KR100987456B1 - 곡면스탬퍼의 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 곡면스탬퍼의 제작방법에 관한 것으로서, 상세하게는 신속하게 용이하게 곡면스탬퍼를 제작할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유연기판에 소정의 패턴을 형성하는 단계와; 상기 유연기판에 곡면이 형성되도록 배치하는 단계와;상기 곡면이 형성된 유연기판에 대하여 도금공정을 수행하여 상기 패턴이 전사된 곡면스탬퍼를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡면스탬퍼 제작방법을 제공한다.

곡면스탬퍼, 가이드, 유연몰드

Description

곡면스탬퍼의 제작방법{A production method of A curved stamper having a curved surface}

본 발명은 곡면스탬퍼의 제작방법에 관한 것으로서, 상세하게는 유연기판 또는 유연몰드에 형성된 패턴이 전사된 곡면스탬퍼를 형성하는 발명에 관한 것이다.

현대의 정밀 가공기술, 예를 들어 MEMS(Micro Electro Mechanical System)와 같은 기술의 발달과 더불어 미세패턴이 형성된 스탬퍼를 이용하여 다양한 형태의 미세구조물이 제작되고 있으며, 이러한 미세구조물들은 우주항공기술이나 정밀의료기기등에 널리 적용되고 있다.

소정의 제품에 원하는 미세패턴을 형성시키기 위해서는 그러한 패턴을 구비하는 스탬퍼를 이용하여 제작하는 것이 일반적이며, 종래의 미세 패턴을 만들기 위해 LIGA(Lithographie, Galvanoformug, Abformung in German) 공정이 이용된다.

즉, 이 공정은 기판을 세척하는 단계, 세착한 기판위에 감광막을 도포하는 단계, 도포된 감광막을 열처리(Soft Bake)하는 단계, 소정 형태의 패턴마스크를 올리고 노광하는 단계, 노광된 감광막을 통해 현상하는 단계, 감광막이 부분적으로 제거된 곳에 열처리(Hard Bake)를 통해 소정 형태의 형상을 만드는 단계, 제작된 형상위에 전도층(Cu, Ni 등)막을 증착하는 단계, 완성된 패턴금속(Cu, Ni 등) 면을 니켈도금을 통해 마스터 스탬퍼를 제작하는 단계, 및 상기 마스터스탬퍼를 이형시켜 재도금하여 스탬퍼를 제작하는 단계를 포함하고 있다.

보통 이와 같은 공정에 사용되는 기판은 평면인 경우가 대부분이므로, 상술한 공정에서 나오게 되는 스탬퍼의 면도 평면일 수 밖에 없다.

그러나, 최근에 들어서 초정밀 가공기술에 있어서, 곡면에 미세패턴을 갖는 구조물에 대한 수요가 증대되는 경향이 있는데, 상술한 평면 스탬퍼로서는 그러한 곡면에 배치된 미세패턴을 구현하는데 어려움이 있었다.

또한, 평면스탬퍼를 변형시켜 곡면스탬퍼를 구현한다고 하더라도, 스탬퍼에 형성된 미세패턴의 손상이 발생할 수 있다는 문제점이 있으며, 곡면스탬퍼의 곡면부분의 곡률이 불균일하게 된다는 문제점도 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 마련된 것으로서, 보다 용이하고 신속한 방법으로 곡면스탬퍼를 제작하는데 그 목적이 있다.

또한, 다양한 곡률을 갖는 스탬퍼를 제작하는데 또 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유연기판에 소정의 패턴을 형성하는 단계; 상기 유연기판에 곡면이 형성되도록 배치하는 단계; 상기 곡면이 형성된 유연기판에 대하여 도금공정을 수행하여 상기 패턴이 전사된 곡면스탬퍼를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡면스탬퍼 제작방법을 제공한다.

또한, 상기 유연기판에 곡면이 형성되도록 배치하는 단계는 소정의 곡면이 형성되는 가이드부재에 상기 유연기판을 배치하여 상기 유연기판이 소정의 곡률을 가진상태로 배치하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 기판에 소정의 패턴을 형성하는 단계; 상기 패턴이 형성된 기판위에 유연재료를 도포하여 상기 패턴이 전사된 유연몰드를 형성하는 단계; 상기 유연몰드가 소정 곡면을 갖도록 하고 상기 유연몰드에 대하여 도금공정을 수행하여 상기 유연몰드에 형성된 패턴이 전사된 곡면스탬퍼를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡면스탬퍼 제작방법을 제공한다.

또한, 상기 유연몰드가 소정의 곡면을 갖도록 하는 것은 소정 곡면이 형성되는 가이드 부재에 상기 유연몰드를 배치함으로써 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유연몰드는 상기 가이드부재에 마련되는 진공흡착통로의 진공압에 의하여 상기 가이드부재에 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유연몰드에 대한 도금공정 전에 상기 유연몰드의 패턴부분에 상기 곡면스탬퍼와 유연몰드간의 분리가 용이해질 수 있도록 분리층을 도포하는 단계를 더 포함한다.

그리고, 상기 유연몰드는 PDMS로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하여 곡면스탬퍼가 신속하고도 용이하게 생산될 수 있으므로 곡면스탬퍼에 대한 생산성이 제고될 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 유연한 재료를 기초로 하여 스탬퍼에 전사될 패턴을 형성함으로써 다양한 곡률을 갖는 스탬퍼를 제작할 수 있는 장점도 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 알아보기로 하겠다.

도1(a)에서 개시된 바와 같이, 우선 원하는 패턴을 형성하기 위하여 소정의 평면기판(10)위에 감광액(20)을 도포한다. 그리고, 도1(b)에서 개시된 바와 같이, 소정의 패턴이 그려진 마스크(30)를 상기 평면기판(10)위에 배치하고, 상기 마스크(30)의 상면 부분에서 노광을 시키면, 도1(c)에서 도시한 것처럼, 상기 평면기판(10)의 상면에는 상기 마스크(30)에 프린트된 패턴에 대응되는 패턴(40)이 형성된다.

여기서 패턴(40)은 나노크기 또는 마이크로 크기의 미세패턴으로 구성되는 것이 바람직하다.

이후 도2(a)와 같이 패턴(40)이 형성되는 기판(10)위에 소정의 유연재료를 도포하여 상기 패턴(40)의 역패턴이 형성되는 유연몰드(60)를 형성한다. 이때, 상기 유연몰드(60)를 구성하는 유연재료는 PDMS(polydimethylsiloxane) 등과 같이 유연성을 가진 물질로 구성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 유연몰드(60)와 상기 기판(10) 및 패턴(40) 사이에는 상기 유연몰드(60)의 분리가 원활하게 이루어질 수 있도록 TMCS(Trimethyl chloro silan)와 같은 분리층을 진공증착하는 것이 바람직하다.

상기 유연몰드(60)가 어느정도 경화되고 상기 유연몰드(60)에 상기 패턴(40)의 역패턴이 모사된 경우, 도2(b)와 같이 상기 유연몰드(60)를 상기 기판(10)으로 부터 분리한 후 소정의 곡면(105)이 형성되어 있는 가이드부재(100)에 배치시킨다.

상기 유연몰드(60) 부분 중 상기 역패턴이 형성된 부분의 반대 쪽이 상기 곡면(105)와 접촉하여 배치되는 것이며, 상기 유연몰드(60)의 측면 배치형상은 상기 곡면의 측단면에 대응되는 곡선형태가 된다.

상기 가이드부재(100)에는 소정의 진공흡착통로(110) 가 마련되는데, 상기 유연몰드(60)가 상기 가이드부재(100)의 곡면(105)에 면접한 상태에서 상기 가이드부재(100)와 연결된 진공펌프(P)가 작동하면, 상기 진공펌프의 진공압이 상기 진공흡착통로(110)를 통하여 상기 유연몰드(60)에 가해지게 됨으로써, 상기 유연몰드(60)가 상기 곡면(105)에 고정된다.

도3(a)에 도시된 바와 같이, 곡면스탬퍼 제작을 위해 필요한 도금을 위하여 상기 유연몰드(60)위에 일정 두께의 금속 씨앗층(Seed layer)(120)를 도포하고, 도3(b)에서 개시된 바와 같이, 금속씨앗층(120)이 도포된 패턴 위에 미세패턴 위에 이들을 덮는 니켈(Ni)이나 구리(Cu)와 같은 금속층을 도금(electroforming)공정을 통하여 형성하고, 이후 도2(c)와 같이 그 금속층(120)을 상기 기판으로부터 떼어내면 소정의 패턴을 가진 곡면스탬퍼(130)가 제작되는 것이다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 대하여 알아보기로 하겠다.

도4(a)에서 개시된 바와 같이, 우선 원하는 패턴을 형성하기 위하여 소정의 유연기판(Flexible Substrate, 210)위에 감광액(20)을 도포한다. 그리고, 도4(b)에서 개시된 바와 같이 유연기판(210)의 상면 부분에 대하여 노광을 시키면, 상기 유연기판(210)의 상면에는 소정의 패턴(240)이 형성된다.

이후, 상기 패턴(240)이 형성된 유연기판(210)을 소정의 곡면(105)이 형성되며, 그 내부에 진공흡착통로(110)가 형성되는 가이드부재(100)에 얹혀 놓게 되면, 상기 유연기판(210)의 형태는 상기 곡면(105)의 형상에 대응되는 곡면을 형성하게 된다.

여기서도, 제1실시예와 같이, 상기 가이드부재(100)와 연결된 진공펌프(P)를 사용하여 상기 유연기판(210)에 대하여 진공압을 가함으로써 상기 유연기판(210)이 상기 곡면(105)에 고정되도록 한다.

도5(a)에 도시된 바와 같이, 곡면스탬퍼 제작을 위해 필요한 도금을 위하여 상기 유연기판(210)과 상기 패턴(240)위에 일정 두께의 금속 씨앗층(Seed layer)(320)를 도포하고, 도5(b)에서 개시된 바와 같이, 금속씨앗층(320)이 도포된 패턴 위에 미세패턴 위에 이들을 덮는 니켈(Ni)이나 구리(Cu)와 같은 금속층(330)을 도금(electroforming)공정을 통하여 형성한다.

이후 도5(c)와 같이 그 금속층을 상기 기판으로부터 떼어내면 소정의 패턴을 가진 곡면스탬퍼(330)가 제작되는 것이다.

제1,2실시예에 따른 곡면스탬퍼 제작방법의 경우, 상기 가이드부재(100)의 곡면(105)의 형태에 따라 다양한 형상 및 곡률을 갖는 곡면스탬퍼가 형성될 수 있도록 할 수 있는 특징이 있다.

도1은 본 발명의 제1실시예에 의하여 평면기판에 패턴을 형성하는 단계를 도시한 것이다.

도2는 본 발명의 제1실시예에서 유연몰드를 형성하고, 이를 곡면가이드부재에 배치한 것을 도시한 것이다.

도3은 상기 유연몰드에 의하여 곡면스탬퍼를 제작하는 공정을 도시한 것이다.

도4는 본 발명의 제2실시예에서 유연기판에 대하여 패턴을 형성하고 이를 곡면가이드부재에 배치하는 과정을 도시한 것이다.

도5는 본 발명의 제2실시예에서 유연기판을 이용하여 곡면스탬퍼를 제작하는 공정을 도시한 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

10: 평면기판 40, 240: 패턴

60: 유연몰드 100: 가이드부재

105: 곡면 110: 진공흡착통로

130, 330: 곡면스탬퍼 210: 유연기판

Claims (8)

1. 유연기판에 소정의 패턴을 형성하는 단계;

   상기 유연기판에 곡면이 형성되도록 배치하는 단계;

   상기 곡면이 형성된 유연기판에 대하여 도금공정을 수행하여 상기 패턴이 전사된 곡면스탬퍼를 형성하는 단계를 포함하고,

   상기 유연기판에 곡면이 형성되도록 배치하는 단계는 소정의 곡면이 형성되는 가이드부재에 상기 유연기판을 배치하여 상기 유연기판이 소정의 곡률을 가진 상태로 배치됨으로써 이루어지며,

   상기 유연기판은 상기 가이드부재에 마련되는 진공흡착통로의 진공압에 의하여 상기 가이드부재에 고정되는 것을 특징으로 하는 곡면스탬퍼 제작방법.
2. 삭제
3. 기판에 소정의 패턴을 형성하는 단계;

   상기 패턴이 형성된 기판위에 유연재료를 도포하여 상기 패턴이 전사된 유연몰드를 형성하는 단계;

   상기 유연몰드가 소정 곡면을 갖도록 하고 상기 유연몰드에 대하여 도금공정을 수행하여 상기 유연몰드에 형성된 패턴이 전사된 곡면스탬퍼를 형성하는 단계를 포함하고,

   상기 유연몰드가 소정의 곡면을 갖도록 하는 것은 소정 곡면이 형성되는 가이드 부재에 상기 유연몰드를 배치함으로써 이루어지며,

   상기 유연몰드는 상기 가이드부재에 마련되는 진공흡착통로의 진공압에 의하여 상기 가이드부재에 고정되는 것을 특징으로 하는 곡면스탬퍼 제작방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제3항에 있어서,

   상기 유연몰드에 대한 도금공정 전에 상기 유연몰드의 패턴부분에 상기 곡면스탬퍼와 유연몰드간의 분리가 용이해질 수 있도록 분리층을 도포하는 단계를 더포함하는 곡면스탬퍼 제작방법.
7. 제3항에 있어서,

   상기 유연몰드는 PDMS로 구성되는 것을 특징으로 하는 곡면스탬퍼 제작방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 유연기판에 대한 도금공정 전에 상기 유연기판의 패턴부분에 상기 곡면스탬퍼와 유연기판간의 분리가 용이해질 수 있도록 분리층을 도포하는 단계를 더 포함하는 곡면스탬퍼 제작방법.

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