KR20170097770A - 장착 및 디몰딩 디바이스 - Google Patents

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KR20170097770A KR1020177020581A KR20177020581A KR20170097770A KR 20170097770 A KR20170097770 A KR 20170097770A KR 1020177020581 A KR1020177020581 A KR 1020177020581A KR 20177020581 A KR20177020581 A KR 20177020581A KR 20170097770 A KR20170097770 A KR 20170097770A
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Abstract

본 발명은, 임프린트 머신에서 사용하기 위한 디몰딩 디바이스(3)에 관한 것으로, 이 임프린트 머신에서 포일(31)이 표면 패턴을 임프린팅하기 위해 스탬프가 포일에 대하여 가압되는 프레스 영역(7) 위에서 공급 방향으로 간헐적으로 통과된다. 디몰딩 디바이스는, 캐리어(12), 캐리어에 장착된 프레싱 롤러(9), 및 캐리어에 있는 프레싱 롤러에 평행하게 장착된 디몰딩 롤러(8)를 포함하고, 여기서 캐리어는 패턴의 임프린팅 이후에 스탬프로부터 포일을 분리하기 위해 디몰딩 롤러 위에서 그리고 프레싱 롤러 아래에서 포일을 롤링하면서 공급 방향에 대하여 프레스 영역 위에서 슬라이딩하도록 구성된다.

Description

장착 및 디몰딩 디바이스
본 발명은, 마이크로 및 나노 임프린트 리소그래피를 위한 패턴 전사 프로세스(pattern transfer process)에 유용한 디바이스에 관한 것으로, 이는 구조화된 표면을 갖는 템플릿으로부터 기판의 타겟 표면으로 패턴들을 전사하는 것을 수반한다. 더욱 구체적으로, 본 발명은, 템플릿에 기판을 장착하고 그리고 임프린트(imprint) 이후에 기판으로부터 템플릿을 디몰딩(demolding)하기 위한 디바이스에 관한 것이다.
NIL(nanoimprint lithography)은 거의 10년 이상 동안 지속되어 왔다. 마이크로 및 나노 스케일 구조들을 스탬프 또는 템플릿으로부터 기판들로 전사하기 위한 수많은 개선사항들이 행해져 왔다. 마이크로 및 나노 스케일 패턴 전사를 위한 고용량 제조 툴들은 롤-투-롤(roll-to-roll) 프로세스들을 통해 실현된다. 이러한 기법은, 의학(medical science), 마이크로 일렉트로닉스(microelectronics), 마이크로공학(micromechanics) 등을 포함하는 수많은 산업 응용분야들에서 효율적으로 사용되고 있다.
Obducat AB는 90년대 후반 나노임프린트 리소그래피 장비를 상업화하는 선구자들 중 하나였으며, 여기서 이들은 임프린팅의 2-단계 프로세스를 사용하여 최종 제품 기판들을 생산하기 위해 템플릿들로부터 마이크로 및 나노 스케일 패턴들을 전사하기 위한 자체 소유의 기술들을 사용했다. 제 1 단계에서, IPS(Intermediate Polymer Stamp)는 폴리머 포일로의 템플릿의 임프린트에 의해 생성된다. 템플릿으로부터 IPS의 디몰딩 이후에, 이는 후속하여, 제 2 임프린트 단계에서 자신의 임프린팅된 패턴을 최종 기판들로 전사하기 위해 사용된다.
임프린트 프로세스에서, 예컨대, IPS의 임프린팅된 포일 표면이 보호되는 것은 매우 중요하다. 이는, 최종 기판이 임프린트되는 단일 단계 임프린트와, 제 2 임프린트까지 임프린팅된 포일이 온전하게 유지되는 것이 중요한 2-단계 프로세스 중 첫 번째 임프린트 이후 모두와 관련된다.
임프린팅된 기판으로부터, 스탬프 또는 몰드로 종종 지칭되는 템플릿을 분리(detach)하기 위한 수많은 디몰딩 디바이스들이 존재한다.
US2007/0092594 A1은 임프린팅 프로세스 완료 이후에 몰드 및 기판을 분리하기 위한 디몰딩 방법 및 디바이스를 설명한다. 이 프로세스에서는, 블레이드 모듈이 몰드와 기판 사이에 삽입되며, 공기가 갭으로 흡입되어 몰드와 기판 사이에 가해지는 진공 효과의 접착력이 제거될 때, 블레이드 모듈이 추가로 적용되어 기판으로부터 몰드가 완전하게 분리된다.
US2012/029992 A1은 풀(full) 웨이퍼 나노 임프린트 리소그래피를 개시한다. 이와 관련해서, 디몰딩 프로세스는, 몰드와 기판 사이의 인터페이스에 대해 디몰딩 노즐로부터 압축된 공기를 적용하면서 몰드의 최외부 측들에 연결된 진공 통로를 사용하는 것으로 설명되어 있다. 몰드 상의 압력은, 연속적인 필-오프 디몰딩을 위해 몰드의 중심을 향해 2개의 측들로부터 진공으로 점진적으로 전환된다.
US8550801는, 디몰딩 제어 디바이스를 포함하는 대형 기판상에 반복적인 계단식 임프린트(repetitive step-wise imprint)를 위한 임프린트 장치를 개시한다. 이 디바이스는 웨이퍼의 에지 근처의 샷 영역의 포지션을 기반으로 템플릿의 디몰딩 속력 또는 각도를 제어하도록 구성된다.
US2013/0323347 A1은 임프린트 디바이스에 대한 디몰딩 디바이스를 도시한다. 디몰딩 디바이스는 시트-형상 몰드를 몰딩된 제품으로부터 분리한다. 디몰딩 디바이스는, 전사 디바이스, 즉, 임프린팅 스테이션으로부터 떨어져 위치된다. 프로세스는, 다음과 같다: 전사 디바이스에서 패턴의 전사 이후에, 몰딩된 제품이 시트-형상화된 몰드에 부착되어 분리 디바이스로 이동된다. 몰딩된 제품은 몰딩된 제품 홀더 상에 위치되는데, 이 몰딩된 제품 홀더에는 석션에 의해 몰딩된 제품을 홀딩하는 다수의 진공 홀딩 그루브들이 제공된다. 몰딩된 제품을 시트-형상화된 몰드로부터 분리하기 위해, 분리 롤러 유닛이 홀더 위에서 수평으로 이동한다.
본 발명은 임프린트 머신들 및 프로세스들의 분야에 개선점을 제공하고자 한다. 이러한 목적의 일 양상은, 수율을 향상시키고 생산 비용을 감소시키기 위해, 시간을 덜 소모하는 디몰딩 솔루션을 제공하는 것이다. 이 목적의 다른 양상은 임프린팅된 표면들의 적절한 취급 및 재현성을 보장하는 솔루션을 제공하는 것이다.
본 발명은 임프린트 머신에서 사용하기 위한 디몰딩 디바이스에 관한 것이고, 이 머신에서 포일은 스탬프가 포일의 표면상으로 패턴을 임프린팅하기 위해 포일에 대하여 가압되는 프레스 영역 위에서 공급 방향으로 간헐적으로 통과되며, 디몰딩 디바이스는, 캐리어, 캐리어에 장착된 프레싱 롤러를 포함하고, 여기서 캐리어는 패턴의 임프린팅 이후에 협력 표면으로부터 포일을 분리하기 위해 디몰딩 롤러 위에서 그리고 프레싱 롤러 아래에서 포일을 롤링하면서 공급 방향에 대하여 프레스 영역 위에서 슬라이딩하도록 구성된다.
일 실시예에서, 디몰딩 롤러는, 포일과 맞물리도록 구성된, 제 1 직경의 축방향으로 바깥쪽 부분들, 및 제 1 직경보다 더 작은 제 2 직경의 중심 그루브를 가지며, 이로써 그루브의 면(face)과 포일 상에 임프린팅된 패턴 사이에 접촉을 회피한다.
일 실시예에서, 상기 그루브는 임프린트 패턴의 폭을 초과하도록 구성된 축방향 폭을 갖는다.
일 실시예에서, 상기 캐리어는 프레스 영역에서 협력 표면 위에 포일을 적용하기 위해 공급 방향으로 프레스 영역 위에서 전방으로 슬라이딩하도록 구성된다.
일 실시예에서, 캐리어는 프레스 영역의 대향 측들 상에서 공급 방향으로 연장하는 2개의 평행한 트레일러들에 슬라이드가능하게 연결된 피팅(fitting)들을 포함한다.
일 실시예에서, 디몰딩 디바이스는 트레일러들을 따라 캐리어를 구동시키도록 구성된 모터를 포함한다.
일 실시예에서, 디몰딩 디바이스는 디몰딩 롤러 위에서 캐리어에 현수되는 접촉 롤러를 포함하고, 여기서 포일은 접촉 롤러와 디몰딩 롤러 사이에서 주행한다(run).
일 실시예에서, 상기 접촉 롤러는 디몰딩 롤러의 축방향으로 바깥쪽 부분들에 대하여 포일을 클램핑하도록 구성된다.
일 실시예에서, 캐리어는 프레스 영역 이전의 제 1 텐션 프레스(tension press)와 프레스 영역 이후의 제 2 텐션 프레스 사이에서 슬라이딩가능하며, 상기 제 1 텐션 프레스 및 제 2 텐션 프레스는 캐리어가 슬라이딩하는 동안 폴리머 포일에서 미리결정된 텐션을 일정하게 유지시키도록 구성된다.
일 실시예에서, 포일은 제 1 텐션 프레스에서 제 1 텐션 롤러와 제 1 텐션 블록 사이를, 그리고 제 2 텐션 프레스에서 제 2 텐션 롤러와 제 2 텐션 블록 사이를 통과한다.
일 실시예에서, 상기 프레싱 롤러 및 상기 접촉 롤러는 고무-코팅된다.
일 실시예에서, 상기 디몰딩 롤러는 금속 표면을 갖는다.
일 실시예에서, 프레싱 롤러는 0.2-4.0kg에 대응하는 힘으로 하향 바이어싱된다.
일 실시예에서, 디몰딩 롤러는 0-2.0kg에 대응하는 힘으로 프레싱 롤러를 향해 바이어싱된다.
일 실시예에서, 접촉 롤러는 0.2-2.0kg에 대응하는 힘으로 디몰딩 롤러를 향해 바이어싱된다.
일 실시예에서, 상기 협력 표면은 포일 표면상에 임프린트 패턴을 갖는 템플릿 표면(template surface)이다.
일 실시예에서, 상기 포일 표면은 패턴을 갖는 일련의(a succession of) 스탬프 표면들을 갖고, 상기 협력 표면은 기판이며, 이로써 상기 패턴이 프레스 영역에서 상기 기판에 전사된다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 이점들은 본 발명의 후술하는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이고, 여기서 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 임프린트 머신에 연결된 디몰딩 디바이스의 개략적인 도면을 도시한다.
도 2는 디몰딩 디바이스로부터 격리된 다수의 롤러들을 개략적으로 도시한다.
도 3은 디몰딩 디바이스의 롤러들을 폴리머 포일이 어떻게 통과하는지를 예시한다.
도 4는, 도 3의 엘리먼트들을 다른 각도로부터 도시하고, 또한 롤러들의 축들 상으로 압력을 가하기 위한 수단을 포함한다.
도 5는, 임프린트 머신의 장착 포지션에 위치된 것으로서 디몰딩 디바이스의 측면도를 개략적으로 도시한다.
도 6은 임프린팅된 폴리머 포일을 개략적으로 도시한다.
본 발명의 실시예들은 이하에서 첨부한 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 상이한 형태들로 구현될 수 있으며, 본원에서 설명된 실시예들로 제한되는 것으로서 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이들 실시예들은, 본 개시내용이 철저하고 완전해질 것이고 본 발명의 범위를 당업자들에게 완전히 전달하도록 제공된다. 다르게 정의되지 않는 한, 본원에서 사용되는 모든 용어들(기술적 및 과학적 용어들을 포함)은 본 발명이 속하는 당업계에서의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미들을 갖는다. 또한, 본원에서 사용되는 용어들은, 본 명세서 및 관련 기술의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로서 해석되어야만 하며 본원에서 명시적으로 정의되지 않는 한 이상적이거나 또는 지나치게 형식적으로 해석되지 않아야 한다는 점이 이해될 것이다. 본 명세서에 사용되는 용어는, 특정 실시예들만을 설명하기 위한 목적이며, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본 명세서에 사용되는 것과 같은 단수 형태는, 문맥이 달리 명료하게 나타내지 않는 한, 복수 형태들도 또한 포함하는 것으로 의도된다. 또한, 용어들 “포함하다(comprises)”, “포함하는(comprising)”, “구비하다(includes)” 및/또는 “구비하는(including”)은, 본 명세서에서 사용될 때, 언급된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들, 및/또는 컴포넌트들의 존재를 특정하지만, 하나 또는 그 초과의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들, 컴포넌트들, 및/또는 그 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하지 않는다는 점이 이해될 것이다.
마이크로 및 나노 스케일 패턴들을 스탬프에서 기판들로 전사하는 것은, 매우 잘 알려져 있으며 숙성된 기술이다. NIL(Nanoimprint Lithography)은 다양한 범위의 응용 분야들에서 업계에 사용되는 다양한 기술들 중 하나이다. 롤-투-롤 마이크로 및 나노 임프린트 리소그래피 프로세스들에서, 패턴 전사는, 폴리머 포일로부터 제 1 임프린트 단계에서 생성된 IPS(intermediate polymer stamp)를 사용하여 2개의 임프린팅 스테이션들에서 2-단계 임프린팅으로 수행된다. 이 두 임프린팅 스테이션들에서 스탬프 및 기판상으로의 폴리머 포일의 적용 및 그리고 그들로부터의 폴리머 포일의 디몰딩은, 롤-투-롤 임프린팅 프로세스들에서의 문제점들 중 하나이다. 본 발명은 이 문제점에 대한 솔루션을 이후에 상세하게 설명되는 바와 같이 매우 간단하고 쉬운 방식으로 개시한다.
패턴 전사의 프로세스에서 중요한 특징은, 공기 포함, 패턴 변형을 제거하는 것 및 타겟 상에 임프린팅된 패턴을 깨끗하게 유지하는 것이다. 이는, 2-단계 임프린트 프로세스에서 특히 중요하며, 여기서 폴리머 포일은 IPS(intermediate polymer stamp)를 생성하기 위해 템플릿으로부터 폴리머 포일로 패턴을 전사하기 위한 제 1 임프린트 단계를 통과하는데, 여기서 임프린팅된 포일이 후속하여 제 2 전사 스테이션을 통해 직접 또는 나중에 롤링된 후, 그 패턴은 UV 및/또는 열에 의해 임프린트 및 잠재적으로 경화함으로써 최종 기판상으로 전사된다. 따라서, IPS의 패턴의 오염 또는 왜곡을 방지하는 것이, 시간 및 비용이 추가될 수 있는 별도의 세정 단계가 포함되지 않는 한, 2-단계 프로세스에서 특히 중요하다. 경화된 폴리머 포일에서의 임프린트 뿐만 아니라 사출 몰딩 임프린트는 당해 기술 분야에서 잘 설명되어 있으며 이에 따라 본원에 상세하게 설명되지 않을 것이다. 게다가, IPS를 형성하고 사용하는 것에 의한 2-단계 임프린팅은, 예컨대, 본 출원인의 이전 출원 EP1795497 A1에 설명된다.
이하, 당업자는, 제 1 임프린팅 스테이션에서 패턴의 제 1 임프린팅 이후에, 제 2 임프린팅 스테이션에서의 사용 이전에, 프로세스 동안 폴리머 포일의 패턴면(pattern face)이 임의의 표면 또는 롤러에 접촉하는 것을 방지함으로써 폴리머 포일을 디몰딩하는 동안 앞서 언급된 특징을 충족시키기 위한 디몰딩 디바이스 및 그 역할의 상세한 설명을 제공함으로써 본 발명을 설명할 것이다. 게다가, 중간 폴리머 스탬프로서 임프린팅된 폴리머 포일이 사용된 제 2 임프린트 단계로서 디몰딩에 관련된 실시예가 개략될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예의 개략도를 도시한다. 금속 베이스 플랫폼(1)에는 프레스 영역(7)을 구성하는 개구(7)가 제공된다. 동작시에, 폴리머 포일(이 도면에서는 도시되지 않음)은 도면의 우측 하부에서 프레스 영역 위의 우측 상부를 향하여 통과된다. 간헐적으로, 포일의 공급은 정지되고, 임프린트 단계는 프레스 영역(7)에서 수행된다. 이 프로세스에서, 패터닝된 표면을 갖는 마스터 스탬프는 프레스 영역(7)에서의 개구를 통해 상향하여 가압되어 폴리머 포일의 하부면과 접촉하는 반면, 반대 압력이 포일의 상부면을 향하여 상부로부터 제공된다. 압력을 제공하기 위한 스탬프 및 수단은, 그들의 특별한 특성 및 기능이 본 발명의 일부가 아니기 때문에, 명료함을 위해 도면에서 생략되어 있다. 베이스 플랫폼(1)은, 임프린트 머신의 일부를 형성할 수 있거나, 또는 임프린트 머신에 장착하기 위한 디몰딩 디바이스의 일부로서 제공될 수 있다. 2개의 트레일러들(2)은 프레스 영역(7)의 대향 측면들에 제공되는데, 예컨대, 베이스 플랫폼(1)에 부착되고 그리고 포일 공급 방향에서 연장한다. 디몰딩 모듈(3)은, 평행 트레일러들(2)에 연결된 피팅들에 의해, 베이스 플랫폼(1)과 관련하여 슬라이딩가능하게 부착된 캐리어(12)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 2개의 피팅들이 최좌측 트레일러(2)와 맞물리는 것으로 도시되는데, 대응하는 피팅들은 바람직하게는 최우측 트레일러(2)와 맞물리게 배열된다. 디몰딩 모듈은 베이스 플랫폼(1)으로부터 탈착가능할 수 있다. 도 1은 또한, 그루브형 디몰딩 롤러(8), 프레싱 고무-코팅형 롤러(9), 및 접촉 고무-코팅형 롤러(10)를 나타낸다. 다른 2개의 롤러들(5 및 13)은 텐션 롤러들이다. 캐리어(12)는 모터(4)에 의해 구동되며, 이 모터는 예컨대 전기(electric), 공압(pneumatic) 또는 유압(hydraulic)식일 수 있다. 모터(4)는 베이스 플랫폼(1)의 측에서 트레일러들(2)의 일 측 상에 장착될 수 있다.
도 2는 디몰딩 디바이스의 디몰딩 모듈의 롤러 셋업을 도시한다. 디몰딩 모듈(3)은, 프레싱 롤러(9), 디몰딩 롤러(8), 및 접촉 롤러(10)를 포함하는 슬라이딩 캐리어(12) 상에 장착된 일 그룹의 롤러들을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 디몰딩 롤러(8)는 그루브(18)를 갖는다. 더욱 구체적으로, 도 2의 실시예에서 가장 잘 이해될 수 있는 바와 같이, 디몰딩 롤러는 제 1 직경의 축방향으로 바깥쪽 부분들(28), 및 제 1 직경보다 더 작은 제 2 직경의 중심 그루브(18)를 갖는다. 이 실시예에서, 디몰딩 롤러(8)는 그루브형 안쪽 부분(18)이 아니라 바깥쪽 부분(28)에서 포일과 맞물리도록 구성된다. 이러한 방식으로, 포일 상의 임프린팅된 패턴과 그루브(18)의 면 사이의 접촉이 회피된다. 따라서, 그루브(18)는 임프린트 머신에서 사용되는 템플릿에 의해 결정되는 임프린트 패턴의 폭을 초과하는 축방향 폭을 갖도록 구성된다.
도 3은 디몰딩 모듈(3)의 롤러들을 폴리머 포일(31)이 어떻게 통과하는지를 개략적으로 예시한다. 더욱 구체적으로, 폴리머 포일은, 프레싱 롤러(9) 아래 및 디몰딩 롤러(8) 위를 통과하고, 디몰딩 모듈(3) 이전 및 이후에 실질적으로 동일한 방향으로 공급된다. 접촉 롤러(10)는 디몰딩 롤러(13)의 축방향으로 바깥쪽 부분들에서 디몰딩 롤러(8)를 향하여 폴리머 포일(31)을 클램핑하며, 그루브(18)에서 폴리머 포일과 디몰딩 롤러(8) 사이에는 어떠한 접촉도 없다.
모터(4)로부터의 액션에 의해, 디몰딩 모듈은 템플릿 패턴을 포일(31) 상으로 전사하도록 임프린팅하기 위해 폴리머 포일(31)을 위치시키기 위해 전방으로, 즉, 포일(31)의 공급 방향에서 슬라이딩하도록 구성된다. 이 시점에서, 디몰딩 모듈은 도 1에서와 같이 프레스 영역(7)의 “다운-스트림”에 위치되며, 이에 의해 폴리머 포일은 프레싱 롤러(9)에 의해 베이스 플랫폼(1)에 매우 인접하게 또는 베이스 플랫폼(1)과 접촉하게 유도된다. 그렇지만, 임프린팅될 포일(31)의 부분은 프레스 영역(7)의 개구에 포지셔닝되고, 베이스 플랫폼(1)과 접촉하지 않는다. 임프린트 이후에, 디몰딩 모듈(3)은 프레스 영역(7) 위에서 프레스 영역(7)을 지나 반대로(backwards) 슬라이딩하여, 이에 의해 이제 임프린팅된 폴리머 포일(31)은 디몰딩 롤러(8) 위에서 롤링함으로써 들어올려진다. 그후, 디몰딩 모듈은 프레스 영역(7)에 대하여 "업-스트림"에 포지셔닝된다. 폴리머 포일(31)은 이제 프레스 영역(7) 위에 폴리머 포일(31)의 프레시 부분(fresh portion)을 위치시키기 위해 전방으로 공급될 수 있다. 그후, 디몰딩 모듈(3)은 다시 도 1의 포지션을 향하여 프레스 영역(7) 위로 통과된다. 디몰딩 모듈(3)이 도 1에 도시된 포지션으로 다시 오면, 개략적인(outlined) 프로세스 단계들은 IPS로서 각각 사용될 수 있는 일 열의 임프린트 패턴들을 갖는 폴리머 포일(31)을 제공하도록 반복될 수 있다.
일 실시예에서, 폴리머 포일(31)은 프레스 영역(7) 이전에 제 1 텐션 프레스를 통해 그리고 프레스 영역(7) 이후에 위치된 제 2 텐션 프레스를 통해 구동된다. 제 1 텐션 프레스에서, 포일은 제 1 텐션 롤러(5)와 제 1 텐션 블록(6) 사이로 유도된다. 이는, 베이스 플랫폼(a) 내의 프레스 영역(7)의 임프린팅 개구를 커버한 다음, 바람직하게는 고무-코팅된 프레싱 롤러(9) 아래로 그리고 디몰딩 롤러(8) 위로 계속된다. 예시된 실시예들에서, 디몰딩 롤러(8)는 프레싱 롤러(9)의 전방, 즉, 캐리어의 슬라이딩 방향에서 변위된 그들의 축들에 의해 현수된다. 대안적인 실시예에서, 디몰딩 롤러(8)는 오히려 프레싱 롤러(9) 위에, 그리고 심지어는 그 뒤에 위치될 수 있다. 디몰딩 롤러(8)는 바람직하게, 폴리머 포일의 에지들에서 접촉 롤러(10)를 향하여 그들의 축방향으로 바깥쪽 부분들에 의해 포일(31)을 클램핑하도록, 전술한 바와 같이 그루빙된다. 이는, 임프린팅된 패턴면이 그루브형 디몰딩 롤러(8)에서 그루브(18)와 대면하게 만든다. 또한, 접촉 롤러(10)는 바람직하게 고무-코팅되어 있다. 후속하여, 포일은 제 2 텐션 프레스의 제 2 텐션 롤러(13) 및 그 텐션 블록(11)을 통과한다. 자신들의 각각의 텐션 블록들(6 및 11)을 갖는 2개의 텐션 롤러들(5 및 13)은, 이들이 포일(31) 상에서 클램핑하고 그리고 포일(31) 상의 텐션을 홀딩하도록 구성될 때 텐션 프레스들 사이에서 캐리어(12)의 슬라이딩 동안 또는 그 여정 동안, 폴리머 포일 상의 패턴이 롤러들 또는 임의의 다른 표면과 접촉하지 않음을 보장할 것이다. 후속하여, 패터닝된 포일은 제 2 임프린팅 스테이션으로 진행할 수 있다.
일 실시예에서, 디몰딩 디바이스는 후술하는 바와 같이 제 1 임프린트 단계와 협력하여 작동할 수 있다. 제 1 임프린팅 스테이션의 프레스 영역(7)에서의 임프린팅 이후에, 제 1 및 제 2 텐션 프레스들 중 적어도 하나가 폴리머 포일 텐션을 일정하게 유지시키는 동안, 캐리어(12) 상에 장착된 디몰딩 모듈(3)은 반대로 슬라이딩하여 폴리머 포일을 템플릿으로부터 디몰딩한다. 디몰딩은, 폴리머 포일과 스탬프 사이의 사전정의된 각도로 액츄에이팅될 수 있으며, 이는 디몰딩 동안 프레스 영역(7)에서 템플릿의 상승, 및 프레싱 롤러(9)의 상승 포지션에 의해 정의되어 박리(pealing) 효과를 제공할 것이다. 디몰딩은 폴리머 포일의 패턴면에 접촉하지 않고 수행된다. 텐션 프레스들은, 폴리머 포일을 릴리즈하여 이를, 적용가능한 경우, 다음 임프린트 스테이션으로 이동시키며, 새로운 포일 부분이 프레스 영역(7)에 위치된다. 디몰딩 모듈(3)은 그 오리지널 포지션을 향하여 전방으로 구동된다. 이 프로세스는 필요한 만큼 동일한 단계들을 다수회 반복함으로써 계속된다.
그에 의해, 패턴을 갖는 일련의 중간 스탬프 표면들을 갖는 폴리머 포일(33)이 생성되며, 명료함을 위해 포일이 디몰딩 모듈(3)을 떠나는 것으로서 도 3에 나타낸다. 그러나, 당업자에 의해 이해될 바와 같이, 임프린트는 이로써 디몰딩 모듈(3)에서 수행되는 것이 아니라 프레스 영역(7)에서 임프린트 머신에 의해 수행된다. 일 실시예에서, 임프린팅된 포일(33)은 제 2 임프린트 단계로 계속되는데, 여기서 폴리머 포일 표면상의 임프린팅된 패턴들은 이미 설명된 IPS로 또한 지칭되는 보조 스탬프들로서 사용된다. 이러한 제 2 임프린트 단계에서, 제 1 임프린트 단계와 동일한 타입의 디몰딩 디바이스가 채용될 수 있으며, 이에 따라 이 실시예를 참조하여 동일한 참조 번호들이 사용될 것이며, 이는 후술하는 바와 같이 작동한다.
자신의 하향 대면 표면상의 일련의 중간 폴리머 스탬프들을 갖는 임프린팅된 폴리머 포일(33)은 임프린트 머신의 제 2 프레스 영역(7)에 간헐적으로 공급된다. 제 2 프레스 영역(7)은, 제 1 단계에서와 동일한 임프린트 머신의 제 2 임프린트 스테이션을 구성할 수 있거나, 또는, 예컨대, 제 1 임프린트 머신에 직렬로 연결된 제 2 임프린트 머신의 프레스 영역(7)을 구성할 수 있다. 임프린팅된 포일(33)은 제 2 프레스 영역(7) 위에서 공급 방향으로 간헐적으로 통과되고, 여기서 포일(33)의 임프린팅된 표면은 임프린팅될 기판의 협력 표면에 대하여 가압된다. 기판은, 진공 석션에 의해서와 같이, 임프린트 디바이스 내의 임의의 공지된 수단에 의해 현수될 수 있다. 제 2 프레스 영역(7)에서, 임프린팅된 포일(33)의 중간 폴리머 스탬프는, 중간 폴리머 스탬프의 패턴을 포일의 기판 표면상으로 임프린팅하기 위해, 변형가능한 재료로 코팅된 기판 표면을 향하여 가압된다. 그렇지 않으면, 디몰딩 디바이스는 대응 피쳐들, 즉, 캐리어(12), 캐리어에 장착된 프레싱 롤러(9), 및 캐리어 내의 프레싱 롤러와 평행하게 장착된 디몰딩 롤러(8)를 포함할 수 있다. 게다가, 디몰딩 디바이스는 제 1 임프린트 단계에 대해 이미 설명된 바와 같이 대응하는 방식으로 동작하도록 구성될 수 있다. 이로써, 캐리어는 바람직하게는, 중간 스탬프로부터의 패턴을 기판상으로 임프린팅한 이후에 기판으로부터 포일을 분리하기 위해 프레싱 롤러 아래에서 그리고 디몰딩 롤러 위에서 포일을 롤링하면서, 임프린팅된 폴리머 포일(33)의 공급 방향에 대해 프레스 영역 위를 슬라이딩하도록 구성된다.
바람직한 실시예에서, 캐리어(12) 상에 장착된 디몰딩 모듈(3)은 제 2 프레스 영역(7)에서의 임프린팅 이후에 반대로 슬라이딩하면서, 제 1 텐션 프레스 및 제 2 텐션 프레스 중 적어도 하나가 폴리머 포일 텐션을 일정하게 유지시켜 기판으로부터 폴리머 포일을 디몰딩한다. 디몰딩은, 폴리머 포일과 기판 사이의 사전정의된 각도로 액츄에이팅될 수 있으며, 이는 디몰딩 동안 프레스 영역(7)에서 기판의 상승, 및 프레싱 롤러(9)의 상승 포지션에 의해 정의되어 박리 효과를 제공할 것이다. 바람직하게, 디몰딩은 폴리머 포일의 패턴면에 접촉하지 않고 수행된다. 텐션 프레스들은, 폴리머 포일을 릴리즈하여 이를 제 2 임프린트 스테이션으로부터 이동시키고, 그리고 다른 중간 폴리머 스탬프를 갖는 새로운 포일 부분이 제 2 프레스 영역(7)에 위치된다. 디몰딩 모듈(3)은 그 오리지널 포지션을 향하여 전방으로 구동된다. 이 프로세스는 필요한 만큼 동일한 단계들을 다수회 반복함으로써 계속된다. 바람직하게, 기판은 UV 방사선, 가열 또는 이 둘 모두를 포함하는 후처리(post processing), 가능하게는 금속화 등을 겪는다. 기판의 프로세싱은 본 발명의 일부는 아니다.
일 실시예에서, 접촉 롤러(10)는, 고무-코팅되고, 0.2-2.0kg에 대응하는 힘으로, 하향 가압하도록 구성될 수 있다. 프레싱 롤러(9)는 또한 고무-코팅될 수 있고, 0.2-4.0kg에 대응하는 힘으로, 하향 가압하도록 구성될 수 있다. 바람직하게, 디몰딩 롤러(8)는, 그루브(18)를 갖는 금속 롤러이고, 0-2.0kg에 대응하는 힘으로 프레싱 롤러(9)를 향하여 가압하도록 구성된다.
도 3으로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 폴리머 포일(31)은 패터닝된 표면이 하향하고 디몰딩 롤러(8) 내의 그루브(18)와 대면하도록 디몰딩 모듈(3)의 롤러들(8, 9, 10)을 통과한다. 폴리머 포일(31) 상의 패턴 표면은 오직 포일의 바깥쪽 에지들(32)에서만 디몰딩 롤러(8)와 접촉하여, 각 측의 예컨대, 2-100mm에서 디몰딩 롤러(8)의 축방향으로 바깥쪽 부분들(28)에 접촉한다. 바람직하게, 포일(31)은 폴리머 포일 텐션을 일정하게 유지시키는데 도움을 주기 위해 접촉 롤러(35)에 의해 바깥쪽 부분들(28)에 클램핑된다. 그루브(18) 사이즈는 패턴 사이즈에 의존하고, 롤러 길이는 폴리머 포일 폭에 의존한다. 바람직하게, 임프린트 상황에 기반하여 스위칭될 수 있는 상이한 세트들의 롤러들이 채용될 수 있다. 폴리머 포일(31)의 텐션을 일정하게 유지시키는 것은, 폴리머 포일(31)이 예컨대, 베이스 플랫폼(1)과 접촉하는 것을 방지하도록 돕는다. 이는, 롤러들(5, 13) 및 대응하는 텐션 블록들(6, 11)과 함께 디몰딩 모듈(3)의 3개의 롤러들(8, 9 및 10)에 의해 달성된다.
도 4는 디몰딩 모듈(3)의 일부, 가장 상세하게는 롤러들(8, 9, 10)의 다른 도면을 도시한다. 바람직한 실시예에서, 프레싱 롤러(9) 및 접촉 롤러(10) 둘 다는 고무-코팅된 롤러들이다. 바람직하게, 이들은 또한 탈착가능하다. 바람직한 실시예에서, 디몰딩 롤러(8)는, 더욱 안정적인 이점을 갖는 금속 표면을 가져서 포일(31)의 패터닝된 하부 표면을 향하여 더 양호한 인터페이스를 제공한다. 바람직하게, 디몰딩 롤러(8)는 캐리어(3)에 회전가능하게 고정된다. 바람직하게, 3개의 롤러들(8, 9, 10) 모두는, 폴리머 포일(31)의 텐션을 일정하기 유지시키기 위해 압력을 조정하고 그리고 적용 및 디몰딩 프로세스들에서 압력을 조정하기 위해 양 축방향 단부들의 스프링들(41) 상에 고정된다.
도 5는, 임프린트 머신에서의 디몰딩 디바이스의 측면도를, 개략적인 방식으로 예시한다. 롤러들(8, 9, 10)을 갖는 디몰딩 모듈(3)은 이 도면에서 프레스 영역(7)의 출력측에 위치되며, 여기서 폴리머 포일(31)은 이 도면에서 우측으로부터 공급되고 있다. 디몰딩 모듈이 도면에서와 같이 위치될 때, 폴리머 포일(31)은 프레스 영역(7)에서 하부 협력 표면(51)에 가깝게 홀딩된다. 제 1 프린트 단계의 실시예에서, 협력 표면(51)은 통상적으로 홀더(52)에 현수된 템플릿의 구조화된 표면이다. 템플릿의 패턴을 폴리머 포일(31)의 하부면 상으로 임프린팅하도록 협력 표면(51)에 대하여 폴리머 포일(31)을 가압하기 위해 반대-작용 부재(53)가 홀더(52)와 협력하여 사용된다.
다른 실시예에서, 도 5는 제 2 임프린트 스테이션의 프레스 영역(7)을 나타낼 수 있다. 이러한 실시예에서, 우측으로부터 공급된 폴리머 포일(33)이 이미 임프린트되어 상부에 일련의 중간 폴리머 스탬프들을 형성하였다(도 3의 포일(33) 참조). 협력 표면(51)은 홀더(52)에 현수된 기판의 코팅된 표면일 수 있다. 이 실시예에서, 프레스 영역(7)에서 수행되는 임프린트 단계는 폴리머 포일(33) 상의 중간 스탬프의 패턴으로 코팅된 기판 표면(52)을 임프린팅하는 역할을 한다.
도 6은, 예로서, 포일(33)의 안쪽 부분의 하나의 표면상에 임프린팅된 부분들(61)을 갖는 폴리머 포일(33)을 예시하지만, 도 3에 도시된 바와 같이 롤러(8)와 롤러(10) 사이를 클림핑하기 위한 공간이 포일(33)의 바깥쪽 부분들(32)에 존재한다. 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 이러한 폴리머 포일(33)은 앞서 설명된 바와 같이 제 1 임프린트 단계의 결과일 수 있으며, 또한 설명된 바와 같이 제 2 임프린트 단계에서 중간 폴리머 스탬프들(61)로서 기능할 수 있다.
본원에 제시된 솔루션들은, 효율적인 디몰딩 프로세스의 이점을 제공하는데, 이는 상이한 위치들에서 이러한 단계들을 수행하는 대신 임프린트 포지션에서 직접 사용될 수 있다. 바람직한 실시예들에서, 제안된 디몰딩 디바이스는, 예컨대, 제 2 임프린트 단계와 같은 추가적인 프로세싱을 위한 디몰딩 및 이송시에 임프린팅된 패턴의 무결성을 유지하기 위한 솔루션을 추가로 제공한다. 이러한 방식으로, 본 발명의 모듈의 바람직한 실시예들에 따른 디몰딩 디바이스는, 폴리머 포일 상의 패터닝된 표면이 제 1 임프린트 스테이션으로부터 프로세스의 종료까지 내내 깨끗하고 온전하게 유지되도록 보장한다.
본 발명의 원리, 바람직한 실시예들 및 동작 모드들이 앞서 설명되었다. 그러나, 본 발명은 제한적이라기보다는 예시적인 것으로서 간주되어야만 하며, 앞서 논의된 특정 실시예들에 한정되는 것으로 간주되어서는 안된다. 본 발명의 다양한 실시예들의 상이한 특징들은 명시적으로 설명된 것 이외의 다른 조합들로 조합될 수 있다. 따라서, 이하의 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 당업자들이 이들 실시예들에 변형들을 가할 수 있음을 이해해야 한다.

Claims (15)

  1. 임프린트 머신(imprint machine)에서 사용하기 위한 디몰딩 디바이스(demolding device)(3)로서,
    상기 임프린트 머신에서 포일(31)은, 상기 포일의 표면이 패턴을 임프린팅하기 위해 협력 표면에 대하여 가압되는 프레스 영역(7) 위에서 공급 방향으로 간헐적으로 통과되고,
    상기 디몰딩 디바이스는:
    캐리어(12),
    상기 캐리어에 장착된 프레싱 롤러(9), 및
    상기 캐리어에 있는 상기 프레싱 롤러에 평행하게 장착된 디몰딩 롤러(8)를 포함하고,
    상기 캐리어는, 상기 패턴의 임프린팅 이후에 상기 협력 표면으로부터 상기 포일을 분리하기 위해 상기 디몰딩 롤러 위에서 그리고 상기 프레싱 롤러 아래에서 상기 포일을 롤링하면서 상기 공급 방향에 대하여 상기 프레스 영역 위에서 슬라이딩하도록 구성되는,
    임프린트 머신에 사용하기 위한 디몰딩 디바이스(3).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디몰딩 롤러는, 상기 포일과 맞물리도록 구성된, 제 1 직경의 축방향으로 바깥쪽 부분들(28), 및 상기 제 1 직경보다 더 작은 제 2 직경의 중심 그루브(18)를 가지며, 이로써 상기 그루브의 면(face)과 상기 포일 상에 임프린팅된 패턴 사이에 접촉을 회피하는,
    임프린트 머신에 사용하기 위한 디몰딩 디바이스(3).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 그루브는 상기 임프린트 패턴의 폭을 초과하도록 구성된 축방향 폭을 갖는,
    임프린트 머신에 사용하기 위한 디몰딩 디바이스(3).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어는 상기 프레스 영역에서 상기 협력 표면 위에 상기 포일을 적용하기 위해 상기 공급 방향으로 상기 프레스 영역 위에서 전방으로 슬라이딩하도록 구성되는,
    임프린트 머신에 사용하기 위한 디몰딩 디바이스(3).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어는 상기 프레스 영역의 대향 측들 상에서 상기 공급 방향으로 연장하는 2개의 평행한 트레일러들(2)에 슬라이딩가능하게 연결된 피팅(fitting)들을 포함하는,
    임프린트 머신에 사용하기 위한 디몰딩 디바이스(3).
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 트레일러들을 따라 상기 캐리어를 구동시키도록 구성된 모터를 포함하는,
    임프린트 머신에 사용하기 위한 디몰딩 디바이스(3).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디몰딩 롤러 위에서 상기 캐리어에 현수되는 접촉 롤러(10)를 포함하고,
    상기 포일은 상기 접촉 롤러와 상기 디몰딩 롤러 사이에서 주행하는(run),
    임프린트 머신에 사용하기 위한 디몰딩 디바이스(3).
  8. 제 2 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 접촉 롤러(10)는 상기 디몰딩 롤러의 상기 축방향으로 바깥쪽 부분들(28)에 대하여 상기 포일을 클램핑하도록 구성되는,
    임프린트 머신에 사용하기 위한 디몰딩 디바이스(3).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어는 상기 프레스 영역(7) 이전의 제 1 텐션 프레스(tension press)(5, 6)와 상기 프레스 영역 이후의 제 2 텐션 프레스(13, 11) 사이에서 슬라이딩가능하며,
    상기 제 1 텐션 프레스 및 제 2 텐션 프레스는 상기 캐리어가 슬라이딩하는 동안 상기 폴리머 포일에서 미리결정된 텐션을 일정하게 유지시키도록 구성되는,
    임프린트 머신에 사용하기 위한 디몰딩 디바이스(3).
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 포일(31)은 제 1 텐션 프레스에서 제 1 텐션 롤러(5)와 제 1 텐션 블록(6) 사이를, 그리고 제 2 텐션 프레스에서 제 2 텐션 롤러(13)와 제 2 텐션 블록(11) 사이를 통과하는,
    임프린트 머신에 사용하기 위한 디몰딩 디바이스(3).
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레싱 롤러(9)는 0.2-4.0kg에 대응하는 힘으로 하향 바이어싱되는,
    임프린트 머신에 사용하기 위한 디몰딩 디바이스(3).
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디몰딩 롤러(8)는 0-2.0kg에 대응하는 힘으로 상기 프레싱 롤러(9)를 향해 바이어싱되는,
    임프린트 머신에 사용하기 위한 디몰딩 디바이스(3).
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 롤러(10)는 0.2-2.0kg에 대응하는 힘으로 상기 디몰딩 롤러(8)를 향해 바이어싱되는,
    임프린트 머신에 사용하기 위한 디몰딩 디바이스(3).
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 협력 표면은 상기 포일 표면상에 임프린트 패턴을 갖는 템플릿(template) 표면인,
    임프린트 머신에 사용하기 위한 디몰딩 디바이스(3).
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포일 표면은 패턴을 갖는 일련의(a succession of) 스탬프 표면들을 갖고, 상기 협력 표면은 기판이며, 이로써 상기 패턴이 상기 프레스 영역에서 상기 기판에 전사되는(transferred),
    임프린트 머신에 사용하기 위한 디몰딩 디바이스(3).
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