KR101431180B1 - 양 친매성 패턴 제작 장치 및 제작 방법 - Google Patents

Abstract

양 친매성 하이브리드 코팅 패턴 제작 장치 및 방법에 관한 것으로, 원통형 실린더, 상기 원통형 실린더 내에 내장된 광원, 상기 원통형 실린더의 외부 표면에 패턴층이 마련된 마스크, 상기 마스크에 의해 형성된 기판상의 패턴을 처리하는 처리 유닛을 포함하는 구성을 마련하여, 방오 효과를 극대화시킬 수 있다.

Description

양 친매성 패턴 제작 장치 및 제작 방법{Fabrication apparatus of anti-biofouling amphiphilic pattern and method thereof}

본 발명은 대면적으로 방오 기능을 갖는 양 친매성(amphiphilic) 하이브리드 코팅 패턴 제작 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 롤투롤(roll-to-roll) 방식을 사용하여 해양 구조물에 방부착 효과를 증대시키기 위한 친환경 방오(Antifouling) 재료로 친수성과 소수성을 동시에 가지는 양 친매성 성질을 구비한 마이크로 또는 나노 하이브리드 코팅 패턴을 대면적으로 제작할 수 있는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

하천, 해양 등의 수중에 장기간 노출되는 선저, 수중(해양) 구조물, 어망 등의 표면에 굴, 홍합, 따개비 등의 동물류, 김(해태) 등의 식물류 또는 박테리아류 등의 각종 수서생물이 부착, 번식하는 경우가 많아, 그로 인해 외관이 손상되며, 선저, 수중구조물 등이 갖는 기능이 손상되는 경우가 많다.

예를 들어, 조류 발전에 있어서 해양 구조물에 부착되는 해양 미생물은 한번 부착이 일어나면 급속하게 번식하고, 이들 미생물을 매개체로 다양한 해양생물이 달라붙어 발전효율의 저하 및 부식의 촉진으로 인한 해양구조물의 안전에도 심각한 영향을 미친다.

특히 해양 구조물의 선저에 이와 같은 수서생물이 부착 또는 번식하면, 선박 전체의 표면 조도가 증가하여, 선속의 저하, 연비의 확대 등을 초래하는 경우가 있다. 또한, 박테리아류, 슬라임(슬러지상 물질) 또는 대형의 부착생물 등이 수중 구조물에 부착되면 부패를 일으키거나, 부식방지용 도막 등을 손상시키기 때문에, 그 수중구조물의 강도나 기능이 저하하여 수명이 현저하게 저하하는 등의 피해가 발생할 우려가 있다. 따라서, 이와 같은 수서생물을 선저에서 제거할 필요가 있다. 그러나 이 작업에는 막대한 노동력, 작업시간이 필요하게 된다.

이러한 피해를 방지하기 위해, 선저, 수중구조물 등에는 각종 방오 도료(Antifouling paint)가 도장 된다. 방오 도료는 수면 아래의 선박 표면에 도장하여 선체 표면에 수중 동식물들이 부착하는 것을 방지함으로써 선박의 마찰저항을 감소시키는 선저 방오용의 도료로 사용되며, 최근에는 수중 생물에 독성을 나타내는 유기주석화합물, 수은, 구리화합물 등이 도료에 함유되어 있어 선체 표면으로부터 서서히 수중으로 방출됨으로써 수중 생물에 악영향을 미치는 오염물질로 분류되면서 세계적으로 재래식 독성 방오 도료의 사용이 제한되고 있다. 예를 들어, 상기 유기주석화합물은 매우 독성이어서, 해양 오염, 변형 물고기 및 변형 조개의 발생, 먹이사슬을 통한 생태계에의 해로운 영향에 관한 우려를 낳고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 기술의 일 예가 하기 문헌 1 및 2 등에 개시되어 있다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 저장안정성이 우수한 방오용 도료로 제조될 수 있고, 점도가 낮아 사용되는 용매의 양을 줄일 수 있는 방오용 코팅 조성물에 관한 것으로서, 방오용 도료로부터, 균열이 덜 생기고, 부착성이 우수하여 코팅 필름이 잘 벗겨지지 않으며, 가수분해 속도가 바람직하게 조절되어 방오 성능(방오 활성), 특히 정체된 환경이나 오염이 심한 환경에서의 방오성 및 장기적 방오성이 우수한 방오용 코팅 필름을 마련하는 구조에 대해 개시되어 있다.

또 하기 특허문헌 2에는 친수성 및 소수성의 양쪽 모두의 분진에 대한 방오성능이 뛰어난 방오성 피막 형성 방법으로서, 평균 입경이 3㎚ 이상 5㎛의 친수성 무기미립자을 50 질량% 이상 포함한 불휘발 성분을 함유하는 코팅 조성물을 기재에 도포 및 건조하여 피막을 형성한 후, 이 피막의 표면에 평균 입경이 0.05㎛ 이상 2㎛이하의 불소수지 입자를 접촉시켜 방오성 피막을 형성하는 방법에 대해 개시되어 있다.

또 하기 특허문헌 3에는 친수성 영역과 소수성 영역으로 구성되는 생물분자용 어레이 판의 제조방법으로서, 기판 표면에 소수성 물질을 코팅시켜 소수성 막을 형성시키는 단계, 코팅된 소수성 막 상에 식각 마스크를 배치시키고 패터닝시키는 단계, 패터닝에 의해 노출된 소수성 막을 식각시키는 과정을 수행하여, 친수성의 결합 부위를 형성하는 단계, 잔류하는 식각 마스크를 제거하는 단계, 소수성 막의 소수성을 복원시키는 단계를 포함하는 생물분자용 어레이 판의 제조방법에 대해 개시되어 있다.

대한민국 등록특허공개 제10-0521080호(2005.10.06 등록) 일본 공개특허공보 제2012-24713호(2012.02.09 공개) 대한민국 등록특허공보 제10-0455293호(2004.10.22 등록)

그러나 상술한 바와 같은 종래의 기술에서 사용되는 방오 도료는 장기에 걸쳐 사용하면 차츰 소모, 파손되거나, 도장이 오래되어 벗겨져 떨어지거나 하기 때문에, 방오 성능을 유지하기 위해서는 정기적으로 도장의 수선 또는 재도장할 필요가 있다는 문제가 있었다. 즉, 기존의 방오 도료 중 살충제가 미 포함된 것은 실리콘(silicon) 계열을 이용한 것으로 초기에는 뛰어난 방 부착 성능을 보이나 일단 한번 부착이 일어나면 급속한 오염을 일으키는 문제와, 고가의 재료로 인해 경제적인 비용 부담이 커진다는 문제도 있었다.

또 상기와 같은 종래의 기술에서는 양 친매성 하이브리드 패턴을 대면적으로 제작하기 위해서는 기존의 리소그라피 방법으로는 사용이 불가능하기 때문에 주로 블록 공중합체를 이용하지만, 고가의 재료와 친수성/소수성의 비율을 인위적으로 조절하기 어렵다는 문제점도 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 나노 임프린트(Nanoimprint) 기술 또는 마이크로 임프린트 기술을 이용하여 대면적으로 친수성과 소수성 부분을 정밀하게 제어하여 제조할 수 있는 양 친매성 하이브리드 코팅 패턴 제작 장치 및 제작 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 블록 공중합체, 양 이온성 고분자 등과 같이 고가의 재료를 사용하지 않으면서 방부착 성능을 향상시키는 양 친매성 하이브리드 코팅 패턴 제작 장치 및 제작 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 패턴 제작 장치는 기판상에 양 친매성을 갖는 하이브리드 코팅의 패턴을 제작하는 장치로서, 원통형 실린더, 상기 원통형 실린더 내에 내장된 광원, 상기 원통형 실린더의 외부 표면에 패턴층이 마련된 마스크, 상기 마스크에 의해 형성된 기판상의 패턴을 가공하는 처리 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 패턴 제작 장치에 있어서, 상기 원통형 실린더의 위치를 제어하는 위치제어부 및 상기 원통형 실린더의 회전 속도를 제어하는 속도 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 패턴 제작 장치에 있어서, 상기 기판의 이송속도를 제어하는 이송 제어부 및 상기 광원의 세기를 제어하는 광원 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 패턴 제작 장치에 있어서, 상기 원통형 실린더는 투명한 석영으로 형성되고, 상기 광원은 UV광인 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 패턴 제작 장치에 있어서, 상기 원통형 실린더에는 다수의 슬릿이 마련된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 패턴 제작 장치에 있어서, 상기 패턴층은 도트 형상 또는 메쉬 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 패턴 제작 장치에 있어서, 상기 마스크는 롤형 위상 마스크 또는 유연한 포토마스크인 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 패턴 제작 장치에 있어서, 상기 처리 유닛은 기판상의 패턴을 에칭, 현상 또는 코팅하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 패턴 제작 장치에 있어서, 상기 기판은 소수성 표면 처리된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 패턴 제작 장치에 있어서, 상기 기판은 PFPE(perfluoropolyether) 표면 처리 또는 소수성 SAM(self-assembled monolayer) 처리된 기판인 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 패턴 제작 장치에 있어서, 상기 처리 장치에 의해 처리된 기판은 친수성과 소수성 표면이 복합으로 존재하는 것을 특징으로 한다.

삭제

또 본 발명에 따른 패턴 제작 장치에 있어서, 상기 기판은 접착성 필름인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 패턴 제작 방법은 기판상에 양 친매성을 갖는 하이브리드 코팅의 패턴을 제작하는 방법으로서, (a) 소수성 표면이 마련된 기판을 공급하는 단계, (b) 마스크가 마련된 원통형 실린더의 회전에 의해 상기 소수성 표면에 패턴을 형성하는 단계, (c) 상기 패턴에 에칭, 현상 또는 코팅 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 패턴 제작 방법에 있어서, 상기 단계 (a) 또는 (b)에서 상기 기판의 이송속도 또는 실린더의 회전 속도의 제어에 따라 상기 패턴의 형상이 가변으로 되는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 패턴 제작 방법에 있어서, 상기 단계 (a)에서의 소수성 표면은 PFPE(perfluoropolyether) 표면 처리 또는 소수성 SAM(self-assembled monolayer) 처리된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 패턴 제작 방법에 있어서, 상기 패턴은 도트 형상 또는 메쉬 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

삭제

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 양 친매성 하이브리드 코팅 패턴 제작 장치 및 제작 방법에 의하면, 친수성, 소수성 특성을 가진 재료라면, 물리적으로 양 친매성 재료를 만들 수 있으며 또한 마이크로/나노 복합 패턴의 제조도 가능하여 상어피부와 같은 생체모방형 패턴을 제작하여 방오 효과를 극대화시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 양 친매성 하이브리드 코팅 패턴 제작 장치 및 제작 방법에 의하면, 저가의 친수성 고분자를 표면에 캐스팅하고 그 위에 소수성 물질을 이중으로 코팅한 다음, UV조사를 통해 소수성 부분을 식각함으로써 원하는 성질의 양 친매성 하이브리드 코팅의 제작을 할 수 있다는 효과도 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 양 친매성 하이브리드 코팅 패턴 제작 장치 및 제작 방법에 의하면, 롤투롤(roll-to-roll)방식을 이용함으로써 대면적 방오 패턴 제작이 가능하다는 효과도 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 양 친매성 하이브리드 코팅 패턴 제작 장치 및 제작 방법에 의한 양 친매성 하이브리드 코팅은 친수성과 소수성의 성질이 적절하게 분배되어 있기 때문에 초 소수성, 초 친수성 성질을 가진 방오 코팅제보다 다양한 해양 미생물에 대해 방 부착의 특성의 향상을 가져 올 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 양 친매성 하이브리드 코팅 패턴 제작 장치의 블록도,
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 롤투롤(roll-to-roll) 임프린트 방식을 이용한 양 친매성 친환경 코팅막의 제작 과정을 설명하는 도면,
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 롤투롤 임프린트 방식을 이용한 양 친매성 친환경 코팅 막의 제작을 위한 구성도,
도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 롤투롤 임프린트 방식을 이용한 양 친매성 친환경 코팅 막의 제작을 위한 구성도,
도 5는 도 3에 도시된 바와 같은 도트 형상을 구비한 마스크에 의해 롤투롤 임프린트 방식을 이용하여 양 친매성 친환경 코팅 막을 제작하기 위한 과정을 설명하기 위한 도면,
도 6은 UVO 식각에 의한 소수성 표면의 마이크로/나노 하이브리드 패턴 제작 공정을 나타내는 도면,
도 7은 본 발명에 따른 원통형 실린더의 회전 속도에 따른 패턴의 형상을 나타내는 도면,
도 8은 양 친매성 코팅의 성능 평가 실험을 3개월간 반복 실험 결과를 나타내는 사진,
도 9는 미생물 배양에 본 발명에 따른 제2 기판을 담가 실험한 결과를 나타내는 사진,
도 10은 본 발명에 따른 양 친매성 패턴의 기판과 소수성 패턴이 마련된 기판의 또 다른 비교를 나타내는 사진.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명에서 사용되는 '양 친매성 성질'은 물과 강하게 상호작용하여 물과의 강한 친화력을 갖는 친수성과 물과의 친화력이 적은 소수성의 성질을 동시에 가지는 것을 의미한다.

본 발명에서는 친수성 표면 위에 소수성 필름을 2중으로 코팅한 다음, 리소그라피 기술을 이용하여 소수성 부위를 적절한 크기로 식각한 다음 친수성 소수성 부위를 원하는 형태로 제작이 가능하며, 소수성 부위에 마이크로/나노 하이브리드 패턴 설계도 가능하여 노출된 소수성 부위는 상어 피부와 같은 패턴을 형성시킬 수 있다. 이를 활용하면 해양 미생물의 방 부착 성능을 크게 저하시켜 해양 구조물의 내구성 향상 및 조류발전, 선박 등에 활용하여 유지보수비용을 절감할 수 있어 경제성 향상을 가져올 것으로 기대된다.

이하, 본 발명의 구성을 도 1 및 도 2에 따라서 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 양 친매성 하이브리드 코팅 패턴 제작 장치의 블록도 이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 롤투롤(roll-to-roll) 임프린트 방식을 이용한 양 친매성 친환경 코팅 막의 제작을 위한 구성도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 패턴 제작 장치는 기판상에 양 친매성을 갖는 하이브리드 코팅의 패턴을 제작하는 장치로서, 소수성 표면 처리된 제1 기판(11)을 공급하는 기판 공급부(10), 기판 공급부(10)에서 공급된 제1 기판에 대해 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 소정의 패턴을 형성하는 패턴 형성부(20), 패턴 형성부(20)에 의해 제1 기판(11)에 형성된 패턴을 가공하여 양 친매성을 갖는 제2 기판(12)을 형성하는 처리 유닛(30) 및 상기 기판 공급부(10), 패턴 형성부(20)와 처리 유닛(30)의 각각의 작동을 제어하는 제어부(40)를 포함한다.

상기 기판 공급부(10)는 기판상에 PFPE(perfluoropolyether) 표면 처리 또는 소수성 SAM(self-assembled monolayer) 처리된 제1 기판(11)을 상기 패턴 형성부(20)로 공급한다. 이를 위해 기판 공급부(10)는 상기 제1 기판(11)을 예를 들어 드럼 등에 감긴 형태로 마련하여 공급한다. 또 상기 설명에서는 생물오손 방지 또는 생물오손 제거(foulingrelease)를 향상시키기 위해, 기판에 소수성 표면을 불소계 화합물로 표면 처리하는 것을 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 가공의 용이성과 무독성 또는 저독성 특성을 갖는 소수성 재료이면 적용가능하다.

상기 패턴 형성부(20)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 원통형 실린더(21), 상기 원통형 실린더(21) 내에 내장된 광원(22), 상기 원통형 실린더(21)의 외부 표면에 패턴층이 마련된 마스크(23)를 포함한다. 이와 같은 패턴 형성부(20)를 마련하는 것에 의해 대면적으로 마이크로/나노 하이브리드 패턴을 제작할 수 있다.

상기 원통형 실린더(21)는 투명한 석영으로 형성하고, 도 2c에 도시된 바와 같이, 광원(22)에서 조사된 광을 마스크(23)로 노출시키기 위해 다수의 슬릿(25)이 마련된다. 상기 원통형 실린더(21)는 기판의 폭에 대응하여 마련되고, 지지대(미 도시)에 의해 회전 가능하게 장착되고, 상기 지지대에서 xyz 방향으로 이동 가능하게 장착되는 것이 바람직하다. 이와 같은 지지대는 통상의 실린더의 회전을 달성하기 위한 구조이면 충분하므로, 이에 대한 구체적인 구성의 설명은 생략한다.

상기 광원(22)은 UV(Ultraviolet Ray)광을 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 마스크(23)에는 다수의 패턴층이 마련되고, 상기 패턴층은 도 2b에 도시된 바와 같이 메쉬 형상으로 마련된다. 도 2의 구조에서 마스크(23)는 롤형 위상 마스크를 적용하였다. 이와 같은 마스크(23)는 접착제(24)에 의해 상기 원통형 실린더(21)의 외부 표면에 원통형 실린더(21)와 일체로 마련된다.

상기 처리 유닛(30)은 상기 마스크(23)에 의해 형성된 기판상의 패턴에 대해 가공, 예를 들어 에칭, 현상 또는 코팅하는 것에 의해 도 2d에 도시한 바와 같은 제2 기판(12)을 형성한다. 상기 제2 기판(12)은 친수성과 소수성 표면이 복합으로 존재하게 된다.

상기 제어부(40)는 상기 원통형 실린더(21)의 xyz 방향의 위치를 제어하는 위치제어부, 상기 원통형 실린더(21)의 회전 속도를 제어하는 속도 제어부, 상기 기판 공급부(10)에서 공급되는 제1 기판(11)의 이송속도를 제어하는 이송 제어부 및 상기 광원(22)의 세기를 제어하는 광원 제어부를 구비한다. 상기 제어부(40)는 미리 정의된 조건에 따른 연산을 실행하는 마이크로프로세서와 상기 조건에 대한 정보를 저장하는 메모리로 이루어진다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따라 마련된 제2 기판(12)의 전면에는 친수성과 소수성을 동시에 갖는 양 친매성의 복합 표면이 형성된다. 이와 같은 제2 기판(12)은 예를 들어 이면에 접착제를 도포하여 하천, 해양 등의 수중에 장기간 노출되는 선저, 수중(해양) 구조물 등에 접착하는 것에 의해 방오 기능이 달성된다. 따라서 상기 기판은 접착성 필름을 적용하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 롤타입 포토리소그라피는 유연한 롤 타입의 마스크를 활용하여 어떠한 형태의 기판과도 마스크가 일정한 접촉을 유지하며, 균일한 패터닝이 가능하게 된다. 또한, 연속 노광뿐만 아니라 롤의 회전과 기판 이송 사이의 속도 비를 변화시켜 하나의 마스크로 다양한 크기의 패턴을 제작할 수 있다. 또한, 처리 유닛(30)에서 현상과 PR도포를 결합시켜 인라인(in-line)으로 소자를 하나의 공정으로 제작할 수 있다.

다음에 본 발명의 다른 실시 예를 도 3 및 도 4에 따라 설명한다.

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 롤투롤 임프린트 방식을 이용한 양 친매성 친환경 코팅 막의 제작을 위한 구성도이고, 도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 롤투롤 임프린트 방식을 이용한 양 친매성 친환경 코팅 막의 제작을 위한 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 마스크(23)는 다수의 패턴층이 도 3b에 도시된 바와 같이 플렉시블 홀이 몰드에 의해 형성되고, 이에 따라 제2 기판(12)에는 도 3c에 도시된 바와 같이, 도트 형상이 마련된다.

도 3에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 경우, 롤타입 임프린팅의 마스크(23)는 유연성을 가지며, 나노 구조를 마련할 만큼 강성을 구비한 물질을 사용하여 몰드로 제작하여 원통형 실린더(21)에 일체로 장착된다. 이에 따라 롤 몰드의 제작비가 저렴하며, 하나의 실리콘 마스터로 반영구적인 공정이 가능하다. 또 한계 해상도를 약 1㎛ 근방으로 유지할 수 있다. 또한, 제1 기판(11)의 유연성이나 강성에 상관없이 동일한 조건하에 공정이 가능하다.

또한, 도 4에 도시된 구조에서는 원통형 실린더(21)에 회전 가능한 포토리소그라피를 적용한 것이다. 도 4에 도시된 바와 구조를 채택하는 것에 의해 노광시 롤 타입의 포토리소그라피 장치를 이용함으로써 연속 공정할 수 있다는 장점이 있다. 또 도 4의 구조에서는 패턴층이 메쉬 형상으로 이루어진 구조를 나타내었지만 이에 한정되는 것은 아니고 라인 및 도트 형상으로 마련하여도 좋다.

다음에 본 발명에 따라 양 친매성 성질을 구비한 마이크로 또는 나노 하이브리드 코팅 패턴을 대면적으로 제작하는 방법에 대해 도 5에 따라 설명한다.

도 5는 도 3에 도시된 바와 같은 도트 형상을 구비한 마스크에 의해 롤투롤 임프린트 방식을 이용하여 양 친매성 친환경 코팅 막을 제작하기 위한 과정을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 기판 위에 소수성 재질이 도포된 제1 기판(11)을 마련한다. 이와 같은 제1 기판(11)을 마련하는 방법은 소수성 재질, 예를 들어 PFPE(perfluoropolyether) 표면 처리 또는 소수성 SAM(self-assembled monolayer) 처리에 의해 실현된다.

상기와 같이 소수성 표면이 마련된 제1 기판(11)은 기판 공급부(10)에 의해 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 소정의 패턴을 형성하는 패턴 형성부(20)로 공급된다.

상기 패턴 형성부(20)에서는 패턴층이 마련된 마스크(23)를 구비한 원통형 실린더(21)의 회전에 의해 제1 기판(11)의 표면에 도트 또는 메쉬 형상의 패턴을 형성한다. 즉, 상기 패턴 형성부(20)에서는 도 5b에 도시된 바와 같이, 섀도 마스크를 이용한 심자외선(DUV, Deep UltraViolet)의 선택적 노광이 실행한다.

그 후, 처리 유닛(30)에서 상기 패턴에 에칭, 현상 또는 코팅 처리하는 것에 의해 도 5c에 도시된 바와 같이, 노광 된 부분이 친수성을 띄게 되어 소수성과 친수성 표면이 복합되어 있는 제2 기판(12)이 완성된다.

도 5d는 일 예로서 제2 기판(12)이 도트 형상으로 이루어진 구성을 나타낸다. 그러나 본 발명은 이에 한정에는 것은 아니고, 도 2에 도시된 바와 같은 패턴 형성부(20)를 사용하는 것에 의해 메쉬 형상으로 제2 기판(12)을 마련할 수도 있다.

다음에 본 발명의 다른 예로서 UVO 식각에 의한 기판의 형성에 대해 도 6에 따라 설명한다.

도 6은 UVO 식각에 의한 소수성 표면의 마이크로/나노 하이브리드 패턴 제작 공정을 나타내는 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 롤투롤 임프린트 방식으로 제작한 양 친매성 코팅에서 소수성 표면을 마이크로/나노 하이브리드 복합 구조로 제작이 가능하여 소수성의 특성을 극대화시킬 수 있다.

즉, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 기판을 형성하기 위해 먼저 롤투롤 금속 표면을 마련하고, 도 6c에 도시된 바와 같이 기판을 식각하고 도 6d에 도시된 바와 같이, 마이크로 패턴을 제작한다.

상기와 같이 마이크로 패턴이 마련된 금속 표면에 대해 도 6e 및 도 6f에 도시된 바와 같이, 소수성 패턴을 전사하여 소수성 몰드로 사용한 제1 기판(11)을 마련한다.

이후 공정은 도 5b와 도 5c의 공정과 동일한 공정을 거쳐 도 6g 및 도 6h에 도시된 바와 같이, 마이크로/나노 하이브리드 복합 구조를 구비한 제2 기판(12)을 마련할 수 있다.

즉 도 6에 도시된 실시 예에서는 제1 기판(11) 상에 마이크로 패턴을 마련하고, 패턴 형성부(20)와 처리 유닛(30)에 의해 나노 패턴을 형성할 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 상술한 바와 같은 과정의 반대로 제1 기판(11)에 나노 패턴을 형성하고, 제2 기판(12)에 마이크로 패턴을 형성하는 구조를 마련할 수도 있다.

또한, 본 발명에서는 원통형 실린더(21)의 회전 속도를 제어하는 속도 제어부와 기판 공급부(10)에서 공급되는 제1 기판(11)의 이송속도를 제어하는 이송 제어부의 속도 제어를 조합하여 제2 기판(12)에 형성되는 패턴의 크기를 조절하는 것도 가능하다.

도 7은 본 발명에 따른 원통형 실린더(21)의 회전 속도에 따른 패턴의 형상을 나타내는 도면이다.

도 7에서는 기판의 이송속도는 일정하고, 원통형 실린더(21)의 회전 속도가 고속, 정상, 저속인 경우를 각각 나타낸다. 도 7에 도시된 바와 같이, 사용된 포토마스크의 이미지가 동일한 경우에도 원통형 실린더의 회전 속도에 따라 제조된 포토레지스트 패턴은 그 형상이 상이하게 된다, 즉, 도 7의 a에서 나타낸 정상 회전에 비해 고속 회전인 경우, 도 7의 b에 나타낸 바와 같이 도트의 간격이 조밀하게 형성된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 패턴 제작 장치에서는 제2 기판(12)의 용도, 제1 기판(11)에 마련된 소수성 표면의 재질에 따라 원통형 실린더(21)의 회전 속도 또는 제1 기판(11)의 이송속도를 제어하여 제2 기판(12)에 형성된 패턴의 간격을 조절할 수 있다.

다음에 본 발명에 따라 제작된 기판의 방부착 특성에 대해 도 8 내지 도 10에 따라 설명한다.

도 8은 양 친매성 코팅의 성능 평가 실험을 3개월간 반복 실험 결과를 나타내는 사진이다. 즉, 도 8은 대한민국 전라남도 진도의 울돌목에서 실제 제작한 친수성/소수성 양 친매성 코팅이 우수한 양 친매성을 가지며 지속적인 표면의 노출에 의해서 소수성 부위의 손상이 일어나지 않는 것을 나타내는 사진이다.

도 9는 미생물 배양에 본 발명에 따른 제2 기판을 담가 실험한 결과를 나타내는 사진이다.

즉 도 9의 상부는 울돌목 해양 미생물이 배양된 상태를 나타내고, 도 9의 좌측 사진은 소수성 패턴이 코팅된 기판에서 3일 후 해양 미생물의 부착 정도의 상태를 나타내고, 도 9의 우측 사진은 본 발명에 따라 양 친매성 패턴이 마련된 기판에서 1개 후 해양 미생물의 부착 정도를 나타낸 사진이다, 도 9의 비교 분석한 결과 소수성으로만 이루어진 코팅보다 본 발명에 따라 양 친매성 패턴이 마련된 기판이 우수한 방 부착 성능을 가지는 것을 알 수 있었다. 이는 친수성과 소수성의 적절한 배합이 해양 미생물 단백질을 밀어냄으로써 방부착 효과를 극대화시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 양 친매성 패턴의 기판과 소수성 패턴이 마련된 기판의 또 다른 비교를 나타내는 사진이다.

즉 도 10a와 도 10b는 본 발명에 따른 양 친매성 패턴의 기판과 소수성 패턴이 마련된 기판을 각각 울돌목에 설치하고 1 개월, 2 개월, 3개월 후의 상태를 나타낸 것이다.

도 10a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 양 친매성 패턴의 기판이 도 10b에 도시된 기판에 비해 방오 기능이 우수함을 알 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명에 따른 양 친매성 패턴 제작 장치 및 제작 방법을 사용하는 것에 의해 친수성, 소수성 특성을 가진 재료로 양 친매성 기판을 마련하여 방오 효과를 극대화시킬 수 있다.

10 : 기판 공급부
20 : 패턴 형성부
21 : 원통형 실린더
22 : 광원
23 : 마스크
30 : 처리 유닛
40 : 제어부

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15. 기판상에 양 친매성을 갖는 하이브리드 코팅의 패턴을 제작하는 방법으로서,
    (a) 소수성 표면이 마련된 기판을 공급하는 단계,
    (b) 마스크가 마련된 원통형 실린더의 회전에 의해 상기 소수성 표면에 패턴을 형성하는 단계,
    (c) 상기 패턴에 에칭, 현상 또는 코팅 처리하는 단계를 포함하고,
    상기 단계 (a) 또는 (b)에서 상기 기판의 이송속도 또는 실린더의 회전 속도의 제어에 따라 상기 패턴의 형상이 가변으로 되는 것을 특징으로 하는 패턴 제작 방법.
16. 제15항에 있어서,
    상기 단계 (a)에서의 소수성 표면은 PFPE(perfluoropolyether) 표면 처리 또는 소수성 SAM(self-assembled monolayer) 처리된 것을 특징으로 하는 패턴 제작 방법.
17. 제15항에 있어서,
    상기 패턴은 도트 형상 또는 메쉬 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 패턴 제작 방법.
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