专利名称：压印光刻装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种压印光刻装置，尤其涉及可以在基板上有效地形成纳米图案的压印光刻装置。
背景技术：
纳米压印光刻(nano imprint lithography)通过将形成于模板的纳米单位的细微图案复制到基板上，从而在基板上形成精密的纳米图案。纳米单位的图案为十亿分之一米单位的细微图案，粗细相当于头发丝的约八万分之一的大小。最近随着纳米元件、纳米结构、纳米信息通信、纳米材料及其他纳米相关技术的发展，可以形成纳米单位细微图案的压印光刻技术的开发工作也正活跃地进行。
纳米压印光刻与光学光刻(photo lithography)相比，可以通过较简单的工艺形成数百纳米以下的纳米图案，并可以实现绿色环境及低成本生产，因而越来越受到人们的关注。
图1为概略表示现有的压印光刻装置的示意图。如图所示，压印光刻装置101在刻印(register)层130上形成纳米图案132。通过电子束曝光(e-beam)光刻等方法在模板110上形成需要形成于刻印层130上的图案的反相图。
在基板120上涂敷刻印层130，将形成反相图112的模板110紧贴于刻印层130。向刻印层130均匀地加压模板110，并通过加热到预定温度以上或照射紫外线使刻印层130硬化。完成刻印层130的硬化之后从刻印层130分离模板110，从而在刻印层130上形成纳米图案132。从刻印层130分离模板110时，为了使模板110顺利地分离可以在模板110上涂敷粘贴防止膜(未图示)。粘贴防止膜(未图示)可以降低模板110的表面能量而使模板110顺利地从刻印层130分离，从而防止纳米图案132的变形及损伤。
固定器140具有柔性铰链142，从而均匀地加压及支持模板110。并且，固定器140从模板110分离时使柔性铰链142变形而使模板110的一侧分离刻印层130，从而顺利地分离模板110。这种压印光刻装置101在美国专利“第6873087号”中详细描述。
但是，这种压印光刻装置101的模板110由于采用了坚硬材质的硬性模板，因而当形成预定面积以上的纳米图案时可能产生装置平衡度的维持问题、模板贴附及加压力均匀性的维持问题、模板自身的平坦度问题及其他各种问题。因此，压印光刻装置101为了形成预定面积以上的纳米图案需要有高度的精密度，从而存在着生产成本急剧增加的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有效地将纳米图案形成于基板上的压印光刻装置。
为了实现上述目的本发明所提供的压印光刻装置，其特征在于包含形成目标图案的反相凹凸图案的模板，该模板由弹性材质构成；模板贴附部，以用于将所述模板从一端部到另一端部逐渐地贴附于作业对象上，并在所述作业对象上形成所述目标图案。
所述模板贴附部包含第一支持部，用于支持所述模板的一端部使其贴附于所述作业对象上；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从与所述作业对象相隔离的隔离位置移动到贴附于所述作业对象的贴附位置。
所述第二支持部从所述隔离位置移动到所述贴附位置时弯曲地支持所述模板，以使所述模板的中央部先于所述模板的另一端部接触所述作业对象。
第一支持部具有用于支持所述模板一端部的第一支持杆，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杆和用于引导所述第二支持杆的导向槽，该导向槽在从所述第一支持杆不足所述模板长度的预定距离的位置区域按照所述第一支持杆的约圆周方向延长。
所述第二支持部具有驱动部，以用于使所述第二支持杆沿着所述导向槽移动。
所述模板贴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，所述驱动部可以具有一端连接于所述第二支持杆的连接臂和连接于所述连接臂另一端的驱动杆，该驱动杆沿着所述支持板按照所述模板的长度方向移动。
并且，进一步包含加压滚动部，该加压滚动部用于向所述作业对象加压贴附于所述作业对象上的所述模板。
所述加压滚动部可以追踪加压由所述模板贴附部贴附于所述作业对象上的所述模板部分。
所述加压滚动部包含用于加压所述模板的加压辊和使所述加压辊按照所述模板的长度方向移动的升降移动部，该升降移动部为了使所述加压辊接触或分离所述模板而升降所述加压辊。
所述模板贴附部可以使贴附于所述作业对象上的所述模板从另一端部到一端部逐渐地离开所述作业对象。
所述模板贴附部向具有软质图案形成部的板状基板上贴附所述模板，从而在所述图案形成部上形成所述目标图案。
为了实现上述目的，依据本发明所提供的压印光刻方法，其特征在于包含步骤准备形成目标图案的反相凹凸图案的、由弹性材质构成的模板；将所述模板从一端部到另一端部逐渐地贴附于作业对象上，从而在所述作业对象上形成所述目标图案。
并且，进一步包含使贴附于所述作业对象上的所述模板从另一端部到一端部逐渐地离开所述作业对象的步骤。
并且，在所述目标图案形成步骤与所述分离步骤之间进一步包含向所述作业对象上加压贴附于所述作业对象上的所述模板的步骤。
图1为概略表示现有的压印光刻装置的示意图；图2为概略表示依据本发明实施例所提供的压印光刻装置的示意图；图3为表示图2的压印光刻装置的示意图；图4为表示图2的模板贴附部的示意图；图5为表示图2的加压滚动部的示意图；主要符号说明10为模板，12为一端部，14为另一端部，20为作业对象，22为基板，24为图案形成部，300为模板贴附部，310为第一支持部，312为第一支持杆，320为第二支持部，322为第二支持杆，322a为导向销，324为导向部，325为导向槽，326为驱动部，327为连接臂，328为驱动杆，329为驱动单元，330为支持板，332为导向轨，334为移动轨，400为加压滚动部，410为加压辊，420为升降移动部，500为台架，600为升降架。
具体实施例方式
以下，参照附图详细说明本发明的最佳实施例。在多个实施例中相同的构成要素采用相同的附图标记。并且，对相同的构成要素主要在第一实施例中进行代表性说明，而在其他实施例中可能不予以说明。
图2为概略表示依据本发明实施例所提供的压印光刻装置的示意图，图3为表示图2的压印光刻装置的示意图，图4为表示图2的模板贴附部的示意图，图5为表示图2的加压滚动部的示意图。如图所示，压印光刻装置1包含由弹性材质构成的模板10，该模板10上形成目标图案的反相凹凸图案；模板贴附部300，用于将模板10从模板10的一端部12到另一端部14逐渐地贴附于作业对象20而将目标图案形成于作业对象20上。
目标图案可以是纳米单位的图案。模板10由可挠性材质构成，可以被模板贴附部300挠曲的状态下贴附于作业对象20上。形成于模板10上的凹凸图案为目标图案的反相图，因而当模板10被贴附于作业对象20上时目标图案被转移到作业对象20上。作业对象20可以为具有软质图像形成部24的板状基板22。为了顺利地转移模板10的凹凸图案，图案形成部24最好比模板10更加柔软。图案形成部24可以为刻印层或聚合物层。作业对象20可以为液晶显示器装置中所具有的LCD导光板、滤色板、薄膜晶体管衬底、半导体基板及其他与其类似的基板。当然，作业对象可以为板状基板，也可以为滚筒状，而且还可以具有其他另外的形状。如图4所示，模板贴附部300包含第一支持部310，用于支持模板10的一端部，以将模板10的一端部12贴附于作业对象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从与作业对象20相隔离的隔离位置(如图2中的“A”)移动到贴附于作业对象20的贴附位置(如图2中的“B”)。并且，模板贴附部300包含用于支持第一支持部310与第二支持部320的支持板330。
第一支持部310将模板10的一端部12贴附于作业对象20的状态下，第二支持部320沿着贴附方向(a方向)将模板10的另一端部14从隔离位置“A”移动到贴附位置“B”而贴附于作业对象20上。第二支持部320从隔离位置“A”移动到贴附位置“B”时，为了使模板10的中央部先于模板10的另一端部14接触作业对象20而弯曲地支持模板10。因此，模板10从一端部12到另一端部14逐渐地贴附于作业对象20上，从而可以使模板10整体被贴附到作业对象20上。
第一支持部310具有用于支持模板10一端部12的第一支持杆312。该第一支持杆312与模板10一端部12的边方向平行而延长，从而将模板10的一端部12贴附并支持于作业对象20上。第一支持杆312构成为一对，用以将模板10夹在中间并从两侧把持该模板10。第一支持杆312除此之外还可以采用通常的把持装置。
第二支持部320包含第二支持杆322、导向部324及驱动部326。第二支持部322用于支持模板10的另一端部14。第二支持杆322沿着模板10另一端部14的边方向延长。第二支持杆322将模板10夹在中间并从两侧把持该模板10，并且可以采用通常的其他把持装置。第二支持杆322可以平行于第一支持杆312的方向而布置。
导向部324设有用于引导第二支持杆322的导向槽325，该导向槽325在离第一支持杆312不足模板10长度的位置相隔预定距离的区域按照第一支持杆312的约圆周方向延长。导向槽325使第二支持杆322沿贴附方向(a方向)移动于隔离位置“A”与贴附位置“B”之间。第二支持杆322可以包含按照轴向延长而被导向槽325引导的导向销322a。该导向槽325在离第一支持杆312不足模板10长度的位置上，即在不足一端部12到另一端部14长度的位置上被延长并形成曲线。因此，模板10维持中间部比另一端部14先贴附于作业对象20的弯曲状态。
驱动部326使第二支持杆322沿导向槽325移动。驱动部326包含连接臂327和驱动杆328。连接臂327其一端可转动地连接于第二支持杆322上，另一端可转动地连接于驱动杆328上。驱动杆328沿着支持板330按照模板10的长度方向(如图2中的c方向)移动，即从模板10的一端部12朝着另一端部14移动。随着驱动杆328在支持板330上沿模板10的长度方向滑移，连接于连接臂327上的第二支持杆322沿着导向槽325移动，从而模板10的另一端部14按照贴附方向(a方向)贴附于作业对象20上。因此，模板10可以逐渐地贴附于作业对象20上。
驱动部326可以包含在支持板330上移动驱动杆328的驱动单元329。驱动单元329可以为滚珠丝杠、线性电机及其他通常的动力装置。支持板330可以包含使驱动杆328顺利地滑移的导向轨322。如图所示，驱动部326构成为直线移动驱动杆328，并通过连接臂327和导向槽325将第二支持杆322移动到贴附方向(a方向)；但是，驱动部326可以使第二支持杆322往返于部分圆周区间，以使第二支持杆322直接移动到贴附方向(a方向)。并且，驱动部326可以由其他通常的曲线运动装置使第二支持杆322移动到贴附方向(a方向)。
模板贴附部300从另一端部14到一端部12逐渐地从作业对象20上分离贴附于作业对象20上的模板10。在作业对象20上贴附模板10并使目标图案硬化于作业对象20上之后，模板贴附部300从作业对象20分离模板10。模板贴附部300以贴附模板的倒序从作业对象20上分离模板10。第一支持部310将模板10的一端部12贴附于作业对象20的状态下，第二支持部320沿着贴附方向(a方向)从贴附位置“B”移动到隔离位置“A”。因此，模板10从另一端部14到一端部12逐渐地从作业对象20分离。
压印光刻装置1包含加压滚动部400。如图5所示，加压滚动部400向作业对象20上加压贴附于作业对象20上的模板10，从而提高模板10贴附于作业对象20的程度。加压滚动部400可以跟踪加压由模板贴附部300贴附于作业对象20上的模板10部分。加压滚动部400以与模板贴附部300的模板贴附速度相对应的速度按照模板10的长度方向(c方向)移动而加压模板10。加压滚动部400可以立即加压或相隔预定时间加压由模板贴附部300而刚刚贴附于作业对象20上的模板10部分。当然，加压滚动部400可以在整个模板10被贴附于作业对象20上之后，朝移动方向(c方向)移动的同时将模板10加压到作业对象20上。
加压滚动部400包含加压辊410及升降移动部420。加压辊410可以是为了加压模板10而平行于第一支持杆312布置的辊子。升降移动部420用于沿b方向升降加压辊410的同时使其按照模板10的长度方向(c方向)移动，以使加压辊410接触或隔离模板10。升降移动部420为了加压模板10而在加压辊410接触模板10的接触位置与从接触位置撤回的撤回位置之间进行升降。并且，升降移动部420在加压辊410加压模板10的状态下使加压辊410沿着模板10的长度方向(c方向)移动，从而使加压辊410加压整体模板10。
升降移动部420包含升降臂426、转动轴424、升降部422以及移动单元428。升降臂426可旋转地支持加压辊410，并被支持于转动轴424。升降部422通过旋转转动轴424而使加压辊410升降于接触位置与撤回位置之间。并且，移动单元428在支持板330上按长度方向(c方向)移动升降部422，以使加压辊410加压整个模板10。支持板330上设有移动轨334，以引导升降部422使其顺利地移动。
升降部422通过旋转转动轴424使加压辊410移动于接触位置与撤回位置之间，但是也可以通过线性电机或其他通常的直线移动装置使加压辊410按照相对于模板10板面的垂直方向升降。移动单元248可以为滚珠丝杠、线性电机及其他通常的直线移动装置。
台架500与支持板330平行而布置。台架500用于调节模板10与作业对象20之间的相对位置，用板面支持作业对象20以使作业对象20与模板10对准。升降架600连接于模板贴附部300，并按照模板10接近或隔离作业对象20的方向(d方向)移动模板贴附部300。
下面参照图2至图5说明依据本发明实施例所提供的压印光刻装置的工作过程。如图所示，在台架500上布置作业对象20，然后将形成目标图案反相图案的模板10对准于作业对象20。第一支持部310支持模板10的一端部12，使模板贴附于作业对象20上；支持模板10另一端部14的第二支持杆322沿着导向槽325移动到贴附方向(a方向)，使第二支持部320从隔离位置“A”移动到贴附位置“B”。因此，模板10可以从一端部12到另一端部14逐渐地贴附于作业对象20上。
加压辊410为了接触模板10而按照升降方向(b方向)下降，并从模板10的一端部12到另一端部14按照模板10的长度方向(c方向)移动以加压模板10。因此，模板10被贴附于作业对象20上。加压滚动部400在贴附模板时紧跟着由模板贴附部300贴附的模板10部分而立即进行加压或在完成模板贴附之后进行加压。
通过加压作业对象20或照射紫外线使形成于作业对象20上的目标图案硬化。若完成目标图案的硬化，则第二支持杆322沿着导向槽325从贴附位置“B”移动到隔离位置“A”，从而使模板10从另一端部14逐渐地离开作业对象20。若模板10整体从作业对象20分离，则升降架600上升模板贴附部300，以使模板离开作业对象20。因此，模板10可以在不损坏形成于作业对象20上的目标图案的情况下离开作业对象20。
下面参照图2说明依据本发明实施例所提供的压印光刻方法。如图所示，依据本发明实施例所提供的压印光刻方法为准备形成目标图案的反相凹凸图案的、由弹性材质构成的模板10，并将模板10从一端部12到另一端部14逐渐地贴附于作业对象20上，从而在作业对象20上形成目标图案；并且，向作业对象20加压贴附于作业对象20的模板10，以促进目标图案的形成。此时，可以利用加压辊410加压模板10。为了使形成于作业对象20上的目标图案硬化，可以加热作业对象20或照射紫外线。若完成目标图案的硬化，则从另一端部14到一端部12逐渐地从作业对象20上分离贴附于作业对象20上的模板10。
综上所述，依据本发明所提供的压印光刻装置，由于利用具有弹性的柔韧模板来形成纳米图案，因而可以有效地形成大面积图案。并且，依据本发明所提供的压印光刻装置由于模板逐渐地贴附于刻印层，因而不仅防止进入空气的现象，还可以避免模板加压不均匀的现象，并且其应用与模板面积无关，因而具有良好的兼容性能、并可以降低生产成本。
权利要求
1.一种压印光刻装置，其特征在于包含形成目标图案的反相凹凸图案的模板，该模板由弹性材质构成；及模板贴附部，用于将所述模板从一端部到另一端部逐渐地贴附于作业对象上，并在所述作业对象上形成所述目标图案。
2.根据权利要求1所述的压印光刻装置，其特征在于所述模板贴附部包含第一支持部，用于支持所述模板的一端部使其贴附于所述作业对象上；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从与所述作业对象相隔离的隔离位置移动到贴附于所述作业对象的贴附位置。
3.根据权利要求2所述的压印光刻装置，其特征在于所述第二支持部从所述隔离位置移动到所述贴附位置时弯曲地支持所述模板，以使所述模板的中央部先于所述模板的另一端部接触所述作业对象。
4.根据权利要求3所述的压印光刻装置，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杆；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杆和用于引导所述第二支持杆的导向槽，该导向槽在从所述第一支持杆不足所述模板长度的相隔预定距离的位置区域按照所述第一支持杆的约圆周方向延长。
5.根据权利要求4所述的压印光刻装置，其特征在于所述第二支持部具有驱动部，以用于使所述第二支持杆沿着所述导向槽移动。
6.根据权利要求5所述的压印光刻装置，其特征在于所述模板贴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；所述驱动部具有一端连接于所述第二支持杆的连接臂和连接于所述连接臂另一端的驱动杆，以使该驱动杆沿着所述支持板按照所述模板的长度方向移动。
7.根据权利要求1所述的压印光刻装置，其特征在于进一步包含加压滚动部，该加压滚动部用于向所述作业对象加压贴附于所述作业对象上的所述模板。
8.根据权利要求7所述的压印光刻装置，其特征在于所述加压滚动部可以跟踪加压由所述模板贴附部贴附于所述作业对象上的所述模板部分。
9.根据权利要求7所述的压印光刻装置，其特征在于所述加压滚动部包含用于加压所述模板的加压辊和使所述加压辊按照所述模板的长度方向移动的升降移动部，该升降移动部为了使所述加压辊接触或分离所述模板而升降所述加压辊。
10.根据权利要求1所述的压印光刻装置，其特征在于所述模板贴附部使贴附于所述作业对象上的所述模板从另一端部到一端部逐渐地离开所述作业对象。
11.根据权利要求1所述的压印光刻装置，其特征在于所述模板贴附部向具有软质图案形成部的板状基板上贴附所述模板，从而在所述图案形成部上形成所述目标图案。
12.一种压印光刻方法，其特征在于包含步骤准备形成目标图案的反相凹凸图案的、由弹性材质构成的模板；及将所述模板从一端部到另一端部逐渐地贴附于作业对象上，从而在所述作业对象上形成所述目标图案。
13.根据权利要求12所述的压印光刻方法，其特征在于进一步包含使贴附于所述作业对象上的所述模板从另一端部到一端部逐渐地离开所述作业对象的步骤。
14.根据权利要求13所述的压印光刻方法，其特征在于在所述目标图案形成步骤与所述分离步骤之间进一步包含向所述作业对象上加压贴附于所述作业对象上的所述模板的步骤。
全文摘要
本发明涉及一种压印光刻装置，包含形成目标图案的反相凹凸图案的模板，该模板由弹性材质构成；模板贴附部，将模板从一端部到另一端部逐渐地贴附于作业对象上而在作业对象上形成目标图案。因此，可以有效地在基板上形成纳米图案。
文档编号H01L21/02GK1920662SQ20051013597
公开日2007年2月28日 申请日期2005年12月29日 优先权日2005年8月27日
发明者朴正扜, 金桢吉, 郑在贤, 李锡原, 李文九, 赵成训 申请人:三星电子株式会社