KR101165879B1 - 패턴 블랭킷 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유연성 있는 기재 및 대면적 상의 패턴 블랭킷을 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 패턴 블랭킷은 마스터 패턴으로부터 리플리케이션하는 방법으로 제조될 수 있다. 구체적으로 본 발명은 마스터의 표면을 처리하는 단계, 상기 마스터 상에 엘라스토머를 부어 블랭킷을 형성하는 단계, 열풍건조를 통하여 기포를 제거하는 단계, 상기 블랭킷 표면에 지지체를 형성하는 단계, 쿠션층을 형성하는 단계 및 상기 지지체가 형성된 블랭킷을 마스터로부터 탈거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 블랭킷 제조방법을 제공한다.

본 발명은 마스터와 블랭킷 간의 이형력을 높임으로써 마스터로부터 블랭킷의 탈거를 용이하게 하고, 표면 에너지가 낮은 블랭킷의 표면에 지지체를 부착시켜 마스터와 블랭킷 간의 크기 편차를 줄이고, 블랭킷의 기계적물성과 치수안정성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

패턴 블랭킷, 이형처리, 마스터 표면 처리, 플라즈마 처리, 실란 화합물, 기상증착

Description

패턴 블랭킷 제조방법{Method for preparing a patterned blanket}

본 발명은 대면적 상의 패턴 블랭킷을 제조하는 방법에 관한 것이다.

종래 미세 패터닝 공정에서는 포토리소그래피 공정이 많이 사용되었다. 그러나, 유연성 있는 기재 즉, 엘라스토머 상에 패터닝에 포토리소그래피 공정을 적용하는데 있어서는 기존의 단단한 기판에 대한 공정에서 사용되던 식각 등의 방법을 적용할 수 없으므로 새로운 패턴 형성 방법이 제안될 필요가 있었다. 더욱이 대면적 패턴으로 갈수록 비용 절감, 생산속도 향상 면에서 진보된 패턴 형성방법이 요구되었고, 이러한 필요성으로부터 대두된 것이 롤투롤 프로세스 또는 패터닝(roll-to-roll process, roll-to-roll patterning) 방법이다.

롤투롤 프로세스에서 중요한 것 중의 하나가 롤에 들어가게 되는 블랭킷의 제작이다. 상기 블랭킷은 가격이 비싸고 공정 단계가 까다로운 노광공정을 대신하여 소정의 패턴으로부터 리플리케이션하는 방법으로 패턴을 형성할 수 있는 방법이 연구되어 왔다.

이러한 블랭킷의 리플리케이션 과정에서 요구되는 것은 하나의 마스터로부터 일정한 규격의 블랭킷을 빠른 시간에 제작함으로써 일정한 규격의 블랭킷을 대량 생산할 수 있어야 한다는 것이다. 또한 블랭킷 제조에 있어서 문제가 되는 것은 a)두께 균일도, b)블랭킷 내의 이물질(기포, 먼지 등) 존재 여부, c)패드와 지지필름간의 점착성, d)공정 안정성을 위한 쿠션층의 도입 등이다.

본 발명은 바람직한 물성을 만족하는 마스터의 리플리케이션(replication)에 적용 가능한 대면적 블랭킷을 용이하게 제조할 수 있는 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 마스터에 특정 처리를 함으로써 표면에너지를 낮추어 리플리케이션시 블랭킷과 마스터간의 이형력을 높여주고, 두께 조절을 위해 블레이드를 통해 균일하게 코팅된 엘라스토머를 깎아주며, 미경화된 블랭킷을 부은 후 기포를 제거하고, 블랭킷에 지지체를 붙임으로써 블랭킷과 마스터간의 치수오차를 줄이며, cushion층을 붙여주여 인쇄성을 좋게 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 마스터 표면을 발수 처리하는 단계, 상기 마스터 상에 엘라스토머를 캐스팅하여 블랭킷을 형성하는 단계, 열풍 건조를 통하여 엘라스토머 코팅 시 발생한 기포를 제거해주면서 경화시키는 단계, 상기 블랭킷 표면에 지지체를 붙이는 단계, 상기 지지체 표면에 쿠션층을 붙이는 단계 및 상기 지지체가 형성된 블랭킷을 마스터로부터 탈거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 블랭킷 제조방법을 제공한다.

상기 제조방법에서 상기 블랭킷 표면에 지지체를 붙이는 단계 이전에 상기 블랭킷의 표면을 활성화시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제조방법에서 마스터 표면의 발수 처리는 실란 화합물을 증착시키는 것일 수 있다.

상기 제조방법에서 실란 화합물 증착 전 단계로서 마스터 표면을 플라즈마 세정 처리하는 것을 추가로 포함할 수 있다.

상기 제조방법에서 블랭킷 표면의 활성화는 플라즈마 처리로 수행될 수 있다.

상기 제조방법에서 지지체를 형성하는 단계 이전에 블랭킷 표면에 점착층을 형성시키는 과정을 추가로 포함할 수 있다.

상기 제조방법에서 점착층은 점착제를 코팅하거나 점착필름을 라미네이팅하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 방법에 의하면 용이한 방법으로 마스터와 크기 편차가 없도록 마스터의 반전 패턴을 갖는 블랭킷을 리플리케이션할 수 있다. 또한, 대면적 패턴 블랭킷을 대량 생산할 수 있다.

그리고, 블랭킷의 기계적 물성 향상을 도모할 수 있으며, 블랭킷 제조에 있어서, 기포 제거를 위하여 장시간 방치 할 필요없이 신속하게 블랭킷을 생산할 수 있다.

또한, 쿠션층을 포함함으로써 블랭킷에서 인쇄의 안정성을 확보할 수 있다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 패턴 블랭킷 제조방법을 도시한 것으로 이를 참고하면 본 발명은 마스터를 표면 처리하고, 상기 마스터에 엘라스토머를 캐스팅하여 블랭킷을 형성한 다음, 상기 블랭킷의 표면을 활성화시키고, 상기 활성화된 블랭킷 표면에 점착층 및 지지체를 형성한 다음, 또다시 점착층 및 쿠션층을 형성시키고, 제조된 블랭킷을 마스터로부터 탈거하는 단계에 의해 패턴 블랭킷을 제조한다.

상기 마스터는 패턴이 형성되어 있는 것이면 어느 것이든 가능하다. 즉, 리플리케이션 될 패턴을 포함 폴리머 수지, 글래스 재료 등이 사용될 수 있다.

도2는 본 발명의 제조방법에 의해 완성된 패턴 블랭킷을 도시한 것이다. 즉, 패턴을 포함하는 블랭킷이 점착층을 통해 기재가 되는 지지체에 부착되어 있다. 상기 지지체는 PET 등의 유연한 필름으로 엘라스토머 재료로 형성된 블랭킷의 기계적 물성을 향상시키고 변형을 막아 치수 안정성을 도모한다. 또한 제조과정에서 동일한 규격의 지지체로 고정되는 블랭킷은 마스터와 치수 편차가 없으며, 제조되는 블랭킷 간의 치수편차도 줄어들어 블랭킷의 치수 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 지지체 상에 쿠션층을 추가로 형성시킬 수 있다.

상기 마스터의 표면 처리는 마스터와 블랭킷 간의 이형력을 향상시킴으로써 마스터로부터 블랭킷의 탈리를 용이하게 하기 위한 표면의 이형처리이다. 마스터의 표면은 도4에 도시된 바와 같이 히드록시기를 포함하여 친수성을 띄게 된다. 마스 터 표면으로부터 이러한 히드록시기를 발수성기 예를 들면 메틸 등의 알킬기 또는 플로로기 등으로 대체함으로써 마스터 표면을 발수처리한다. 마스터 표면의 발수처리로 본 발명이 예견하는 바람직한 방법은 실란 화합물을 증착시키는 것이다. 바람직하게 실란 화합물의 단분자막 코팅 처리한다. 도4에 도시된 바와 같이 실란 화합물의 코팅에 의해 마스터 표면은 발수성을 띄게 됨으로써 블랭킷 재료로 사용되는 엘라스토머 재료의 탈거를 용이하게 한다. 본 발명에서 실란 화합물로 바람직하게 클로로트리메틸실란(TMCS)를 사용하였으나, 할로겐, 아민 등 히드록시기와 반응성 있는 치환기를 포함한 실란 화합물이면 어느 것이나 가능하게 사용될 수 있다. 실란 화합물의 증착은 화학적 기상 증착법(CVD)으로 시행하는 것이 높은 순도 및 우수한 스텝 커버리지(step coverage)면에서 바람직하다. 실란 화합물의 증착 이전에 플라즈마 처리로 마스터 표면을 세정하는 것이 바람직하다.

표면 처리된 마스터 표면에 블랭킷 재로로서 엘라스토머를 캐스팅한다. 그런 후 단시간(10~20분) 열풍건조 처리하면 엘라스토머 내부에 생성되는 기포를 제거할 수 있다.

그런다음 블레이드를 이용해서 기포가 제거된 엘라스토머 층을 원하는 두께로 밀어준다.

마스터와 블랭킷 간에 크기 편차를 줄이고, 블랭킷의 기계적 물성과 치수 안정성을 향상시키는 수단으로서 지지체를 블랭킷 표면에 형성하는 것은 상술한 바와 같으나, 블랭킷과 지지체 간의 점착력을 향상시키기 위해서는 블랭킷과 지지체 사이에 점착층을 형성한다. 상기 점착층은 점착제의 코팅 또는 점착필름의 라미네이 팅으로 형성될 수 있다. 단 표면 에너지가 낮은 블랭킷의 표면에 점착층을 형성하기 전 단계로서 블랭킷 표면을 플라즈마 처리하여 활성화시키는 것이 바람직하다. 활성화된 블랭킷 표면에 점착층을 형성하고 다음으로 지지체를 형성한다. 지지체는 PET 필름 등 유연성 있는 필름재를 라미네이팅하는 것으로 형성된다.

마지막으로, 지지체 위에 쿠션층을 추가로 형성할 수 있다. 상기 쿠션층은 인쇄 안정성을 향상시키는 역할을 한다. 블랭킷의 엘라스토머 층에는 원하는 부분에 인쇄를 하여 인쇄층을 형성할 수 있다. 이때, 엘라스토머의 특성으로 인하여, 스웰링 등의 현상이 일어나서 엘라스토머 층의 부피가 변한다든지의 이유로 안정적인 인쇄 물성 확보가 어렵다. 이때, 쿠션층이 지지함으로써 보다 안정적으로 원하는 패턴을 인쇄할 수 있다. 즉, 쿠션성으로 인쇄층이 스웰링 등의 요인으로 인하여 두께가 변했을 때, 그 차이를 보안해주는 역할을 한다.

쿠션층으로 사용될 수 있는 재질은 기공을 포함하는 재질로서, 발포 PE, 발포 우레탄 등이 사용될 수 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.

실시예 1

마스터의 표면에 플라즈마 클리닝을 실시한다. 그 후 desiccator 안에서 TMCS (Chlorotrimethylsilane, Sigma-Aldrich)를 기상 증착시켜 마스터를 표면에 단분자막 코팅을 해서 이형처리를 했다. 고점도의 엘라스토머(Polydimethylsiloxane, Sylgard 184® Dow Corning)를 마스터에 부었다. 그 후, blade를 이용해서 원하는 두께로 엘라스토머를 깎아주었다. 그런다음, 엘라스토머 위에서, 90℃의 열풍을 가하면서, 10~20분 정도 열경화시킴으로써 엘라스토머를 부어줄 때 생긴 기포들을 제거했다.

다음으로, 열경화된 블랭킷에 지지체를 붙일 표면에 점착 필름(대현 ST社)을 라미네이팅한 후, 지지체로 350mm PET film(Skyrol® SKC)를 라미네이팅하였다. 다음으로, 점착 필름(대현 ST社)을 라미네이팅한 후, 쿠션층 (엘라스토머(Polydimethylsiloxane, Sylgard 184® Dow Corning)에 발포입자(Expancel® HaEx chemical)를 100:2(wt%)로 섞은 것을 경화시킨 것)을 라미네이팅 하였다. 그리고, 마스터에서 지지체가 부착된 블랭킷을 탈거했다.

실시예 2

마스터 위에서의 블레이드 간격을 300um/500um/600um/700um/900um로 조절하면서 엘라스토머의 두께 조절을 실시하는 것을 제외하고 실시예1과 동일한 방법으로 블랭킷을 제조하였다. 이와 같은 실험을 통하여 간격에 따른 두께 조절 정도를 확인하였다.

비교예 1

실시예 1에서 열풍건조 대신 90℃로 히팅하는 것을 제외하고 실시예1과 동일한 방법으로 블랭킷을 제조하였다.

비교예 2

비교예1에서 지지체를 붙이는 것을 제외하고 비교예1과 동일한 방법으로 블랭킷을 제조하였다.

도 5a 및 b는 열풍건조의 시행의 유무에 따라 기포가 제거되는 정도를 비교한 것이다. 열풍건조를 한 블랭킷의 경우 기포가 제거되었지만, 하지 않은 블랭킷의 경우 많은 수의 기포가 발견되었다.

도6은 실시예 2의 결과로서, 블레이드 갭에 따른 엘라스토머의 두께를 나타낸 것이다. Y축의 우측이 두께이고, 단위는 um입니다. Y축의 좌측이 최대-최소값, 표준 편차의 값이고, 단위는 um이다.

도 7은 지지체의 유무 따른 치수 안정성을 측정한 결과이다. 즉, 도면 상의 마스터로 패턴을 뜬 뒤 지지체의 유무에 따른 십자 표시간의 거리를 측정한 후, 그 변화값을 측정한 결과이다. 측정은 10회 측정을 한 후, 평균을 낸 것이고, ±의 의미는 최대값과 최소값의 차이를 의미한다. 예를 들어서, 10회 평균값이 10이 나왔고, 그 data 중에 최소치가 7이고 최대치가 14가 나왔다면 10 ± 7로 표기를 하였다.

도 8a 및 b는 쿠션층의 유무에 따른 인쇄성을 나타낸 것으로, 쿠션층이 있는 경우 안정적인 인쇄 결과를 나타내고 있음을 확인할 수 있다.

도 1은 본 발명의 패턴 블랭킷 제조방법을 도시한 것이다.

도 2는 본 발명의 제조방법에 의해 완성된 패턴 블랭킷의 구조를 도시한 것이다.

도 3은 블랭킷 단면도를 나타낸 것이다.

도 4는 마스터 표면의 이형 처리 mechanism을 도시한 것이다.

도 5a 열풍건조를 시행한 블랭킷을 도시한 것이고, 5b는 열풍건조를 시행하지 않은 블랭킷을 도시한 것이다.

도 6은 블레이드 갭에 따른 두께 조절 테이블이다.

도 7은 지지체에 따른 치수변화를 나타낸 것이다.

도 8a는 쿠션층이 없는 경우 인쇄결과를 나타낸 것이고, 도 8b는 쿠션층이 있는 경우 인쇄결과를 나타낸 것이다.

Claims (9)

1. 마스터의 표면을 발수 처리하는 단계,

   상기 마스터 상에 엘라스토머를 캐스팅하여 블랭킷을 형성하는 단계,

   상기 블랭킷에 열풍건조를 통하여 기포를 제거하는 단계,

   상기 블랭킷 표면에 지지체를 형성하는 단계,

   상기 지지체 상에 기공을 포함하는 재질로 제조된 쿠션층을 형성하는 단계 및

   제조된 블랭킷을 마스터로부터 탈거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 블랭킷 제조방법.
2. 제 1 항에서,

   상기 블랭킷 표면에 지지체를 형성하는 단계 이전에 상기 블랭킷의 표면을 활성화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 블랭킷 제조방법.
3. 제 1 항에서,

   상기 마스터 표면의 발수 처리는 실란 화합물을 증착시키는 것을 특징으로 하는 패턴 블랭킷 제조방법.
4. 제 3 항에서,

   상기 실란 화합물의 증착 전단계로서 마스터 표면을 플라즈마 세정 처리하는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 블랭킷 제조방법.
5. 제 2 항에서,

   상기 블랭킷 표면의 활성화는 플라즈마 처리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 패턴 블랭킷 제조방법.
6. 제 1 항에서,

   상기 블랭킷 표면에 지지체를 형성하는 단계 이전에 블랭킷 표면에 점착층을 형성하는 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 블랭킷 제조방법.
7. 제 6 항에서,

   상기 점착층은 점착제를 코팅하여 생성되는 층이거나 점착필름을 라미네이팅하여 생성되는 층인 것을 특징으로 하는 패턴 블랭킷 제조방법.
8. 삭제
9. 제 1 항에서,

   상기 기공을 포함하는 재질은 발포 PE, 발포 우레탄 및 발포 PDMS(polydimethylsiloxane) 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 패턴 블랭킷 제조방법.

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