KR100537722B1 - 미세형상 구조물의 연속 성형장치 및 방법 그리고 그 미세형상의 성형을 위한 스탬퍼 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세형상의 구조물을 성형하기 위한 다양한 방법들 중 자외선 경화 시스템을 이용하는 미세형상 구조물의 연속성형 장치 및 방법 그리고 그 스탬퍼 제작방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 미세형상 구조물의 성형방법은, 자외선 연속경화 성형을 위한 드럼형 스탬퍼를 제작하기 위해 드럼형 스탬퍼의 마더를 제작하는 단계, 상기 공정으로 제작된 마더를 이용하여 드럼형 스탬퍼를 제작하는 단계, 상기 공정에 의해 제작된 드럼형 스탬퍼를 이용하여 자외선 연속 경화 시스템을 구축하는 단계, 상기 단계로부터 구축된 자외선 연속 경화 시스템의 드럼형 스탬퍼와 이송용 롤러를 이용하여 롤러 사이로 강성 기판 또는 필름형 기판이 지나가도록 하고, 상기 드럼형 스탬퍼가 포토폴리머와 접촉하는 동안 자외선을 조사하여 강성을 갖는 기판 또는 필름형 기판상에 대면적의 미세형상을 연속성형 하는 자외선 연속경화 성형단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 미세형상 연속성형을 위해 자외선 연속경화법에 사용하기 위한 스탬퍼 제조방법은,미세형상의 유연성 마더를 제조하는 단계, 상기 미세형상을 가지고 있는 유연성 있는 마더를 원통형 고정대에 접합하는 단계, 상기 마더를 전주도금하여 드럼형 스탬퍼의 일부 또는 전부를 성형하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세형상의 연속 성형을 위한 스탬퍼 제조방법을 특징으로 한다. 또한, 미세형상 구조물의 성형을 위한 스탬퍼는, 드럼형으로 이루어지며, 그 드럼형 스탬퍼의 외벽면 구조물 내부에 드럼형 스탬퍼 지지용 구조물이 있으며, 그 내부 공간은 전주도금, 분무성형, 접착용 폴리머 충진으로 채워서 구성된 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명에 따르면 대면적 구조물의 연속 미세성형이 가능하고, 고품질 고정도, 저단가로 연속 성형이 가능하다.

Description

미세형상 구조물의 연속 성형장치 및 방법 그리고 그 미세형상의 성형을 위한 스탬퍼 제작방법{Method and device for ultraviolet continuous curing method for fabrication of micro patterns using drum-type stamper}

본 발명은 미세형상의 구조물을 성형하기 위한 다양한 방법들 중 자외선 경화 시스템을 이용하는 미세형상 구조물의 연속성형 장치 및 방법 그리고 그 스탬퍼 제작방법에 관한 것이다.일반적을 자외선 경화성형은 자외선에 반응하여 사슬 구조를 형성하는 포토 폴리머를 사용하는 공정으로 상온 저압 공정이 가능하여 형상이 매우 작은 미세형상의 성형에 매우 적합할 뿐 아니라, 다른 폴리머 성형품에 비해 높은 열적 안정성과 높은 광특성을 갖는 장점이 있다.

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또한 자외선 경화성형 방법은 단순 폴리머 제품 뿐 아니라 유리 기판 혹은 정보 전자 소자상에 미세형상을 성형할 수 있는 장점을 갖는다. 기존의 자외선 경화성형법은 실리콘이나 금속으로 제작된 평면형 스탬퍼를 사용하며, 기판 위에 점성의 포토 폴리머를 코팅한 후 미세형상이 새겨진 스탬퍼를 올려놓고 가압한 상태에서 자외선을 조사하여 포토 폴리머를 경화시키는 방법을 사용하였다.

기존의 자외선 성형공정은 실리콘 웨이퍼 수준의 면적에 미소 광부품 및 미세형상을 성형함에 있어 다른 공정에 비해 상당히 우수한 제품 성형성을 나타내었으나 최근 수요가 급증하고 있는 디스플레이 부품 및 리블렛 필름, 프로젝션 스크린 등과 같은 대면적의 미세형상이 요구되는 부품에는 적용이 어려운 상태이다.

이는 기존의 방법으로 대면적의 제품을 성형하고자 하는 경우 대면적 스탬퍼가 요구되며 또한 노광 시스템 및 기타 부수 장비의 대형화가 요구되기 때문이다.

또한 기존의 1회성 자외선 경화성형법은 상대적으로 연속성형에 비해 생산주기가 길기 때문에 양산성에 있어 치명적인 결함을 갖는다.

한편, 앞서 언급된 바와 같이 지금까지는 대면적의 부품을 포함한 모든 미세형상의 가공은 고가의 장비와 소량 생산에 의존하여 고가로 제작되어 왔다. 특히 대면적의 미세 형상의 경우에는 생산성과 양산성을 높이는 제작방법이 거의 전무한 실정이다.

따라서 본 발명의 목적은 유리 및 플라스틱 기판상에 대면적의 미세형상을 연속적으로 성형할 수 있는 새로운 미세성형 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 우수한 품질의 미세 구조물을 대면적으로 유리기판 혹은 플라스틱 기판상에 연속적으로 성형하는 새로운 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 미세 구조물 성형에 있어서 열적 안정성을 갖는 유리 기판상에 높은 정밀도로 미세형상을 대면적으로 성형할 수 있어 평면 디스플레이 제조에 유용하게 적용될 수 있게 하는 미세형상의 가공법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 미세형상 제조에 적합한 스탬퍼를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,대면적 미세형상 구조물을 포함한 미세형상 구조물의 연속성형을 위한 드럼형 스탬퍼를 제작하기 위한 드럼형 스탬퍼 제작방법으로서,상기 드럼형 스탬퍼의 마더를 제작하는 단계와,상기 마더를 원통형 고정대의 내주면에 접합하는 단계와,상기 마더의 내주면을 전주도금하여 상기 드럼형 스탬퍼를 성형하는 단계를 포함하여 이루어지는 드럼형 스탬퍼 제작방법을 특징으로 한다. 본 발명의 다른 특징은, 대면적 미세형상 구조물을 포함한 미세형상 구조물의 연속 성형을 위한 미세형상 구조물 연속 성형장치로서, 드럼형 스탬퍼 스탬퍼와, 상기 드럼형 스탬퍼와 대향되게 상기 기판 사이에 포토 폴리머를 공급하는 공급수단과, 상기 드럼형 스탬퍼에 의하여 스탬핑된 포토 폴리머에 자외선을 조사하는 조사수단을 포함하여 이루어지는 미세형상 구조물 연속 성형장치를 특징으로 한다. 본 발명의 다른 특징은, 대면적 미세형상 구조물을 포함한 미세형상 구조물의 연속 성형을 위한 미세형상 구조물 연속 성형방법으로서, 드럼형 스탬퍼를 제작하고,상기 드럼형 스탬퍼의 외주에 접촉되도록 포토 폴리머를 공급하여 상기 드럼형 스탬퍼와의 접촉에 의하여 접촉되도록 폴리머를 스탬핑하고, 스탬핑된 포토 폴리머에 자외선을 조사하여 경화시킴으로써, 상기 드럼형 스탬퍼 외주에 미세형상을 전사하여, 미세형상을 구비하는 구조물을 연속적으로 성형하는 미세형상 구조물 연속 성형방법을 특징으로 한다.이렇게 미세형상의 구조물을 성형 하는데 있어서 자외선 연속경화법을 이용하고 여기에 또한 드럼형 스탬퍼를 적용하여 미세형상의 구조물을 성형하는 경우 우수한 품질의 미세 구조물을 대면적으로 유리기판 혹은 플라스틱 필름 기판상에 성형할 수 있게 된다. 특히 이러한 미세형상의 구조물 처리 공정은 높은 열적 안정성을 갖는 유리 기판상에 높은 정밀도의 미세형상을 대면적으로 성형할 수 있기 때문에 평면 디스플레이 분야에서 매우 유용하게 사용될 수 있으며, 또한 미세형상이 형성된 접착형 필름을 이용할 경우, 불투명한 기판상에 대면적의 미세형상을 요구하는 제품의 제작도 가능하다.

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이하, 본 발명의 실시예를 도면 도 1 내지 도 13을 참고로 설명하면 다음과 같다. 본 발명에서 제시되는 미세형상의 연속 성형방법은 자외선 연속경화법이 적용된다. 그리고, 이 자외선 연속경화법을 구현하기 위해 원통형 스탬퍼를 제조하고, 제조된 원통형 스탬퍼를 자외선 연속경화법에 적용하여 구현된다.

따라서, 본 발명에 따른 미세형상 구조물의 연속 성형방법은, 자외선 연속경화 성형을 위한 드럼형 스탬퍼를 제작하기 위해 드럼형 스탬퍼의 마더를 제작하는 단계, 상기 단계로부터 제작된 마더를 이용하여 드럼형 스탬퍼를 제작하는 단계, 상기 단계에 의해 제작된 드럼형 스탬퍼를 이용하여 자외선 연속 경화 시스템을 구축하는 단계, 상기 단계로부터 구축된 자외선 연속 경화 시스템의 드럼형 스탬퍼와 이송용 롤러를 이용하여 롤러 사이로 강성 기판 또는 필름형 기판이 지나가도록 하고, 상기 드럼형 스탬퍼가 포토폴리머와 접촉하는 동안 자외선을 조사하여 강성을 갖는 기판 또는 필름형 기판상에 대면적의 미세형상을 연속성형 하는 자외선 연속경화 성형단계를 포함한다.

본 발명에 따른 스탬퍼 제조방법은, 미세형상의 유연성 마더를 제조하는 단계, 상기 미세형상을 가지고 있는 유연성 있는 마더를 원통형 고정대에 접합하는 단계, 상기 마더를 전주 도금하여 드럼형 스탬퍼의 일부 또는 전부를 성형하는 단계로 이루어질 수 있다.

드럼형 스탬퍼의 제조에 있어서, 선택적으로, 미세형상을 가지고 있는 유연성 있는 마더를 원통형고정대에 접합하고 이를 전주도금하여 드럼형 스탬퍼의 일부 또는 전부를 제작할 수 있다.

또한, 드럼형 스탬퍼의 제조에 있어서, 선택적으로, 드럼형 스탬퍼의 외벽면 구조물 내부에 드럼형 스탬퍼 지지용 구조물을 위치시키고 내부공간을 전주도금, 분무성형, 접착용폴리머 충진 등의 방법, 또는 이에 준하는 변형된 방법으로 채워 제작할 수 있다.

또한, 드럼형 스탬퍼의 제조에 있어서, 선택적으로, 유연성이 높은 고무 기반 마더 제작을 위해 고무 기판상에 포토 리소그래피 혹은 홀로그램 레코딩의 벙법을 이용하여 포토 레지스트 미세형상을 형성할 수 있다.

또한, 드럼형 스탬퍼 제조에 있어서, 선택적으로, 유연성이 높은 마더의 제작을 위해 미세형상을 갖는 실리콘 또는 금속 마스터를 제작하고 이를 실리콘 러버몰딩하여 제작할 수 있다.

또한, 드럼형 스탬퍼 제조에 있어서, 선택적으로, 미세형상이 형성된 마더상에 전주도금을 통해 금속박판을 제작하고 이를 드럼 형상의 구조물에 부착하여 드럼형 스탬퍼를 제작할 수 있다.

또한, 드럼형 스탬퍼 제조에 있어서, 선택적으로, 드럼형 구조물상에 미세형상을 정밀 기계가공을 통해 직접 형성하여 제작할 수 있다.

선택적으로, 본 발명에 따른 미세형상 구조물의 성형방법 그리고 이를 위한 드럼형 스탬퍼를 이용하여, 폴리머 필름상에 미세형상을 형성하고 이를 유리 또는 불투명한 기판상에 부착하여 미세형상이 형성된 기판을 형성할 수 있다.

이같이 본 발명에 따른 미세형상 구조물의 성형방법은 그 근간이 자외선 연속경화법의 적용에 있다. 이 자외선 연속 경화법의 경우 최종 성형품의 특성에 따라 유리와 같이 강성이 높은 재료상에 미세형상을 연속 성형할 수 있는 방법과, 폴리머 필름과 같이 유연성이 높은 재료상에 미세 형상을 연속 성형할 수 있는 방법이 있다.

구조물의 미세성형을 위한 자외선 연속경화법을 위해서는 크게 드럼형 스탬퍼 제작을 위한 마더의 제작, 드럼형 스탬퍼의 제작, 드럼형 스탬퍼를 이용한 자외선 연속경화 시스템 제작의 3단계를 거친다.

드럼형 스탬퍼의 제작은 유연성이 높은 고무 재료의 마더를 제작하여 이를 원통형 고정대에 고정시킨 후 전주 도금 등의 방법을 통해 제작하는 방법과, 금속박판을 제작하고 이를 드럼형 구조물의 외벽에 부착하여 드럼형 스탬퍼를 제작하는 방법, 그리고 마지막으로 드럼형 구조물을 직접 기계가공하여 드럼형 스탬퍼를 제작하는 방법으로 크게 구분되었다.

본 발명의 구성 및 작용효과를 도면을 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 유연성이 높은 고무 기반 마더를 제작하고 이를 이용하여 드럼형 몰드를 제작하여 두 종류의 자외선 연속경화 성형을 진행하는 순서도 이다.

즉, 유연성 있는 마더를 기반으로 제작된 스탬퍼를 이용하여 최종 성형품의 특성에 따라 유리와 같이 강성이 높은 재료상에 미세형상을 연속 성형하는 경우와, 폴리머 필름과 같이 유연성이 높은 재료상에 미세 형상을 연속 성형하는 경우의 자외선 연속경화 성형 공정도이다.

여기서 유연성이 높은 고무 기반 마더는 고무 기판상에 포토 레지스트를 코팅하고 포토 리소그래피 및 홀로그래피 방법을 통해 이를 패터닝하는 방법 또는 기계가공 및 실리콘 공정을 통해 제작된 마스터를 실리콘 러버 계열의 물질로 몰딩하는 방법으로 제작된다.

드럼형 스탬퍼를 제작하기 위해서는 제작된 고무 기반 마더상에 전주 도금을 위한 기지층(Seed Layer)을 증착하고, 원통형 구조물에 부착하여 전주도금을 진행하게 된다. 어느 정도 전주 도금이 진행되어 드럼형 몰드의 외벽면에 형성되면 전주도금, 분무성형, 접착성 폴리머 충진 등의 방법을 통해 드럼형 스탬퍼를 완성한다. 완성된 스탬퍼는 상기 설명한 강체 기판용 자외선 연속 경화방법과 필름 기판용 자외선 연속경화방법 모두에 적용이 가능하며 이를 통해 미세형상의 대면적 양산 성형이 가능하다.

도 2는 금속박판을 드럼에 부착하여 드럼형 스탬퍼를 제작하고 이를 이용하여 자외선 연속경화 성형을 진행하는 순서도이다. 사진공정과 식각공정을 비롯한 다양한 반도체 공정을 이용하여 제작된 미소 패턴을 갖는 실리콘 마더상에 기지층을 증착하고 이를 전주 도금하여 금속박판을 제작한다. 이후 드럼형 구조물의 표면에 상기 제작된 금속박판을 접착하여 드럼형 스탬퍼를 완성하고 이를 이용하여 자외선 연속경화를 진행한다.

도 3은 기계가공을 통해 제작된 드럼형 스탬퍼를 이용하는 자외선 연속경화방법의 순서도 이다.

도 4는 유연성 높은 고무 기반 마더를 제작하는 방법중 고무 재질 기판(1)상에 포토 레지스트(2) 패턴을 제작하는 방법을 도식적으로 나타낸 것이다. 이 방법에서는 먼저 고무계열의 기판(1)상에 포토 레지스트(2)를 원하는 두께만큼 스핀 코팅하여 적층 한다. 이때 적층되는 두께는 포토 레지스트(2)의 점성과 스핀코팅의 회전속도에 의해 결정된다. 이후 포토 리소그래피(3) 혹은 홀로그래픽 리소그래피(4)을 이용하여 코팅된 포토 레지스트(2)의 구조를 변형시킨 후 현상공정을 통해 최종 제품과 동일한 형상을 갖는 고무 기반 마더(5)를 제작한다. 이러한 방법은 단순 격자 무늬 등의 패턴을 대면적에 빠르고 균일하게 제작할 수 있는 장점을 갖지만 패턴의 형상을 다양하게 할 수 없는 단점이 있다.

도 5는 유연성 높은 고무 기반 마더 제작법 중 실리콘 러버 몰딩 방법을 이용하여 고무 기반 마더(5)를 제작하는 방법을 도식적으로 나타낸 것이다. 먼저 일반적인 사진공정과 에칭등의 반도체 공정 혹은 정밀 기계 가공공정을 통해 실리콘 웨이퍼 혹은 금속 재료상에 최종 성형하고자 하는 패턴의 반대 형상을 갖는 마스터(6)를 제작한다. 이후 제작된 마스터(6)를 Polydimethysiloxane (PDMS) 와 같은 실리콘 러버 계열의 물질(7)을 이용하여 몰딩 함으로써 최종적으로 유연성이 높은 고무 기반 마더(5)를 제작한다. 이 방법은 기존의 실리콘 프로세스 제작 방법이나 정밀 기계가공을 통해 실리콘 혹은 금속재료에 패턴을 제작하고 상기 패턴을 다시 실리콘 러버 계열의 물질에 전사시켜 마더를 제작하는 공정이므로, 비용과 시간이 많이 드는 단점이 있지만 다양한 형상의 패턴을 제작할 수 있는 장점이 있다.

도 6은 상기 방법을 이용하여 제작된 유연성 높은 고무 기반 마더(5)를 이용하여 드럼형 스탬퍼를 제작하는 방법을 도식적으로 나타낸 것이다. 먼저 전주도금을 위한 선행 공정으로 고무 기반 마더(5)상에 기지층 (seed layer)(8)을 형성한다. 이때 기지층(8)은 무전해 도금, 스퍼터링(sputtering) 또는 이베퍼레이션(evaporation)을 이용하여 박막으로 적층된다. 만약 PDMS와 같은 재료를 사용한 마더를 이용할 경우 표면에너지가 낮아 기지층의 접착성이 낮을 수 있으므로 사전에 표면(PDMS)의 접착성을 증가시키기 위해 코로나 방전등의 사전 공정이 사용될 수 있다. 또한 다른 재료의 마더의 경우에도 접착성 향상을 위한 사전공정이 사용될 수 있다. 이후 상기 공정에 의해 기지층이 증착된 고무 기반 마더(9)를 속이 비어있는 원통형 고정대(10) 내부에 마더(9)의 미세 패턴부분이 안쪽으로 올 수 있도록 동그랗게 말아서 고정시킨다. 이후 전주 도금을 진행하면 금속층(11)이 기지층으로부터 성장하게 되고 일정한 시간이 경과하면 드럼형 스탬퍼의 외벽면이 형성된다. 이때 전주도금의 재료는 다양한 재료의 합금이 사용될 수 있으나 주로 니켈이 이용된다.

상기 공정에 의해 제작된 드럼형 스탬퍼의 외벽면의 내부 몸체는 3가지 방법의 독립적 혹은 이들의 합성 방법을 통해 제작된다.

도 7은 원통형 고정대(10)의 중심에 추후 드럼을 지지하기 위해 사용되는 지지용 축 구조물(12)을 위치시킨 후 계속 전주도금을 실시하여 드럼형 스탬퍼를 제작하는 방법을 도식화 한 것이다. 상기 공정은 드럼형 스탬퍼의 몸체가 모두 전주도금을 통한 동일 금속층(11)으로 제작되는 공정으로 가장 이상적이라 할 수 있으나, 전주도금을 이용한 금속층(11)의 성장 속도가 다른방법에 비해 매우 낮기 때문에 스탬퍼 제작시간이 높아지는 단점이 있다.

도 8은 원통형 고정대(10)의 중심에 추후 드럼을 지지하기 위해 사용되는 지지용 축 구조물(12)을 위치시킨 후 제작된 드럼형 스탬퍼의 외벽면과 축 구조물(12) 사이의 공간을 분무주조법을 통해 제작된 금속층(14)을 이용하여 채우는 방법을 도식화 한 것이다. 상기 공정을 통해 비교적 빠른 속도로 금속의 드럼형 스탬퍼(13)를 제작할 수 있다.

도 9는 상기 제작된 스탬퍼의 외벽면과 축 구조물(12) 사이의 공간을 접착성 폴리머(15)를 이용하여 채우는 방법을 도식화 한 것이다. 상기 공정을 이용할 경우 매우 빠른 속도로 드럼형 스탬퍼(13)의 제작이 가능하다.

도 10은 금속박판(17)을 제작하여 드럼형 스탬퍼(13)를 제작하는 방법을 도식화 한 것이다. 반도체 공정을 통해 제작된 미세형상을 갖는 실리콘 마더(16)상에 기지층(8)을 증착하고 이를 전주도금하여 금속층(11)을 제작한다.

이후 제작된 금속층의 후처리를 통해 미세 패턴을 갖는 금속박판(17)을 제작한다. 이때 후처리 방법으로는 기존의 기계적인 폴리싱 방법을 비롯하여 화학 기계적 폴리싱(chemical mechanical polishing)방법 등이 사용될 수 있다. 상기 제작된 금속박판(17)을 형상이 없는 드럼형 구조물(18)에 접착제(19)를 이용하여 균일하게 부착함으로써 드럼형 스탬퍼(13)를 제작할 수 있다. 이때 모든 표면에 균일하게 금속박판(15)을 부착하는 기술이 요구된다.

이와 같이 도 7 내지 도 10으로 설명한 드럼형 스탬퍼의 제작방법은 모두 평면형 기판에 형성된 미세형상을 원통형 구조물에 전사 혹은 접합시키는 방법을 이용한다.

따라서 원통형 구조물에 패턴을 전사 혹은 접합하는 과정에서 이음세 부분의 연결이 매끄럽지 않을 수 있으며 이를 위해 초기 패턴의 형상과 간격에 따라 최적의 초기 마더 크기와 드럼형 스탬퍼의 직경을 결정해야 한다.

한편 상기 설명한 드럼형 스탬퍼 제작방법 외에도 미세형상이 없는 드럼형 구조물상에 다이어몬드 패터닝을 비롯한 정밀 기계가공을 수행함으로써 드럼형 스탬퍼의 제작이 가능하다.

또한 상기 제작된 드럼형 스탬퍼는 추후 연속경화 공정시 이형성 향상을 위해 이형제를 사용한 표면처리공정이 추가로 수행될 수 있다.

도 11은 상기 방법들로 제작된 드럼형 스탬퍼를 이용하여 유리와 같이 강성이 높은 기판상에 포토폴리머 미세형상을 성형하는 공정을 도식적으로 나타내는 설명도 이다. 그림 에서와 같이 상부에 상기 제작된 드럼형의 스탬퍼(13)를 장착하고 하부에 이송과 지지를 위한 작은 롤러(20)들을 장착하여 이송 롤러(20)위로 강성이 높은 유리 기판 혹은 플라스틱 기판(21)이 지나가도록 설계한다. 기판이 드럼형 스탬퍼와 접촉하기 전 재료 공급장치(22)에 의해 액상의 포토 폴리머(23)가 기판(21)상에 도포된다.

드럼형 스탬퍼(13)아래로 기판(21)과 포토폴리머(23)가 지나갈 때, 포토 폴리머(23)가 드럼형 스탬퍼(13)의 미세형상을 전사하게 되고, 동시에 하부에서 조사된 자외선(24)에 노출된다. 자외선 경화성형법은 재료가 자외선에 노출되는 순간 상당수준의 경화가 이루어지므로 드럼형 스탬퍼(13)와 닿지 않은 포토폴리머에는 자외선이 도달하지 않도록 차단 마스크(25)를 설치한다. 액상의 포토 폴리머(23)는 전주 도금한 드럼형 스탬퍼(13)와 닿아있는 순간부터 고화가 시작되어 어느 정도 고화가 완료된 뒤 스탬퍼(13)에서 이형 되고 이후 계속된 자외선(24) 노광으로 완전히 경화(26)된다.

이때 기판의 이송과 지지를 위한 롤러(20)들은 자외선이 투과되어 포토폴리머를 경화시킬 수 있도록 투명한 재료로 제작되어야 한다. 최종적으로 제작된 기판은 절단 작업을 통해 원하는 형상으로 잘라 사용되게 된다.

상기의 강성기판용 자외선 연속성형 방법은 유리와 두께가 두꺼운 플라스틱 기판과 같은 강성있는 제품의 성형 뿐아니라 유리 기판상에 필름형 기판을 올려놓는 방법을 이용함으로써 필름형 제품의 성형도 가능하다.

여기서, 재료의 공급은 도11과 같이 기판에 직접 도포되는 방법외에 드럼형 몰드에 도포되는 방법도 취할 수 있으며, 이같은 공정과는 반대로 드럼형 스탬퍼를 하부에 위치시키고 상부에서 기판이 지나가도록 시스템을 설계하고 상부에서 자외선을 노광하여 기판의 아랫부분에 미세형상이 형성되게 하는 시스템의 제작도 가능하다.

위와 같은 공정에서 최종 성형품의 특성은 기판의 이송속도, 드럼형 스탬퍼와 기판과의 압력 및 간극, 자외선의 강도와 조사량, 재료의 공급량 등에 의해 영향을 받으며 이의 제어를 통해 우수한 특성의 미세형상의 연속성형이 가능하다.

도 12는 유연성을 갖는 필름형 기판상에 포토 폴리머를 이용한 미세형상을 형성하고자 할 경우 적용 가능한 자외선 연속경화방법을 나타낸 설명도이다. 상기 설명도에서 필름형 기판(27)은 필름·드럼 접촉용 롤러(28)와 이형용 롤러(29)에 의해 드럼형 스탬퍼(13)에 접촉하여 표면을 따라 이송된다. 재료 공급장치(22)를 통해 적당량의 액상의 포토 폴리머(19)가 드럼형 스탬퍼(13)상에 도포되며, 드럼형 스탬퍼(13)의 이송방향에 따라 필름형 기판(25)과 드럼형 스탬퍼(13) 사이에 포토폴리머 층이 형성되고, 포토폴리머가 드럼형 스탬퍼의 미세형상을 전사한 상태로 드럼형 스탬퍼(13)의 표면을 따라 이송되는 동안 자외선(24)에 노광된다. 최종적으로 성형 제품은 필름 드럼 이형용 롤러(29)에 의해 드럼형 스탬퍼(13)에서 이형된다. 상기 공정은 필름형 기판상에 미세형상을 성형함에 있어 매우 적합한 방법이며 재료의 공급량, 자외선의 강도와 조사량, 롤러와 드럼형 스탬퍼 사이의 압력 및 간극, 기판에 걸리는 인장력에 따라 성형품의 특성이 결정되며 이의 제어를 통해 우수한 특성의 미세형상의 연속성형이 가능하다.

위와 같은 두 자외선 연속경화방법은 모두 투명한 유리 기판 혹은 투명한 폴리머 기판을 이용하여 기판상에 미세형상을 제작하는 방법이다. 도 13은 불투명한 기판(33)상에 미세형상을 갖는 제품을 제작하기 위해, 투명한 접착용 폴리머 필름(34)상에 상기의 방법들로 포토폴리머 미세형상(26)을 성형하고 이를 불투명한 기판(35)에 부착하는 방법을 나타낸 도식도 이다. 투명 접착용 폴리머 필름(34)은 폴리머 필름층(31)과 접착제 층(32), 그리고 접착제(32)를 보호하는 보호층(33)으로 구성되며 포토 폴리머 미세형상(26)이 형성된 후 보호층(33)을 제거하고 불투명한 기판(35)상에 부착함으로써 불투명한 기판상에 대면적의 미세형상을 형성할 수 있다. 이 방법은 동일한 원리로 접착용 폴리머 필름(34)상에 제작된 미세형상(26)을 유리기판(35)상에 부착할 수 있는 방법으로 사용될 수 있다. 또한 접착용 폴리머 필름이 아닌 일반 폴리머 필름상에 미세형상을 성형하고 이를 접착제를 이용하여 불투명 기판 혹은 유리기판에 부착하는 방법도 사용될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 미세형상의 대면적, 대량, 저가 생산이 가능하게 된다. 또한 본 발명에서 제안한 드럼형 스탬퍼를 이용한 자외선 연속경화방법은 드럼형의 스탬퍼를 이용하여 투명한 기판상에 포토 폴리머 미세형상을 연속적으로 성형하는 유일한 방법이될 수 있다. 이에 따라 대면적의 미세형상을 갖는 기판의 연속성형을 가능하게 하여 평면 디스플레이 부품, 프로젝션용 스크린, 항력감소를 위한 리블렛 구조물과 같이 대면적의 미세형상을 요구하는 부품의 저가 생산을 가능하게 한다.

특히 유리 기판상에 높은 열적 안정성과 광특성을 갖는 대면적 미세형상의 양산성형을 가능하게 함으로써 대형 평면 디스플레이 부품의 저가 생산이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 미세형상의 대면적 양산을 위한 자외선 연속경화방법중 유연성이 있는 고무 기반 마더를 이용하여 제작된 드럼형 스탬퍼를 이용하는 자외선 연속 경화성형 공정의 순서도

도 2는 본 발명에 따른 미세형상의 대면적 양산을 위한 자외선 연속경화방법중 미세형상을 갖는 금속박판을 드럼형 구조물 표면에 부착하여 제작된 스탬퍼를 이용하는 자외선 연속경화 성형공정의 순서도

도 3은 본 발명에 따른 미세형상의 대면적 양산을 위한 자외선 연속경화방법중 기존의 기계가공 방법을 이용하여 직접 제작된 드럼형 스탬퍼를 이용하는 자외선 연속경화성형 공정의 순서도

도 4는 본 발명에 따른 유연성이 있는 고무 기반 마더 제작법중 고무 기판상에 포토 레지스트를 코팅하고 이를 패턴닝하여 미세형상을 갖는 마더를 제작하는 과정을 도식적으로 나타낸 도면

도 5는 본 발명에 따른 유연성이 있는 고무 기반 마더 제작법중 실리콘 러버 몰딩을 통해 미세형상을 갖는 마더를 제작하는 과정을 도식적으로 나타낸 도면

도 6은 본 발명에 따른 드럼형 스탬퍼 성형법중 유연성이 있는 고무 기반 마더를 원통형 고정대에 부착한 후 전주도금을 통해 일정 두께의 드럼형 스탬퍼 외벽면을 만드는 공정을 도식적으로 나타낸 도면

도 7은 본 발명에 따른 드럼형 스탬퍼를 성형하는 방법중 도 6에서 제작된 드럼형 스탬퍼 외벽면을 계속 전주도금하여 최종 드럼형 스탬퍼를 제작하는 방법을 도식적으로 나타낸 도면

도 8은 본 발명에 따른 드럼형 스탬퍼를 성형하는 방법중 도 6에서 제작된 드럼형 스탬퍼 외벽면에 분무 성형법을 적용하여 최종 드럼형 스탬퍼를 제작하는 방법을 도식적으로 나타낸 도면

도 9는 본 발명에 따른 드럼형 스탬퍼를 성형하는 방법중 도 6에서 제작된 드럼형 스탬퍼 외벽면에 접착성 폴리머를 충진 함으로써 최종 드럼형 스탬퍼를 제작하는 방법을 도식적으로 나타낸 도면

도 10은 본 발명에 따른 드럼형 스탬퍼 성형법중 미세형상이 형성된 실리콘 마더상에 전주도금을 통해 금속박판을 제작하고 이를 드럼형 구조물에 부착하여 드럼형 스탬퍼를 제작하는 방법을 도식적으로 나타낸 도면

도 11은 본 발명에 따른 자외선 연속경화방법중 강성이 높은 기판상에 대면적의 미세형상을 성형하는 공정을 도시한 설명도

도 12는 본 발명에 따른 자외선 연속경화방법중 유연성이 높은 필름형 기판상에 대면적의 미세형상을 성형하는 공정을 도시한 설명도

도 13은 본 발명에 따른 자외선 연속경화방법을 통해 제작된 미세형상을 갖는 접착성 필름을 불투명한 기판 혹은 유리기판상에 부착하여 최종 제품을 제작하는 방법을 도식적으로 나타낸 도면

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 고무 재질 기판 2: 포토레지스트

3: 포토 리소그래피 4: 홀로그래픽 리소그래피

5:고무 기반 마더 6: 미세형상이 가공된 마스터

7: 실리콘 러버 8: 기지층(Seed layer)

9: 기지층 증착 고무 기반 마더 10: 원통형 고정대

11: 전기 주조된 금속층 12: 드럼형 스탬퍼 지지용 축 구조물

13: 드럼형 스탬퍼 14: 분무주조된 금속층

15: 접착용 폴리머 16: 실리콘 마더

17: 전주도금된 금속박판 18: 드럼형 구조물

19: 접착제 20: 이송, 지지용 롤러

21: 유리등의 기판 22: 재료 공급 장치

23: 액상의 포토 폴리머 24: 자외선

25: 자외선 차단용 마스크 26: 경화된 포토 폴리머

27: 필름형 기판 28: 필름·드럼 접촉용 롤러

29: 필름·드럼 이형용 롤러 30: 자외선 노광 장비

31: 폴리머 필름층 32: 접착제 층

33: 보호층 34: 접착용 폴리머 필름

35: 불투명 기판 또는 유리

Claims (15)

1. 삭제
2. 대면적 미세형상 구조물을 포함한 미세형상 구조물의 연속성형을 위한 드럼형 스탬퍼를 제작하기 위한 드럼형 스탬퍼 제작방법으로서,

   상기 드럼형 스탬퍼의 마더를 제작하는 단계와,

   상기 마더를 원통형 고정대의 내주면에 접합하는 단계와,

   상기 마더의 내주면을 전주도금하여 상기 드럼형 스탬퍼를 성형하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 드럼형 스탬퍼 제작방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 드럼형 스탬퍼는 상기 전주도금에 의하여 그 외벽만이 성형되고,

   그 외벽에 둘러쌓인 내부 공간은 추가적인 충진과정을 통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 드럼형 스탬퍼 제작방법.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 추가적인 충진과정은 전주도금, 분무성형, 접착용 폴리머 충진 중 어느 한 가지 방법에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 드럼형 스탬퍼 제작방법.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 마더는, 고무 계열의 기판 상에 포토 리소그래피 또는 홀로그래픽 리소그래피 방법을 이용하여 포토레지스트 미세형상을 성형함으로써 제작 되어지는 것을 특징으로 하는 드럼형 스탬퍼 제작방법,
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 마더는, 미세형상을 갖는 마스터를 제작한 후, 이를 이용하여 실리콘 러버 몰딩함으로써 제작 되어지는 것을 특징으로 하는 드럼형 스탬퍼 제작방법.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 대면적 미세형상 구조물을 포함한 미세형상 구조물의 연속 성형을 위한 미세형상 구조물 연속 성형장치로서,

    상기 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항의 드럼형 스탬퍼 제작방법에 의하여 제작 되어지는 것을 특징으로 하는 드럼형 스탬퍼와,

    상기 드럼형 스탬퍼와 대향되게 상기 기판 사이에 포토 폴리머를 공급하는 공급수단과,

    상기 드럼형 스탬퍼에 의하여 스탬핑된 포토 폴리머에 자외선을 조사하는 조사수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세형상 구조물 연속 성형장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 미세형상 구조물은, 평면 디스플레이 부품, 프로젝션용 스크린 또는 리블렛 구조물인 것을 특징으로 하는 미세형상 구조물 연속 성형장치.
12. 제 10 항에 있어서,

    상기 기판은 유리 계열 소재의 기판인 것을 특징으로 하는 미세형상 구조물 연속 성형장치.
13. 삭제
14. 삭제
15. 대면적 미세형상 구조물을 포함한 미세형상 구조물의 연속 성형을 위한 미세형상 구조물 연속 성형방법으로서,

    제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 의하여 드럼형 스탬퍼를 제작하고,

    드럼형 스탬퍼의 외주에 접촉되도록 포토 폴리머를 공급하여 상기 드럼형 스탬퍼와의 접촉에 의하여 접촉되도록 폴리머를 스탬핑하고, 스탬핑된 포토 폴리머에 자외선을 조사하여 경화시킴으로써, 상기 드럼형 스탬퍼 외주에 미세형상을 전사하여, 미세형상을 구비하는 구조물을 연속적으로 성형하는 것을 특징으로 하는 미세형상 구조물 연속 성형방법.