KR101537619B1 - 사출금형용 스탬퍼 제작방법 - Google Patents

사출금형용 스탬퍼 제작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사출금형용 스탬퍼 제작방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미세 패턴을 형성하여 금속 스탬퍼를 제작된 후에도 경도가 커서 스크래치 발생을 방지할 수 있고 내구성이 우수한 사출금형용 스탬퍼의 제작방법에 관한 것이다.
본 발명의 사출금형용 스탬퍼 제작방법은, 기판에 소정의 미세 패턴을 형성하는 패턴형성단계; 상기 기판에 대하여 금속 도금을 행하여 미세 패턴이 모사된 스탬퍼가 형성되도록 하는 금속도금단계; 상기 스탬퍼를 상기 기판으로부터 이형시키는 스탬퍼분리단계; 및 상기 스탬퍼의 패턴 상에 질화티타늄을 코팅하는 질화티타늄코팅단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
사출성형, 패턴, 스탬퍼, 스크래치, 질화티타늄

Description

사출금형용 스탬퍼 제작방법{A PRODUCTION METHOD OF A STAMPER FOR AN INJECTION MOLDING}
본 발명은 사출금형용 스탬퍼 제작방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미세 패턴을 형성하여 금속 스탬퍼를 제작된 후에도 경도가 커서 스크래치 발생을 방지할 수 있고 내구성이 우수한 사출금형용 스탬퍼의 제작방법에 관한 것이다.
사출성형은 일정한 형상을 가진 금형의 캐비티 내부로 용융된 수지를 유입시켜 충진하고, 이를 냉각함으로써 캐비티의 형상과 동일한 제품을 형성하는 방법이다. 최근에는, MEMS 기술의 발달과 더불어 미세 패턴이 형성된 스탬퍼를 이용하여 다양한 형태의 구조물들이 만들어지고 있다.
특히 이러한 사출성형은 플라스틱 제품을 대량으로 생산하는데 일반적으로 이용되는 제작방법이며, 시대가 발전함에 따라 내구성이 강한 고강도의 중합체로 구성되는 플라스틱 제품에 대한 수요가 현저하게 증대되고 있어서, 이러한 사출성형방법도 다양한 분야에 적용되고 있는 실정이다.
최근에는 일반적인 가정용 플라스틱 제품뿐만 아니라, 우주 항공분야나 정밀광학기기 분야에 사용되는 플라스틱 제품을 생산하는데 있어서도 사출성형방법이 사용되고 있으며, 특히, 미세하고도 정밀한 패턴이 요구되는 제품에도 적용되고 있다.
즉, 표면에 수십 나노 내지 수십 마이크로미터 크기의 미세패턴이 존재하는 플라스틱 구조물을 생산하기 위한 방법으로 사출성형이 이용되는 것이다.
그런데, 그러한 나노 또는 마이크로 크기의 미세패턴을 구비하는 플라스틱 성형물을 제공하기 위해서는 그 미세패턴에 상응하는 별도의 스탬퍼를 이용하며, 이러한 스탬퍼는 일종의 판(plate) 형태로 제공되는 것이 일반적이다.
이러한 미세패턴을 구비하는 스탬퍼를 이용하여 빛의 보강간섭 및 소멸간섭 현상에 따른 광학적 효과를 구현할 수 있는 성형물을 제작할 수 있는데, 예를 들어서 그러한 미세패턴에 따른 나노선폭을 이용하여 고분해능분광계에 사용하거나, 빛의 산란을 촉진하는 패턴을 형성하여 LCD 부품의 백라이트 유닛(Back Light Unit)으로 사용할 수 있다.
또한, 극미세 패턴의 규칙적인 배열을 통하여 광밴드갭(Photonic Band Gap) 효과를 발생시킴으로써 그 극미세 패턴에서 특정파장의 빛만 반사하고 나머지 빛은 투과 및 흡수시키는 특징을 갖게 할 수도 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.
이 LIGA 공정을 이용하여 스탬퍼를 제작하는 과정을 간단히 설명하면 다음과 같다. 먼저 기판을 세척한 다음 포토레지스트를 도포하고 열처리(soft bake)한다. 다음에 소정 형태의 패턴 마스크를 올리고 노광하고 노광된 포토레지스트를 현상한 다음 포토레지스트가 부분적으로 제거된 곳에 열처리(hard bake)를 통해 소정 형태의 미세 패턴을 형성한다. 형성된 패턴 위에 전도층막을 증착한 후 니켈 또는 구리 등의 도금을 한 후 그 도금층을 분리하면 마스터 스탬퍼가 완성된다.
도 1에는 종래기술에 따라 제작된 사출금형용 스탬퍼를 나타내는 사진이 도시되어 있다.
그런데, 제작된 마스터 스탬퍼는 사출품을 생산하기 위한 금형으로 사용되는 것이고 미세한 패턴이 형성되어 있기 때문에 매끄러운 경면(鏡面)을 유지해야 한다. 그러나, 종래기술에 의해 제작된 마스터 스탬퍼는 니켈 또는 구리로 이루어진 패턴 평면의 경도가 약하여, 도 1의 확대도에서와 같이, 사소한 접촉에도 스크래치(S)가 쉽게 발생하고 유지관리가 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 미세한 패턴이 형성되어 있는 스탬퍼의 표면 경도를 강화함으로써 경면을 유지하고 스크래치 발생을 방지할 수 있는 사출금형용 스탬퍼의 제작방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 사출금형용 스탬퍼 제작방법은, 기판에 소정의 미세 패턴을 형성하는 패턴형성단계; 상기 기판에 대하여 금속 도금을 행하여 미세 패턴이 모사된 스탬퍼가 형성되도록 하는 금속도금단계; 상기 스탬퍼를 상기 기판으로부터 이형시키는 스탬퍼분리단계; 및 상기 스탬퍼의 패턴 상에 질화티타늄을 코팅하는 질화티타늄코팅단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 질화티타늄코팅단계 전에는, 상기 스탬퍼를 용제에 담가 초음파를 가하여 세척하는 초음파세척단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 질화티타늄코팅단계에서는 전자빔 증착법에 의해 질화티타늄이 코팅되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 질화티타늄코팅단계에서는 질소 분위기 또는 질소 및 아르곤 분위기의 진공 챔버 내에서 티타늄에 전자 빔을 조사하여 상기 스탬퍼에 티타늄 이온과 질소 이온이 증착되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 질화티타늄 코팅층의 두께는 0.2~0.6㎛인 것이 바람직하다.
또한, 상기 패턴형성단계는, 기판 위에 포토레지스트를 도포하는 단계, 도포된 포토레지스트를 열처리(soft bake)하는 단계, 소정 형태의 패턴 마스크를 올리고 노광하는 단계, 노광된 포토레지스트를 현상하는 단계, 포토레지스트가 부분적으로 제거된 곳에 열처리(hard bake)를 통해 소정 형태의 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 패턴형성단계 후에는, 형성된 패턴 위에 시드층을 증착하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 패턴형성단계는, 기판에 금속을 증착하는 단계, 증착된 금속을 전해연마하는 단계, 금속을 1차 양극산화하는 단계, 생성된 금속산화물을 식각하여 제거하는 단계, 산화되지 않은 금속을 다시 2차 양극산화하는 단계, 상기 2차 양극산화를 통해 형성된 미세패턴과 기판 사이에 형성된 장벽층을 제거하는 단계를 포함하여 이루어질 수도 있다.
상기한 본 발명의 사출금형용 스탬퍼 제작방법에 의하면, 미세한 패턴이 형성되어 있는 스탬퍼의 표면 경도를 강화함으로써 경면(鏡面)을 유지하고 스크래치 발생을 방지하여 제작된 스탬퍼의 유지관리를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 사출금형용 스탬퍼 제작방법은, 기판에 소정의 미세 패턴을 형성 하는 패턴형성단계; 상기 기판에 대하여 금속 도금을 행하여 미세 패턴이 모사된 스탬퍼가 형성되도록 하는 금속도금단계; 상기 스탬퍼를 상기 기판으로부터 이형시키는 스탬퍼분리단계; 및 상기 스탬퍼의 패턴 상에 질화티타늄을 코팅하는 질화티타늄코팅단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 스탬퍼 제작방법은 상기 패턴형성단계에서 기판에 미세 패턴을 형성하는 방법에 따라 크게 두 가지 실시예로 나눌 수 있다. 먼저, 두 가지 실시예에 따라 기판에 미세 패턴을 형성하는 과정을 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따라 LIGA(Lithographie, Galvanoformug, Abformung in German) 공정을 이용하여 마스터 스탬퍼를 제작하는 공정을 순서대로 나타내는 단면도들이다.
본 발명의 제1 실시예에 따를 때 상기 패턴형성단계는, 기판(10) 위에 포토레지스트(20)를 도포하는 단계, 도포된 포토레지스트(20)를 열처리(soft bake)하는 단계, 소정 형태의 패턴 마스크(30)를 올리고 노광하는 단계, 노광된 포토레지스트(20)를 현상하는 단계, 포토레지스트(20)가 부분적으로 제거된 곳에 열처리(hard bake)를 통해 소정 형태의 패턴(20')을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 기판(10)은 실리콘이나 유리 또는 합성수지 필름으로 이루어질 수 있다. 이 기판(10)을 먼저 세척하여 그 표면에 있는 불순물을 제거하고, 도 2(a)에서와 같이 일정 두께로 포토레지스트(20)를 도포한 후, 도포된 포토레지스트(20)를 열처리(soft bake)한다. 다음에 도 2(b)에서와 같이 미세 패턴이 형성되어 있는 마 스크(30)를 정치시키고, 마스크(30)를 통해 노광시킨 다음 현상하면 도 2(c)에서와 같이 포토레지스트(20)에 미세 패턴(20')이 형성된다. 이 미세 패턴(20')은 두께가 약 1.5㎛이고 폭이 약 2㎛로 형성되는 것이 바람직하다.
본 실시예에 따라 형성된 미패 패턴(20') 상에는 다음 단계로 바로 금속 도금을 행할 수도 있지만, 상기 패턴형성단계 후에는, 형성된 패턴(20') 위에 시드층(40)을 증착하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
도 2(d)에 도시한 바와 같이, 시드층(40)은 형성된 패턴(20') 상에 일정 두께로 도포되는데, 이 시드층(40)은 금속도금 후 금속 도금층(50)을 분리하기 용이하도록 하기 위한 이형층으로서 작용한다. 따라서, 이 시드층(40)의 두께는 금속 도금층에 복제될 패턴에 영향을 주지 않을 정도로 얇게 형성해야 한다. 시드층(40)의 소재로는 CrON, DLC(Diamond Like Carbon), C4F8, SAM(Self-Assembled Monolayer) 등을 사용하여 진공증착을 함으로써 형성할 수 있다.
다음으로, 도 2(e)에 도시한 바와 같이, 상기 시드층(40) 위로 금속 도금을 수행한다. 스탬퍼를 제작하는데 이용되는 금속은 주로 니켈(Ni) 또는 구리(Cu)이고, 그 중에서도 경도나 내구성 면에서 더 우수한 니켈(Ni)이 더 많이 사용된다.
상기 도금에 의해 형성되는 금속 도금층(50)의 두께는 약 500㎛이고, 미세 패턴이 형성되는 부분의 두께는 약 2㎛가 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 도 2(e)에서는 편의상 상기 패턴부의 두께가 도금층의 두께에 가깝도록 도시하였음이 이해될 것이다.
이어서, 상기 미세 패턴이 복제되어 있는 금속 도금층(50)을 상기 기판(10) 의 시드층(40)으로부터 이형시켜 분리하면, 도 2(f)에 도시한 바와 같이, 분리된 금속 도금층(50)이 바로 미세 패턴이 형성되어 있는 스탬퍼가 되는 것이다. 이때, 시드층(40)이 금속 도금층(50)의 분리를 용이하게 한다.
마지막으로, 도 2(g)에 도시한 바와 같이, 분리된 금속 도금층(50)의 패턴이 있는 표면에 질화티타늄(TiN)을 코팅하면 표면 경도가 우수한 마스터 스탬퍼가 완성된다.
이 질화티타늄코팅단계 전에는, 상기 스탬퍼를 용제에 담가 초음파를 가하여 세척하는 초음파세척단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 용제는 스탬퍼가 니켈이나 구리 등의 금속 재질이고 미세한 패턴이 형성되어 있음을 고려하여 여러가지가 사용될 수 있으나, 시중에서 쉽게 구할 수 있고 금속 세척용으로 우수한 아세톤 용제를 사용하는 것이 바람직하다. 초음파 세척에 의해 불순물을 제거함으로써 다음의 질화티타늄코팅단계에서 일부 큰 입자를 형성하는 티타늄 이온이 스탬퍼의 표면에 존재하는 불순물과 반응하여 달라붙는 현상을 방지하고 경면을 유지할 수 있다.
상기 질화티타늄코팅단계에서는 전자빔 증착법에 의해 질화티타늄이 코팅되는 것이 바람직하다. 이 전자빔(electron beam) 증착법은, 도 4에 도시한 바와 같이, 질소 분위기 또는 질소 및 아르곤 분위기의 진공 챔버 내에서 티타늄에 강력한 전자 빔을 조사하여 상기 스탬퍼에 티타늄 이온과 질소 이온이 증착되도록 하는 것이다. 상기 전자빔의 고에너지 전자는 티타늄을 때려서 플라즈마 방전을 일으키고, 이로부터 티타늄 이온(Ti+)이 튀어나와 금속 스탬퍼의 표면에 달라붙게 된다. 아울러, 상기 플라즈마 방전에 의해 챔버 내에 있던 질소 중 일부가 이온화되어 존재하는데, 그 중 금속 스탬퍼에 붙어 있는 질소 이온(N+)과 상기 티타늄 이온(Ti+)이 반응하여 질화티타늄(TiN) 분자가 되고, 계속적인 반응에 의해 질화티타늄 코팅층(70)이 형성된다.
이 질화티타늄 코팅층(70)의 두께는 0.2~0.6㎛인 것이 바람직하다. 코팅층의 두께가 너무 두꺼우면 스탬퍼의 미세 패턴에 영향을 주게 되고, 너무 얇으면 원하는 경도를 가질 수 없기 때문에 0.2~0.6㎛의 두께 범위가 적당하다.
한편, 이하에서는 상기 패턴형성단계에서 위 LIGA 공정과 다른 방법으로 스탬퍼를 제작하는 AAO(Anodized Aluminum Oxide) 공정에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다.
본 발명의 사출금형용 스탬퍼 제작방법에서 제2실시예에 따른 패턴형성단계는, 기판에 금속을 증착하는 단계, 증착된 금속을 전해연마하는 단계, 금속을 1차 양극산화하는 단계, 생성된 금속산화물을 식각하여 제거하는 단계, 산화되지 않은 금속을 다시 2차 양극산화하는 단계, 상기 2차 양극산화를 통해 형성된 미세패턴과 기판 사이에 형성된 장벽층을 제거하는 단계를 포함하여 이루어진다.
도 3에는 AAO 공정을 이용하여 기판에 미세 패턴을 형성하고 금속 도금 후 질화티타늄 코팅하여 마스터 스탬퍼를 제작하는 공정을 순서대로 나타내는 단면도들이 도시되어 있다.
우선 금속재질의 스탬퍼를 마련하기 위한 스탬퍼의 제작과정을 보면, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 소정의 기판(110) 위에 알루미늄(Al)과 같은 금속(120)을 5~10μm 증착시킨 후에, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 전해연마(electropolishing) 공정을 통하여 표면 조도(roughness)를 바람직하게는 3~5nm 이하로 조절한다. 전해연마는 전기분해할 때 양극의 금속 표면에 미세한 볼록 부분이 다른 표면 부분에 비해 선택적으로 용해하는 것을 이용한 금속연마법이다. 연마하려는 금속을 양극으로 하고, 전해액 속에서 전해하면 금속 표면을 연마할 수 있다.
다음으로, 도 3(c)에 도시된 바와 같은 제1차 양극산화단계와 도 3(d)에 도시한 바와 같은 식각단계 및 도 3(e)에 도시한 바와 같은 2차 양극산화단계를 실행하여 일정한 크기의 피치 또는 반지름을 갖는 나노크기 또는 마이크로 크기의 패턴 또는 홀이 규칙적으로 분포하는 금속산화물로 이루어지는 스탬퍼가 마련되는 것이다.
각 단계를 구체적으로 알아보면, 도 3(c)에 도시된 바와 같은 1차 양극산화를 진행하면 알루미늄층(120)의 일부가 전해제와 접촉하여 알루미나(Al2O3)(130)로 변화하고, 소정 깊이를 갖는 미세패턴(130p)이 형성된다.
다음으로 도 3(d)에 도시된 바와 같은 식각공정을 수행하여 제1차 양극산화공정에 의하여 생성된 알루미나(130)를 제거하면 도시된 바와 같이 기판(110)의 상면에는 알루미늄(120)만이 잔류한다.
다음으로, 도 3(e)에 도시된 바와 같이, 2차 양극산화단계를 실행하면 잔류 알루미늄(120)이 알루미나(140)로 변화한다. 이 과정에서 형성되는 미세패턴(140p)은 기판(110)의 표면에 근접하는 깊이를 가지게 되고, 대신 그 폭은 넓어진다.
이 과정에서 상기 미세패턴(140p)과 기판(110) 사이에는 양극산화 과정에서 형성되는 부산물로 이루어진 장벽층(145)이 형성된다.
이러한 장벽층(145)을 산 용액을 이용하여 제거하면 알루미나층(140)에 미세패턴(140p)이 형성된 기판(110)이 제작되는 것이다.
그리고, 도 3(g)와 같이 상기 미세패턴 위에 이들을 덮는 니켈(Ni)이나 구리(Cu)와 같은 금속 도금 구조물(150)을 전해도금(electroforming) 공정을 통하여 형성하고, 이후 도 3(h)와 같이 기판(110)의 미세패턴(140p)이 복제된 도금 구조물(150)을 상기 기판으로부터 분리해 내면 소정의 미세패턴(150p)을 가지고 내구성을 가진 금속 구조물(150), 즉 스탬퍼가 제작되는 것이다.
마지막으로, 제작된 스탬퍼(150)에서 미세 패턴이 형성되어 있는 표면에 질화티타늄을 0.2~0.6㎛ 두께로 코팅하면 본 발명에 따른 마스터 스탬퍼가 완성된다. 질화티타늄을 스탬퍼의 표면에 코팅하는 것은 제1실시예에서와 동일한 방법으로 이루어지므로 여기서 상세한 설명은 생략한다.
이와 같이, AAO방법은 정확하고 재현가능한 제어가 가능하며, 단순하면서도 저렴하게 원하는 패턴을 갖는 스탬퍼를 제작할 수 있게 된다.
도 5에는 본 발명에 따라 제작된 마스터 스탬퍼의 사진이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 종래기술에 따라 니켈 도금을 통해 제작된 스탬퍼는 은회색을 띠고 있 다. 그러나, 본 발명에 따라 제작된 도 5의 스탬퍼는 TiN 도금에 의해 금색을 띠고 있으며, 경도가 훨씬 우수하여 반복적인 사출 성형 작업에도 불구하고 스크래치 발생이 현저하게 줄어드는 것을 확인할 수 있었다.
한편, 상술한 LIGA공정이나 AAO공정에 의하여 스탬퍼를 제작하는 경우, 패턴의 피치를 조절함으로써 그러한 패턴에 전사되는 소정의 구조물에서 일종의 홀로그램 현상이 나타나도록 할 수 있다.
즉, 상기 미세패턴이 모사된 구조물이 가전기기에 설치되어 사용자가 외부에서 그 부분을 바라볼 때, 바라보는 방향에 따라 그 표면의 색상이 변하게 됨으로써 홀로그램 효과를 구현할 수 있는 것이다. 왜냐하면, 상기 미세패턴은 사출성형되는 구조물의 전방측에서 상기 구조물 방향으로 향하는 빛의 굴절 및 간섭현상을 일으킴으로써 미세패턴 상에서 굴절 및 간섭되는 빛의 파장도 바뀌어 색상이 변하기 때문이다.
또한, 상기 스탬퍼(50,150)에 형성되는 미세 패턴의 간격을 조절하여 사출성형되는 구조물에 형성되는 미세 패턴의 간격을 넓히거나 좁히면 빛의 경로가 바뀌게 된다. 이에 따라 상기 구조물의 미세패턴상에서 굴절 및 간섭되는 빛의 파장도 바뀌어 색상이 변하게 되므로, 이를 이용하여 다양한 디자인을 가진 구조물을 사출성형할 수 있다.
본 발명에 의해 제작된 스탬퍼에 의해 사출성형되는 구조물은 도 5에 예시된 스탬퍼에 의해 제조되는 단추 형태뿐만 아니라 다양한 입체 형상을 지닌 구조물로 성형되어 가전제품에 장식부재 등으로 사용될 수 있다.
도 6 및 도 7에는 도 5에 도시된 바와 같은 미세 패턴을 가진 스탬퍼에 의해 사출성형되는 단추 형태의 구조물(700)이 도시되어 있다. 이 구조물(700)에는 상기 스탬퍼의 미세패턴에 의하여 소정의 문양이 형성되어 있고, 각각의 문양에는 상술한 빛의 굴절, 반사, 간섭으로 인하여 총천연색의 빛이 표현된다.
도 8은 도 6 및 도 7의 구조물이 여러가지 가전제품 중에서도 냉장고에 설치되는 것을 나타낸다. 이 냉장고 본체(600)의 내부에는 저장실(610)이 마련되고, 상기 저장실(610)의 내부에는 소정의 저장물을 수용할 수 있는 수납저장함(620)이 설치된다. 여기서, 상기 구조물(700)은 상기 수납저장함(620)의 전면(630)에 설치되는데, 그 부분에는 상기 구조물(700)이 설치될 수 있는 설치홈(640)이 마련된다. 따라서, 상기 구조물(700)은 상기 수납저장함(620) 전면을 장식하는 장식부재로서 역할을 하게 된다.
그리고, 본 발명의 스탬퍼를 이용하여 미세 패턴을 가진 구조물을 패널 또는 필름 형태로 제작할 수도 있고, 제작된 패널 또는 필름 형태의 장식부재는 냉장고, 세탁기, 에어컨, 조리기기 등 다양한 가전제품에 적용될 수 있다. 도 9는 공기조화기 실내기의 전면패널이나, 냉장고 도어의 전면패널 또는 세탁기나 조리기기의 전면 콘트롤 패널 또는 전면패널에 형성되는 각종 문양 또는 글자에 관한 것으로서, 외부에서 이들을 볼 때는 각 문양이나 글자에 소정의 색상을 갖는 빛이 발산되는 것처럼 보이게 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라 면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.
도 1은 종래기술에 의해 제작된 사출금형용 스탬퍼로서 스크래치가 형성된 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따라 LIGA 공정을 이용하여 마스터 스탬퍼를 제작하는 공정을 순서대로 나타내는 단면도들이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따라 AAO 공정을 이용하여 마스터 스탬퍼를 제작하는 공정을 순서대로 나타내는 단면도들이다.
도 4는 본 발명에서 전자빔을 조사하여 미세 패턴이 형성된 스탬퍼에 질화티타늄을 코팅하는 것을 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 스탬퍼 제작방법에 따라 제작된 사출금형용 스탬퍼를 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 의해 제작된 스탬퍼를 이용하여 사출성형된 구조물을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6 및 도 7의 구조물이 냉장고에 설치되는 것을 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따라 다양한 디자인을 가진 스탬퍼를 이용하여 사출성형된 패널 또는 필름 형태의 반제품을 나타내는 도면들이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 기판
20: 포토레지스트
30: 마스크
40: 시드층
50: 금속 도금층
70: 질화티타늄 코팅층
110: 기판
120: 금속증착층
130: 1차금속산화물층
130p: 1차 미세 패턴
140: 2차금속산화물층
140p: 2차 미세 패턴
145: 장벽층
150: 금속 도금층
170: 질화티타늄 코팅층
700: 사출성형된 구조물

Claims (8)

  1. 기판에 소정의 미세 패턴을 형성하는 패턴형성단계;
    상기 기판에 대하여 금속 도금을 행하여 미세 패턴이 모사된 스탬퍼가 형성되도록 하는 금속도금단계;
    상기 금속도금으로 형성된 스탬퍼를 상기 기판으로부터 이형시키는 스탬퍼분리단계; 및
    상기 스탬퍼의 패턴 상에 전자빔 증착법에 의해 질화티타늄을 코팅하는 질화티타늄코팅단계;
    를 포함하고,
    상기 미세 패턴은 그 피치와 미세 패턴 사이의 간격을 조절하여 보는 방향에 따라 미세 패턴의 색상이 변하도록 형성되고,
    상기 질화티타늄 코팅층의 두께는 0.2~0.6㎛인 것을 특징으로 하는 사출금형용 스탬퍼 제작방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 질화티타늄코팅단계 전에는, 상기 스탬퍼를 용제에 담가 초음파를 가하여 세척하는 초음파세척단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사출금형용 스탬퍼 제작방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속도금단계에서 도금되는 금속은 니켈 또는 구리인 것을 특징으로 하는 사출금형용 스탬퍼 제작방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 질화티타늄코팅단계에서는 질소 분위기 또는 질소 및 아르곤 분위기의 진공 챔버 내에서 티타늄에 전자 빔을 조사하여 상기 스탬퍼에 티타늄 이온과 질소 이온이 증착되도록 하는 것을 특징으로 하는 사출금형용 스탬퍼 제작방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 패턴형성단계는,
    기판 위에 포토레지스트를 도포하는 단계, 도포된 포토레지스트를 열처리(soft bake)하는 단계, 소정 형태의 패턴 마스크를 올리고 노광하는 단계, 노광된 포토레지스트를 현상하는 단계, 및 포토레지스트가 부분적으로 제거된 곳에 열처리(hard bake)를 통해 소정 형태의 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출금형용 스탬퍼 제작방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 패턴형성단계 후에는, 형성된 패턴 위에 시드층을 증착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사출금형용 스탬퍼 제작방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 패턴형성단계는,
    기판에 금속을 증착하는 단계, 증착된 금속을 전해연마하는 단계, 금속을 1차 양극산화하는 단계, 생성된 금속산화물을 식각하여 제거하는 단계, 산화되지 않은 금속을 다시 2차 양극산화하는 단계, 및 상기 2차 양극산화를 통해 형성된 미세패턴과 기판 사이에 형성된 장벽층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출금형용 스탬퍼 제작방법.
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