KR101200833B1 - 롤스탬프 제조장치 및 이를 이용한 롤스탬프 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 롤스탬프 제조장치 및 이를 이용한 롤스탬프 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 표면에 레지스트가 도포되며 대형 롤스탬프를 제작하기 위한 기판롤과, 상기 기판롤에 패턴이 전사되도록 서로 접촉하여 회전하는 마스터롤을 포함하되, 패터닝 공정 동안 기판롤을 기준으로 한 마스터롤의 위치보상을 이루도록 하여, 접촉면이 일정하게 유지되도록 하고, 균일한 가압이 이루어지도록 하는 롤스탬프 제조장치 및 이를 이용한 롤스탬프 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 롤스탬프 제조장치 및 이를 이용한 롤스탬프 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게, 표면에 레지스트가 도포되며 대형 롤스탬프를 제작하기 위한 기판롤과, 상기 기판롤에 패턴이 전사되도록 서로 접촉하여 회전하는 마스터롤을 포함하되, 패터닝 공정 동안 기판롤을 기준으로 한 마스터롤의 위치보상을 이루도록 하여, 접촉면이 일정하게 유지되도록 하고, 균일한 가압이 이루어지도록 하는 롤스탬프 제조장치 및 이를 이용한 롤스탬프 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체의 제조 공정에서는 실리콘(Silicon)과 유리(Glass) 등의 기판에 마스크(Mask) 또는 스탬프(Stamp)의 형상을 전사시켜 대량으로 마이크로미터 혹은 나노미터 크기의 미세한 형상이 제작된다.
최근에는 나노 패턴이 적용된 기능성 광학 필름에 대한 수요가 증대되고 있는데, 기능성 광학필름의 예로는 WGP (wire grid polarizer) 등이 있으며, 얇은 필름 위에 선 패턴 또는 점 패턴들이 반복적으로 형성된다.
기능성 광학 필름은 나노패턴이 있는 롤을 이용하여, 필름의 표면에 롤의 패턴을 전사하는 방법으로 제조된다.
롤스탬프를 이용한 기능성 필름 제조 공정에서는 롤스탬프의 제조가 반드시 필요한데, 현재까지 이음새 없는 대형 롤스탬프를 제조할 수 있는 기술이 개발되지 않은 상황이다.
롤스탬프는 평면성 스탬프를 롤에 감아 사용하거나, 필름형 스탬프를 벨트 형태로 연결하여 사용하는 등, 기존의 평면 기판 패터닝을 통해 얻어지는 결과물을 직접 활용하는 방법으로 제조되고 있으나, 이런 경우, 연결부위가 불연속적인 형상이 형성되어 롤스탬프를 생산할 수 있는 길이가 제한된다.
국내등록특허 제0860953호(등록일 2008.09.30, 명칭 : 임프린트용 롤스탬프 제조방법)에는 롤 외주면에 플라즈마에 의한 직접 식각을 통해 패턴을 형성하는 임프린트용 롤스탬프 제조방법이 개시된 바 있다.
하지만, 상기와 같은 방법 역시 개념적으로 접근하는 수준이며, 대형 롤스탬프를 제조하기에는 문제점이 많이 남아 있어, 대형 롤스탬프를 제조하기 위한 기술 개발이 여전히 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 표면에 레지스트가 도포되며 대형 롤스탬프를 제작하기 위한 기판롤과, 상기 기판롤에 패턴이 전사되도록 서로 접촉하여 회전하는 마스터롤을 포함하되, 패터닝 공정 동안 기판롤을 기준으로 한 마스터롤의 위치보상을 이루도록 하여, 접촉면이 일정하게 유지되도록 하고, 균일한 가압이 이루어지도록 하는 롤스탬프 제조장치 및 이를 이용한 롤스탬프 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 롤스탬프 제조장치는 롤스탬프를 제조하는 장치에 있어서, 표면에 레지스트가 도포되며 기판롤 회전축(110)을 중심으로 회전하는 기판롤(100); 외주면에 패턴이 형성되며, 상기 기판롤(100)과 나란하게 배치되어 상기 기판롤(100)과 접촉하여 회전하며, 상기 기판롤(100)에 패턴을 전사하는 마스터롤(200); 상기 마스터롤(200)의 중심부에 결합되며, 내부가 중공된 마스터롤 회전축(210); 및 상기 마스터롤 회전축(210) 및 기판롤 회전축(110)이 바닥면과 수평을 유지하고, 지정된 위치에서 회전되도록 상기 마스터롤(200)의 회전각을 조정 및 보상하는 회전각 제어부(300); 상기 마스터롤 회전축(210) 내부에 구비되어 상기 기판롤(100) 표면에 도포된 레지스트를 경화시키는 경화수단(400); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 롤스탬프 제조장치(1)는 상기 기판롤(100)을 회전시키는 기판롤 회전장치(120); 상기 마스터롤(200)을 회전시키는 마스터롤 회전장치(220); 상기 마스터롤(200) 및 회전각 제어부(300)가 상측면에 놓이며, 상기 마스터롤 회전축(210)과 수직한 방향으로 수평 이송되도록 하는 슬라이딩 이송부(500); 상기 마스터롤 회전축(210)의 양측단부에 결합되어 상기 마스터롤 회전축(210) 및 마스터롤(200)을 지지하는 마스터롤 홀딩부(230); 기판롤 회전축(110)의 양측단부에 결합되어 상기 기판롤 회전축(110) 및 기판롤(100)을 지지하는 기판롤 홀딩부(130); 상기 마스터롤(200) 및 회전각 제어부(300)를 상기 기판롤(100) 측으로 가압하여 상기 슬라이딩 이송부(500)를 따라 이송되도록 하는 가압모터부(600); 및 상기 마스터롤(200), 회전각 제어부(300) 및 슬라이딩 이송부(500)가 상측면이 놓이며, 상기 마스터롤 회전축(210)과 수평 방향으로 이송되는 제1스테이지(700); 를 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 회전각 제어부(300)는 상기 마스터롤 홀딩부(230)의 양측에 각각 결합되며 일정량의 탄성을 가지는 제1링크(310) 및 제2링크(320); 상기 제1링크(310) 및 제2링크(320) 사이에 연결되며, 상기 마스터롤(200)과 가압모터부(600) 사이에 위치하는 제3링크(330); 상기 제1링크(310)와 제3링크(330)가 연결되는 부위에 형성되어 상기 제1링크(310)와 수평한 방향으로 상기 마스터롤 홀딩부(230)의 위치를 미세 조정하는 제1미세조정부(340); 상기 제2링크(320)와 제3링크(330)가 연결되는 부위에 형성되어 상기 제2링크(320)와 수평한 방향으로 상기 마스터롤 홀딩부(230)의 위치를 미세 조정하는 제2미세조정부(350); 및 상기 제3링크(330)에 연결되며, y축을 중심으로 회전하는 θy(rolling)방향으로 움직이는 제2스테이지(360); 를 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 회전각 제어부(300)는 상기 마스터롤 홀딩부(230)에서 상기 제3링크(330) 측으로 갈수록 상기 제1링크(310) 및 제2링크(320) 사이의 거리가 점차적으로 멀어지도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 롤스탬프 제조장치(1)는 상기 마스터롤 홀딩부(230)와 슬라이딩 이송부(500)가 바닥면에 수직한 방향으로 일정거리 이격되며, 이격된 공간에 하측면이 뾰족하여 상기 슬라이딩 이송부(500)와 점접촉 되는 연결수단이 구비될 수 있다.
또한, 상기 경화수단(400)은 상기 마스터롤 회전축(210)의 길이방향으로 이동되며 탈착 또는 장착될 수 있다.
또한, 상기 롤스탬프 제조장치(1)는 상기 마스터롤 홀딩부(230)의 일측 단부에 배치되는 제3스테이지(410); 및 상기 제3스테이지(410) 상측면에 놓여 상기 경화수단(400)이 고정되도록 하며, 상기 경화수단(400)이 상기 마스터롤 회전축(210)의 길이방향으로 슬라이딩 이동시키는 슬라이딩 고정부(420); 를 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 경화수단(400)은 레지스트에 자외선을 조사하여 경화시키는 자외선 조사장치이며, 상기 레지스트가 자외선에 경화되는 소재일 수 있다.
또한, 상기 경화수단(400)은 레지스트에 열을 가하여 경화시키는 히터이며, 상기 마스터롤 회전축(210)의 길이방향으로 연장 형성되고, 외주면에 열선이 감겨지며, 상기 레지스트가 열경화성 레지스트일 수 있다.
본 발명의 롤스탬프 제조장치를 이용한 롤스탬프 제조방법은 a) 상기 기판롤(100)에 레지스트를 도포하는 단계; b) 상기 가압모터부(600)를 이용하여 상기 마스터롤(200)이 상기 기판롤(100)에 접하도록 가압단계; c) 상기 회전각 제어부(300)의 제1링크(310) 및 제2링크(320)를 통해 z축을 중심으로 회전하는 θz(yawing) 방향의 각도 및 위치를 조정하는 제1정렬단계; d) 상기 제2스테이지(360)를 통해 바닥면과 상기 마스터롤 회전축(210) 및 기판롤 회전축(110)이 평행하도록 θy(rolling)방향의 각도 및 위치를 조정하는 제2정렬단계; e) 상기 경화수단(400)의 위치를 정렬하는 제3정렬단계; f) 상기 마스터롤(200) 및 기판롤(100)이 회전하는 회전단계; g) 상기 마스터롤(200) 및 기판롤(100)이 회전하는 동안 상기 제1 내지 제3정렬단계가 실시간으로 이루어지는 실시간 정렬단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 롤스탬프 제조방법은 상기 기판롤(100)이 한 바퀴 회전하여 패터닝이 완료된 다음, 상기 마스터롤(200)을 x축 방향으로 이동시켜 패터닝 하는 패터닝 반복단계; 를 더 포함하며, 상기 패터닝 반복단계 수행 시, b) 내지 g)단계가 수행될 수 있다.
또한, 상기 패터닝 반복단계에서는 상기 마스터롤(200)을 상기 마스터롤(200)의 길이만큼 x축 방향으로 이동시킬 수 있다.
본 발명의 롤스탬프 제조장치 및 이를 이용한 롤스탬프 제조방법은 표면에 레지스트가 도포되며 대형 롤스탬프를 제작하기 위한 기판롤과, 상기 기판롤에 패턴이 전사되도록 서로 접촉하여 회전하는 마스터롤을 포함하되, 패터닝 공정 동안 기판롤을 기준으로 한 마스터롤의 위치보상을 이루도록 하여, 접촉면이 일정하게 유지되도록 하고, 균일한 가압이 이루어지도록 할 수 있다.
즉, 본 발명의 롤스탬프 제조장치 및 이를 이용한 롤스탬프 제조방법은 패터닝 공정 동안 실시간으로 마스터롤의 위치보상을 이루도록 하여 안정적으로 균일한 패턴을 형성할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 롤스탬프 제조장치 및 이를 이용한 롤스탬프 제조방법은 경화수단에서 발생되는 자외선 또는 열이 접촉면에 정확히 가해지도록 하여 공정이 원활하게 이루어지도록 한다는 장점이 있다.
아울러, 본 발명의 롤스탬프 제조장치 및 이를 이용한 롤스탬프 제조방법은 수백mm 이상의 폭을 가지는 롤 형태의 필름 표면에 연속적인 패터닝을 수행할 수 있어 대형 롤스탬프 제작이 용이하며, 이를 통해 향 후 디스플레이 산업 등 다양한 분야에 적용할 수 있다는 장점이 있다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 롤스탬프 제조장치의 개념도.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 롤스탬프 제조장치에서 가압 및 공정 수행의 개념도.
도3은 마스터롤의 회전 방향에 대한 정의.
도4는 마스터롤의 θz(yawing) 방향 각도의 초기값 보상을 위한 개념도.
도5는 마스터롤의 θz(yawing) 방향 각도의 실시간 보상을 위한 개념도.
도6은 마스터롤의 θz(yawing) 방향 각도의 초기값 및 실시간 보상을 위한 개념도.
도7은 마스터롤의 θy(rolling)방향 각도의 초기값 보상을 위한 개념도.
도8은 경화수단의 구성을 나타낸 개념도.
도9는 경화수단의 탈착, 장착 및 위치조정을 위한 장치의 개념도.
도10은 경화수단의 시스템 내에서 장착 및 탈착을 나타낸 개념도.
도11은 경화수단의 위치조정에 대한 방향 정의 및 개념도이다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 롤스탬프 제조장치에서 가압 및 공정 수행의 개념도.
도3은 마스터롤의 회전 방향에 대한 정의.
도4는 마스터롤의 θz(yawing) 방향 각도의 초기값 보상을 위한 개념도.
도5는 마스터롤의 θz(yawing) 방향 각도의 실시간 보상을 위한 개념도.
도6은 마스터롤의 θz(yawing) 방향 각도의 초기값 및 실시간 보상을 위한 개념도.
도7은 마스터롤의 θy(rolling)방향 각도의 초기값 보상을 위한 개념도.
도8은 경화수단의 구성을 나타낸 개념도.
도9는 경화수단의 탈착, 장착 및 위치조정을 위한 장치의 개념도.
도10은 경화수단의 시스템 내에서 장착 및 탈착을 나타낸 개념도.
도11은 경화수단의 위치조정에 대한 방향 정의 및 개념도이다.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 롤스탬프 제조장치 및 이를 이용한 롤스탬프 제조방법을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 롤스탬프 제조장치의 개념도이며, 도2는 본 발명의 일실시예에 따른 롤스탬프 제조장치에서 가압 및 공정 수행의 개념도이고, 도3은 마스터롤의 회전 방향에 대한 정의이며, 도4는 마스터롤의 θz(yawing) 방향 각도의 초기값 보상을 위한 개념도이고, 도5는 마스터롤의 θz(yawing) 방향 각도의 실시간 보상을 위한 개념도이며, 도6은 마스터롤의 θz(yawing) 방향 각도의 초기값 및 실시간 보상을 위한 개념도이고, 도7은 마스터롤의 θy(rolling)방향 각도의 초기값 보상을 위한 개념도이며, 도8은 경화수단의 구성을 나타낸 개념도이고, 도9는 경화수단의 탈착, 장착 및 위치조정을 위한 장치의 개념도이며, 도10은 경화수단의 시스템 내에서 장착 및 탈착을 나타낸 개념도이고, 도11은 경화수단의 위치조정에 대한 방향 정의 및 개념도이다.
본 발명의 롤스탬프 제조장치(1)는 크게, 기판롤(100), 마스터롤(200), 회전각 제어부, 회전축 및 경화수단을 포함하며, 상기 마스터롤(200)이 상기 기판롤(100)보다 직경이 작고, 길이가 짧게 형성되어 수백mm 이상의 폭을 가지는 롤 형태의 필름 표면에 연속적인 패터닝을 수행할 수 있도록 하여 대형 롤스탬프 제작이 이용될 수 있다.
상기 기판롤(100)은 표면에 레지스트가 도포되고, 패터닝을 통해 롤스탬프가 제조되는 것으로, 유리, 실리콘 또는 금속으로 제작될 수 있다.
상기 마스터롤(200)은 외주면에 패턴이 형성되어 상기 기판롤(100)에 패턴을 전사하는 것으로, 상기 기판롤(100)과 회전축이 나란하도록 배치되어 상기 기판롤(100)과 선접촉하며 회전한다.
상기 마스터롤(200)의 길이방향으로 중심부에는 내부가 중공되어 상기 마스터롤(200)을 회전시키는 마스터롤 회전축(210)을 포함하여 형성된다.
상기 회전각 제어부는 기판롤 회전축(110) 및 마스터롤 회전축(210)이 바닥면과 수평을 유지하고 지정된 위치에서 회전되도록 상기 마스터롤(200)의 회전각을 조정 및 보상하게 된다.
상기 경화수단은 상기 마스터롤 회전축(210) 내부에 구비되어 상기 기판롤(100) 표면에 도포된 레지스트를 경화시키는 경화수단을 포함하여 형성된다.
실시예 1
실시에 1에서는 본 발명의 롤스탬프 제조장치(1)를 구체화하여 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 롤스탬프 제조장치(1)는 상기 기판롤(100)을 회전시키고, 상기 기판롤 회전축(110)의 일측 단부에 연결되며, 모터 및 엔코더로 구성되는 기판롤 회전장치(120)를 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 롤스탬프 제조장치(1)는 상기 마스터롤(200)을 회전시키고, 상기 마스터롤 회전축(210)의 일측 단부에 연결되며, 모터 및 엔코더로 구성되는 기판롤 회전장치(120)를 포함하여 형성될 수 있다.
또, 본 발명의 롤스탬프 제조장치(1)는 슬라이딩 이송부(500), 마스터롤 홀딩부(230), 기판롤 홀딩부(130), 가압모터부(600) 및 제1스테이지(700)를 더 포함하여 형성될 수 있다.
상기 슬라이딩 이송부(500)는 상기 마스터롤(200) 및 회전각 제어부(300)가 상측면에 놓이도록 배치되며, 상기 마스터롤 회전축(210)과 수직한 방향으로 상기 마스터롤(200) 및 회전각 제어부(300)가 수평 이송되도록 형성된다.
상기 슬라이딩 이송부(500)는 레일 형태일 수도 있으며, 이 외에도 다양한 형태로 변경 실시 가능하다.
상기 마스터롤 홀딩부(230)는 상기 마스터롤 회전축(210)의 양측단부에 결합되어 상기 마스터롤 회전축(210) 및 마스터롤(200)을 지지한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 마스터롤 홀딩부(230)는 상기 슬라이딩 이송부(500) 위에 놓여 상기 마스터롤 회전축(210)의 단에 결합된다.
상기 기판롤 홀딩부(130)는 상기 기판롤 회전축(110)의 양측 단부에 결합되어 상기 기판롤 회전축(110) 및 기판롤(100)을 지지한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 가압모터부(600)는 상기 회전각 제어부(300) 및 마스터롤(200)을 상기 기판롤(100) 측으로 가압하여 상기 슬라이딩 이송부(500)를 따라 상기 회전각 제어부(300) 및 마스터롤(200)을 상기 기판롤(100) 측으로 수평 이송시킨다.
이 때, 상기 가압모터부(600)는 상기 슬라이딩 이송부(500)의 단부에 위치하여, 모터의 동작에 의해 상기 회전각 제어부(300) 및 마스터롤(200)이 이송되도록 하고, 이에 따라 상기 마스터롤(200)이 상기 기판롤(100)과 접촉하게 되며, 상기 기판롤(100) 측으로 맞물려 회전하게 된다.
상기 제1스테이지(700)는 상기 마스터롤(200), 회전각 제어부(300) 및 슬라이딩 이송부(500)가 상측면에 놓이도록 판 형태로 형성되며, 상기 마스터롤 회전축(210)과 수직 또는 수평방향으로 이송되어 상기 마스터롤(200)의 초기 위치를 설정할 수 있다.
실시예 2
실시예 2에서는 회전각 제어부(300)에 따른 마스터롤(200)의 회전각 및 위치보상에 대해 설명한다.
도 3은 상기 기판롤(100)을 기준으로 했을 때, 상기 마스터롤(200)의 위치 이동 및 회전 방향을 정의한 것으로, x축 방향은 상기 기판롤(100)의 1회전을 통한 공정이 종료된 후, 다음 위치로 수평 이동하는 방향을 의미하며, 상기 기판롤(100)은 1회전을 통한 공정이 수행되는 동안 x축 방향으로의 위치변화가 발생되지 않아야 한다.
이 때, θx(pitching) 방향은 상기 마스터롤(200) 및 기판롤(100)이 상기 마스터롤 회전축(210) 및 기판롤 회전축(110)을 중심으로 회전하여 공정이 수행되는 방향을 의미한다.
y축 방향은 상기 기판롤(100)이 상기 마스터롤(200)에 가압하여 패턴이 전사되도록 하는 방향으로, 상기 가압용 모터를 통해 상기 마스터롤(200)이 y축 방향으로 전진 또는 후진하는 방향이다.
θy(rolling) 방향은 상기 기판롤(100) 및 마스터롤(200)이 서로 선접촉하여 패턴전사가 이루어지도록 하기 위해 매우 중요한 방향으로, 상기 기판롤 회전축(110) 및 마스터롤 회전축(210)이 서로 나란해야 바닥면과 평행하게 서로 선접촉 할 수 있으며, 정확한 패턴전사가 이루어질 수 있다.
z축 방향은 상기 마스터롤(200)이 높이방향으로 이동하는 방향으로 일정한 범위 내에 들어오게 되면 별다른 무리가 없으나, 항상 일정한 값을 유지하여야 한다.
θz(yawing) 방향은 상기 기판롤(100) 및 마스터롤(200) 사이에 가압이 이루어지는 경우, 길이방향으로 양측의 압력 편차를 발생시키는 요인으로, 압력 편차가 발생될 경우, 공정이 이루어진 후, 위치에 따른 패턴전사 결과에 차이가 발생될 수 있음.
다시 말해, 상기 기판롤(100)의 길이방향으로 일측에서는 패턴 전사가 잘 이루어지고, 타측에서는 패턴 전사가 잘 이루어지지 않거나, 일측과 타측의 패턴 깊이에 차이가 발생되는 문제가 있을 수 있다.
특히, 상기 기판롤(100) 및 마스터롤(200)은 원통형의 가공물이므로, 원통도 관리 정도를 고려할 때, 공정이 진행되는 도중에서 실시간으로 회전각 및 위치가 보상되어야 한다.
상기 회전각 제어부(300)는 상술한 바와 같이, x, y, z축으로의 병진방향 및 회전방향에 대한 위치 및 각도를 보상 및 조정하기 위한 것으로, 상기 마스터롤 홀딩부(230)의 양측에 각각 결합되며 일정량의 탄성을 가지는 제1링크(310) 및 제2링크(320); 상기 제1링크(310) 및 제2링크(320) 사이에 연결되며, 상기 마스터롤(200)과 가압모터부(600) 사이에 위치하는 제3링크(330); 상기 제1링크(310)와 제3링크(330)가 연결되는 부위에 형성되어 상기 제1링크(310)와 수평한 방향으로 상기 마스터롤 홀딩부(230)의 위치를 미세 조정하는 제1미세조정부(340); 상기 제2링크(320)와 제3링크(330)가 연결되는 부위에 형성되어 상기 제2링크(320)와 수평한 방향으로 상기 마스터롤 홀딩부(230)의 위치를 미세 조정하는 제2미세조정부(350); 및 상기 제3링크(330)에 연결되며, y축을 중심으로 회전하는 θy(rolling) 방향으로 움직이는 제2스테이지(360); 를 포함하여 형성될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 롤스탬프 제조장치(1)는 상기 마스터롤 홀딩부(230), 제1링크(310), 제2링크(320) 및 제3링크(330)를 통한 4-bar Linkage Flexure Mechanism을 이용하여, 상기 마스터롤(200)의 회전각 및 위치를 초기보상 및 실시간 보상한다.
즉, 상기 회전각 제어는 상기 마스터롤(200)의 길이방향으로 양측에 일정양의 탄성을 가지는 Flexure hinge의 가이드 형상인 제1링크(310) 및 제2링크(320)로 구성되되, 이동방향이 상기 마스터롤(200) 및 기판롤(100)이 접촉하는 면의 중앙(A)을 중심으로 회전하도록 함으로써, 회전각 보상이 이루어지는 동안에도 길이방향으로 미끄러짐이 발생되지 않도록 유지할 수 있다.
이 때, 상기 회전각 제어부(300)는 상기 마스터롤 홀딩부(230)에서 상기 제3링크(330) 측으로 갈수록 상기 제1링크(310) 및 제2링크(320) 사이의 거리가 점차적으로 멀어짐으로써, 상기 마스터롤 홀딩부(230), 제1링크(310), 제2링크(320) 및 제3링크(330)가 사다리꼴 형태로 형성된다.
특히, 본 발명의 롤스탬프 제조장치(1)는 상기 마스터롤 홀딩부(230)와 슬라이딩 이송부(500)가 바닥면에 수직한 방향으로 일정거리 이격되며, 이격된 공간에 하측면이 뾰족하여 상기 슬라이딩 이송부(500)와 점접촉 되는 연결수단이 구비됨으로써, 외팔보 형태로 이루어진 Flexure mechanism에서 발생 가능한 마스터롤(200)의 쳐짐을 방지할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 회전각 제어부(300)는 Flexure mechanism의 탄성을 이용한 각도 보상방법을 통해, 공정이 수행되는 동안 실시간으로 θz(yawing)로의 회전각이 보상될 수 있다.
이 때, θz(yawing)는 초기의 조립 상황에 따라 각도의 오차가 매우 클 수 있으며, 초기각도의 오차가 클 경우, 회전각 보상 후 발생되는 상기 제1링크(310) 및 제2링크(320)의 탄성력으로 인해 상기 마스터롤(200) 및 기판롤(100)이 길이방향으로 양측의 접촉 압력이 서로 다를 수 있다.
따라서 상기 회전각 제어부(300)는 초기에 일정 범위 이내로 θz(yawing)를 관리하게 되는데, 도 4에 도시된 것처럼, 상기 제1링크(310) 및 제2링크(320)의 초기 위치 조정 및 고정을 통해 초기값을 관리한다.
한편, 상기 회전각 제어부(300)는 상기 기판롤 회전축(110) 및 마스터롤 회전축(210)이 바닥면으로부터 나란하게 위치되도록 θy(rolling)의 각도를 관리하는데, y축을 중심으로 회전하는 제2스테이지(360)를 통해 θy(rolling)의 초기값을 관리하게 된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 회전각 제어부(300)는 바닥면을 기준으로 상기 기판롤(100) 및 마스터롤(200)의 표면까지의 높이를 측정한 다음, 길이방향으로 양측 단부의 높이가 동일하도록 상기 제2스테이지(360)를 회전 및 조정하여 고정하게 된다.
이에 따라, 본 발명의 롤스탬프 제조장치(1)는 패터닝 공정 동안 기판롤(100)을 기준으로 한 마스터롤(200)의 위치보상을 이루도록 하여, 접촉면이 일정하게 유지되도록 하고, 균일한 가압이 이루어지도록 할 수 있다.
즉, 본 발명의 롤스탬프 제조장치(1)는 패터닝 공정 동안 실시간으로 마스터롤(200)의 위치보상을 이루도록 하여 안정적으로 균일한 패턴을 형성할 수 있다는 장점이 있다.
실시예 3
실시예 3에서는 본 발명의 롤스탬프 제조장치(1)에서 경화수단(400)의 위치보상에 대해 설명한다.
상기 경화수단(400)은 상기 마스터롤 회전축(210) 내부에 구비되어 상기 마스터롤(200)이 상기 기판롤(100)을 가압하여 패터닝 공정이 수행되는 동안, 상기 마스터롤 회전축(210) 내부에서 열 또는 자외선을 접촉면에 가해줌으로써, 레지스트가 경화되도록 한다.
이 때, 상기 경화수단(400)은 레지스트에 자외선을 조사하여 경화시키는 자외선 조사장치이며, 상기 레지스트는 자외선에 경화되는 소재일 수 있다.
또한, 상기 경화수단(400)은 상기 레지스트에 열을 가하여 경화시키는 히터이며, 상기 마스터롤 회전축(210)의 길이방향으로 연장 형성되고, 외주면에 열선이 감겨진 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 기판롤(100)에 도포된 레지스트는 열경화성 레지스트이다.
본 발명의 롤스탬프 제조장치(1)는 상기 마스터롤 홀딩부(230)의 일측 단부에 배치되는 제3스테이지(410)와, 상기 제3스테이지(410) 상측면에 놓여 상기 경화수단(400)을 고정시키는 슬라이딩 고정부(420)를 더 포함하여 형성될 수 있는데, 상기 슬라이딩 고정부(420)는 상기 경화수단(400)이 상기 마스터롤 회전축(210)의 길이방향으로 슬라이딩 이동되도록 한다.
이에 따라, 상기 경화수단(400)은 상기 마스터롤 회전축(210)의 길이방향으로 슬라이딩 이동되어 위치 조정이 가능하며, 탈착 또는 장착이 자유롭다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 롤스탬프 제조장치(1)는 상기 마스터롤 홀딩부(230)의 일측에 상기 제3스테이지(410) 및 슬라이딩 고정부(420)가 배치되며, 상기 경화수단(400)이 상기 슬라이딩 고정부(420)를 중심으로 길이방향으로 이동되어 장착 및 탈착이 가능하도록 형성될 수 있다.
상기 슬라이딩 고정부(420)는 상기 경화수단(400)이 삽입된 채, 길이방향으로 슬라이딩 될 수 있도록 내부에 관통 형성되는 경화수단 관통홀(421)을 포함하며, 상기 경화수단(400)은 상기 마스터롤 회전축(210)의 길이방향으로 슬라이딩 이동되되, 상기 슬라이딩 고정부(420)에 걸림 고정될 수 있도록, 일측 또는 양측 단부에 상기 경화수단 관통홀(421)의 폭보다 크게 돌출형성되는 결림부(430)를 포함할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 마스터롤 회전축(210)은 내부에 상기 경화수단(400)이 삽입된 상태로 슬라이딩 이동될 수 있도록 상기 경화수단(400)의 직경보다 큰 경화수단 삽입홀(240)이 형성되는 것이 바람직하다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 롤스탬프 제조장치(1)는 상기 경화수단(400)이 상기 마스터롤 회전축(210) 내부에 장착된 다음, 상기 가압모터부(600)를 이용하여 y축 방향으로 조정함으로써 전체적으로 초점이 맺히도록 하는 동시에, θz(yawing) 방향으로 조정하여 길이방향으로 양측에 맺히는 초점 사이에 편차가 최소화 될 수 있도록 보상하게 된다.
또한, 본 발명의 롤스탬프 제조장치(1)는 상기 경화수단(400)이 상기 제3스테이지(410)를 통해 높이방향으로 조정될 수 있도록 하여 초점의 위치가 상기 마스터롤(200) 및 기판이 선접촉 되는 곳에 위치하도록 하는 동시에, θy(rolling) 방향으로 조정하여 길이방향으로 양측에 맺히는 초점 사이의 높이방향 편차가 최소화 될 수 있도록 보상할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 롤스탬프 제조장치(1) 및 이를 이용한 롤스탬프 제조방법은 경화수단(400)에서 발생되는 자외선 또는 열이 접촉면에 정확히 가해지도록 하여 공정이 원활하게 이루어지도록 한다는 장점이 있다.
실시예 4
실시예 4에서는 본 발명의 롤스탬프 제조장치(1)를 이용한 롤스탬프 제조방법에 대해 설명한다.
본 발명의 롤스탬프 제조방법은 a) 기판롤(100)에 레지스트를 도포하는 단계; b) 상기 가압모터부(600)를 이용하여 상기 마스터롤(200)이 상기 기판롤(100)에 접하도록 가압단계; c) 상기 회전각 제어부(300)의 제1링크(310) 및 제2링크(320)를 통해 z축을 중심으로 회전하는 θz(yawing) 방향의 각도 및 위치를 조정하는 제1정렬단계; d) 상기 제2스테이지(360)를 통해 바닥면과 상기 마스터롤 회전축(210) 및 기판롤 회전축(110)이 평행하도록 θy(rolling)방향의 각도 및 위치를 조정하는 제2정렬단계; e) 상기 자외선 조사장치의 위치를 정렬하고, 초점이 맞춰지도록 조정하는 제3정렬단계; f) 상기 마스터롤(200) 및 기판롤(100)이 회전하는 회전단계; g) 상기 마스터롤(200) 및 기판롤(100)이 회전하는 동안 상기 제1 내지 제3정렬단계가 실시간으로 이루어지는 실시간 정렬단계; 를 포함한다.
다시 설명하면, 본 발명의 롤스탬프 제조방법은 먼저, 상기 기판롤(100)에 열경화성 또는 자외선 경화성 레지스트를 골고루 도포한 다음, 상기 가압모터부(600)를 이용하여 상기 마스터롤(200)과 상기 기판롤(100)이 선접촉 하도록 가압하는 가압단계를 거치게 된다.
상기 가압단계의 전 또는 후 단계에서는 상기 마스터롤(200)의 회전각 또는 위치를 초기보상 또는 실시간 보상하는 단계와, 상기 경화수단(400)의 위치를 정렬하고 자외선 조사장치의 경우 초점을 맞추는 단계가 수행될 수 있다.
이는 상기 제1정렬단계, 제2정렬단계, 제3정렬단계로서, 필요에 따라 복수 회 수행될 수 있으며, 그 순서는 얼마든지 변경실시 될 수 있다.
본 발명의 롤스탬프 제조방법을 이용한 제조공정은 상술한 바와 같이 상기 마스터롤(200)을 이용해 상기 기판롤(100)에 실시간 보상을 통해 1회전 패턴전사 공정을 완료한 다음, 상기 마스터롤(200)을 x축 방향으로 이동시켜 패터닝 하는 패터닝 반복단계를 더 포함하며, 상기 패터닝 반복단계 수행 시, 앞서 거친 b) 내지 g) 단계가 필요에 따라 수행될 수 있다.
또한, 롤스탬프 제조방법을 이용한 제조공정은 상기 패터닝 반복단계가 수행되기 전, x, y, z축으로의 병진방향 및 회전방향으로의 위치를 조정하여 정확한 패턴 전사가 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 패터닝 반복단계에서는 상기 마스터롤(200)을 상기 마스터롤(200)의 길이만큼 x축 방향으로 이동시켜 한 바퀴 회전하여 패터닝하게 되며, 제작하고자 하는 상기 기판롤(100)의 크기에 따라 수행되는 회수가 결정될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 롤스탬프 제조장치(1) 및 이를 이용한 롤스탬프 제조방법은 수백mm 이상의 폭을 가지는 롤 형태의 필름 표면에 연속적인 패터닝을 수행할 수 있어 대형 롤스탬프 제작이 용이하며, 이를 통해 향 후 디스플레이 산업 등 다양한 분야에 적용할 수 있다는 장점이 있다.
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.
1 : 롤스탬프 제조장치
100 : 기판롤
110 : 기판롤 회전축 120 : 기판롤 회전장치
130 : 기판롤 홀딩부
200 : 마스터롤
210 : 마스터롤 회전축 220 : 마스터롤 회전장치
230 : 마스터롤 홀딩부 240 : 경화수단 삽입홀
300 : 회전각 제어부
310 : 제1링크 320 : 제2링크
330 : 제3링크 340 : 제1미세조정부
350 : 제2미세조정부 360 : 제2스테이지
400 : 경화수단
410 : 제3스테이지 420 : 슬라이딩 고정부
421 : 경화수단 관통홀 430 : 걸림부
500 : 슬라이딩 이송부
600 : 가압모터부
700 : 제1스테이지
100 : 기판롤
110 : 기판롤 회전축 120 : 기판롤 회전장치
130 : 기판롤 홀딩부
200 : 마스터롤
210 : 마스터롤 회전축 220 : 마스터롤 회전장치
230 : 마스터롤 홀딩부 240 : 경화수단 삽입홀
300 : 회전각 제어부
310 : 제1링크 320 : 제2링크
330 : 제3링크 340 : 제1미세조정부
350 : 제2미세조정부 360 : 제2스테이지
400 : 경화수단
410 : 제3스테이지 420 : 슬라이딩 고정부
421 : 경화수단 관통홀 430 : 걸림부
500 : 슬라이딩 이송부
600 : 가압모터부
700 : 제1스테이지
Claims (12)
- 롤스탬프를 제조하는 장치에 있어서,
표면에 레지스트가 도포되며 기판롤 회전축(110)을 중심으로 회전하는 기판롤(100);
외주면에 패턴이 형성되며, 상기 기판롤(100)과 나란하게 배치되어 상기 기판롤(100)과 접촉하여 회전하며, 상기 기판롤(100)에 패턴을 전사하는 마스터롤(200);
상기 마스터롤(200)의 중심부에 결합되며, 내부가 중공된 마스터롤 회전축(210); 및
상기 마스터롤 회전축(210) 및 기판롤 회전축(110)이 바닥면과 수평을 유지하고, 지정된 위치에서 회전되도록 상기 마스터롤(200)의 회전각을 조정 및 보상하는 회전각 제어부(300);
상기 마스터롤 회전축(210) 내부에 구비되어 상기 기판롤(100) 표면에 도포된 레지스트를 경화시키는 경화수단(400);
를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 롤스탬프 제조장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 롤스탬프 제조장치(1)는
상기 기판롤(100)을 회전시키는 기판롤 회전장치(120);
상기 마스터롤(200)을 회전시키는 마스터롤 회전장치(220);
상기 마스터롤(200) 및 회전각 제어부(300)가 상측면에 놓이며, 상기 마스터롤 회전축(210)과 수직한 방향으로 수평 이송되도록 하는 슬라이딩 이송부(500);
상기 마스터롤 회전축(210)의 양측단부에 결합되어 상기 마스터롤 회전축(210) 및 마스터롤(200)을 지지하는 마스터롤 홀딩부(230);
기판롤 회전축(110)의 양측단부에 결합되어 상기 기판롤 회전축(110) 및 기판롤(100)을 지지하는 기판롤 홀딩부(130);
상기 마스터롤(200) 및 회전각 제어부(300)를 상기 기판롤(100) 측으로 가압하여 상기 슬라이딩 이송부(500)를 따라 이송되도록 하는 가압모터부(600); 및
상기 마스터롤(200), 회전각 제어부(300) 및 슬라이딩 이송부(500)가 상측면이 놓이며, 상기 마스터롤 회전축(210)과 수평 방향으로 이송되는 제1스테이지(700); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 롤스탬프 제조장치.
- 제 2항에 있어서,
상기 회전각 제어부(300)는
상기 마스터롤 홀딩부(230)의 양측에 각각 결합되며 일정량의 탄성을 가지는 제1링크(310) 및 제2링크(320);
상기 제1링크(310) 및 제2링크(320) 사이에 연결되며, 상기 마스터롤(200)과 가압모터부(600) 사이에 위치하는 제3링크(330);
상기 제1링크(310)와 제3링크(330)가 연결되는 부위에 형성되어 상기 제1링크(310)와 수평한 방향으로 상기 마스터롤 홀딩부(230)의 위치를 미세 조정하는 제1미세조정부(340);
상기 제2링크(320)와 제3링크(330)가 연결되는 부위에 형성되어 상기 제2링크(320)와 수평한 방향으로 상기 마스터롤 홀딩부(230)의 위치를 미세 조정하는 제2미세조정부(350); 및
상기 제3링크(330)에 연결되며, y축을 중심으로 회전하는 θy(rolling)방향으로 움직이는 제2스테이지(360);
를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 롤스탬프 제조장치.
- 제 3항에 있어서,
상기 회전각 제어부(300)는
상기 마스터롤 홀딩부(230)에서 상기 제3링크(330) 측으로 갈수록 상기 제1링크(310) 및 제2링크(320) 사이의 거리가 점차적으로 멀어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 롤스탬프 제조장치.
- 제 4항에 있어서,
상기 롤스탬프 제조장치(1)는
상기 마스터롤 홀딩부(230)와 슬라이딩 이송부(500)가 바닥면에 수직한 방향으로 일정거리 이격되며,
이격된 공간에 하측면이 뾰족하여 상기 슬라이딩 이송부(500)와 점접촉 되는 연결수단(800)이 구비되는 것을 특징으로 하는 롤스탬프 제조장치.
- 제 2항에 있어서,
상기 경화수단(400)은
상기 마스터롤 회전축(210)의 길이방향으로 이동되며 탈착 또는 장착되는 것을 특징으로 하는 롤스탬프 제조장치.
- 제 6항에 있어서,
상기 롤스탬프 제조장치(1)는
상기 마스터롤 홀딩부(230)의 일측 단부에 배치되는 제3스테이지(410); 및
상기 제3스테이지(410) 상측면에 놓여 상기 경화수단(400)이 고정되도록 하며, 상기 경화수단(400)이 상기 마스터롤 회전축(210)의 길이방향으로 슬라이딩 이동시키는 슬라이딩 고정부(420); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 롤스탬프 제조장치.
- 제 7항에 있어서,
상기 경화수단(400)은
레지스트에 자외선을 조사하여 경화시키는 자외선 조사장치이며,
상기 레지스트가 자외선에 경화되는 소재인 것을 특징으로 하는 롤스탬프 제조장치.
- 제 7항에 있어서,
상기 경화수단(400)은
레지스트에 열을 가하여 경화시키는 히터이며,
상기 마스터롤 회전축(210)의 길이방향으로 연장 형성되고, 외주면에 열선이 감겨지며, 상기 레지스트가 열경화성 레지스트인 것을 특징으로 하는 롤스탬프 제조장치.
- 제 1항 내지 9항 중 어느 한 항에 의한 롤스탬프 제조장치를 이용한 롤스탬프 제조방법은
a) 상기 기판롤(100)에 레지스트를 도포하는 단계;
b) 상기 가압모터부(600)를 이용하여 상기 마스터롤(200)이 상기 기판롤(100)에 접하도록 가압단계;
c) 상기 회전각 제어부(300)의 제1링크(310) 및 제2링크(320)를 통해 Z축을 중심으로 회전하는 θz(yawing) 방향의 각도 및 위치를 조정하는 제1정렬단계;
d) 상기 제2스테이지(360)를 통해 바닥면과 상기 마스터롤 회전축(210) 및 기판롤 회전축(110)이 평행하도록 θy(rolling)방향의 각도 및 위치를 조정하는 제2정렬단계;
e) 상기 경화수단(400)의 위치를 정렬하는 제3정렬단계;
f) 상기 마스터롤(200) 및 기판롤(100)이 회전하는 회전단계;
g) 상기 마스터롤(200) 및 기판롤(100)이 회전하는 동안 상기 제1 내지 제3정렬단계가 실시간으로 이루어지는 실시간 정렬단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤스탬프 제조방법.
- 제 10항에 있어서,
상기 롤스탬프 제조방법은
상기 기판롤(100)이 한 바퀴 회전하여 패터닝이 완료된 다음, 상기 마스터롤(200)을 x축 방향으로 이동시켜 패터닝 하는 패터닝 반복단계; 를 더 포함하며,
상기 패터닝 반복단계 수행 시, b) 내지 g)단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 롤스탬프 제조방법.
- 제 11항에 있어서,
상기 패터닝 반복단계에서는
상기 마스터롤(200)을 상기 마스터롤(200)의 길이만큼 x축 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 롤스탬프 제조방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020120081627A KR101200833B1 (ko) | 2012-07-26 | 2012-07-26 | 롤스탬프 제조장치 및 이를 이용한 롤스탬프 제조방법 |
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|---|---|---|---|
| KR1020120081627A KR101200833B1 (ko) | 2012-07-26 | 2012-07-26 | 롤스탬프 제조장치 및 이를 이용한 롤스탬프 제조방법 |
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Family Applications (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2014175535A1 (ko) * | 2013-04-24 | 2014-10-30 | 한국기계연구원 | 롤스탬프를 이용한 용액전사방식의 임프린트 리소그래피 장치 및 방법 |
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-
2012
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