KR101385976B1 - 나노-마이크로 복합 패턴 형성을 위한 몰드의 제조 방법 - Google Patents

나노-마이크로 복합 패턴 형성을 위한 몰드의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 나노-마이크로 복합 패턴 형성을 위한 몰드의 제조 방법에 관한 것으로서, 노광 공정 없이 저렴한 공정 비용으로 나노-마이크로 복합 패턴 형성용 몰드를 제조할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 제품 표면에 나노 패턴과 마이크로 패턴을 형성하는데 이용되는 몰드의 제조 방법에 있어서, 마이크로 패턴을 갖는 몰드용 기판을 제조하는 과정; 나노 패턴을 갖는 나노 패턴 기판을 제조하는 과정; 상기 나노 패턴 기판의 나노 패턴 위에 수지를 도포한 뒤 경화시켜 나노 패턴 몰드 층을 형성하고, 상기 나노 패턴 몰드 층 위에 접착층을 적층하는 과정; 상기 나노 패턴 기판의 나노 패턴 몰드 층을 상기 접착층을 이용하여 몰드용 기판의 마이크로 패턴 위에 부착하는 과정; 및 상기 나노 패턴 기판을 나노 패턴 몰드 층으로부터 분리하여 제거함으로써 몰드용 기판 위의 마이크로 패턴 영역에 나노 패턴 몰드 층의 나노 패턴이 복합적으로 존재하는 몰드를 완성하는 과정;을 포함하는 나노-마이크로 복합 패턴 형성을 위한 몰드의 제조 방법을 제공한다.

Description

나노-마이크로 복합 패턴 형성을 위한 몰드의 제조 방법{Manufacturing method of mold for forming nano-micro composite pattern}
본 발명은 나노-마이크로 복합 패턴 형성을 위한 몰드의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 노광 공정 없이 저렴한 공정 비용으로 나노-마이크로 복합 패턴 형성용 몰드를 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.
표면에 미세 패턴을 형성하기 위한 종래의 방법으로는, 표면에 나노 또는 마이크로 패턴이 가공된 몰드를 이용하여 미세 패턴이 형성된 기판 또는 필름을 직접 성형하거나, 마스터 몰드를 이용하여 고분자 몰드를 제작한 후 이 고분자 몰드를 이용하여 제품 표면에 미세 패턴을 성형하는 방법을 들 수 있다.
여기서, 고분자 몰드를 이용하는 방법은 마스터 몰드의 수명을 연장할 수 있는 이점이 있다.
이러한 공정의 선행문헌으로는 미국특허 제8,207,086호, 한국공개특허 제10-2009-0030932호, 한국등록특허 제10-0601264 등을 들 수 있다.
그 밖의 미세 패턴 형성 방법에 대해 설명하면 도 1은 몰드(mold)를 이용한 열적 성형 방법을 나타내고 있다.
도시된 바와 같이, 기판(1) 표면에 도포된 성형용 수지(2)를 일정 온도로 가열한 상태에서 미세 패턴을 가지는 몰드(패턴 금형)(3)를 이용하여 상기 수지(2)에 압력을 가해줌으로써 미세 패턴을 성형한다.
그리고, 도 2는 종래의 또 다른 미세 패턴 형성 방법을 나타내는 도면으로, 몰드를 이용한 자외선 성형 방법을 나타내고 있다.
도시된 바와 같이, 미세 패턴이 형성된 몰드(4) 위에 자외선 경화 수지(UV-curable resin)(5)를 균일하게 도포하고, 그 위에 투명 기판(6)을 덮은 다음, 투명 기판(6) 위에서 자외선 경화 수지(5) 쪽으로 자외선을 조사한다.
이때, 몰드(4) 위의 자외선 경화 수지(5)가 투명 기판(6)을 투과한 자외선에 의해 경화되는데, 자외선에 의해 경화된 수지(5)는 몰드(4)에 의해 성형된 미세 패턴을 갖게 되고, 몰드(4)로부터 투명 기판(6)을 분리하고 나면 투명 기판(6)의 표면에 미세 패턴(경화된 수지에 형성된 패턴)이 성형 가공된 제품을 제작할 수 있게 된다.
그러나, 상기 선행문헌의 몰드 제조 방법 내지 미세 패턴 형성 방법, 그 밖의 종래 몰드 제조 방법 내지 미세 패턴 형성 방법은, 마이크로미터 크기의 패턴이나 나노미터 크기의 패턴을 단독으로 가지는 제품을 제조하는 데에는 적용 가능하지만, 나노 패턴과 마이크로 패턴이 함께 존재하는 복합된 패턴을 형성하는데 적용하기에는 많은 문제점을 가진다.
또한 상기 선행문헌에서 제시한 바대로 PDMS(polydimethylsiloxane)나 자외선 경화 수지를 사용한 고분자 몰드를 이용하여 나노 패턴과 마이크로 패턴이 복합된 미세 패턴을 형성하고자 할 경우 마이크로 패턴 영역에 해당하는 대면적의 기판에 나노 패턴을 가공해야 하는 문제점을 가진다.
몰드 제조시 노광 공정을 이용하여 나노-마이크로 복합 패턴을 형성하는 종래의 방법에서, 복합 패턴을 형성하기 위해서는, 나노-마이크로 복합 패턴의 전체 영역보다 큰 기판(몰드를 구성하는 기판)에 대해 마이크로 노광 공정을 수행한 뒤 동일 기판에 대해 나노 노광 공정을 수행하여, 하나의 기판 위에 나노 패턴과 마이크로 패턴 모두를 형성해야 한다.
그러나, 이 경우, 마이크로 패턴 영역보다 큰 크기의 기판을 대상으로 하여 나노 노광 공정을 수행해야 하므로 대면적 기판 작업이 가능한 나노 노광 장비를 필요로 하게 된다.
좀더 상세히 설명하면, 제품 외장재 등의 전체 패턴 중 일부에만 제품 보안 용도(제품 복제를 막기 위한 보안용) 등의 나노 패턴이 필요한 제품을 제조함에 있어서, 예컨대 노트북용 외장재(또는 화폐 등)에 나노-마이크로 복합 패턴을 형성한다고 가정할 때, 마이크로 패턴 영역(외장재 전체 영역)은 15인치 정도로 큰 반면 나노 패턴 영역(보안용 패턴 영역)의 경우 로고(logo) 정도의 크기로 한정된다.
이때, 패턴 형성을 위한 몰드 제조시 종래의 노광 공정을 이용하게 되면 15인치 크기의 기판에 나노 패턴을 형성시켜야 하는데, 현재까지 상용화된 나노 패턴 공정 장비 중 최대 크기는 직경 300mm의 웨이퍼를 노광할 수 있는 장비로, 15인치급은 대응이 불가하다(15인치급 대면적 기판에 대해 소면적의 나노 노광을 수행할 수 있는 장비가 상용화되어 있지 않음).
이러한 문제점을 해결하기 위해 마이크로 영역의 패턴을 제작할 때 나노 패턴이 가공될 영역을 제외하여 제작한 뒤 나노 패턴을 별도로 제작하여 마이크로 패턴 영역의 빈 공간에 전사시키는 방법이 적용되고 있으나, 이러한 공정을 적용할 경우 마이크로 영역과 나노 영역 사이의 이음매가 문제가 될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 노광 공정 없이 저렴한 공정 비용으로 나노-마이크로 복합 패턴 형성용 몰드를 제조할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 제품 표면에 나노 패턴과 마이크로 패턴을 형성하는데 이용되는 몰드의 제조 방법에 있어서, 마이크로 패턴을 갖는 몰드용 기판을 제조하는 과정; 나노 패턴을 갖는 나노 패턴 기판을 제조하는 과정; 상기 나노 패턴 기판의 나노 패턴 위에 수지를 도포한 뒤 경화시켜 나노 패턴 몰드 층을 형성하고, 상기 나노 패턴 몰드 층 위에 접착층을 적층하는 과정; 상기 나노 패턴 기판의 나노 패턴 몰드 층을 상기 접착층을 이용하여 몰드용 기판의 마이크로 패턴 위에 부착하는 과정; 및 상기 나노 패턴 기판을 나노 패턴 몰드 층으로부터 분리하여 제거함으로써 몰드용 기판 위의 마이크로 패턴 영역에 나노 패턴 몰드 층의 나노 패턴이 복합적으로 존재하는 몰드를 완성하는 과정;을 포함하는 나노-마이크로 복합 패턴 형성을 위한 몰드의 제조 방법을 제공한다.
바람직한 실시예에서, 상기 접착층이 열가소성 접착 수지 또는 자외선 경화 수지이고, 상기 접착층의 수지가 몰드용 기판의 마이크로 패턴에 접합되도록 하여 열 또는 자외선에 의해 경화되도록 함으로써 몰드용 기판의 마이크로 패턴 위에 상기 나노 패턴 몰드 층을 부착하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 수지가 몰드용 기판의 마이크로 패턴 사이의 빈 공간으로 침투된 상태로 열 또는 자외선에 의해 경화되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 몰드용 기판의 마이크로 패턴 높이를 고려하여 접착층의 두께를 조절함으로써 나노 패턴과 마이크로 패턴 간의 높이차를 줄이는 것을 특징으로 한다.
또한 상기한 본 발명의 몰드 제조 방법은, 몰드용 기판 위에 나노 패턴과 마이크로 패턴이 복합적으로 존재하도록 완성된 상기 몰드를 마스터 몰드로 사용하여 고분자 몰드를 제조하는 과정을 더 포함하고, 상기 고분자 몰드를 제조하는 과정은, 상기 마스터 몰드의 나노 패턴과 마이크로 패턴 위에 고분자 수지를 도포한 뒤 경화시켜 고분자 몰드를 성형하는 단계; 및 상기 고분자 몰드로부터 마스터 몰드를 분리하여 제거하는 단계;를 포함하며, 나노 패턴과 마이크로 패턴이 전사된 상기 고분자 몰드를 제품 표면에 나노 패턴과 마이크로 패턴을 형성하기 위한 최종의 몰드로서 제공하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 나노-마이크로 복합 패턴 형성 방법에 의하면, 나노 패턴 영역의 크기에 해당하는 소면적의 기판에 나노 패턴을 형성하여 나노 패턴 몰드 층을 형성하고, 원통형 또는 평판형 기판(마스터 패턴용 기판 또는 몰드용 기판임)에 형성된 마이크로 패턴 위의 원하는 위치에 나노 패턴 몰드 층을 부착하는 간단한 방식을 이용하여 노광 공정 없이 저렴한 비용으로 나노-마이크로 복합 패턴을 갖는 몰드를 제조할 수 있게 된다.
종래에는 대면적을 갖는 기판 위에 나노 패턴을 형성할 경우에서 대면적에 대응 가능한 나노 패터닝 장비가 필요하여 제작 비용이 높아지는 문제를 가지나, 본 발명에서는 마이크로 패턴 영역 내 일부 영역에 적은 비용으로 나노 패턴을 구현할 수 있는바, 마이크로 패턴의 외장 기능과 나노 패턴의 제품 복제 기능을 적은 비용으로 구현할 수 있다.
또한 본 발명에서는 원통형 또는 평판형 기판의 마이크로 영역 내부에서 별도로 패턴을 제거하지 않으면서 마이크로 패턴이 가공된 영역 위에 나노 패턴이 가공된 나노 패턴 몰드 층을 바로 부착하여 제조하기 때문에 종래의 몰드 제조 공정에서 제기되었던 이음매 문제가 해결될 수 있다.
도 1은 종래의 미세 패턴 형성 방법으로서 몰드를 이용한 열적 성형 방법을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 또 다른 미세 패턴 형성 방법으로서 몰드를 이용한 자외선 성형 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 패턴 형성을 위한 몰드의 제조 과정을 나타내는 공정도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 패턴 형성을 위한 몰드의 제조 과정을 나타내는 공정도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 공정을 이용하여 제조한 몰드에서 나노 패턴과 마이크로 패턴의 경계 부분에 대한 전자 현미경 사진이다.
도 6은 도 4에 나타낸 공정을 이용하여 제조한 몰드에서 마이크로 패턴 위에 놓여진 나노 패턴 층에 구현된 나노 패턴의 전자 현미경 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 제품 표면에 나노 패턴과 마이크로 패턴이 함께 존재하는 복합 미세 패턴을 형성하는데 사용될 수 있는 몰드의 제조 방법에 관한 것으로, 종래의 여러 문제점을 해결하기 위해 노광 공정 없이 더욱 저렴한 공정 비용으로 나노-마이크로 복합 패턴 형성용 몰드를 제조할 수 있는 방법을 제공함에 그 목적이 있는 것이다.
이러한 본 발명의 몰드 제조 방법은 미세 패턴을 갖는 원통형 또는 평판형 몰드를 이용하여 표면에 미세 패턴이 형성된 제품을 생산할 때 사용될 수 있는 패턴 전사용 몰드를 제조하는데 널리 적용될 수 있다.
특히, 본 발명에 의해 제조된 몰드의 표면에는 나노-마이크로 복합 패턴을 제품에 전사하기 위한 나노 패턴과 마이크로 패턴이 함께 존재하게 되며, 이 패턴들은 제품 외장재나 화폐 등과 같이 나노 패턴(복제를 막기 위한 보안 용도의 패턴)과 마이크로 패턴(외장 영역의 패턴)이 모두 필요한 제품의 패턴(나노 패턴과 마이크로 패턴이 복합된 패턴)을 형성하는데 유용하게 이용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 패턴 형성을 위한 몰드의 제조 과정을 나타내는 공정도로서, 나노 패턴(16)과 마이크로 패턴(12)이 복합된 마스터 패턴(17)을 이용하여 최종적으로 제품 패턴 형성용 몰드인 고분자 몰드(20)를 제조하는 실시예를 나타내고 있다.
도시된 실시예에서는 나노 패턴(16)과 마이크로 패턴(12)이 복합된 패턴 구성을 가지는 몰드(19), 즉 나노 패턴(16)과 마이크로 패턴(12)이 함께 존재하는 마스터 패턴(17)이 형성된 마스터 몰드(19)를 먼저 제조하고, 이어 이 마스터 몰드(19)를 이용하여 상기 마스터 패턴(17)이 전사된 최종의 고분자 몰드(20)를 제조하는 과정으로 진행된다.
여기서, 마스터 패턴(17)은 마스터 몰드(19)의 나노-마이크로 복합 패턴, 즉 나노 패턴(16)과 마이크로 패턴(12)이 함께 존재하는 복합된 패턴을 의미한다.
먼저, 마스터 몰드(19)를 제조하기 위해 표면에 마이크로 패턴(12)이 형성된 마스터 패턴용 기판(마스터 몰드의 몰드용 기판)(11)을 제조하고, 이와 병행하여 나노 패턴(14)이 형성된 전사용 나노 패턴 기판(13)을 제조한다.
여기서, 마스터 패턴용 기판(11)은 표면에 마이크로 패턴(12)이, 나노 패턴 기판(13)은 표면에 나노 패턴(14)이 형성된 기판으로, 각 기판(11,13)에 마이크로 패턴(12)과 나노 패턴(14)을 형성하는 방법에 대해서는 이미 공지된 여러 방법 중 어느 하나가 이용될 수 있으므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.
마스터 패턴용 기판(11)은 원통형이거나 평판형의 기판이 될 수 있는데, 이를 이용하면 후속 공정들을 거쳐 최종적으로 원통형 또는 평판형 몰드를 제조할 수 있게 된다.
또한 나노 패턴 기판(13)을 제조하고 나면 나노 패턴(14) 위로 수지를 도포한 뒤 경화시켜 나노 패턴 몰드 층(15)을 형성하고, 이어 나노 패턴 몰드 층(15) 위로 접착층(18)을 적층한다.
상기 접착층(18)의 재료로는 열에 의해 변형 가능한 열가소성 접착 수지 또는 자외선 경화 수지가 사용될 수 있고, 이 접착층(18)은 후술하는 바와 같이 나노 패턴(16)이 형성된 나노 패턴 몰드 층(15)을 마이크로 패턴(12)이 형성된 마스터 패턴용 기판(11) 위에 접착 고정시키는 역할을 한다.
접착층(18)으로 사용되는 열가소성 수지로는 액상의 수지 또는 필름형 재료가 사용될 수 있는데, 액상의 수지가 사용될 경우 스핀 코팅, 슬릿 코팅 등의 공정을 이용하여 나노 패턴 몰드 층(15) 위에 수지를 도포할 수 있다.
필름형 재료인 경우 라미네이션 공정(가열된 플라스틱 재질의 롤을 이용한 압착 공정)을 이용하여 적층 및 부착할 수 있다.
또한 접착층(18)으로 자외선 경화 수지가 사용될 경우 이를 스핀 코팅 또는 슬릿 코팅 등의 공정을 이용하여 나노 패턴 몰드 층(15) 위에 도포할 수 있다.
이어 접착층(18)을 적층한 나노 패턴 기판(13)을 마스터 패턴용 기판(11)의 마이크로 패턴(12) 위의 원하는 위치에 정렬시켜 부착하는데, 이때 나노 패턴 기판(13)의 나노 패턴 몰드 층(15) 위로 도포된 접착층(18)이 마스터 패턴용 기판(11)의 마이크로 패턴(12)에 접합되도록 한다.
접착층(18)으로 열가소성 접착 수지(열가소성 수지 접착층)를 사용한 경우에는 열가소성 수지 접착층을 마스터 패턴용 기판(11)의 마이크로 패턴(12)에 접합한 뒤 열과 압력을 가한 상태에서 라미네이션 공정으로 부착하게 된다.
또한 접착층(18)으로 자외선 경화 수지를 사용한 경우에는 나노 패턴 기판(13) 위에서 접착층을 이루는 자외선 경화 수지로 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 나노 패턴 기판(13)의 나노 패턴 몰드 층(15)을 마스터 패턴용 기판(11)의 마이크로 패턴(12) 위에 고정하게 된다.
상기와 같이 나노 패턴 몰드 층(15)이 형성된 나노 패턴 기판(13)을 접착층(18)을 이용하여 마스터 패턴용 기판(11)의 마이크로 패턴(12) 위에 접착시킨 상태에서는, 접착층(수지층)(18)이 마스터 패턴용 기판(11)의 마이크로 패턴(12) 사이의 빈 공간으로 침투하여 경화되면서 마스터 패턴용 기판(11) 위로 나노 패턴 몰드 층(15)이 완전히 적층 고정된 상태가 되고, 마이크로 패턴(12) 사이로 침투한 접착층(18)이 나노 패턴 몰드 층(15)을 마스터 패턴용 기판(11) 위에서 견고히 접착 고정하는 구조가 된다.
이때, 접착층(18)이 열가소성 수지층인 경우 라미네이션 공정의 열에 의해 수지가 유연성을 가지게 되면서 마이크로 패턴(12) 사이의 공간으로 침투하게 된다.
상기와 같이 접착이 이루어지면 나노 패턴 기판(13)을 제거하게 되며, 이로써 마스터 패턴용 기판(11) 위로 나노 패턴 몰드 층(15)이 부착된 구조의 마스터 몰드(19)를 완성할 수 있게 된다.
상기 마스터 몰드(19)는 그 표면에 마이크로 패턴(12)과, 원하는 소정 위치 및 영역의 나노 패턴(16)이 함께 존재하는 패턴 구성, 즉 나노 패턴(16)과 마이크로 패턴(12)이 복합된 마스터 패턴(17)을 가지게 된다.
또한 상기와 같이 마스터 몰드(19)를 제조함에 있어서 마이크로 패턴(12)의 형상에 따라 접착층(18)의 두께를 최적화하여 나노 패턴 몰드 층(15)을 부착하면 마이크로 패턴(12)과 나노 패턴(16) 간의 높이차를 최소화할 수 있다.
즉, 접착층(18)의 두께 조절을 통해 마이크로 패턴(12) 상면으로부터 나노 패턴 몰드 층(15)의 높이를 조절할 수 있는 것이다.
또한 마스터 패턴(17)을 갖는 마스터 몰드(19)를 제조하고 나면 몰드용 재료로서 마이크로 패턴과 나노 패턴을 함께 전사할 수 있는 고분자 수지를 마스터 패턴(12) 위로 도포한 뒤 경화시키며, 이후 마스터 몰드(19)를 제거하면 최종적으로 나노 패턴(21)과 마이크로 패턴(22)이 복합된 패턴을 갖는 고분자 몰드(20)를 완성할 수 있게 된다.
여기서, 고분자 수지의 경화 방법으로는 열 또는 자외선을 이용하는 방식이 적용 가능하다.
이 고분자 몰드(20)는 도면에 예시된 바와 같이 고분자 수지의 몰드 층으로만 이루어질 수도 있고, 별도 베이스 필름에 부착된 상태의 몰드 형태를 갖출 수도 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 패턴 형성을 위한 몰드의 제조 과정을 나타내는 공정도로서, 마이크로 패턴(12)을 갖는 필름형 기판(최종 몰드의 기판, 이하 '몰드용 기판'이라 칭함)(11) 위에 나노 패턴 몰드 층(15)을 부착하여 몰드용 기판(11)과 나노 패턴 몰드 층(15)으로 구성된 몰드(19) 자체를 최종의 몰드로 제공하는 방법을 나타내고 있다.
즉, 마이크로 패턴(12)을 갖는 몰드용 기판(11)(도 3의 실시예에서 마스터 몰드의 마스터 패턴용 기판에 해당함), 여기에 접착층(18)으로 부착되는 나노 패턴 몰드 층(15)이 하나의 몰드(19)를 이루어, 이 몰드(19)가 제품 표면에 나노-마이크로 복합 패턴을 직접 성형하는데 사용되는 최종의 몰드로 제공 및 사용되도록 하는 것이다.
도 4의 공정을 살펴보면, 마이크로 패턴(12)을 갖는 몰드용 기판(11)에 나노 패턴 몰드 층(15)을 부착하여 제품에 나노-마이크로 복합 패턴을 형성하기 위한 최종의 몰드(19)를 완성하는데, 본 실시예에서는 마이크로 패턴(12)을 갖는 몰드용 기판(11) 자체가 제품의 패턴 형성을 위한 최종의 몰드(19)를 구성하는 부분(마이크로 패턴이 형성된 부분)이 된다.
이에 몰드로 사용될 수 있는 재료, 즉 공지의 몰드용 재료를 사용하여 기판을 제조한 뒤, 이 기판의 표면에 마이크로 패턴을 형성하여 마이크로 패턴(12)을 갖는 몰드용 기판(11)을 제작한다.
상기 몰드용 기판(11)은 원통형이거나 평판형의 기판이 될 수 있는데, 이 경우 후속의 공정을 거쳐 최종적으로 원통형 또는 평판형 몰드가 제조될 수 있다.
또한 나노 패턴(14)을 형성한 나노 패턴 기판(13), 나노 패턴 기판(13)의 나노 패턴(13) 위로 적층 형성되는 나노 패턴 몰드 층(15), 그리고 접착층(18)을 도포하는 과정은 도 3의 실시예와 차이가 없으며, 자외선 경화 수지를 접착층(18)의 재료로 사용한 경우에는 나노 패턴 기판(13), 나노 패턴 몰드 층(15)의 재료로 자외선 투과가 가능한 재료를 사용한다.
이어 접착층(18)이 도포된 나노 패턴 기판(13)을 몰드용 기판(11)의 마이크로 패턴(12) 위의 원하는 위치에 정렬시켜 부착하는데, 이때 나노 패턴 기판(13)의 나노 패턴 몰드 층(15) 위로 도포된 접착층(18)이 몰드용 기판(11)의 마이크로 패턴(12)에 접합되도록 한다.
도 4에 예시된 바와 같이, 접착층(18)으로 자외선 경화 수지를 사용한 경우, 나노 패턴 기판(13) 위에 접착층(18)을 이루는 자외선 경화 수지로 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 나노 패턴 기판(13)의 나노 패턴 몰드 층(15)을 몰드용 기판(11)의 마이크로 패턴(12) 위에 완전히 고정하게 된다.
이와 같이 나노 패턴 몰드 층(15)이 형성된 나노 패턴 기판(13)을 접착층(18)을 이용하여 몰드용 기판(11)의 마이크로 패턴(12) 위에 접착시킨 상태에서는, 도 3의 실시예와 마찬가지로, 접착층(수지층)(18)이 몰드용 기판(11)의 마이크로 패턴(12) 사이의 빈 공간으로 침투하여 경화되면서 몰드용 기판(11) 위로 나노 패턴 몰드 층(15)이 완전히 적층 고정된 상태가 되고, 마이크로 패턴(12) 사이로 침투한 접착층(18)이 나노 패턴 몰드 층(15)을 몰드용 기판(11) 위에서 견고히 접착 고정하는 구조가 된다.
더불어 접착층(18)으로는 자외선 경화 수지 외에 열가소성 접착 수지(열가소성 수지 접착층)를 사용하는 것도 가능하며, 이 경우 열가소성 수지 접착층을 몰드용 기판(11)의 마이크로 패턴(12)에 접합한 뒤 열과 압력을 가한 상태에서 라미네이션 공정으로 부착하게 된다.
상기와 같이 접착이 이루어지면 나노 패턴 기판(13)을 제거하게 되며, 이로써 몰드용 기판(11) 위로 나노 패턴 몰드 층(15)이 부착된 최종의 몰드(19)를 완성할 수 있게 된다.
최종 완성된 몰드(19)는 그 표면에 마이크로 패턴(12)과, 원하는 소정 위치 및 영역의 나노 패턴(16)이 함께 존재하는 패턴 구성을 가지며, 제품에 나노 패턴과 마이크로 패턴을 형성하기 위한 몰드로서 사용되게 된다.
도 5는 도 4에 나타낸 공정을 이용하여 제조한 몰드에서 나노 패턴과 마이크로 패턴의 경계 부분에 대한 전자 현미경 사진으로, 좌측은 100배 확대한 사진이고, 우측은 1000배 확대한 사진이다.
도 5를 참조하면, 도 4의 공정으로 제작된 나노-마이크로 복합 패턴 형성용 몰드에서 나노 패턴과 마이크로 패턴의 경계 부분에 나노 패턴 몰드 층의 재료가 마이크로 패턴을 덮고 있음을 볼 수 있다.
도 6은 도 4에 나타낸 공정을 이용하여 제조한 몰드에서 마이크로 패턴 위에 놓여진 나노 패턴 층에 구현된 나노 패턴의 전자 현미경 사진으로, 마이크로 패턴 위에 부착된 나노 패턴 몰드 층을 보여주고 있으며, 우측의 확대 사진을 살펴보면 나노미터 크기를 갖는 패턴이 양호한 품질로 전사됨을 확인할 수 있다.
결국, 본 발명에 의해 제조된 몰드, 즉 나노-마이크로 복합 패턴을 갖는 몰드(도 3 실시예의 최종 고분자 몰드, 도 4 실시예의 최종 몰드)를 제품의 미세 패턴 형성을 위한 몰드로 사용하면 나노-마이크로 복합 패턴이 형성된 원하는 제품을 생산할 수 있게 된다.
이와 같이 하여, 본 발명에서는 나노 패턴 영역의 크기에 해당하는 소면적의 기판(13)에 나노 패턴(14)을 형성하여 나노 패턴 몰드 층(15)을 형성하고, 원통형 또는 평판형 기판(마스터 패턴용 기판 또는 몰드용 기판임)(11)에 형성된 마이크로 패턴(12) 위의 원하는 위치에 나노 패턴 몰드 층(15)을 부착하는 간단한 방식을 이용하여 나노-마이크로 복합 패턴을 갖는 몰드(19,20)를 제조할 수 있게 된다.
종래에는 대면적을 갖는 기판 위에 나노 패턴을 형성할 경우에서 대면적에 대응 가능한 나노 패터닝 장비가 필요하여 제작 비용이 높아지는 문제를 가지나, 본 발명에서는 마이크로 패턴 영역 내 일부 영역에 적은 비용으로 나노 패턴을 구현할 수 있는바, 마이크로 패턴의 외장 기능과 나노 패턴의 제품 복제 기능을 적은 비용으로 구현할 수 있다.
또한 본 발명에서는 원통형 또는 평판형 기판의 마이크로 영역 내부에서 별도로 패턴을 제거하지 않으면서 마이크로 패턴이 가공된 영역 위에 나노 패턴(16)이 가공된 나노 패턴 몰드 층(15)을 바로 부착하여 제조하기 때문에 종래의 몰드 제조 공정에서 제기되었던 이음매 문제가 해결될 수 있다.
실제 실험을 통해 확인해 본 결과, 도 5 및 도 6에서 보여지는 것처럼 10㎛ 내외의 이음매 오차를 가지게 되는데, 이 정도의 값은 육안으로 느끼기 힘든 수준의 적은 값이다.
또한 본 발명의 제조 공정에서 나노 패턴 몰드 층(15)의 하면에 부착되는 접착층(18)과 상기 마스터 패턴용 기판 내지 몰드용 기판(11)의 마이크로 패턴(12) 높이를 계산하면, 마이크로 패턴(12) 층과 나노 패턴(16) 층의 높이차를 최소화할 수 있는 장점도 가진다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
11 : 마이크로 패턴용 기판(몰드용 기판) 12 : 마이크로 패턴
13 : 나노 패턴 기판 14 : 나노 패턴
15 : 나노 패턴 몰드 층 16 : 나노 패턴
17 : 마스터 패턴 18 : 접착층
19 : 마스터 몰드(또는 최종의 몰드) 20 : 고분자 몰드
21 : 나노 패턴 22 : 마이크로 패턴

Claims (5)

  1. 제품 표면에 나노 패턴과 마이크로 패턴을 형성하는데 이용되는 몰드의 제조 방법에 있어서,
    마이크로 패턴(12)을 갖는 몰드용 기판(11)을 제조하는 과정;
    나노 패턴(14)을 갖는 나노 패턴 기판(13)을 제조하는 과정;
    상기 나노 패턴 기판(13)의 나노 패턴(14) 위에 수지를 도포한 뒤 경화시켜 나노 패턴 몰드 층(15)을 형성하고, 상기 나노 패턴 몰드 층(15) 위에 접착층(18)을 적층하는 과정;
    상기 나노 패턴 기판(13)의 나노 패턴 몰드 층(15)을 상기 접착층(18)을 이용하여 몰드용 기판(11)의 마이크로 패턴(12) 위에 부착하는 과정; 및
    상기 나노 패턴 기판(13)을 나노 패턴 몰드 층(15)으로부터 분리하여 제거함으로써 몰드용 기판(11) 위의 마이크로 패턴(12) 영역에 나노 패턴 몰드 층(15)의 나노 패턴(16)이 복합적으로 존재하는 몰드(19)를 완성하는 과정;
    을 포함하는 나노-마이크로 복합 패턴 형성을 위한 몰드의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착층(18)이 열가소성 접착 수지 또는 자외선 경화 수지이고,
    상기 접착층(18)의 수지가 몰드용 기판(11)의 마이크로 패턴(12)에 접합되도록 하여 열 또는 자외선에 의해 경화되도록 함으로써 몰드용 기판(11)의 마이크로 패턴(12) 위에 상기 나노 패턴 몰드 층(15)을 부착하는 것을 특징으로 하는 나노-마이크로 복합 패턴 형성을 위한 몰드의 제조 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 수지가 몰드용 기판(11)의 마이크로 패턴(12) 사이의 빈 공간으로 침투된 상태로 열 또는 자외선에 의해 경화되도록 하는 것을 특징으로 하는 나노-마이크로 복합 패턴 형성을 위한 몰드의 제조 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몰드용 기판(11)의 마이크로 패턴(12) 높이를 고려하여 접착층(18)의 두께를 조절함으로써 나노 패턴(16)과 마이크로 패턴(12) 간의 높이차를 줄이는 것을 특징으로 하는 나노-마이크로 복합 패턴 형성을 위한 몰드의 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    몰드용 기판(11) 위에 나노 패턴(16)과 마이크로 패턴(12)이 복합적으로 존재하도록 완성된 상기 몰드(19)를 마스터 몰드로 사용하여 고분자 몰드(20)를 제조하는 과정을 더 포함하고,
    상기 고분자 몰드(20)를 제조하는 과정은,
    상기 마스터 몰드(19)의 나노 패턴(16)과 마이크로 패턴(12) 위에 고분자 수지를 도포한 뒤 경화시켜 고분자 몰드(20)를 성형하는 단계; 및
    상기 고분자 몰드(20)로부터 마스터 몰드(19)를 분리하여 제거하는 단계;
    를 포함하며, 나노 패턴(21)과 마이크로 패턴(22)이 전사된 상기 고분자 몰드(20)를 제품 표면에 나노 패턴과 마이크로 패턴을 형성하기 위한 최종의 몰드로서 제공하는 것을 특징으로 하는 나노-마이크로 복합 패턴 형성을 위한 몰드의 제조 방법.
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