KR100815113B1 - 몰드와 광경화성 수지의 수평 운동을 이용한 미세 구조물의제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광경화성 수지를 이용한 임프린트 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 미세 패턴이 형성된 몰드와 광경화성 수지를 서로 수평적으로 이송시켜 미세 패턴에 대응하는 미세 구조물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 미세 구조물의 제조 방법은 광경화성 수지와 미세 패턴을 구비한 몰드를 서로 수평적으로 이동시켜 미세 패턴에 대응하는 미세 구조물을 제조함으로써, 대면적에 미세 구조물을 제조하는 경우에도 정확한 형상으로 미세 구조물을 제조할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 미세 구조물의 제조 방법은 미세 패턴을 구비한 몰드에 광경화성 수지를 수평적으로 이동시켜 미세 구조물을 제조함으로써, 몰드와 광경화성 수지를 이형시키는 별도의 과정이 불필요하며 따라서 연속적이고도 효율적인 미세 구조물의 제조가 가능하다.
Figure R1020070016760
미세 구조물, 미세 패턴, 광경화성 수지, 프레스, 스템퍼

Description

몰드와 광경화성 수지의 수평 운동을 이용한 미세 구조물의 제조 방법{Method for fabricating micro-patterns using horizontal movement between mold and photocurable resist}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 구조물의 제조 장치를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명에 따른 디스펜서부(5)의 일 예를 도시하고 있다.
도 3은 광경화성 수지가 몰드의 미세 패턴을 통과하기 전의 모습과 완전히 통과한 후의 모습을 도시하고 있다.
도 4는 미세 패턴을 통과하지 못한 잉여의 광경화성 수지를 제어하기 위한 제어벽을 도시하고 있다.
도 5는 미세 패턴을 통과하기 직전 부분 경화되는 광경화성 수지를 도시하고 있다.
도 6은 부분 경화되는 영역을 제어하기 위한 슬릿 광원부를 도시하고 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 구조물의 제조 방법을 설명하는 흐름도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 설명 >
1: 구동축 2: 컨베이어 벨트
3: 베이스 기판 4: 광경화성 수지
5: 디스펜서부 6: 기체 분사부
7: 몰드 8: 광원부
11: 미세 패턴 13: 미세 구조물
15: 제어벽 17: 슬릿 광원부
본 발명은 광경화성 수지를 이용한 임프린트 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 미세 패턴이 형성된 몰드와 광경화성 수지를 서로 수평적으로 이송시켜 미세 패턴에 대응하는 미세 구조물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
종래 프레스 방식을 이용한 미세 패턴의 구조물을 제조 방법은 일정한 미세 패턴을 가지는 몰드를 광경화성 수지에 가압하여 미세 패턴에 대응하는 미세 구조물을 생성하고 생성된 미세 구조물과 몰드를 이형하여 필요한 미세 구조물을 제조한다.
그러나 수직압력을 가하여 미세 구조물을 제조하는 종래의 프레스 방식에서 몰드와 광경화성 수지를 이형시키기 위해 생성된 미세 구조물의 모양은 베이스 기판에서 떨어질 수록 그 폭이 좁아져야 한다는 문제점이 있다. 즉 종래 프레스 방식을 이용하여 제조할 수 있는 미세 구조물의 모양은 제한된다.
또한, 광경화성 수지를 가압하여 미세 구조물을 제조하는 경우 미세 패턴이 형성된 몰드에 균일한 압력을 가하는 것이 정확한 미세 구조물을 생산하는데 중요한 요소이다. 그러나 실제 미세 패턴이 형성된 몰드에 균일한 압력을 가하는 것이 쉽지 않으며 대면적의 미세 구조물을 제조하는 경우에는 더욱 그러하다.
또한, 종래 프레스 방식을 이용한 미세 구조물의 제조 방법의 경우 미세 패턴이 형성된 몰드와 몰드를 이용하여 생성된 미세 구조물을 매번 이형하는 과정이 필요하여 연속적이고 효율적으로 미세 구조물을 제조할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 종래 프레스 방식의 문제점을 해결하기 위한 것으로 미세 패턴이 형성된 몰드에 수직 압력을 가하지 않는 방식으로 미세 구조물을 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 미세 패턴이 형성된 몰드와 몰드를 이용하여 생성된 미세 구조물의 이형 과정없이 연속하여 미세 구조물을 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 구조물의 제조 방법은 광경화성 수지와 미세 패턴을 구비한 몰드를 서로 수평적으로 이동시키는 단계, 광경화성 수지를 미세 패턴에 통과시켜 미세 패턴에 대응하는 미세 구조물을 형성하는 단계, 형성된 미세 구조물에 광을 조사시켜 미세 구조물을 경화시키는 단계 및 경화된 미세 패턴을 필요한 크기로 절삭하는 단계를 포함한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 구조물의 제조 장치는 베이스 기판에 광경화성 수지를 도포하는 디스펜서부, 제조하고자 하는 미세 구조물에 대응하는 미세 패턴을 구비하는 몰드, 도포된 광경화성 수지와 몰드를 수평적으로 이동시켜 미세 패턴에 대응하는 미세 구조물을 광경화성 수지에 형성시키는 이동부 및 형성된 미세 구조물에 광을 조사하는 광원부를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명에 따른 미세 패턴 구조물의 제조 방법 및 그 장치에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 구조물의 제조 장치를 도시하고 있다.
도 1을 참고로, 구동축(1)에는 컨베이어 벨트(2)가 연결되어 있으며 시계 방향 또는 반시계 반향으로 회전하는 구동축(1)에 따라 컨베이어 벨트(2)는 연속하여 회전한다.
컨베이어 벨트(2) 위에는 베이스 기판(3)이 배치되고 있으며 컨베이어 벨트(2)가 회전하여 움직임에 따라 베이스 기판(3)도 함께 이동한다. 베이스 기판(3)은 아크릴, 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등과 같은 폴리머 재질의 기판이 사용된다.
베이스 기판(3)의 이동 경로를 따라 차례로 디스펜서부(5), 기체 분사부(6), 몰드(7) 및 광원부(8)가 배치되어 있다. 디스펜서부(5), 기체 분사부(6), 몰드(7) 및 광원부(8)는 하나의 모듈로 제작되거나 별개의 모듈로 제작될 수 있다.
베이스 기판(3)이 컨베이어 벨트(2)를 따라 디스펜서부(5) 아래로 이동되는 경우, 디스펜서부(5)는 광경화성 수지(4)를 베이스 기판(3)에 균일하게 도포한다.
도 2는 본 발명에 따른 디스펜서부(5)의 일 예를 도시하고 있다. 디스펜서부(5)는 도 2(a)에 도시되어 있는 것과 같이 점 단위로 광경화성 수지를 도포하기 위해 다수의 디스펜서를 구비하거나 도 2(b)에 도시되어 있는 것과 같이 선 단위로 광경화성 수지를 도포하기 위한 긴 디스펜서를 구비하고 있다. 디스펜서부(5)는 점 단위 또는 선 단위로 베이스 기판(3)에 도포되는 광경화성 수지(4)의 양과 위치를 제어함으로써, 베이스 기판(3)에 광경화성 수지(4)를 최대한 평평한 상태로 도포시킬 수 있다.
베이스 기판(3)에 도포된 광경화성 수지(4)는 컨베이어 벨트(2)를 따라 몰드(7)에 수평적으로 이동한다. 몰드(7)에는 제조하고자 하는 미세 구조물에 대응하는 미세 패턴이 구비되어 있다. 광경화성 수지(4)는 몰드(7)에 구비되어 있는 미세 패턴을 수평으로 통과하게 되며, 이때 미세 패턴을 통과한 광경화성 수지(4)에는 미세 패턴에 대응하는 미세 구조물이 형성된다. 바람직하게, 디스펜서부(5)와 몰드(7) 사이에는 기체 분사부(6)가 배치되어 있다. 몰드(7)의 미세 패턴을 통과하기 전 광경화성 수지(4)가 경화되는 것을 방지하기 위해, 기체 분사부(6)는 광경화성 수지(4)에 기체를 분사한다. 광경화성 수지(4)의 경화를 방지하기 위해 산소, 질소 또는 이들의 혼합 기체가 사용될 수 있다.
도 3(a)은 광경화성 수지(4)가 몰드(7)의 미세 패턴(11)을 통과하기 전의 모습을 도시하고 있으며, 도 3(b)은 광경화성 수지(4)가 몰드(7)의 미세 패턴(11)을 완전히 통과하면서 형성된 완전 경화된 미세 구조물(13)을 도시하고 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 미세 구조물의 제조 장치는 광경화성 수지(4)가 이동하는 방향과 동일한 방향으로 몰드(7)의 양쪽에 제어벽이 구비되어 있다. 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 제어벽(15)은 몰드(7)의 미세 패턴(11)을 통과하지 못한 잉여의 광경화성 수지(4)가 옆으로 흐르는 것을 막아주는 칸막이 역활을 한다. 몰드(7)의 미세 패턴(11)을 통과하지 못한 잉여의 광경화성 수지(4)는 제어벽(15)을 따라 뒤로 이동하며 계속하여 미세 구조물(13)을 제조하는데 사용된다.
광원부(8)는 광경화성 수지(4)에 형성된 미세 구조물을 경화시키기 위해, 미세 구조물에 자외선 광을 조사한다. 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 광경화성 수지(4)는 몰드(7)의 미세 패턴(11)을 완전히 통과하기 직전 광원부(8)로부터 조사되는 자외선 광에 의해 부분 경화되기 시작한다. 따라서 미세 패턴(11)이 끝나는 부분에는 부분 경화된 미세 구조물(12)이 형성된다. 미세 패턴을 통과하기 직전, 부분 경화된 미세 구조물(12)은 미세 구조물의 형상을 유지하며 몰드(7)의 미세 패턴(11)을 통과한다. 부분 경화된 미세 구조물(12)은 미세 패턴(11)을 완전히 통과한 후 컨베이어 벨트(2)를 따라 이동하면서 광원부(8)로부터 자외선 광을 계속하여 조사받게 되며 자외선의 조사 시간에 따라 완전 경화된다.
도 6은 부분 경화되는 영역을 더욱 정교하게 제어하기 위한 슬릿 광원부(17)를 도시하고 있다. 광경화성 수지(4)가 몰드(7)의 미세 패턴(11)을 완전히 통과하기 직전, 슬릿 광원부(17)는 미세 패턴(11)을 통과하는 광경화성 수지(4) 중 부분 경화되는 영역을 더욱 정확하게 제어하기 위해 컨베이어 벨트(2) 밑 부분에서 경화시키고자 하는 영역에만 자외선 광을 조사시킨다. 컨베이어 벨트(2)는 슬릿 광원 부(17)로부터 조사되는 자외선을 광경화성 수지까지 전달할 수 있도록 투명 재질로 되어 있어야 한다.
도 5와 도 6에서 미세 패턴(11)을 통과하기 직전 자외선이 조사된 광경화성 수지(4)는 부분적으로 경화되기 때문에, 광경화성 수지(4)가 미세 패턴(11)을 통과한 후에도 미세 구조물의 형상은 잘 유지된다. 그러나 미세 패턴(11)을 통과하기 직전 광경화성 수지(4)가 전부 부분 경화되는 경우 몰드(7)의 미세 패턴(11)과 광경화성 수지(4)의 이형이 잘되지 않는 문제점이 있다. 따라서 미세 패턴(11)을 통과하는 광경화성 수지(4) 중 부분 경화시키는 영역은 미세 패턴(11)을 통과한 후에도 미세 구조물의 형상을 잘 유지하면서도 미세 패턴(11)과 광경화성 수지(4)의 이형이 잘되도록 제어되어야 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 구조물의 제조 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7을 참고로, 컨베이어 벨트(2)를 따라 베이스 기판(3)에 광경화성 수지(4)가 도포되며(단계 1), 도포된 광경화성 수지(4)는 컨베이어 벨트(2)를 따라 미세 패턴을 구비한 몰드(7)로 수평적으로 이동된다(단계 2). 광경화성 수지(4)가 몰드(4)의 미세 패턴(11)을 통과하기 전 광경화성 수지(4)의 경화를 방지하기 위해 산소, 질소 또는 이들의 혼합 기체가 광경화성 수지(4)에 분사된다(단계 4). 광경화성 수지(4)가 몰드(7)의 미세 패턴(11)을 통과하면서 광경화성 수지(4)에는 몰드(4)의 미세 패턴(11)에 대응하는 미세 구조물(13)이 형성되며(단계 6) 형성된 미세 구조물(13)은 자외선 광에 의해 경화된다(단계 8). 광경화성 수지(4)는 몰 드(7)의 미세 패턴(11)을 완전히 통과하여 밖으로 나오기 직전 자외선 광에 의해 부분 경화되며 부분 경화된 미세 구조물(12)은 컨베이어 벨트(2)를 따라 이동하면서 계속하여 조사되는 자외선 광에 의해 완전 경화된다. 최종적인 미세 구조물은 광경화성 수지(4)에 형성된 미세 구조물(13)을 필요한 크기로 절삭하여 제조한다(단계 10).
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.
상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 마그네틱 저장 매체(예를 들어, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장 매체를 포함한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따른 미세 구조물의 제조 방법은 광경화성 수지와 미세 패턴을 구비한 몰드를 서로 수평적으로 이동시켜 미세 패턴에 대응하는 미세 구조물을 제조함으로써, 대면적에 미세 구조물을 제조하는 경우에도 정확한 형상을 가지는 미세 구조물을 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 미세 구조물의 제조 방법은 미세 패턴을 구비한 몰드에 광경화성 수지를 수평적으로 이동시켜 미세 구조물을 제조함으로써, 몰드와 광경화성 수지를 이형시키는 별도의 과정이 불필요하며 따라서 연속적이고도 효율적인 미세 구조물의 제조가 가능하다.

Claims (10)

  1. 광경화성 수지와 미세 패턴을 구비한 몰드를 서로 수평적으로 이동시키는 단계;
    상기 광경화성 수지를 미세 패턴에 통과시켜 상기 미세 패턴에 대응하는 미세 구조물을 형성하는 단계; 및
    상기 형성된 미세 구조물에 광을 조사시켜 미세 구조물을 경화시키는 단계를 포함하는 미세 구조물의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광경화성 수지가 미세 패턴을 통과하기 직전부터 상기 광경화성 수지를 부분 경화시키도록 광을 경사지게 조사하는 미세 구조물의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광경화성 수지를 미세 패턴에 통과시키기 전, 상기 경광화성 수지의 경화를 방지하기 위해 산소 기체를 상기 광경화성 수지에 분사하는 단계를 더 포함하는 미세 구조물의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광경화성 수지를 미세 패턴에 통과시키기 전, 상기 경광화성 수지의 경 화를 방지하기 위해 질소 기체를 상기 광경화성 수지에 분사하는 단계를 더 포함하는 미세 구조물의 제조 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 경화된 미세 구조물을 필요한 크기로 절삭하는 단계를 더 포함하는 미세 구조물의 제조 방법.
  6. 베이스 기판에 광경화성 수지를 도포하는 디스펜서부;
    제조하고자 하는 미세 구조물에 대응하는 미세 패턴을 구비하는 몰드;
    상기 도포된 광경화성 수지와 몰드를 수평적으로 이동시켜 상기 미세 패턴에 대응하는 미세 구조물을 상기 광경화성 수지에 형성시키는 이동부; 및
    상기 형성된 미세 구조물에 광을 조사하는 광원부를 포함하는 미세 구조물의 제조 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 광원부는
    상기 광경화성 수지가 미세 패턴을 통과하기 직전부터 상기 광경화성 수지를 부분 경화시키도록 광을 경사지게 조사하는 미세 구조물의 제조 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 도포된 광경화성 수지를 미세 패턴에 통과시키기 전, 상기 광경화성 수 지에 산소 또는 질소 기체를 분사하는 기체 분사부를 더 포함하는 미세 구조물의 제조 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 미세 패턴을 통과하지 못한 잉여의 광경화성 수지를 정해진 방향으로 이동시키기 위한 제어벽을 더 포함하는 미세 구조물의 제조 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 광경화성 수지를 상기 미세 패턴에 통과시키는 동안 상기 베이스 기판 아래에서 상기 광경화성 수지로 일정 간격의 광을 조사시키는 슬릿 광원부를 더 포함하는 미세 구조물의 제조 장치.
KR1020070016760A 2007-02-16 2007-02-16 몰드와 광경화성 수지의 수평 운동을 이용한 미세 구조물의제조 방법 KR100815113B1 (ko)

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