KR101677451B1 - 기능성 필름의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기체의 온도에 따른 부피 변화를 이용하여 패턴의 전사 형상을 개선시키는 기능성 필름 제조방법을 제공한다. 상기 기능성 필름 제조방법은 임프린트 패턴을 포함하는 템플릿을 준비하고, 기판을 제 1 온도의 기체 분위기 하에 배치하고, 상기 기판을 상기 제 1 온도의 기체에 노출된 상태에서 상기 템플릿을 상기 기판의 일면에 가압하여, 상기 임프린트 패턴을 상기 기판의 일면에 부분적으로 밀착시키고, 상기 임프린트 패턴을 상기 제 1 온도 보다 낮은 제 2 온도로 냉각시켜, 상기 임프린트 패턴과 상기 기판의 일면 사이에 정의되는 기체 공간의 부피를 감소시킴으로써 상기 기판의 일면을 상기 기체공간으로 관입시키는 것을 포함하는 것이다.

Description

기능성 필름의 제조방법 {Functional Film Manufacturing Method}

　본 발명은 기능성 필름의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패턴의 전사 형상을 개선시키는 기능성 필름의 제조방법에 관한 것이다.

반도체, 전자, 광전, 자기, 표시 소자 등을 제조할 때 기판상에 미세패턴을 형성할 필요가 증가하고 있다. 특히, 표면에 미세패턴을 조밀하게 형성시켜 미세나노 효과(moth eye effect) 등을 발생시킬 수 있는 광학 필름, 소수성 표면 등의 기능성 필름을 제작하기 위해선 그 표면에 패턴의 돌출부인 철부 이외에 철부에 의해 생성된 요부의 폭 또한 좁은 패턴 즉, 조밀한 초미세패턴을 형성할 필요가 있다.

표면상에 미세패턴을 형성하는 기술로는 포토리소그래피 기술이 있었으나, 종래의 포토리소그래피 기술로는 예를 들어 3차원의 형상을 가지는 초 미세 패턴을 형성하는 것은 광학적 한계로 말미암아 매우 어려운 실정이다. 상기 포토리소그래피 기술 이외에도, 패턴의 해상도와 정합도를 향상시키기 위한 여러가지 종류의 리소그래피 기술이 개발되고 있는데, 이러한 기술로는 예를 들어, 나노 임프린트 리소그래피(Nano imprint Lithography) 기술이 있으며, 나노 소자 제작 방법으로, 낮은 생산성을 갖는 전자빔 리소그래피나, 고가의 광학 리소그래피를 대신할 기술로 주목받고 있다.

그러나, 나노 단위의 미세패턴을 형성시키는 나노 임프린트의 경우 템플릿의 임프린트 패턴에 포함된 공기층 및 수지의 표면장력 등에 의하여, 전사된 패턴의 높이 방향 신장이 저하된다. 이에 따라, 뭉개진 형상의 패턴을 형성하여, 목적하는 기능이 발휘되지 못할 수 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기체의 온도에 따른 부피변화를 이용하여 기능성 미세패턴의 전사 형상을 개선시키는 기능성 필름의 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 기체의 온도에 따른 부피변화를 이용하여 패턴의 높이 대 폭의 비율이 큰 기능성 필름의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 필름 제조방법은 임프린트 패턴을 포함하는 템플릿을 준비하고, 기판을 제 1 온도의 기체 분위기 하에 배치하고, 상기 기판을 상기 제 1 온도의 기체에 노출된 상태에서 상기 템플릿을 상기 기판의 일면에 가압하여, 상기 임프린트 패턴을 상기 기판의 일면에 부분적으로 밀착시키고, 상기 임프린트 패턴을 상기 제 1 온도 보다 낮은 제 2 온도로 냉각시켜, 상기 임프린트 패턴과 상기 기판의 일면 사이에 정의되는 기체 공간의 부피를 감소시킴으로써 상기 기판의 일면을 상기 기체공간으로 관입시키는 것을 포함하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 기능성 필름 제조방법은 임프린트 패턴을 포함하는 템플릿과 일면에 패턴형성재를 포함하는 기판을 준비하고, 상기 패턴형성재를 제 1 온도의 기체 분위기 하에 배치하고, 상기 패턴형성재가 상기 제 1 온도의 기체에 노출된 상태에서 상기 템플릿을 상기 패턴형성재의 일면에 가압하여, 상기 임프린트 패턴을 상기 패턴형성재의 일면에 부분적으로 밀착시키고, 상기 임프린트 패턴을 상기 제 1 온도 보다 낮은 제 2 온도로 냉각시켜, 상기 임프린트 패턴과 상기 패턴형성재의 일면 사이에 정의되는 기체 공간의 부피를 감소시킴으로써 상기 패턴형성재의 일면을 상기 기체공간으로 관입시키는 것을 포함하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기능성 필름 제조방법의 또 다른 실시예에 따른 기능성 필름 제조방법은 임프린트 패턴을 포함하는 템플릿과 일면에 패턴형성재를 포함하는 기판을 준비하고, 상기 패턴형성재를 제 1 온도의 기체 분위기 하에 배치하고, 상기 패턴형성재가 상기 제 1 온도의 기체에 노출된 상태에서 상기 템플릿을 상기 패턴형성재의 일면에 가압하여, 상기 임프린트 패턴을 상기 패턴형성재의 일면에 부분적으로 밀착시키고, 상기 임프린트 패턴을 상기 제 1 온도 보다 낮은 제 2 온도로 냉각시켜, 상기 임프린트 패턴과 상기 패턴형성재의 일면 사이에 정의되는 기체 공간의 부피를 감소시킴으로써 상기 패턴형성재의 일면을 상기 기체공간으로 관입시키고, 상기 패턴형성재에 광을 조사하여 상기 패턴형성재를 경화시키는 것을 포함하는 것이다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 기능성 필름 제조방법에 의하면, 기체의 온도에 따른 부피변화를 이용하여 임프린트 패턴의 전사형상을 개선할 수 있다.

또, 본 발명의 실시예들에 따른 기능성 필름 제조방법에 의하면, 높이 대 폭의 높이가 개선된 미세나노 패턴을 형성하여, 우수한 반사방지 기능 및 소수성 기능을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 필름 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기능성 필름 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 9 내지 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기능성 필름 제조방법을 나타낸 단면도들이다.
도 14 내지 도 16은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 임프린트 패턴 또는 전사패턴의 형태를 모식적으로 도시하는 사시도들이다.
도 17 내지 도 19는 본 발명의 몇몇 실시예에 있어서, 템플릿의 시간에 따른 온도변화를 도시한 그래프들이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"는 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의"아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 필름 제조방법을 나타낸 단면도들이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 필름 제조방법은 기판(120)상의 패턴형성재(140)를 고온의 기체(130)에 노출시킨 상태에서 템플릿(110)을 가압하고, 기체공간(132)을 냉각하며, 그에 따라 기체공간(132)이 수축되고, 패턴형성재(140)가 임프린트 패턴(112)으로 추가적으로 관입하도록 하는 것을 포함하는 기능성 필름 제조방법이다.

도 1을 참조하면, 템플릿(110)과 일면에 패턴형성재(140)가 배치되어 있는 기판(120)을 준비한다.

템플릿(110)은 기재(114) 및 기재의 일면에 형성된 임프린트 패턴(112)을 포함한다. 도 1에서는 기재(114)와 임프린트 패턴(112)이 일체형으로 이루어진 예가 도시되어 있지만, 기재(114)와 임프린트 패턴(112)이 서로 다른 층 및/또는 물질로 이루어질 수도 있다.

템플릿(110)으로는 반도체 재료, 금속재료, 광투과성물질 또는 고분자물질 등이 적용될 수 있다. 상기 적용물질들로서, 실리콘, 유리, 석영, 사파이어, 알루미나 등이 예시될 수 있다.

기재(114)와 임프린트 패턴(112)이 일체형으로 예시된 도 1의 실시예의 경우, 임프린트 패턴(112)의 구성 물질도 기재(114)와 동일할 수 있다.

임프린트 패턴(112)은 원뿔, 사각뿔, 육각뿔의 형상의 패턴이 정렬되거나 불규칙하게 배열된 형상일 수 있고, 폭 방향 단면적의 모양이 원형, 사각형, 육각형의 모양을 가지는 패턴이 정렬되거나 불규칙하게 배열된 형상일 수 있다. 적용 가능한 임프린트 패턴(112)의 더욱 구체적인 형상에 대해서는 후술하기로 한다.

기판(120)은 광을 투과시킬 수 있는 투명한 재질, 예컨대, 폴리카보네이트(poly carbonate) 계열, 폴리술폰(poly sulfone) 계열, 폴리아크릴레이트(poly acrylate) 계열, 폴리스티렌(poly styrene) 계열, 폴리비닐클로라이드(poly vinyl chloride) 계열, 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol) 계열, 폴리노르보넨(poly norbornene) 계열, 폴리에스테르(poly ester) 계열의 물질을 포함하여 이루어질 수 있다.

도시하지는 않았지만, 기판(120)의 일면에는 CNT, nano-wire, 전도성 고분자, ITO등을 포함하는 투명 도전층이 형성되어 있을 수 있다. 투명 도전층이 형성되는 기판(120)의 면은 후술하는 전사 패턴이 형성되는 기판(120)의 면과 반대면일 수 있다.

기판(120)의 일면에는 패턴형성재(140)가 배치되어 있다. 패턴형성재(140)는 기판(120)과 동일한 물질일 수 있다. 예를 들어 광경화성 수지 재료를 이용할 수 있다.

광경화성 수지 재료의 예로는 우레탄계, 에폭시계, 아크릴계 수지등을 들 수 있다. 구체적인 예로서, HDDA(1,6-hexanedioldiacrylate) 및 HEBDM(bis(hydroxyethyl)bisphenol-A　dimethacrylate) 등의 저점성 UV 경화 수지 재료가 적용될 수 있다.

또한, 페놀 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 및 폴리이미드 등의 열경화성 수지 재료를 사용하거나, 폴리 메타크릴산 메틸(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 아크릴 수지 등의 열가소성 수지를 사용하는 것도 가능하다.

또, 패턴 형성재(140)로서 은 페이스트, 인듐 등을 함유하는 저융점 금속 등도 이용할 수 있다.

기판 상에 패턴형성재를 형성하는 것은 스핀 코팅 등의 방법으로 이루어질 수 있다.

한편, 기판 상에 1층의 패턴형성재의 형성만 가능한 것은 아니며, 복수회의 패턴형성재의 형성도 가능하다. 예를 들면, 기판 전체 면에 패턴형성재를 도포한 후, 1차 임프린트 공정을 수행하고, 1차 임프린트 공정에 의해 적어도 부분적으로 패턴이 형성된 패턴형성재 상에 다시 2차 임프린트 공정을 수행할 수 있다. 여기서, 2차 임프린트 공정에 사용되는 템플릿은 1차 임프린트 공정에 사용된 템플릿과 동일할 수도 있지만, 상이하더라도 무방하다.

이어, 패턴형성재(140)를 고온 기체(130)에 노출시킨다.

고온 기체(130)는 공기 또는 불활성 기체를 포함할 수 있다. 고온 기체(130)의 온도는 패턴형성재(140)의 유리 온도보다 높을 수 있다. 나아가, 고온 기체(130)의 온도는 패턴형성재(140)의 유리 온도 보다 높으면서, 템플릿(110)의 용융점 또는 유리 온도 보다 낮은 최대 온도일 수 있다.

구체적인 예로서, 패턴형성재(140)는 폴리에틸레테레프탈레이트(PET)이고 템플릿(110)은 니켈일 수 있고, 고온 기체(130)의 온도는 PET의 유리온도 130℃~140℃ 보다 높고 니켈의 용융점 1455℃ 보다 낮은 고온일 수 있고, 예를 들어 1000℃에서 1400℃일 수 있다.

기판을 고온 기체에 노출하는 시간은 패턴형성재(140)의 구성 물질 및 두께 등에 따라 상이하게 조절될 수 있다. 나아가, 패턴형성재(140)의 유리 정도, 밀도, 점도 등도 고온 기체에 대한 기판의 노출 시간에 의해 조절될 수 있다.

이어서, 도 2를 참조하면, 템플릿(110)을 고온 기체(130)가 노출된 상태에서 패턴형성재(140)에 가압한다. 그러면, 패턴형성재(140)과 템플릿(110)에 형성된 임프린트 패턴(112)은 부분적으로 밀착된다. 충분한 가압에도 불구하고, 기판과 임프린트 패턴 사이에는 소정의 기체 공간이 형성된다.

더욱 구체적으로 설명하면, 가압시 기체 공간(132)의 최초 온도는 고온 기체(130)의 온도와 같거나 근접할 것이다. 등온 과정이라는 전제하에 가압에 의한 부피 감소분에 비례하여 압력이 증가할 것이며, 이는 기판(120)의 임프린트 패턴(112)으로의 관입 및 밀착을 제한할 것이다. 따라서 충분한 가압에도 불구하고 기체 공간의 형성을 완전히 저지하는 것은 매우 어려울 수 있다. 기체 공간이 형성되면 기체 공간만큼 패턴의 전사가 효과적으로 이루어지지 못한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 1차로 전사된 제 1 전사패턴(142)은 임프린트 패턴(112)과 폭 방향 주기는 일치하지만, 높이 방향 신장이 제한된 완만한 형태의 전사 패턴일 수 있다.

이어서, 도 3을 참조하면, 접촉된 기체 공간(132)과 템플릿(110)은 상호간의 열전달에 의해 온도변화가 발생한다. 템플릿(110)의 온도가 기체 공간(132)의 온도보다 낮다면 기체공간(132)은 템플릿(110)에 의해 냉각된다.

이때, 기체 공간(132)의 부피가 일정하다면, 냉각된 온도에 비례하여 기체 공간(132)의 압력이 감소한다. 압력 감소에 대응하여 제 1 전사패턴(142)은 기체 공간(132) 방향으로 관입하며, 압력과 부피가 평형을 이루는 점에서 제 2 전사패턴(144)를 형성한다.

따라서, 템플릿(110)의 온도가 낮을 수록 기체 공간(132)의 온도가 낮아지고, 기체 공간 내부의 압력감소분은 증가하게 됨을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 그러나 템플릿(110)의 온도가 필요 이상으로 낮을 경우에는 패턴형성재(140)으로부터 템플릿(110)으로의 열 전달에 의해 패턴형성재(140)의 온도가 낮아지고, 패턴형성재(140)의 점도가 높아져 기체 공간(132)으로의 관입이 충분히 일어나지 않을 수 있다.

따라서, 템플릿(120)의 온도는 기판(120)의 유리 온도 및 온도에 따른 점도, 임프린트 패턴(111)의 모양, 크기, 고온 기체(130)의 온도 등을 고려하여 상이하게 결정될 수 있고, 고온 기체(130)의 온도 이하의온도이며, 기판(120)의 유리 온도 이상의 온도일 수 있으며, 템플릿(110)을 가압하는 동안 변동되는 온도일 수 있고, 단계적으로 변동되는 온도일 수 있다.

템플릿(110)의 온도를 낮추기 위한 냉각 방법으로는 수냉, 공냉, 냉매를 이용한 냉각방법 등이 사용될 수 있다. 또, 템플릿(110)을 가압하는 단계 동안만 템플릿(110)의 냉각이 이루어질 수도 있고, 별도로 냉각 후 템플릿(110) 자체의 열용량에 의하여 기체 공간(132)의 냉각이 이루어 질 수도 있다.

이어서, 도 4를 참조하면, 템플릿(110)을 기판(120) 및 패턴형성재(140)에서 분리하면, 폭 w2, 높이 h2를 가지는 제 2 전사패턴(144)을 포함하는 기판(120)이 제공된다. 제 2 전사패턴(144)은 도 2에 도시된 제 1 전사패턴(142)의 높이 대 폭의 비(h1/w1)에 비하여 큰 높이 대 폭의 비(h2/w2)를 가지게 된다.

또한, 제 2 전사패턴(144)은 제 1 전사패턴(142)에 비하여 임프린트 패턴(112)의 패턴 원형에 가까운 형태를 가지게 된다.

이상, 본 실시예에 따르면, 기체의 온도에 따른 부피변화를 이용하여 임프린트 패턴의 전사형상을 개선한 기능성 필름을 제공할 수 있다.

또, 본 실시예에 따르면, 높이 대 폭의 비가 큰 미세나노 패턴을 형성하여, 우수한 반사방지 기능 및 소수성 기능을 제공하는 기능성 필름을 제공할 수 있다.

도 5 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기능성 필름 제조방법을 나타낸 단면도들이다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기능성 필름 제조방법은 기판(220)을 고온 기체(130)에 노출시킨 상태에서 템플릿(110)을 가압하고, 기체공간(232)을 냉각하며, 그에 따라 기체공간(232)이 수축되어 기판(220)을 임프린트 패턴(112)으로 추가적으로 관입하도록 하는 기능성 필름 제조방법이다.

본 실시예는 도 1 내지 4에 도시된 실시예와 비교할 때, 패턴형성재(140)를 사용하지 않고 기판(220)상에 직접 패턴을 전사하는 면에서 차이가 있다. 본 실시예를 구체적으로 설명함에 있어, 도 1 내지 4에 도시된 실시예와의 차이점을 위주로 설명할 것이며, 동일하거나 유사한 것으로서 반복적으로 설명되는 것들은 생략하도록 한다.

도 5를 참조하면, 템플릿(110)과 기판(220)을 준비한다.

이어, 기판(220)을 고온 기체(130)에 노출시킨다.

고온 기체(130)는 공기 또는 불활성 기체를 포함할 수 있다. 고온 기체(130)의 온도는 기판(220)의 유리 온도보다 높을 수 있다. 더 나아가, 고온 기체(130)의 온도는 기판(220)의 유리 온도 보다 높으면서, 템플릿(110)의 용융점 또는 유리 온도 보다 낮은 최대 온도일 수 있다.

기판을 고온 기체에 노출하는 시간은 기판(220)의 구성 물질 및 두께 등에 따라 상이하게 조절될 수 있다. 나아가, 기판(220)의 유리 정도, 밀도, 점도 등도 고온 기체에 대한 기판의 노출 시간에 의해 조절될 수 있다.

이어서 도 6을 참조하면, 기판(220)이 고온 기체(130)에 노출된 상태에서 템플릿(110)을 기판(220)에 가압한다. 그러면, 템플릿(110)에 형성된 임프린트 패턴(112)과 기판(220)은 부분적으로 밀착된다. 충분한 가압에도 불구하고, 기판과 임프린트 패턴 사이에는 소정의 기체 공간(232)이 형성된다. 1차로 전사된 제 1 전사패턴(222)은 임프린트 패턴(112)의 폭 방향 주기는 일치하지만, 높이 방향 신장이 제한된 완만한 형태의 전사 패턴일 수 있다.

이어서, 도 7을 참조하면, 접촉된 기체 공간(232)과 템플릿(110)은 상호간의 열전달에 의해 온도변화가 발생한다. 템플릿(110)의 온도가 기체 공간(232)의 온도보다 낮다는 전제하에, 기체공간(232)은 템플릿(110)에 의해 냉각된다. 냉각에 의하여 기판(220)이 기체 공간(232)방향으로 관입하게 되며, 제 2 차 전사패턴(224)을 형성한다.

이어서, 도 8을 참조하면, 템플릿(110)을 기판(220)에서 분리하면, 폭 w4, 높이 h4를 가지는 제 2 전사패턴(224)을 포함하는 기판(220)이 제공된다. 제 2 전사패턴(224)은 도 2에 도시된 제 1 전사패턴(222)의 높이 대 폭의 비(h3/w3)에 비하여 큰 높이 대 폭의 비(h4/w4)를 가지는 것을 알 수 있다.

또한, 제 2 전사패턴(224)은 제 1 전사패턴(222)에 비하여 임프린트 패턴(112)의 패턴 원형에 가까운 형태를 가지는 것을 알 수 있다.

도 9 내지 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기능성 필름 제조방법을 나타낸 단면도들이다.

도 9 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기능성 필름 제조방법은 패턴형성재(340)를 고온 기체(130)에 노출시킨 상태에서 템플릿(110)을 가압하고, 기체공간(332)을 냉각하며, 그에 따라 기체공간(332)가 수축되여 패턴형성재(340)가 임프린트 패턴(112)으로 추가적으로 관입하도록 한 후, 광조사를 통해 패턴형성재(340)을 경화시키는 기능성 필름 제조방법이다.

본 실시예는 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예와 비교할 때, 광경화성 패턴형성재(340)를 사용하며, 기체 공간(332)의 수축으로 인한 패턴형성재(340)의 관입 과정 후에 광조사를 통해 패턴형성재(340)을 경화시키는 면에서 차이를 보인다. 본 실시예를 구체적으로 설명함에 있어, 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예와의 차이점을 위주로 설명할 것이며, 동일하거나 유사한 것으로서 반복적으로 설명되는 것들은 생략하도록 한다.

도 9를 참조하면, 템플릿(110)과 패턴형성재(340)을 포함하는 기판(320)을 준비한다.

도 9에 있어서는, 기판상에 도포하는 패턴 형성재(340)가 덩어리처럼 그려져 있지만, 이것은 단지 일례이다. 다른 예로서, 수지 재료를 복수개의 미소한 도트 형상으로 배치하는 경우 및 기판 전체 면에 층 형상으로 배치하는 경우도 본 발명에 포함된다.

이어, 패턴형성재(340)를 고온 기체(130)에 노출시킨다.

이어서, 도 10을 참조하면, 패턴형성재(340)가 고온 기체(130)가 노출된 상태에서 템플릿(110)을 패턴형성재(340)에 가압한다. 그러면, 템플릿(110)에 형성된 임프린트 패턴(112)과 템플릿(110)은 부분적으로 밀착된다. 충분한 가압에도 불구하고, 패턴형성재(340)과 임프린트 패턴(112) 사이에는 소정의 기체 공간(332)이 형성된다. 1차로 전사된 제 1차 전사패턴(342)은 임프린트 패턴(112)과 폭 방향 주기는 일치하지만, 높이 방향 신장이 제한된 완만한 형태의 전사 패턴일 수 있다.

이어서, 도 11을 참조하면, 접촉된 기체 공간(332)과 템플릿(110)은 상호간의 열전달에 의해 온도변화가 발생한다. 예를 들어, 템플릿(110)의 온도가 기체 공간(332)의 온도보다 낮다면 기체공간(332)은 템플릿(110)에 의해 냉각된다. 냉각에 의하여 패턴형성재(340)가 기체 공간(332)방향으로 관입하며, 제 2 차 전사패턴(344)을 형성한다.

이어서, 도 12를 참조하면, 자외선을 조사하여 패턴형성재(340)를 경화시킨다.

도 12에서는, UV를 템플릿(110) 상부에서 조사하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 기판 하부에서 조사할 수도 있다.

또한, 도 12에서는 광경화를 위하여 조사되는 광이 UV로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 특정 파장영역을 가지는 가시광선, 엑스선, 감마선 등일 수 있다.

이어서, 도 13를 참조하면, 템플릿(110)을 기판(320) 및 패턴형성재(340)에서 분리한다. 이에 따라, 폭 w6, 높이 h6를 가지는 제 2 전사패턴(344)을 포함하는 기판(320)이 제공된다. 제 2 전사패턴(344)은 도 10에 도시된 제 1 전사패턴(342)의 높이 대 폭의 비(h5/w5)에 비하여 큰 높이 대 폭의 비(h6/w6)를 가지는 것을 알 수 있다.

또한, 제 2 전사패턴(344)은 제 1 전사패턴(342)에 비하여 임프린트 패턴(112)의 패턴 원형에 가까운 형태를 가지는 것을 알 수 있다.

도 14 내지 도 16은 전술한 몇몇 실시예에 이용되는 임프린트 패턴(112) 또는 제 2 전사패턴의 일 형태를 모식적으로 도시하는 사시도이다.

도 14를 참조하면, 모재(1420)의 표면에는 요철 패턴으로서 x 방향의 주기가 x, y 방향의 주기가 y인 사각뿔체(1440)가 형성될 수 있다.

모재(1420)는 몇몇 실시예의 기재(114) 또는 기판(120,220,320)에 대응하는 구성이고, 일면에 사각뿔 패턴을 포함하는 판상 형상의 구성일 수 있다.

사각뿔체(1440)의 높이(d), x, y는 미세나노 효과를 나타낼 수 있도록 가시광의 주기에 따라 설정될 수 있는 것으로, 높이(d)는 50nm에서 300nm, x, y는 200nm에서 300nm일 수 있다. 예를들어, 사각뿔체(1440)의 높이(d)는 250nm이고, x = y = 200 nm일 수 있다. 사각뿔체(1440)의 굴절율은 모재(1420)의 굴절율 보다 작을 수 있으며, 예를들어 1 에서 1.5일 수 있다.

도 14에 도시하지는 않았으나, 요철 패턴의 형상은 정사각뿔만이 아니라 다양한 형태의 사각뿔일 수 있고, 높이(d), 주기 x, y를 가지는 사각기둥의 형상일 수 있다.

도 15를 참조하면, 모재(1520)의 표면에는 요철 패턴으로서 반지름이 r인 원뿔체가 x방향 및 y방향으로 주기가 2r인 원뿔체(1540)가 형성될 수 있다.

모재(1520)는 몇몇 실시예의 템플릿(110) 또는 기판(120,220,320)에 대응하는 구성이다. 일면에 사각뿔 패턴을 포함하는 판상 형상의 구성일 수 있다.

원뿔체(1520)의 높이(d), 반지름 r은 가시광의 주기에 따라 설정될 수 있는 것으로, 높이(d)는 50nm에서 300nm, r은 100nm에서 150nm일 수 있다. 이다. 예를 들어 원뿔체(1540)의 높이(d)는 250nm이고, r = 100 nm일 수 있다. 원뿔체(1540)의 굴절율은 모재(1520)의 굴절율 보다 작을 수 있으며, 예를 들어 1 내지 1.5일 수 있다.

도 15에 도시하지는 않았으나, 요철 패턴의 형상은 원뿔만이 아니라 높이(d), 반지름 r을 가지는 원기둥의 형상일 수 있다.

도 16을 참조하면, 모재(1620)의 표면에는 요철 패턴으로서 한 변의 길이가 L인 육각뿔체(1640)가 형성되어 있다.

모재(1620)는 몇몇 실시예의 템플릿(110) 또는 기판(120,220,320)에 대응하는 구성이다. 일면에 육각뿔 패턴을 포함하는 판상 형상의 구성일 수 있다.

육각뿔체(1620)의 높이(d), 한변의 길이 L은 가시광의 주기에 따라 설정될 수 있는 것으로, 높이(d)는 50nm에서 300nm, L은 50nm에서 150nm일 수 있다. 이다. 예를들어, 육각뿔체(1640)의 높이(d)는 250nm이고, L = 100 nm일 수 있다. 육각뿔체(1640)의 굴절율은 모재(1620)의 굴절율 보다 작을 수 있으며, 예를 들어 1에서 1.5 일 수 있다.

도 16에 도시하지는 않았으나, 요철 패턴의 형상은 정육각뿔만이 아니라 다양한 형태의 육각뿔 또는 높이(d), 한 변의 길이가 L인 육각기둥의 형상일 수 있다.

도 14 내지 도 16에 도시한 바와 같이 요철의 형상이 삼각형인 경우, 기판에 입사한 광에 대한 굴절률은 요철의 깊이 방향을 따라 변화하므로, 표면 반사가 저감된다. 또한, 도 14 내지 도 16에 도시한 바와 같은 가시광의 주기보다 작은 크기의 요철 패턴을 형성한 경우, 예를 들어, 폭 방향으로 주기가 200nm 에서 300nm이고, 높이가 50nm에서 300nm인 경우, 넓은 파장 영역에 걸쳐 입사각 의존성이 작은 반사 방지 작용을 발휘할 수 있는 것 외에, 많은 재료에 적용할 수 있고 요철 패턴을 기판에 직접 형성할 수 있는 등의 이점을 갖고 있다. 그 결과, 저비용이며 고성능인 반사 방지재를 제공할 수 있다.

도 17 내지 19는 전술한 몇몇 실시예에 있어서, 템플릿(110)의 시간에 따른 온도변화를 도시한 것으로, 각각은 템를릿(110)의 시간에 따른 온도변화의 서로 다른 실시예를 도시한 것이다.

도 17을 참조하면, 도 17의 (a) 단계는 초기에 템플릿(110)의 온도를 기판 또는 패턴형성재의 유리 온도 이상의 온도로 유지하는 단계이다. 템플릿(110)은 고온 기체(130)에 노출되어, 고온 기체(130)의 온도에 근접한 초기 온도를 가질 수 있다. 도시된 도 17의 (a) 단계에서는 템플릿(110)이 고온 기체(130)의 온도와 동일한 온도를 가지고, 일정 온도를 유지하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 템플릿(110)의 온도는 기판(220) 또는 패턴형성재(140,340)의 유리 온도 이상의 온도일 수 있고, 템플릿(110)이 용융되지 않는 최대 온도일 수 있다. 도 17의 (b) 단계는 템플릿(110)을 패턴 형성재(140,340) 또는 기판(220)에 가압한 후, 템플릿(110)을 지속적으로 냉각하는 단계이다. 템플릿(110)의 온도는 종국적으로 패턴형성재 또는 기판의 유리 온도 이하로 냉각되고, 패턴형성재 또는 기판을 냉각에 의해 가교시킬 수 있다. 도시된 도 17의 (b) 단계에서는, 템플릿(110)의 온도가 선형적으로 감소하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 템플릿(110)의 냉각속도는 일정할 수 있고, 시간에 따라 변동되는 것일 수 있다. 또한, 템플릿(110)의 온도를 급격하게 감소시키는 급냉을 실시 할 수 있으며, 예를 템플릿(110)의 냉각속도가 10℃/초 이상 100℃/초 이하일 수 있다.

도 18을 참조하면, 도 18의 (a) 단계는 초기에 템플릿(110)의 온도를 유지하는 단계이다. 템플릿(110)은 고온 기체(130)에 노출되어, 고온 기체(130)의 온도에 근접한 초기 온도를 가질 수 있다. 도시된 도 18의 (a) 단계에서는 템플릿(110)이 고온 기체(130)의 온도와 동일한 온도를 가지고, 일정 온도를 유지하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 템플릿(110)의 온도는 기판(220) 또는 패턴형성재(140,340)의 유리 온도 이상의 온도일 수 있고, 템플릿(110)이 용융되지 않는 최대 온도일 수 있다.

도 18의 (b) 단계는 템플릿(110)을 패턴 형성재(140,340) 또는 기판(220)에 가압한 후, 템플릿(110)을 지속적으로 냉각하는 단계이다. 템플릿(110)의 온도는 종국적으로 패턴형성재 또는 기판이 가교되지 않도록 하는 범위에서 유리 온도 이상의 온도까지만 냉각된다. 도시된 도 18의 (b) 단계에서는, 템플릿(110)의 온도가 선형적으로 감소하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 템플릿(110)의 냉각속도는 일정할 수 있고, 시간에 따라 변동되는 것일 수 있다. 또한, 템플릿(110)의 온도를 급격하게 감소시키는 급냉을 실시 할 수 있으며, 예를 템플릿(110)의 냉각속도가 10℃/초 이상 100℃/초 이하일 수 있다.

도 18의 (c) 단계는 템플릿(110)을 기판 또는 패턴형성재의 유리 온도 이상의 온도에서 시간 T 동안 온도를 유지하는 단계이다. 패턴형성재 또는 기판이 열에 의한 가교가 이루어지지 않는 조건하에서, 시간 T 동안 제 2차 패턴의 형성 및/또는 패턴의 UV 경화 등일 이루어질 수 있다.

시간 T는 패턴형성재 또는 기판의 구성 물질 및 두께, UV 경화 정도 등에 따라 상이하게 조절될 수 있다.

도 18의 (d) 단계는 템플릿(110)을 기판 또는 패턴형성재의 유리 온도 이하의 온도로 냉각하는 단계이다. 냉각에 의하여 기판 또는 패턴형성재는 가교될 수 있다. 도 18의 (c)단계에서 패턴형성재를 UV를 이용하여 경화한 경우라면, 도 18의 (d) 단계는 생략될 수 있다.

도 19를 참조하면, 도 19의 (a) 단계는 초기에 템플릿(110)의 온도를 기판 또는 패턴형성재의 유리 온도 이하의 온도로 유지하는 단계이다. 템플릿(110)은 냉각 상태를 유지하며, 기판 또는 패턴형성재의 유리 온도 이하의 초기 온도를 가질 수 있다. 도시된 도 19의 (a) 단계에서는 템플릿(110)이 기판 또는 패턴형성재의 유리온도 보다 낮으나 기판 또는 패턴형성재의 유리 온도에 근접한 일정 온도를 유지하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 19의 (b) 단계는 템플릿(110)을 패턴 형성재 또는 기판에 가압한 후, 템플릿(110)을 지속적으로 냉각하는 단계이다. 템플릿(110)의 온도는 가열된 기판 또는 패턴형성재와의 접촉으로 인해 일시적으로 증가하지만, 종국적으로 패턴형성재 또는 기판의 유리 온도 이하로 냉각되고, 패턴형성재 또는 기판을 냉각에 의해 가교시킬 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

110 : 템플릿 112 : 임프린트 패턴
114 : 기재 120 : 기판
130 : 고온 기체 140 : 패턴형성재
132 : 기체 공간 142 : 제 1 전사패턴
144 : 제 2 전사패턴 220 : 기판
222 : 제 1 전사패턴 232 : 기체 공간
224 : 제 2 전사패턴 320 : 기판
340 : 패턴형성재 332 : 기체 공간
342 : 제 1 전사패턴 344 : 제 2 전사패턴
1420 : 모재 1440 : 사각뿔체
1520 : 모재 1540 : 원뿔체
1620 : 모재 1640 : 육각뿔체

Claims (21)

1. 임프린트 패턴을 포함하는 템플릿을 준비하고,
   기판을 제1 온도의 기체 분위기 하에 배치하고,
   상기 기판을 상기 제1 온도의 기체 분위기 하에 노출된 상태에서 상기 템플릿을 상기 기판의 일면에 가압하여, 상기 임프린트 패턴과 상기 기판의 일면 사이에 기체 공간이 정의되도록 상기 임프린트 패턴을 상기 기판의 일면에 부분적으로 밀착시키고,
   상기 임프린트 패턴을 상기 기판의 일면에 부분적으로 밀착시킨 상태에서 상기 임프린트 패턴을 상기 제1 온도 보다 낮은 제3 온도로 냉각시켜, 상기 기체 공간의 부피를 감소시킴으로써 상기 기판의 일면을 상기 기체공간으로 관입시키는 것을 포함하되,
   상기 임프린트 패턴을 상기 제3 온도로 냉각시키는 과정은, 상기 임프린트 패턴을 상기 제1 온도 보다 낮은 제2 온도를 거쳐서 상기 제2 온도 보다 낮거나 같은 상기 제3 온도로 냉각시키는 것을 포함하고,
   상기 제1 온도에서 상기 제2 온도로 냉각시키는 과정의 시간 당 온도 변화율의 크기는, 상기 제2 온도에서 상기 제3 온도로 냉각시키는 과정의 시간 당 온도 변화율의 크기보다 큰 기능성 필름 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 가교 가능한 열가소성 폴리머이고, 상기 제 1온도가 상기 기판의 유리 온도를 초과하는 기능성 필름 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 임프린트 패턴을 상기 제 1 온도에서 상기 제 2온도로 냉각하는 속도가 10℃/초 내지 100℃/초인 기능성 필름 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 임프린트 패턴은 넓이 방향 단면적의 모양이 육각형, 원형, 사각형 중 적어도 어느 하나의 모양인 기능성 필름 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 임프린트 패턴은 너비가 200nm 내지 300nm 이고, 높이가 50nm 내지 300nm인 복수의 단위 패턴을 포함하는 기능성 필름 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 일면에 CNT, nano-wire, 전도성 고분자, ITO 중 적어도 어느 하나를 포함하는 투명 도전체인 기능성 필름 제조방법.
7. 임프린트 패턴을 포함하는 템플릿과 일면에 패턴형성재를 포함하는 기판을 준비하고,
   상기 패턴형성재를 제1 온도의 기체 분위기 하에 배치하고,
   상기 패턴형성재가 상기 제1 온도의 기체 분위기 하에 노출된 상태에서 상기 템플릿을 상기 패턴형성재의 일면에 가압하여, 상기 임프린트 패턴과 상기 패턴형성재의 일면 사이에 기체 공간이 정의되도록 상기 임프린트 패턴을 상기 패턴형성재의 일면에 부분적으로 밀착시키고,
   상기 임프린트 패턴을 상기 패턴형성재의 일면에 부분적으로 밀착시킨 상태에서 상기 임프린트 패턴을 상기 제1 온도 보다 낮은 제3 온도로 냉각시켜, 상기 기체 공간의 부피를 감소시킴으로써 상기 패턴형성재의 일면을 상기 기체공간으로 관입시키는 것을 포함하되,
   상기 임프린트 패턴을 상기 제3 온도로 냉각시키는 과정은, 상기 임프린트 패턴을 상기 제1 온도 보다 낮은 제2 온도를 거쳐서 상기 제2 온도 보다 낮거나 같은 상기 제3 온도로 냉각시키는 것을 포함하고,
   상기 제1 온도에서 상기 제2 온도로 냉각시키는 과정의 시간 당 온도 변화율의 크기는, 상기 제2 온도에서 상기 제3 온도로 냉각시키는 과정의 시간 당 온도 변화율의 크기보다 큰 기능성 필름 제조방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 패턴 형성재는 가교 가능한 열가소성 폴리머이고, 상기 제 1 온도가 상기 패턴 형성재의 유리 온도를 초과하는 기능성 필름 제조방법.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 임프린트 패턴을 상기 제 1 온도에서 상기 제 2온도로 냉각하는 속도가 10℃/초 내지 100℃/초인 기능성 필름 제조방법.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 임프린트 패턴은 넓이 방향 단면적의 모양이 육각형, 원형, 사각형 중 적어도 어느 하나의 모양인 기능성 필름 제조방법.
11. 제 7 항에 있어서, 상기 패턴형성재의 굴절율이 상기 기판의 굴절율 보다 작은 기능성 필름 제조방법.
12. 제 7 항에 있어서, 상기 임프린트 패턴은 너비가 200nm 내지 300nm 이고, 높이가 50nm 초과 300nm 미만인 복수의 단위 패턴을 포함하는 기능성 필름 제조방법.
13. 제 7항에 있어서, 상기 기판은 일면에 CNT, nano-wire, 전도성 고분자, ITO 중 적어도 어느 하나를 포함하는 투명 도전체인 기능성 필름 제조방법.
14. 제7항에 있어서,
    상기 임프린트 패턴을 상기 제1 온도 보다 낮은 제3 온도로 냉각시켜, 상기 패턴형성재의 일면을 상기 기체공간으로 관입시키는 과정 후에,
    상기 패턴형성재에 광을 조사하여 상기 패턴형성재를 경화시키는 것을 더 포함하되,
    상기 패턴형성재는 UV가교 가능한 열가소성 폴리머이고,
    상기 제1 온도 및 상기 제3 온도가 상기 패턴형성재의 유리 온도를 초과하는 기능성 필름 제조방법.
    
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제

Images