專利名稱：壓印光刻裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及一種壓印光刻裝置，尤其涉及可以在基板上有效地形成納米圖案的壓印光刻裝置。
背景技術：
納米壓印光刻(nano imprint lithography)通過將形成于模板的納米單位的細微圖案復制到基板上，從而在基板上形成精密的納米圖案。納米單位的圖案為十億分之一米單位的細微圖案，粗細相當于頭發絲的約八萬分之一的大小。最近隨著納米元件、納米結構、納米信息通信、納米材料及其他納米相關技術的發展，可以形成納米單位細微圖案的壓印光刻技術的開發工作也正活躍地進行。
納米壓印光刻與光學光刻(photo lithography)相比，可以通過較簡單的工藝形成數百納米以下的納米圖案，并可以實現綠色環境及低成本生產，因而越來越受到人們的關注。
圖1為概略表示現有的壓印光刻裝置的示意圖。如圖所示，壓印光刻裝置101在刻印(register)層130上形成納米圖案132。通過電子束曝光(e-beam)光刻等方法在模板110上形成需要形成于刻印層130上的圖案的反相圖。
在基板120上涂敷刻印層130，將形成反相圖112的模板110緊貼于刻印層130。向刻印層130均勻地加壓模板110，并通過加熱到預定溫度以上或照射紫外線使刻印層130硬化。完成刻印層130的硬化之后從刻印層130分離模板110，從而在刻印層130上形成納米圖案132。從刻印層130分離模板110時，為了使模板110順利地分離可以在模板110上涂敷粘貼防止膜(未圖示)。粘貼防止膜(未圖示)可以降低模板110的表面能量而使模板110順利地從刻印層130分離，從而防止納米圖案132的變形及損傷。
固定器140具有柔性鉸鏈142，從而均勻地加壓及支持模板110。并且，固定器140從模板110分離時使柔性鉸鏈142變形而使模板110的一側分離刻印層130，從而順利地分離模板110。這種壓印光刻裝置101在美國專利“第6873087號”中詳細描述。
但是，這種壓印光刻裝置101的模板110由于采用了堅硬材質的硬性模板，因而當形成預定面積以上的納米圖案時可能產生裝置平衡度的維持問題、模板貼附及加壓力均勻性的維持問題、模板自身的平坦度問題及其他各種問題。因此，壓印光刻裝置101為了形成預定面積以上的納米圖案需要有高度的精密度，從而存在著生產成本急劇增加的問題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種有效地將納米圖案形成于基板上的壓印光刻裝置。
為了實現上述目的本發明所提供的壓印光刻裝置，其特征在于包含形成目標圖案的反相凹凸圖案的模板，該模板由彈性材質構成；模板貼附部，以用于將所述模板從一端部到另一端部逐漸地貼附于作業對象上，并在所述作業對象上形成所述目標圖案。
所述模板貼附部包含第一支持部，用于支持所述模板的一端部使其貼附于所述作業對象上；第二支持部，用于支持所述模板的另一端部，以使所述模板的另一端部從與所述作業對象相隔離的隔離位置移動到貼附于所述作業對象的貼附位置。
所述第二支持部從所述隔離位置移動到所述貼附位置時彎曲地支持所述模板，以使所述模板的中央部先于所述模板的另一端部接觸所述作業對象。
第一支持部具有用于支持所述模板一端部的第一支持桿，所述第二支持部具有用于支持所述模板另一端部的第二支持桿和用于引導所述第二支持桿的導向槽，該導向槽在從所述第一支持桿不足所述模板長度的預定距離的位置區域按照所述第一支持桿的約圓周方向延長。
所述第二支持部具有驅動部，以用于使所述第二支持桿沿著所述導向槽移動。
所述模板貼附部包含用于支持所述第一支持部和所述第二支持部的支持板，所述驅動部可以具有一端連接于所述第二支持桿的連接臂和連接于所述連接臂另一端的驅動桿，該驅動桿沿著所述支持板按照所述模板的長度方向移動。
并且，進一步包含加壓滾動部，該加壓滾動部用于向所述作業對象加壓貼附于所述作業對象上的所述模板。
所述加壓滾動部可以追蹤加壓由所述模板貼附部貼附于所述作業對象上的所述模板部分。
所述加壓滾動部包含用于加壓所述模板的加壓輥和使所述加壓輥按照所述模板的長度方向移動的升降移動部，該升降移動部為了使所述加壓輥接觸或分離所述模板而升降所述加壓輥。
所述模板貼附部可以使貼附于所述作業對象上的所述模板從另一端部到一端部逐漸地離開所述作業對象。
所述模板貼附部向具有軟質圖案形成部的板狀基板上貼附所述模板，從而在所述圖案形成部上形成所述目標圖案。
為了實現上述目的，依據本發明所提供的壓印光刻方法，其特征在于包含步驟準備形成目標圖案的反相凹凸圖案的、由彈性材質構成的模板；將所述模板從一端部到另一端部逐漸地貼附于作業對象上，從而在所述作業對象上形成所述目標圖案。
并且，進一步包含使貼附于所述作業對象上的所述模板從另一端部到一端部逐漸地離開所述作業對象的步驟。
并且，在所述目標圖案形成步驟與所述分離步驟之間進一步包含向所述作業對象上加壓貼附于所述作業對象上的所述模板的步驟。
圖1為概略表示現有的壓印光刻裝置的示意圖；圖2為概略表示依據本發明實施例所提供的壓印光刻裝置的示意圖；圖3為表示圖2的壓印光刻裝置的示意圖；圖4為表示圖2的模板貼附部的示意圖；圖5為表示圖2的加壓滾動部的示意圖；主要符號說明10為模板，12為一端部，14為另一端部，20為作業對象，22為基板，24為圖案形成部，300為模板貼附部，310為第一支持部，312為第一支持桿，320為第二支持部，322為第二支持桿，322a為導向銷，324為導向部，325為導向槽，326為驅動部，327為連接臂，328為驅動桿，329為驅動單元，330為支持板，332為導向軌，334為移動軌，400為加壓滾動部，410為加壓輥，420為升降移動部，500為臺架，600為升降架。
具體實施例方式
以下，參照附圖詳細說明本發明的最佳實施例。在多個實施例中相同的構成要素采用相同的附圖標記。并且，對相同的構成要素主要在第一實施例中進行代表性說明，而在其他實施例中可能不予以說明。
圖2為概略表示依據本發明實施例所提供的壓印光刻裝置的示意圖，圖3為表示圖2的壓印光刻裝置的示意圖，圖4為表示圖2的模板貼附部的示意圖，圖5為表示圖2的加壓滾動部的示意圖。如圖所示，壓印光刻裝置1包含由彈性材質構成的模板10，該模板10上形成目標圖案的反相凹凸圖案；模板貼附部300，用于將模板10從模板10的一端部12到另一端部14逐漸地貼附于作業對象20而將目標圖案形成于作業對象20上。
目標圖案可以是納米單位的圖案。模板10由可撓性材質構成，可以被模板貼附部300撓曲的狀態下貼附于作業對象20上。形成于模板10上的凹凸圖案為目標圖案的反相圖，因而當模板10被貼附于作業對象20上時目標圖案被轉移到作業對象20上。作業對象20可以為具有軟質圖像形成部24的板狀基板22。為了順利地轉移模板10的凹凸圖案，圖案形成部24最好比模板10更加柔軟。圖案形成部24可以為刻印層或聚合物層。作業對象20可以為液晶顯示器裝置中所具有的LCD導光板、濾色板、薄膜晶體管襯底、半導體基板及其他與其類似的基板。當然，作業對象可以為板狀基板，也可以為滾筒狀，而且還可以具有其他另外的形狀。如圖4所示，模板貼附部300包含第一支持部310，用于支持模板10的一端部，以將模板10的一端部12貼附于作業對象20上；第二支持部320，用于支持模板10的另一端部14，以使模板10的另一端部14從與作業對象20相隔離的隔離位置(如圖2中的“A”)移動到貼附于作業對象20的貼附位置(如圖2中的“B”)。并且，模板貼附部300包含用于支持第一支持部310與第二支持部320的支持板330。
第一支持部310將模板10的一端部12貼附于作業對象20的狀態下，第二支持部320沿著貼附方向(a方向)將模板10的另一端部14從隔離位置“A”移動到貼附位置“B”而貼附于作業對象20上。第二支持部320從隔離位置“A”移動到貼附位置“B”時，為了使模板10的中央部先于模板10的另一端部14接觸作業對象20而彎曲地支持模板10。因此，模板10從一端部12到另一端部14逐漸地貼附于作業對象20上，從而可以使模板10整體被貼附到作業對象20上。
第一支持部310具有用于支持模板10一端部12的第一支持桿312。該第一支持桿312與模板10一端部12的邊方向平行而延長，從而將模板10的一端部12貼附并支持于作業對象20上。第一支持桿312構成為一對，用以將模板10夾在中間并從兩側把持該模板10。第一支持桿312除此之外還可以采用通常的把持裝置。
第二支持部320包含第二支持桿322、導向部324及驅動部326。第二支持部322用于支持模板10的另一端部14。第二支持桿322沿著模板10另一端部14的邊方向延長。第二支持桿322將模板10夾在中間并從兩側把持該模板10，并且可以采用通常的其他把持裝置。第二支持桿322可以平行于第一支持桿312的方向而布置。
導向部324設有用于引導第二支持桿322的導向槽325，該導向槽325在離第一支持桿312不足模板10長度的位置相隔預定距離的區域按照第一支持桿312的約圓周方向延長。導向槽325使第二支持桿322沿貼附方向(a方向)移動于隔離位置“A”與貼附位置“B”之間。第二支持桿322可以包含按照軸向延長而被導向槽325引導的導向銷322a。該導向槽325在離第一支持桿312不足模板10長度的位置上，即在不足一端部12到另一端部14長度的位置上被延長并形成曲線。因此，模板10維持中間部比另一端部14先貼附于作業對象20的彎曲狀態。
驅動部326使第二支持桿322沿導向槽325移動。驅動部326包含連接臂327和驅動桿328。連接臂327其一端可轉動地連接于第二支持桿322上，另一端可轉動地連接于驅動桿328上。驅動桿328沿著支持板330按照模板10的長度方向(如圖2中的c方向)移動，即從模板10的一端部12朝著另一端部14移動。隨著驅動桿328在支持板330上沿模板10的長度方向滑移，連接于連接臂327上的第二支持桿322沿著導向槽325移動，從而模板10的另一端部14按照貼附方向(a方向)貼附于作業對象20上。因此，模板10可以逐漸地貼附于作業對象20上。
驅動部326可以包含在支持板330上移動驅動桿328的驅動單元329。驅動單元329可以為滾珠絲杠、線性電機及其他通常的動力裝置。支持板330可以包含使驅動桿328順利地滑移的導向軌322。如圖所示，驅動部326構成為直線移動驅動桿328，并通過連接臂327和導向槽325將第二支持桿322移動到貼附方向(a方向)；但是，驅動部326可以使第二支持桿322往返于部分圓周區間，以使第二支持桿322直接移動到貼附方向(a方向)。并且，驅動部326可以由其他通常的曲線運動裝置使第二支持桿322移動到貼附方向(a方向)。
模板貼附部300從另一端部14到一端部12逐漸地從作業對象20上分離貼附于作業對象20上的模板10。在作業對象20上貼附模板10并使目標圖案硬化于作業對象20上之后，模板貼附部300從作業對象20分離模板10。模板貼附部300以貼附模板的倒序從作業對象20上分離模板10。第一支持部310將模板10的一端部12貼附于作業對象20的狀態下，第二支持部320沿著貼附方向(a方向)從貼附位置“B”移動到隔離位置“A”。因此，模板10從另一端部14到一端部12逐漸地從作業對象20分離。
壓印光刻裝置1包含加壓滾動部400。如圖5所示，加壓滾動部400向作業對象20上加壓貼附于作業對象20上的模板10，從而提高模板10貼附于作業對象20的程度。加壓滾動部400可以跟蹤加壓由模板貼附部300貼附于作業對象20上的模板10部分。加壓滾動部400以與模板貼附部300的模板貼附速度相對應的速度按照模板10的長度方向(c方向)移動而加壓模板10。加壓滾動部400可以立即加壓或相隔預定時間加壓由模板貼附部300而剛剛貼附于作業對象20上的模板10部分。當然，加壓滾動部400可以在整個模板10被貼附于作業對象20上之后，朝移動方向(c方向)移動的同時將模板10加壓到作業對象20上。
加壓滾動部400包含加壓輥410及升降移動部420。加壓輥410可以是為了加壓模板10而平行于第一支持桿312布置的輥子。升降移動部420用于沿b方向升降加壓輥410的同時使其按照模板10的長度方向(c方向)移動，以使加壓輥410接觸或隔離模板10。升降移動部420為了加壓模板10而在加壓輥410接觸模板10的接觸位置與從接觸位置撤回的撤回位置之間進行升降。并且，升降移動部420在加壓輥410加壓模板10的狀態下使加壓輥410沿著模板10的長度方向(c方向)移動，從而使加壓輥410加壓整體模板10。
升降移動部420包含升降臂426、轉動軸424、升降部422以及移動單元428。升降臂426可旋轉地支持加壓輥410，并被支持于轉動軸424。升降部422通過旋轉轉動軸424而使加壓輥410升降于接觸位置與撤回位置之間。并且，移動單元428在支持板330上按長度方向(c方向)移動升降部422，以使加壓輥410加壓整個模板10。支持板330上設有移動軌334，以引導升降部422使其順利地移動。
升降部422通過旋轉轉動軸424使加壓輥410移動于接觸位置與撤回位置之間，但是也可以通過線性電機或其他通常的直線移動裝置使加壓輥410按照相對于模板10板面的垂直方向升降。移動單元248可以為滾珠絲杠、線性電機及其他通常的直線移動裝置。
臺架500與支持板330平行而布置。臺架500用于調節模板10與作業對象20之間的相對位置，用板面支持作業對象20以使作業對象20與模板10對準。升降架600連接于模板貼附部300，并按照模板10接近或隔離作業對象20的方向(d方向)移動模板貼附部300。
下面參照圖2至圖5說明依據本發明實施例所提供的壓印光刻裝置的工作過程。如圖所示，在臺架500上布置作業對象20，然后將形成目標圖案反相圖案的模板10對準于作業對象20。第一支持部310支持模板10的一端部12，使模板貼附于作業對象20上；支持模板10另一端部14的第二支持桿322沿著導向槽325移動到貼附方向(a方向)，使第二支持部320從隔離位置“A”移動到貼附位置“B”。因此，模板10可以從一端部12到另一端部14逐漸地貼附于作業對象20上。
加壓輥410為了接觸模板10而按照升降方向(b方向)下降，并從模板10的一端部12到另一端部14按照模板10的長度方向(c方向)移動以加壓模板10。因此，模板10被貼附于作業對象20上。加壓滾動部400在貼附模板時緊跟著由模板貼附部300貼附的模板10部分而立即進行加壓或在完成模板貼附之后進行加壓。
通過加壓作業對象20或照射紫外線使形成于作業對象20上的目標圖案硬化。若完成目標圖案的硬化，則第二支持桿322沿著導向槽325從貼附位置“B”移動到隔離位置“A”，從而使模板10從另一端部14逐漸地離開作業對象20。若模板10整體從作業對象20分離，則升降架600上升模板貼附部300，以使模板離開作業對象20。因此，模板10可以在不損壞形成于作業對象20上的目標圖案的情況下離開作業對象20。
下面參照圖2說明依據本發明實施例所提供的壓印光刻方法。如圖所示，依據本發明實施例所提供的壓印光刻方法為準備形成目標圖案的反相凹凸圖案的、由彈性材質構成的模板10，并將模板10從一端部12到另一端部14逐漸地貼附于作業對象20上，從而在作業對象20上形成目標圖案；并且，向作業對象20加壓貼附于作業對象20的模板10，以促進目標圖案的形成。此時，可以利用加壓輥410加壓模板10。為了使形成于作業對象20上的目標圖案硬化，可以加熱作業對象20或照射紫外線。若完成目標圖案的硬化，則從另一端部14到一端部12逐漸地從作業對象20上分離貼附于作業對象20上的模板10。
綜上所述，依據本發明所提供的壓印光刻裝置，由于利用具有彈性的柔韌模板來形成納米圖案，因而可以有效地形成大面積圖案。并且，依據本發明所提供的壓印光刻裝置由于模板逐漸地貼附于刻印層，因而不僅防止進入空氣的現象，還可以避免模板加壓不均勻的現象，并且其應用與模板面積無關，因而具有良好的兼容性能、并可以降低生產成本。
權利要求
1.一種壓印光刻裝置，其特征在于包含形成目標圖案的反相凹凸圖案的模板，該模板由彈性材質構成；及模板貼附部，用于將所述模板從一端部到另一端部逐漸地貼附于作業對象上，并在所述作業對象上形成所述目標圖案。
2.根據權利要求1所述的壓印光刻裝置，其特征在于所述模板貼附部包含第一支持部，用于支持所述模板的一端部使其貼附于所述作業對象上；第二支持部，用于支持所述模板的另一端部，以使所述模板的另一端部從與所述作業對象相隔離的隔離位置移動到貼附于所述作業對象的貼附位置。
3.根據權利要求2所述的壓印光刻裝置，其特征在于所述第二支持部從所述隔離位置移動到所述貼附位置時彎曲地支持所述模板，以使所述模板的中央部先于所述模板的另一端部接觸所述作業對象。
4.根據權利要求3所述的壓印光刻裝置，其特征在于第一支持部具有用于支持所述模板一端部的第一支持桿；所述第二支持部具有用于支持所述模板另一端部的第二支持桿和用于引導所述第二支持桿的導向槽，該導向槽在從所述第一支持桿不足所述模板長度的相隔預定距離的位置區域按照所述第一支持桿的約圓周方向延長。
5.根據權利要求4所述的壓印光刻裝置，其特征在于所述第二支持部具有驅動部，以用于使所述第二支持桿沿著所述導向槽移動。
6.根據權利要求5所述的壓印光刻裝置，其特征在于所述模板貼附部包含用于支持所述第一支持部和所述第二支持部的支持板；所述驅動部具有一端連接于所述第二支持桿的連接臂和連接于所述連接臂另一端的驅動桿，以使該驅動桿沿著所述支持板按照所述模板的長度方向移動。
7.根據權利要求1所述的壓印光刻裝置，其特征在于進一步包含加壓滾動部，該加壓滾動部用于向所述作業對象加壓貼附于所述作業對象上的所述模板。
8.根據權利要求7所述的壓印光刻裝置，其特征在于所述加壓滾動部可以跟蹤加壓由所述模板貼附部貼附于所述作業對象上的所述模板部分。
9.根據權利要求7所述的壓印光刻裝置，其特征在于所述加壓滾動部包含用于加壓所述模板的加壓輥和使所述加壓輥按照所述模板的長度方向移動的升降移動部，該升降移動部為了使所述加壓輥接觸或分離所述模板而升降所述加壓輥。
10.根據權利要求1所述的壓印光刻裝置，其特征在于所述模板貼附部使貼附于所述作業對象上的所述模板從另一端部到一端部逐漸地離開所述作業對象。
11.根據權利要求1所述的壓印光刻裝置，其特征在于所述模板貼附部向具有軟質圖案形成部的板狀基板上貼附所述模板，從而在所述圖案形成部上形成所述目標圖案。
12.一種壓印光刻方法，其特征在于包含步驟準備形成目標圖案的反相凹凸圖案的、由彈性材質構成的模板；及將所述模板從一端部到另一端部逐漸地貼附于作業對象上，從而在所述作業對象上形成所述目標圖案。
13.根據權利要求12所述的壓印光刻方法，其特征在于進一步包含使貼附于所述作業對象上的所述模板從另一端部到一端部逐漸地離開所述作業對象的步驟。
14.根據權利要求13所述的壓印光刻方法，其特征在于在所述目標圖案形成步驟與所述分離步驟之間進一步包含向所述作業對象上加壓貼附于所述作業對象上的所述模板的步驟。
全文摘要
本發明涉及一種壓印光刻裝置，包含形成目標圖案的反相凹凸圖案的模板，該模板由彈性材質構成；模板貼附部，將模板從一端部到另一端部逐漸地貼附于作業對象上而在作業對象上形成目標圖案。因此，可以有效地在基板上形成納米圖案。
文檔編號H01L21/02GK1920662SQ20051013597
公開日2007年2月28日 申請日期2005年12月29日 優先權日2005年8月27日
發明者樸正扜, 金楨吉, 鄭在賢, 李錫原, 李文九, 趙成訓 申請人:三星電子株式會社