프린트 장치.

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