KR100979505B1 - method for fabricating fine pattern - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고종횡비 또는 예각을 갖는 미세 패턴을 기계가공 방법을 통해서 가공할 수 있도록 한 미세패턴 가공방법을 제공하는 한편, 기계적 가공을 통해 깨끗한 가공 표면을 가진 미세패턴을 얻을 수 있도록 함과 더불어 저렴한 비용으로 정밀한 미세패턴을 형성할 수 있도록 한 것이다.The present invention provides a micropattern processing method for processing a micropattern having a high aspect ratio or acute angle through a machining method, while at the same time providing a micropattern having a clean processing surface through mechanical processing and at a low cost. It is possible to form a precise fine pattern at a cost.
이를 위해, 본 발명은 고종횡비 또는 예각을 갖는 패턴 가공에 있어서, (1) 가공하고자 하는 패턴의 홀수 번째(또는 짝수 번째 패턴)을 가공하는 단계와; (2) 가공한 패턴의 골을 충진제를 이용해서 충진하는 단계와; (3) 상기한 (1)단계에서 가공 하지 않은 짝수 번째(또는 홀수 번째 패턴)을 가공하는 단계와; (4) 충진제를 제거하는 단계;를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 미세패턴 가공 방법이 제공된다.To this end, the present invention is a pattern processing having a high aspect ratio or acute angle, (1) processing the odd (or even) pattern of the pattern to be processed; (2) filling the processed pattern bone with a filler; (3) processing the even (or odd) pattern not processed in step (1) above; (4) removing the filler; there is provided a fine pattern processing method characterized in that it comprises a.
미세, 패턴, 가공, 고종횡비, 예각 Fine, Patterned, Processed, High Aspect Ratio, Acute Angle
Description
본 발명은 미세패턴 가공 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 초정밀 기계가공 방법을 이용해서 가공이 불가능한 고종횡비(高縱橫比) 또는 예각을 갖는 미세한 패턴 가공을 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fine pattern processing method, and more particularly, to a method for fine pattern processing having a high aspect ratio or acute angle that cannot be processed using a conventional ultra-precision machining method.
매년 급격히 성장하고 있는 디스플레이, 광학기기, 통신부품, 태양광 발전, 연료전지 분야에서는 수십 미크론 크기의 미세한 형상이 조밀하게 분포된 부품들이 다양한 형태로 사용되고 있다. In the fields of display, optics, communication components, solar power generation, and fuel cells, which are growing rapidly every year, components with densely distributed fine shapes of several tens of microns are used in various forms.
예를 들면, LCD 디스플레이 장치의 경우 자체 발광이 안 돼, 백라이트유닛이라는 조명장치가 항상 필요하다. 이 백라이트 유닛의 주된 기능은 도 1과 같이 빛을 위로 모아 주는 기능을 하므로, 도광판(50)의 표면은 가능한 예각의 패턴을 갖는 것이 유리하다. 즉, 가능한 한 패턴의 사이각(α)이 예각인 것이 유리하다.For example, an LCD display device does not emit light by itself, and thus a lighting device called a backlight unit is always needed. Since the main function of the backlight unit is to collect light as shown in FIG. 1, it is advantageous that the surface of the
참고로, 도 1의 미설명 부호 60은 CCFL, 또 다른 미설명 부호 70은 램프 하우징이고, 도 2의 (가)에서 패턴 가공에 사용되는 공구(80)는 끝단에 다이어몬드가 구비된 셰이핑(shaping) 가공용 공구로서, 상기 공구(80)가 설치되는 셰이퍼(미도시)는 왕복운동을 하는 절삭공구(즉, 커터)에 의해 주로 평면절삭을 하는 공작기계 이다.For reference,
한편, 상기 도광판(50) 뿐만 아니라, 도로의 표지판에 들어가는 반사 필름이나, 광학기기에 필요한 미세 패턴들은 광학적으로 고종횡비(혹은 고세장비)의 패턴이 요구될 때가 많으나, 현재 기계가공의 방법을 이용하여 고종횡비의 미세 패턴을 가공할 수 있는 방법이 없는 실정이다. On the other hand, as well as the
즉, 종래에는 일반 패턴 가공시, 도 2와 같이 공구 형상으로 가공하고자 하는 제품의 표면을 긁어내는 셰이핑(shaping) 가공 방법이 주로 이용되고 있으나, 미세한 패턴 가공을 위해 위의 종래 패턴 가공법을 적용할 경우에는 다음과 같은 문제점이 나타나게 된다.That is, in the conventional pattern processing, a shaping processing method that scrapes the surface of a product to be processed into a tool shape as shown in FIG. 2 is mainly used, but the above conventional pattern processing method may be applied for fine pattern processing. In this case, the following problem appears.
종래의 일반적인 셰이핑 가공 방법을 적용하여 고종횡비 또는 예각의 패턴을 가공하고자 하면 연속되는 공구의 이송에 의해 전의 패턴이 무너지거나 뜯겨서 가공이 불가능하다. 이는 가공에 필요한 절삭력을 패턴이 견디는 힘이 부족하기 때문으로, 이러한 문제를 해결하고자 이송을 줄이거나 여러 번의 패스를 만드는 등 다양한 가공 방법들이 시도되었지만, 근본적으로 해결책이 없는 상태로 예각의 경우 80도 이하의 경우는 가공이 불가능 하다고 인식되고 있다.If you want to process the pattern of high aspect ratio or acute angle by applying the conventional general shaping processing method, the previous pattern is broken or torn by the continuous feed of the tool is impossible to process. This is due to the lack of the ability of the pattern to withstand the cutting force required for machining. To solve this problem, various machining methods have been tried, such as reducing the feed or making several passes. In the following cases, it is recognized that processing is impossible.
참고로, 도 2의 (가)를 참조하면, 피치(pitch)에 비해 절삭깊이(cutting depth)가 클수록 고종횡비를 갖게 된다. For reference, referring to (a) of FIG. 2, the larger the cutting depth compared to the pitch, the higher the aspect ratio.
특히, 기존의 일반적인 가공 방법은 패턴을 순차적으로 가공하는 방법으로서 종횡비가 낮고 패턴이 둔각일 경우는 문제없이 가공을 할 수가 있으나, 고종횡비및 예각일 경우에는 가공이 불가능하여 적용성에 문제가 있으며, 기계가공 방법이 아 닌 반도체 패턴 가공 방법인 리소그라피를 이용하면 기계가공 만큼의 표면 조도가 어렵고, 가공 비용이 많이 든다는 단점이 있다.Particularly, the conventional general processing method is a method of processing a pattern sequentially. When the aspect ratio is low and the pattern is obtuse, the machining can be performed without any problem. However, in the case of the high aspect ratio and the acute angle, there is a problem in applicability. Using lithography, which is a semiconductor pattern processing method rather than a machining method, has the disadvantage that surface roughness is as difficult as machining and costly.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고종횡비 또는 예각을 갖는 미세 패턴을 기계가공 방법을 통해서 가공할 수 있도록 한 미세패턴 가공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a micropattern processing method for processing a micropattern having a high aspect ratio or acute angle through a machining method.
한편, 본 발명은 기계적 가공을 통해 깨끗한 가공 표면을 가진 미세패턴을 얻을 수 있도록 함과 더불어 저렴한 비용으로 정밀한 미세패턴을 가공할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.On the other hand, it is an object of the present invention to be able to obtain a fine pattern having a clean processing surface through mechanical processing and to process a fine pattern at a low cost.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 고종횡비 또는 예각을 갖는 복수 열의 패턴 가공에 있어서, In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of rows of pattern processing having a high aspect ratio or acute angle,
(1) 가공하고자 하는 패턴의 홀수 번째 또는 짝수 번째 패턴을 가공하는 단계와; (1) processing odd or even patterns of the pattern to be processed;
(2) 가공한 패턴의 골을 충진제를 이용해서 충진하는 단계와;(2) filling the processed pattern bone with a filler;
(3) 상기한 (1)단계에서 가공 하지 않은 짝수 번째 또는 홀수 번째 패턴을 가공하는 단계와;(3) processing the even or odd pattern not processed in step (1);
(4) 충진제를 제거하는 단계;를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 미세패턴 가공 방법이 제공된다.(4) removing the filler; there is provided a fine pattern processing method characterized in that it comprises a.
본 발명의 효과는 다음과 같다.The effects of the present invention are as follows.
먼저, 본 발명은 비순차적인 방법으로 하나 건너 하나씩 패턴 가공을 하고 충진제를 이용하여 가공 패턴을 매운 후 가공 하지 않았던 패턴을 가공 하는 방법으로 고종횡비 또는 예각 패턴이 가능하게 되는 효과가 있다. 즉, 본 발명은 종래의 패턴 가공상의 한계를 극복하는 효과가 있다.First, the present invention has the effect of enabling a high aspect ratio or an acute angle pattern by processing a pattern that has not been processed after filling the processed pattern by using a filler and filling one by one in a non-sequential manner. That is, the present invention has the effect of overcoming the limitations in conventional pattern processing.
그리고, 본 발명의 가공 방법은 도광판 및 각종 광학 필름의 패턴 가공에 적용될 경우, 고종횡비 또는 예각을 갖는 미세패턴의 구현이 가능하게 되며, 본 발명에 의해 형성된 미세패턴은 기존의 미세패턴보다 광 효율이 뛰어나게 되므로 도광판 및 각종 광학 필름 등에 효과적으로 적용할 수 있다.And, when the processing method of the present invention is applied to the pattern processing of the light guide plate and various optical films, it is possible to implement a fine pattern having a high aspect ratio or acute angle, the fine pattern formed by the present invention is light efficiency than the existing fine pattern Since this is excellent, it can be effectively applied to light guide plates and various optical films.
또한, 본 발명의 미세패턴 가공방법은 기계적 가공을 통해 깨끗한 표면을 가진 미세 패턴을 얻을 수 있으며 이와 더불어 저렴한 비용으로 초정밀 미세패턴을 가공할 수 있는 등, 가공 정밀도 및 경제성 측면에서도 뛰어난 효과가 있다.In addition, the micropattern processing method of the present invention can obtain a fine pattern having a clean surface through mechanical processing, and can also process ultra-precision micropatterns at low cost, and also has excellent effects in terms of processing precision and economy.
본 발명의 미세패턴 가공방법은, 가공 하고자 하는 패턴의 홀수 번째(또는 짝수 번째) 패턴을 가공하는 단계와; 가공 한 패턴의 골을 충진제를 이용해서 충진하는 단계와; 아직 가공되지 않은 짝수 번째(또는 홀수 번째) 패턴을 가공하는 단계와; 충진제를 제거하는 단계를 포함하여 구성된다.The fine pattern processing method of the present invention comprises the steps of: processing an odd (or even) pattern of a pattern to be processed; Filling the bone of the processed pattern with a filler; Processing an even (or odd) pattern that has not yet been processed; And removing the filler.
이때, 상기 충진제는 가공시 패턴이 무너지지 않도록 힘을 받칠 수 있는 것이면 어떠한 것이라도 무방하며, 특히 디스플레이, 광학기기, 통신부품, 태양광 발전, 연료전지 분야에 적용하기 위한 부품 제작시에는 충진제로서 UV경화제나 광경화제 등의 수지가 사용된다. 상기 UV경화제의 구성으로는 올리고머(프리폴리머), 반응형 희석제, 광개시제가 필수적이다.At this time, the filler may be any one as long as it can support the force to prevent the pattern from collapsing during processing, especially UV in the manufacturing of parts for applications in the field of display, optical devices, communication components, photovoltaic power generation, fuel cell. Resin, such as a hardening | curing agent and a photocuring agent, is used. An oligomer (prepolymer), a reactive diluent, and a photoinitiator are essential as the UV curing agent.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부도면 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4.
[실시예1]Example 1
도 3의 (가)~(라)는 본 발명의 미세 패턴 가공방법을 순차적으로 나타낸 것으로서, 본 실시예에서는 가공물(10)에 대해 홀수 번째 패턴을 먼저 가공한 다음에 짝수번째 패턴을 가공하는 경우를 예로 들어 설명한다.3 (a) to (d) shows the micro pattern processing method of the present invention in sequence, in this embodiment, when the odd number pattern is first processed on the
이들 도면을 참조하면, 먼저, 가공물(10)이 준비된 상태에서 상기 가공물에 대해 가공하고자 하는 패턴의 홀수 번째 패턴(110)을 가공한다(도 3의 (가) 참조).Referring to these drawings, first, the odd numbered
이어, 가공한 홀수 번째 패턴(110)의 골을 충진제(20)를 이용해서 충진한다(도 3의 (나) 참조). Subsequently, the bone of the processed odd-
다음으로, 가공하고자 하는 패턴의 짝수 번째 패턴(120)을 가공한다(도 3의 (다) 참조). Next, the even-
그리고, 마지막으로 홀수 번째 패턴(110)의 골에 충진되어 있던 충진제(20)를 제거하여 미세패턴의 가공을 완료한다(도 3의 (라) 참조). Finally, the
이와 같이 기계적으로 가공하는 본 발명의 미세패턴 가공방법은, 홀수번째 패턴(110)이 가공된 상태에서 짝수번째 패턴(120)을 가공시 절삭력에 대한 지지력이 충진제(20)로 인해 확보되며, 이로 인해 종횡비가 크고 예각에 가까운 패턴의 기계적 가공이 가능해진다.As described above, in the micropattern processing method of the present invention, the support force for cutting force is secured by the
특히, 본 발명의 미세패턴 가공방법은 리소그래피(lithography) 가공과는 달 리, 공구에 의한 기계적 가공이므로 보다 우수한 표면조도를 갖는 미세패턴의 가공이 가능하며, 비용 측면에서도 보다 저렴하게 미세패턴의 가공이 가능하다.In particular, unlike the lithography process, the micropattern processing method of the present invention is capable of processing a micropattern having a superior surface roughness, since it is a mechanical process by a tool, and processing a micropattern at a lower cost in terms of cost. This is possible.
상기의 가공 과정에서 충진제는 가공시 패턴이 무너지지 않도록 힘을 받칠 수 있는 것이면 어떠한 것이라도 무방한데, 패턴 가공시 절삭력은 보통 수 N(뉴턴: 힘의 단위)이하이므로 가공물의 성질을 변화시키지 않고 수 N정도의 절삭력을 견딜 수 있는 재질이라면 어떠한 재질도 적용가능하기 때문이다. In the above process, any filler may be used as long as it can support a force that does not cause the pattern to collapse during processing. In the case of pattern processing, the cutting force is usually several N (Newton: unit of force) or less, so that the number of materials can be changed without changing the properties of the workpiece. This is because any material can be applied as long as it can withstand about N cutting force.
그리고, 디스플레이, 광학기기, 통신부품, 태양광 발전, 연료전지 분야에 적용하기 위한 부품 제작시에는 충진제로서 UV경화제나 광경화제등의 수지가 사용되는 것이 바람직한데, 먼저 형성된 패턴들에 UV경화제나 광경화제등의 수지를 채우고 경화시킨 후, 그 다음의 패턴들을 가공하고 상기 수지를 제거하면 된다.In the manufacture of components for display, optical devices, communication parts, photovoltaic power generation, and fuel cell fields, it is preferable to use a resin such as a UV hardener or a photocuring agent as a filler. After filling and curing a resin such as a photocuring agent, the following patterns may be processed and the resin may be removed.
[실시예2]Example 2
도 4의 (가) 내지 (라)는 본 발명의 미세 패턴 가공방법에 의해 형성되는 다른 패턴의 가공예를 순차적으로 보여주는 사시도로서, 가공되는 패턴이 다른 경우를 나타낸 것이다.4 (a) to (d) is a perspective view sequentially showing a machining example of another pattern formed by the fine pattern processing method of the present invention, showing a case where the pattern to be processed is different.
본 실시예는 가공물에 형성되는 패턴이 삼각형이 아닌 가로 대비 세로가 긴 직사각형(矩形)일 경우를 나타낸 것으로서, 본 실시예의 패턴은 전술한 실시예1에서의 그것과는 다르지만 가공 과정은 동일한 과정을 거치게 된다.The present embodiment shows a case in which the pattern formed on the workpiece is not a triangle but a rectangle having a vertical length that is longer than the horizontal. The pattern of this embodiment is different from that of the above-described Embodiment 1, but the machining process is the same. Going through.
즉, 도 4의 (가)~(라)를 참조하면, 가공물(10a)이 준비된 상태에서 상기 가공물에 대해 가공하고자 하는 구형 패턴의 홀수 번째 패턴(110)을 가공하고(도 4의 (가) 참조), 이어 가공한 홀수 번째 패턴(110)의 골을 충진제(20)를 이용해서 충진한다(도 4의 (나) 참조). That is, referring to (a) to (d) of FIG. 4, an odd-numbered
그 다음으로, 가공하고자 하는 구형 패턴의 짝수 번째 패턴(120)을 가공한 다음(도 4의 (다) 참조), 마지막으로 홀수 번째 패턴(110)의 골에 충진되어 있던 충진제(20)를 제거하여 미세패턴의 가공을 완료한다(도 4의 (라) 참조). Next, the even-numbered
본 실시예에 있어서도 홀수번째 패턴(110)이 가공된 상태에서 짝수번째 패턴(120)을 가공시 절삭력에 대한 지지력이 충진제(20)로 인해 확보되어 패턴 사이의 벽체가 무너지는 것이 방지되며, 이로 인해 종횡비가 큰 패턴의 기계적 가공이 가능해진다.Also in the present embodiment, when the even-numbered
한편, 가공물의 패턴은 전술한 직사각형(矩形) 이외에 사다리꼴 모양을 이룰 수도 있음은 물론이다.On the other hand, the pattern of the workpiece may also form a trapezoidal shape in addition to the above-described rectangle.
이상에서와 같이, 기존의 일반적인 가공 방법은 패턴을 순차적으로 가공하는 방법으로서 종횡비가 커지거나 예각에 가까울수록 각 패턴의 절삭력에 대한 지지력이 약해지므로 패턴이 무너져 원하는 형상을 얻기가 힘들지만, 본 발명에서는 기존의 가공 방법을 달리 해서 충진제(20)를 이용하여 각 패턴이 절삭에 대한 지지력을 갖게 하여 고종횡비 또는 예각의 패턴을 효과적으로 가공할 수 있게 된다.As described above, the conventional general processing method is a method of processing the pattern sequentially, the greater the aspect ratio or the closer to the acute angle, the weaker the bearing force for the cutting force of each pattern, so that the pattern is collapsed, so that it is difficult to obtain a desired shape. By using the
한편, 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예들로 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구 범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.On the other hand, the rights of the present invention is not limited to the embodiments described above, but is defined by what is described in the claims, and those skilled in the art can make various modifications and adaptations within the scope of the claims. It is self evident.
본 발명은 비순차적인 방법으로 하나 건너 하나씩 패턴 가공을 하고 충진제를 이용하여 가공 패턴을 매운 후 가공 하지 않았던 패턴을 가공하는 방법으로 고종횡비 또는 예각 패턴이 가능하다. According to the present invention, a high aspect ratio or an acute angle pattern is possible by processing a pattern that is not processed after filling a processing pattern by using a filler and filling one by one in a non-sequential manner.
이러한 고종횡비 또는 예각의 패턴은 기존의 패턴보다 광 효율이 뛰어나, 도광판 및 각종 광학 필름등에 효과적으로 적용 가능하며, 그 응용 분야를 디스플레이, 광학기기, 통신부품, 태양광 발전, 연료전지등의 부품 제조시로 확장 가능하므로 본 발명은 산업상 산업상 이용가능성이 매우 높다.Such high aspect ratio or acute angle patterns are more efficient than conventional patterns, and can be effectively applied to light guide plates and various optical films. The fields of application include parts for display, optical devices, communication parts, solar power generation, fuel cells, etc. Since the present invention can be extended to a large scale, the present invention has a high industrial applicability.
도 1은 백라이트 유닛을 구성하는 도광판을 나타낸 사시도1 is a perspective view illustrating a light guide plate constituting a backlight unit;
도 2는 기존의 미세패턴 가공방법을 설명하기 위한 개념도로서,2 is a conceptual diagram for explaining a conventional fine pattern processing method,
(가)는 셰이핑 가공을 설명하기 위한 요부 사시도(A) Main part perspective for explaining shaping process
(나)는 셰이핑 가공된 패턴 형상 및 관련 기술용어를 설명하기 위한 가공물의 측면도(B) is a side view of the workpiece to explain the shape of the processed pattern and related technical terms
도 3은 본 발명의 미세 패턴 가공방법을 순차적으로 나타낸 것으로서,3 is a sequential view showing a fine pattern processing method of the present invention,
(가)는 가공하고자 하는 패턴의 홀수 번째 패턴을 가공한 후의 상태도(A) is a state diagram after processing the odd-numbered pattern of the pattern to be processed
(나)는 가공한 패턴의 골을 충진제를 이용해서 충진한 모습을 나타낸 상태도(B) is a state diagram showing the filling of the processed pattern bone with a filler
(다)는 가공하고자 하는 패턴의 짝수 번째 패턴을 가공한 후의 상태도(C) is a state diagram after processing the even-numbered pattern of the pattern to be processed
(라)는 충진제를 제거하여 미세패턴의 가공을 완료한 후의 상태도(D) is a state diagram after completing the processing of the fine pattern by removing the filler.
도 4의 (가) 내지 (라)는 본 발명의 미세 패턴 가공방법에 의해 형성되는 다른 패턴의 가공예를 순차적으로 보여주는 사시도4 (a) to (d) is a perspective view showing a processing example of another pattern formed by the fine pattern processing method of the present invention in sequence
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10,10a: 가공물 110:홀수 번째 패턴10,10a: Workpiece 110: Odd numbered pattern
120:짝수 번째 패턴 20: 충진제120: Even Pattern 20: Filler
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KR20050099422A (en) * | 2004-04-10 | 2005-10-13 | 한국기계연구원 | Micro parts manufacturing method of three dimension shape |
JP2005340145A (en) * | 2004-05-27 | 2005-12-08 | Tamotsu Azuma | Pattern forming method for light guide plate of surface light emitting body |
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2008
- 2008-12-18 KR KR1020080129242A patent/KR100979505B1/en not_active IP Right Cessation
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