KR20180105433A

KR20180105433A - 임프린트 장치 및 임프린트 방법

Info

Publication number: KR20180105433A
Application number: KR1020170032502A
Authority: KR
Inventors: 구자붕; 이남식; 구황섭; 김현제; 정희석
Original assignee: 주식회사 기가레인
Priority date: 2017-03-15
Filing date: 2017-03-15
Publication date: 2018-09-28
Also published as: WO2018169201A1; TWM563352U

Abstract

본 발명은 임프린트 장치 및 임프린트 방법에 관한 것으로서, 표면에 패턴이 형성된 필름 형상의 몰드를 일방향 및 타방향으로 이송시키는 이송부와, 이 이송부에 의해 이송되는 패턴의 표면을 플라즈마로 처리하는 표면 개질부와, 플라즈마 처리된 몰드의 패턴이 기판에 스탬핑될 수 있도록 몰드와 기판을 결합시키는 결합부와, 결합된 몰드와 기판을 분리하는 분리부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 표면에 패턴이 형성된 필름 형상의 몰드를 플라즈로 개질해서 기판에 패턴을 스탬핑하고 기판과 몰드를 분리함으로써, 패턴의 표면을 플라즈마 처리하여 개질해서 패턴을 재사용하는 동시에 기판상에 패턴의 프린팅 시간을 단축시켜 프린팅성능을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

Description

임프린트 장치 및 임프린트 방법{APPARATUS AND METHOD FOR IMPRINTING}

본 발명은 임프린트 장치 및 임프린트 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표면에 패턴이 형성된 필름 형상의 몰드를 이용하여 웨이퍼 상에 프린팅하는 임프린트 장치 및 임프린트 방법에 관한 것이다.

나노임프린트 리소그래피 공정은 경제적이고 효과적으로 나노 구조물(nano-structure)을 제작할 수 있는 기술로서, 기재(substrate) 위에 레진을 스핀코팅(spin-coating) 또는 디스펜싱(dispensing)하고, 레진 표면에 패턴이 형성된 몰드를 눌러서 패턴을 전사(transfer)하는 기술이다.

나노임프린트 리소그래피 공정은 크게 가열식(thermal-type)과 자외선 조사 방식으로 나눌 수 있다.

가열식 공정은 열전사(Hot Embossing) 또는 서멀 임프린트 리소그래피(Thermal Imprint Lithography)라고 불리며, 몰드와 고분자층이 형성되어 있는 기재를 접촉시킨 후, 열을 가해서 고분자층에 유동성을 제공하고, 압력을 가해 고분자층에 원하는 패턴을 만들어 내는 방법이다. 이러한 가열식 공정은 열변형에 의해 다층 정렬이 어렵다는 문제점이 있으며, 점도가 큰 레진을 임프린트 하기 위해 높은 압력이 필요하기 때문에 패턴이 깨지기 쉬운 문제점이 있다.

이러한 가열식 공정의 문제점을 개선하기 위해 개발된 자외선 조사 방식의 나노임프린트 리소그래피 공정은, 저점성 광경화성 수지와 이를 경화하기 위한 자외선을 사용하는 방법으로서, 상온 저압으로 공정을 실행시킬 수 있기 때문에, 다층화 및 대량 생산에 적합하다.

종래 자외선 조사 방식의 나노임프린트 리소그래피 공정은, 먼저 기판 위에 자외선 경화용 레진을 코팅한 후, 몰드를 이용하여 누르면, 경화용 레진이 몰드의 패턴 사이를 채우게 된다. 이때, 점도가 낮기 때문에 낮은 압력에서도 쉽게 몰드 패턴 사이를 레진으로 채울 수 있다. 이후, UV 광원이 투명한 몰드를 통해서 레진을 감광시키면, 레진이 경화된다. 이후에 몰드를 떼어내면, 패턴 사이에 잔여층이 남게 되는데, 이를 산소 애싱 등을 통해 제거하여 공정을 완료한다.

상기한 종래의 자외선 조사 방식의 공정에서는, 자기조립 단분자막을 몰드 표면에 코팅하여 이형성을 개선하기도 하는데, 코팅 처리 시간이 오래 걸리고, 제품의 생산성이 저하되는 문제점이 존재한다.

또한, 몰드에 별도의 코팅 처리를 하는 경우, 가격 경쟁력이 저하되고, 별도의 형성된 코팅층이 기판과 몰드 분리 시 묻어나게 되어 몰드를 재사용하기 어렵다는 단점이 존재한다.

나아가, 몰드의 재사용성 저하로, 몰드는 일 방향으로만 이송해야 하므로, 생산성이 저하되고, 레진 코팅 과정 등은 별도의 장소 및 장비에서 이루어져 연속적인 공정이 불가능하므로, 작업 공간이 많이 소요되며, 작업 시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

또한, 패턴은 기판에 전사 시 손상되므로 재사용이 불가능하다는 문제점이 있었고, 플라즈마로 몰드의 표면에 형성된 패턴을 반복 처리시 패턴에 플라즈마가 불균일하게 처리되는 문제가 있었고, 스탬핑 시 몰드에 가해지는 힘에 의해 몰드의 위치가 변동되어 기판에 패턴이 제대로 전사되지 않는다는 문제점도 있었다.

대한민국 등록특허 제10-0747877호 (2007년08월08일) 대한민국 등록특허 제10-0763669호 (2007년10월04일) 대한민국 등록특허 제10-1413346호 (2014년06월27일)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 패턴의 표면을 플라즈마 처리하여 개질해서 패턴을 재사용하는 동시에 기판상에 패턴의 프린팅 시간을 단축시켜 프린팅성능을 향상시킬 수 있는 임프린트 장치 및 임프린트 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 이송부의 정회전 및 역회전에 의해 필름 형상의 몰드의 이송 및 역이송을 용이하게 하는 동시에 몰드의 주행성을 향상시켜 공급성능 및 배출성능을 향상시킬 수 있는 임프린트 장치 및 임프린트 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 주행이동하는 몰드의 주행상태를 용이하게 파악할 수 있는 동시에 주행불량으로 인한 후속공정의 손실을 절감할 수 있는 임프린트 장치 및 임프린트 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 몰드의 상하 위치를 정렬하여 패턴에 플라즈마가 균일하게 처리되는 동시에 몰드의 장력을 일정하게 유지하여 주행이동 성능을 향상시킬 수 있는 임프린트 장치 및 임프린트 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 제어부에 의한 공급롤 및 배출롤의 회전 속도 제어에 의해 몰드의 장력조절을 용이하게 할 수 있는 임프린트 장치 및 임프린트 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 플라즈마의 처리성능을 향상시키는 동시에 플라즈마 처리불량을 향상시킬 수 있는 임프린트 장치 및 임프린트 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 기판과 몰드 사이의 결합을 용이하게 하는 동시에 기판에 스탬핑된 몰드를 경화시켜 패턴의 부착성능을 향상시킬 수 있는 임프린트 장치 및 임프린트 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 기판과 몰드 사이의 분리를 용이하게 하는 동시에 몰드의 분리 주행성능을 향상시킬 수 있는 임프린트 장치 및 임프린트 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 표면에 패턴이 형성된 필름 형상의 몰드를 일방향 및 타방향으로 이송시키는 이송부; 상기 이송부에 의해 이송되는 상기 패턴의 표면을 플라즈마로 처리하는 표면 개질부; 플라즈마 처리된 상기 몰드의 패턴이 기판에 스탬핑될 수 있도록 상기 몰드와 상기 기판을 결합시키는 결합부; 및 결합된 상기 몰드와 상기 기판을 분리하는 분리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 이송부는, 상기 몰드를 일방향으로 권해하여 공급이송하고 상기 몰드를 타방향으로 권취하여 역이송하는 공급롤; 및 상기 몰드를 일방향으로 권취하여 공급이송하고 상기 몰드를 타방향으로 권해하여 역이송하는 배출롤을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 공급롤과 상기 결합부 사이 및 상기 배출롤과 상기 분리부 사이 중 적어도 어느 하나에는, 상기 몰드의 중앙 또는 측단부의 위치를 검출하는 위치측정수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 상기 위치측정수단은 상기 몰드의 중앙 또는 측단부의 위치를 보정하는 위치보정수단과 연동되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 공급롤과 상기 결합부 사이 및 상기 배출롤과 상기 분리부 사이 중 적어도 어느 하나에는, 상기 몰드의 장력을 측정하는 장력측정수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 상기 장력측정수단은 상기 공급롤 및 상기 배출롤의 회전 속도를 제어하는 제어부와 연동되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 표면 개질부는, 고주파가 인가되는 플라즈마 발생부를 포함하고, 상기 몰드와 상기 플라즈마 발생부 사이의 간격은 1∼10mm이고, 상기 몰드의 패턴 표면을 플라즈마로 처리 시 상기 몰드는 5∼100mm/s로 이송되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 표면 개질부는, 아르곤, 산소 및 질소 중 하나 이상을 포함하는 가스를 공급하는 가스 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 상기 가스 공급부는, 상기 몰드의 폭 방향을 따라 설치되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 상기 가스 공급부는, 1∼50L/min의 속도로 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 결합부는, 상기 몰드가 진출입되며 진공상태로 유지되는 챔버; 상기 챔버의 내부 하층에 설치되어 기판를 지지하는 지지수단; 상기 지지수단의 하부에 상기 기판을 승강시켜 상기 몰드를 가압하여 스탬핑하는 승강수단; 및 상기 챔버의 내부 상층에 설치되어 스템핑된 상기 기판을 경화시키는 경화수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 상기 결합부는, 상기 챔버 외부에서 상기 챔버 내부에 위치한 몰드 전후방을 고정시키는 고정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 분리부는, 상기 결합부에서 스탬핑되어 몰드와 결합된 기판을 고정시키는 흡착수단; 상기 흡착수단의 하부에 설치되어 상기 기판을 상하로 이동시키는 상하이동수단; 상기 결합부에서 스탬핑된 기판으로부터 상기 몰드를 분리하는 분리수단; 및 상기 분리수단의 일방에 설치되어 상기 분리수단을 전후진시키는 전후이동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 분리수단은, 상기 몰드를 상기 기판으로부터 분리시키는 제1 분리롤; 및 상기 제1 분리롤의 상부에 설치되어 분리된 상기 몰드를 가이드하는 제2 분리롤을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 배출롤과 상기 분리부의 사이에는, 상기 전후이동수단에 의해 상기 분리수단이 이동함에 따라 변경되는 상기 몰드의 장력을 조절하는 댄서롤을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 표면에 패턴이 형성된 필름 형상의 몰드를 일방향으로 이송시켜 공급하는 공급 단계; 이송되는 상기 몰드의 표면을 플라즈마 처리하는 표면 개질 단계; 플라즈마 처리된 상기 몰드의 패턴이 기판에 스탬핑될 수 있도록 상기 몰드와 상기 기판을 결합시키는 결합 단계; 결합된 상기 몰드와 상기 기판을 분리하는 분리 단계; 및 분리된 상기 몰드를 이송하여 배출하는 배출단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 분리 단계에서 분리된 상기 몰드를 타방향으로 이송시켜 상기 표면 개질 단계, 상기 결합 단계 및 상기 분리 단계를 순차적으로 복수회 반복하는 반복 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 표면에 패턴이 형성된 필름 형상의 몰드를 플라즈로 개질해서 기판에 패턴을 스탬핑하고 기판과 몰드를 분리함으로써, 패턴의 표면을 플라즈마 처리하여 개질해서 패턴을 재사용하는 동시에 기판상에 패턴의 프린팅 시간을 단축시켜 프린팅성능을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 이송부로서 공급롤과 배출롤을 구비함으로써, 이송부의 정회전 및 역회전에 의해 필름 형상의 몰드의 이송 및 역이송을 용이하게 하는 동시에 몰드의 주행성을 향상시켜 공급성능 및 배출성능을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 공급롤이나 배출롤의 주변에 몰드의 주행위치를 검출하는 위치검출수단을 설치함으로써, 주행이동하는 몰드의 주행상태를 용이하게 파악할 수 있는 동시에 주행불량으로 인한 후속공정의 손실을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 공급롤과 배출롤의 둘레에 몰드의 장력을 측정하는 장력측정수단을 포함함으로써, 몰드의 상하 위치를 정렬하여 패턴에 플라즈마가 균일하게 처리되는 동시에 몰드의 장력을 일정하게 유지하여 주행이동 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 장력측정수단이 공급롤 및 배출롤의 회전 속도를 제어하는 제어부와 연동됨으로써, 제어부에 의한 공급롤 및 배출롤의 회전 속도 제어에 의해 몰드의 장력조절을 용이하게 할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 표면 개질부에서 고주파가 인가되는 플라즈마 발생부를 포함하고 몰드와 플라즈마 발생부 사이의 간격과 몰드의 이송속도를 소정값으로 한정함으로써, 플라즈마의 처리성능을 향상시키는 동시에 플라즈마 처리불량을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 결합부로서 챔버, 지지수단, 승강수단, 경화수단 및 고정수단을 포함함으로써, 기판과 몰드 사이의 결합을 용이하게 하는 동시에 기판에 스탬핑된 몰드를 경화시켜 패턴의 부착성능을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 분리부로서 흡착수단, 상하이동수단, 분리수단 및 전후이동수단을 포함함으로써, 기판과 몰드 사이의 분리를 용이하게 하는 동시에 몰드의 분리 주행성능을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 임프린트 장치를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 임프린트 장치의 표면 개질부를 나타내는 상태도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 임프린트 방법을 나타내는 구성도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 임프린트 장치를 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 임프린트 장치의 표면 개질부를 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 임프린트 방법을 나타내는 구성도이다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 임프린트 장치는, 이송부(10, 20), 표면 개질부(30), 결합부(40) 및 분리부(50)를 포함하여 이루어져, 표면에 패턴이 형성된 필름 형상의 몰드(F)를 이용하여 기판(W) 상에 패턴을 프린트하는 임프린트 장치이다.

이송부(10, 20)는, 표면에 패턴이 형성된 필름 형상의 몰드(F)를 일방향 및 타방향으로 이송시키는 이송수단으로서, 상류에 설치된 제1 이송부(10)와 하류에 설치된 제2 이송부(20)로 이루어져 있다.

제1 이송부(10)는, 몰드를 일방향으로 권해하여 공급이송하고 몰드를 타방향으로 권취하여 역이송하는 이송수단으로서, 공급롤(11), 제1 위치측정수단(12), 가이드롤(13) 및 장력측정수단(14)으로 이루어져 있다.

공급롤(11)은, 몰드를 일방향으로 권해하여 공급이송하고 몰드를 타방향으로 권취하여 역이송하는 롤부재으로서, 서보모터 등과 같은 정회전 및 역회전을 제어할 수 있는 회전구동수단에 연결되어 회전제어에 의해 몰드를 권해 및 권취하게 된다

제1 위치측정수단(12)은, 공급롤(11)과 결합부(30) 사이에 설치되어 이동하는 몰드의 중앙 또는 측단부의 위치를 검출하는 측정수단으로서, 이러한 측정수단으로는 EPC(Edge Position Control) 센서를 사용하는 것이 가능함은 물론이다.

또한, 이러한 제1 위치측정수단(12)은 제1 이송부(10)와 제2 이송부(20) 사이를 주행이동하는 몰드의 중앙 또는 측단부의 위치를 보정하는 위치보정수단과 연동되는 것이 바람직하다.

가이드롤(13)은, 제1 위치측정수단(12)의 하류에 설치된 가이드수단으로서, 상하방향으로 승강하게 설치되는 동시에 전후진하도록 설치되어 몰드를 진행방향으로 가이드하게 된다.

장력측정수단(14)은, 공급롤(11)과 결합부(30) 사이에 설치된 측정수단으로서, 주행 이동하는 몰드의 장력을 측정하며 이러한 장력측정수단은 공급롤(11) 및 배출롤(21)의 회전 속도를 제어하는 제어부와 연동되는 것이 바람직하다.

제2 이송부(20)는, 몰드를 일방향으로 권해하여 공급이송하고 몰드를 타방향으로 권취하여 역이송하는 이송수단으로서, 배출롤(21), 제2 위치측정수단(22) 및 제2 장력측정수단(23)으로 이루어져 있다.

배출롤(21)은, 몰드를 일방향으로 권해하여 공급이송하고 몰드를 타방향으로 권취하여 역이송하는 롤부재로서, 서보모터 등과 같은 정회전 및 역회전을 제어할 수 있는 회전구동수단에 연결되어 회전제어에 의해 몰드를 권해 및 권취하게 된다

제2 위치측정수단(22)은, 배출롤(21)과 분리부(50) 사이에 설치되어 이동하는 몰드의 중앙 또는 측단부의 위치를 검출하는 측정수단으로서, 이러한 측정수단으로는 EPC(Edge Position Control) 센서를 사용하는 것이 가능함은 물론이다.

또한, 이러한 제2 위치측정수단(22)은 제1 이송부(10)와 제2 이송부(20) 사이를 주행이동하는 몰드의 중앙 또는 측단부의 위치를 보정하는 위치보정수단과 연동되는 것이 바람직하다.

장력조절수단(23)은, 배출롤(21)과 분리부(50) 사이에 설치된 장력수단으로서, 주행 이동하는 몰드의 장력을 조절하게 되며 이러한 장력조절수단은 공급롤(11) 및 배출롤(21)의 회전 속도를 제어하는 제어부(60)와 연동되는 것이 바람직하다.

표면 개질부(30)는, 이송부에 의해 이송되는 몰드의 패턴 표면을 플라즈마로 처리하는 표면개질수단으로서, 플라즈마 발생부(31) 및 가스공급부(32, 33, 34)로 이루어져 있다.

플라즈마 발생부(31), 고주파가 인가되는 플라즈마 발생수단으로서, 몰드와 플라즈마 발생부(31) 사이의 간격은 1∼10mm이고, 몰드의 패턴 표면을 플라즈마로 처리 시 몰드는 5∼100mm/s로 이송되도록 제어부(60)에 의해 제어되는 것이 바람직하다.

또한, 이러한 제어부(60)는, 플라즈마 발생부(31)에서 고주파가 인가되어 플라즈마 처리가 가능하도록 고주파부하의 임피던스를 전송로 임피던스에 충분히 정합시키는 정합기(61)와, 고주파부하를 제공하는 고주파전원(62)와, 정합기(61) 및 고주파전원에 전원을 제공하는 220V의 상용전원(63)으로 이루어져 있다.

가스공급부는, 아르곤, 산소 및 질소 중 하나 이상을 포함하는 가스를 공급하는 가스공급수단으로서, 몰드의 폭 방향을 따라 설치되며, 1∼50L/min의 속도로 가스를 공급하는 것이 바람직하고, 가스저장조(32), 압력조절기(33) 및 유량조절기(34)로 이루어져 있다.

가스저장조(32)는, 아르곤, 산소 및 질소 중 하나의 가스를 각각 저장하는 가스저장수단으로서, 본 실시예에서는 아르곤을 저장하는 아르곤 저장조(32a)와 산소를 저장하는 산소 저장조(32b)로 이루어져 있다.

압력조절기(33)는, 아르곤, 산소 및 질소 중 하나의 가스압력을 각각 조절하는 압력조절수단으로서, 본 실시예에서는 아르곤의 압력을 조절하는 아르곤 압력조절기(33a)와 산소의 압력을 조절하는 산소 압력조절기(33b)로 이루어져 있다.

이러한 압력조절기로는 아르곤, 산소 및 질소의 가스압력을 각각 조절하도록 2상 압력조절기(2 Gauge Regulator)를 사용하여 압력을 측정 및 제어하게 되는 것이 바람직하다.

유량조절기(34)는, 아르곤, 산소 및 질소 중 하나의 가스유량을 각각 조절하는 유량조절수단으로서, 본 실시예에서는 아르곤의 유량을 조절하는 아르곤 유량조절기(32a)와 산소의 유량을 조절하는 산소 유량조절기(32b)로 이루어져 있다.

이러한 유량조절기로는 아르곤, 산소 및 질소의 가스유량을 각각 조절하도록 MFC(Mass Flow Controller)를 사용하여, 압력과 온도에 의한 편차에 따라 변하지 않는 질량을 이용하여 유량을 측정 및 제어하게 되는 것이 바람직하다.

결합부(40)는, 플라즈마 처리된 몰드의 패턴이 기판에 스탬핑될 수 있도록 몰드(F)와 기판(W)을 결합시키는 결합수단으로서, 챔버(41), 지지수단(42), 승강수단(43), 기어박스(44), 구동수단(45), 경화수단(46), 무게측정수단(47) 및 고정수단(48)으로 이루어져 있다.

챔버(41)는, 몰드가 진출입되며 진공상태로 유지되는 진공공간으로서, 몰드의 패턴이 기판에 스탬핑될 수 있도록 몰드(F)와 기판(W)을 결합시키는 진공상태의 결합공간을 제공하게 된다.

지지수단(42)은, 챔버(41)의 내부 하층에 설치되어 기판(W)를 지지하는 지지수단으로서, 흡착척 등과 같이 음압에 의한 흡착력에 의해 기판을 흡착하여 지지하게 된다.

승강수단(43)은, 지지수단(42)의 하부에 설치되어 기판(W)을 승강시켜 몰드(F)의 하부에 가압하여 스탬핑하는 승강수단으로서, 벨로우즈와 같이 상하방향으로 승강구동력을 제공받아 상하로 신축하여 승강하게 된다.

기어박스(44)는, 승강수단(43)의 하부에 설치되어 승강구동력을 전달하는 전달 부재로서, 구동수단(45)으로부터 승강구동력을 전달받아 승강수단(43)으로 전달하게 된다.

구동수단(45)은, 승강수단(43)에 승강구동력을 제공하는 동력원으로서, 기어박스(44)를 개재해서 승강수단(43)에 승강구동력을 제공하도록 기어박스(44)의 일방에 연결되어 있다.

경화수단(46)은, 챔버(41)의 내부 상층에 설치되어 스템핑된 기판을 경화시키는 경화수단으로서, LED UV램프 등과 같은 가열부재로 이루어져 기판의 상부에 스탬핑된 패턴을 경화시키게 된다.

하중측정수단(47)은, 경화수단(46)의 상부에 설치된 측정수단으로서, 승강수단(43)에 의해 기판(W)이 상승한 경우에 압압력을 측정하도록 로드셀 등과 같이 하중을 하중을 측정하게 된다.

고정수단(48)은, 챔버(41)의 외부에서 챔버(41)의 내부에 위치한 몰드(F)의 전후방을 고정시키는 고정수단으로서, 기판 상에 패턴의 스탬핑시 몰드 패턴의 요동이나 이동을 방지하도록 그립퍼 등과 같은 집게부재를 사용하게 된다.

분리부(50)는, 결합부(40)에서 결합된 몰드(F)와 기판(W)을 분리하는 분리수단으로서, 흡착수단(51), 상하이동수단(52), 분리수단(53, 54) 및 전후이동수단(55)으로 이루어져 있다.

흡착수단(51)은, 결합부(40)에서 스탬핑되어 몰드와 결합된 기판을 고정시키는 고정수단으로서, 몰드와 기판을 분리하기 위해 기판을 흡착척 등과 같이 음압에 이한 흡착력에 의해 고정시키게 된다

상하이동수단(52)은, 흡착수단(51)의 하부에 설치되어 기판을 상하로 이동시키는 이동수단으로서, 리니어모터나 유공압 실린더 등과 같은 선형이동부재를 사용하여 상하로 승강이동시키게 된다.

분리수단(53, 54)은, 결합부(40)에서 스탬핑된 기판으로부터 몰드를 분리하는 수단으로서, 롤링에 의해 몰드를 기판으로부터 분리시키는 제1 분리롤(53)과, 이 제1 분리롤(53)의 상부에 설치되어 분리된 몰드를 가이드하는 제2 분리롤(54)로 이루어져 있다.

제1 분리롤(53)은, 분리수단의 하부에 설치된 롤부재로서, 몰드의 상부에서 롤링하여 기판에 상부에 스탬핑된 몰드를 분리하여 상방으로 이송하여 제2 분리롤(54)로 전달하게 된다.

제2 분리롤(54)은, 제1 분리롤(53)의 상부에 설치되어 분리된 몰드를 가이드하는 가이드롤로서, 제1 분리롤(53)에 의해 분리된 몰드를 하류로 가이드하게 된다.

전후이동수단(55)은, 분리수단의 일방에 설치되어 분리수단을 전후진시키는 이동수단으로서, 리니어모터나 유공압 실린더 등과 같은 선형이동부재를 사용하여 전후로 왕복이동시키게 된다.

특히, 배출롤(21)과 분리부(50)의 사이에는, 전후이동수단(55)에 의해 분리수단이 이동함에 따라 변경되는 몰드의 장력을 측정하여 조절하는 장력조절수단(23)으로서 댄서롤을 사용하는 것도 가능함은 물론이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 실시예의 임프린트 장치를 이용한 임프린트 방법을 더욱 상세히 설명한다.

도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이 본 실시예의 임프린트 장치를 이용한 임프린트 방법은, 몰드 공급 단계(S10), 표면 개질 단계(S20), 결합 단계(S30), 분리 단계(S40), 반복 단계(S50) 및 배출 단계(S60)를 포함하여 이루어져, 표면에 패턴이 형성된 필름 형상의 몰드(F)를 이용하여 기판(W) 상에 패턴을 프린트하는 임프린트 방법이다.

몰드 공급 단계(S10)는, 표면에 패턴이 형성된 필름 형상의 몰드를 일방향으로 이송시켜 공급하는 단계로서, 제1 이송부(10)에서 필름 형상의 몰드를 일방향으로 귄해하고 제2 이송부(20)에서 필름 형상의 몰드를 일방향으로 권취해서 몰드를 공급하게 된다.

이때 배출롤(21)의 직경을 측정하여 몰드의 이동거리를 산출하게 되며, 소정이동거리 만큼 몰드를 이송시켜 몰드를 표면 개질부(30)의 작동위치로 공급하게 된다.

표면 개질 단계(S20)는, 이송되는 몰드의 표면을 플라즈마 처리에 의해 표면 개질하는 단계로서, 이송부에 의해 표면 개질부(30)로 이송된 몰드의 표면을 개질하는 플라즈마 처리에 의해 표면 개질하게 된다.

결합 단계(S30)는, 플라즈마 처리된 몰드의 패턴이 기판에 스탬핑될 수 있도록 몰드와 기판을 결합시키는 단계로서, 이송부의 역회전에 의해 몰드를 타방향으로 이송시키는 동시에 기판이 흡착된 지지수단(42)을 상승시켜 모드와 기판을 결합시켜 스탬핑하고 경화수단(46)에 의해 경화시키게 된다.

분리 단계(S40)는, 결합 단계(S30)에서 결합된 몰드와 기판을 분리하는 단계로서, 이송부의 정회전에 의해 기판이 결합된 몰드를 일방향으로 이송시키는 동시에 기판을 흡착수단(51)에 의해 고정시키고 분리수단의 롤링에 의해 모드와 기판을 서로 분리하게 된다.

반복 단계(S50)는, 분리 단계(S40)에서 분리된 몰드를 타방향으로 이송시켜 몰드 개질 단계(S20), 결합 단계(S30) 및 분리 단계(S40)를 순차적으로 복수회 반복하는 단계로서, 이송부에 역회전에 의해 몰드를 다시 표면 개질부(30)로 이송하여 이전의 처리단계들을 복수회 또는 5회 반복하게 된다.

배출 단계(S60)는, 분리된 몰드를 이송하여 배출하는 단계로서, 최종 반복단계 후 분리 단계(S40)에서 분리된 몰드를 이송부의 정회전에 의해 배출롤(21)로 이송하여 여기에 권취하여 배출하게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 표면에 패턴이 형성된 필름 형상의 몰드를 플라즈로 개질해서 기판에 패턴을 스탬핑하고 기판과 몰드를 분리함으로써, 패턴의 표면을 플라즈마 처리하여 개질해서 패턴을 재사용하는 동시에 기판상에 패턴의 프린팅 시간을 단축시켜 프린팅성능을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

10: 제1 이송부 20: 제2 이송부
30: 표면 개질부 40: 결합부
50: 분리부 60: 제어부

Claims

표면에 패턴이 형성된 필름 형상의 몰드를 일방향 및 타방향으로 이송시키는 이송부;
상기 이송부에 의해 이송되는 상기 패턴의 표면을 플라즈마로 처리하는 표면 개질부;
플라즈마 처리된 상기 몰드의 패턴이 기판에 스탬핑될 수 있도록 상기 몰드와 상기 기판을 결합시키는 결합부; 및
결합된 상기 몰드와 상기 기판을 분리하는 분리부;를 포함하는 임프린트 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 이송부는,
상기 몰드를 일방향으로 권해하여 공급이송하고 상기 몰드를 타방향으로 권취하여 역이송하는 공급롤; 및
상기 몰드를 일방향으로 권취하여 공급이송하고 상기 몰드를 타방향으로 권해하여 역이송하는 배출롤;을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 공급롤과 상기 결합부 사이 및 상기 배출롤과 상기 분리부 사이 중 적어도 어느 하나에는, 상기 몰드의 중앙 또는 측단부의 위치를 검출하는 위치측정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 위치측정수단은 상기 몰드의 중앙 또는 측단부의 위치를 보정하는 위치보정수단과 연동되는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 공급롤과 상기 결합부 사이 및 상기 배출롤과 상기 분리부 사이 중 적어도 어느 하나에는, 상기 몰드의 장력을 측정하는 장력측정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 장력측정수단은 상기 공급롤 및 상기 배출롤의 회전 속도를 제어하는 제어부와 연동되는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 표면 개질부는, 고주파가 인가되는 플라즈마 발생부를 포함하고,
상기 몰드와 상기 플라즈마 발생부 사이의 간격은 1∼10mm이고, 상기 몰드의 패턴 표면을 플라즈마로 처리 시 상기 몰드는 5∼100mm/s로 이송되는 것을 특징으로 임프린트 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 표면 개질부는, 아르곤, 산소 및 질소 중 하나 이상을 포함하는 가스를 공급하는 가스 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 가스 공급부는, 상기 몰드의 폭 방향을 따라 설치되는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 가스 공급부는, 1∼50L/min의 속도로 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 결합부는,
상기 몰드가 진출입되며 진공상태로 유지되는 챔버;
상기 챔버의 내부 하층에 설치되어 기판를 지지하는 지지수단;
상기 지지수단의 하부에 상기 기판을 승강시켜 상기 몰드를 가압하여 스탬핑하는 승강수단; 및
상기 챔버의 내부 상층에 설치되어 스템핑된 상기 기판을 경화시키는 경화수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 결합부는, 상기 챔버 외부에서 상기 챔버 내부에 위치한 몰드 전후방을 고정시키는 고정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 분리부는,
상기 결합부에서 스탬핑되어 몰드와 결합된 기판을 고정시키는 흡착수단;
상기 흡착수단의 하부에 설치되어 상기 기판을 상하로 이동시키는 상하이동수단;
상기 결합부에서 스탬핑된 기판으로부터 상기 몰드를 분리하는 분리수단; 및
상기 분리수단의 일방에 설치되어 상기 분리수단을 전후진시키는 전후이동수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
청구항 16에 있어서,
상기 분리수단은,
상기 몰드를 상기 기판으로부터 분리시키는 제1 분리롤; 및
상기 제1 분리롤의 상부에 설치되어 분리된 상기 몰드를 가이드하는 제2 분리롤을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
청구항 16에 있어서,
상기 배출롤과 상기 분리부의 사이에는, 상기 전후이동수단에 의해 상기 분리수단이 이동함에 따라 변경되는 상기 몰드의 장력을 조절하는 댄서롤을 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 장치.
표면에 패턴이 형성된 필름 형상의 몰드를 일방향으로 이송시켜 공급하는 공급 단계;
이송되는 상기 몰드의 표면을 플라즈마 처리하는 표면 개질 단계;
플라즈마 처리된 상기 몰드의 패턴이 기판에 스탬핑될 수 있도록 상기 몰드와 상기 기판을 결합시키는 결합 단계;
결합된 상기 몰드와 상기 기판을 분리하는 분리 단계; 및
분리된 상기 몰드를 이송하여 배출하는 배출단계;를 포함하는, 임프린트 방법.
청구항 16에 있어서,
상기 분리 단계에서 분리된 상기 몰드를 타방향으로 이송시켜 상기 표면 개질 단계, 상기 결합 단계 및 상기 분리 단계를 순차적으로 복수회 반복하는 반복 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.