KR102350809B1 - 요각 구조체를 형성하기 위한 라미네이션 전사 필름 - Google Patents

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KR102350809B1
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마틴 비 워크
올레스터 주니어 벤슨
테리 오 콜리어
마이클 벤톤 프리
아담 제이 뮐러
저스틴 피 메어
에반 엘 슈월츠
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

캐리어 필름, 캐리어 필름 상에 배치되며 요각 형성 템플릿 특징부를 포함하는 희생 템플릿 층, 및 요각 형성 템플릿 특징부에 정합하며 요각 특징부를 형성하는 제1 표면 및 반대편의 평탄한 제2 표면을 갖는 열적으로 안정한 백필 층을 포함하는 전사 필름; 및 전사 필름의 제조 방법이 개시된다.

Description

요각 구조체를 형성하기 위한 라미네이션 전사 필름 {LAMINATION TRANSFER FILMS FOR FORMING REENTRANT STRUCTURES}
유리 기재(substrate) 상의 나노구조체(nanostructure) 및 미세구조체(microstructure)는 디스플레이, 조명, 건축 및 광기전 장치에서 다양한 응용을 위해 사용된다. 디스플레이 장치에서, 구조체는 광 추출 또는 광 분포(light distribution)를 위해 사용될 수 있다. 조명 장치에서, 구조체는 광 추출, 광 분포, 및 장식 효과를 위해 사용될 수 있다. 광기전 장치에서, 구조체는 태양광 집광 및 반사방지를 위해 사용될 수 있다. 대형 유리 기재 상에 미세구조체를 패턴화하거나 또는 달리 형성하는 것은 어려울 수 있으며 비용 효과적이지 않을 수 있다.
본 발명은 요각 구조체를 갖는 물품을 형성하기 위한 라미네이션 전사 필름 및 이러한 라미네이션 전사 필름을 형성하는 방법에 관한 것이다.
일 태양에서, 전사 필름은 캐리어 필름, 캐리어 필름 상에 배치되며 요각 형성 템플릿 특징부(reentrant forming template feature)를 갖는 희생 템플릿 층(sacrificial template layer), 및 요각 형성 템플릿 특징부에 정합하며 요각 특징부를 형성하는 제1 표면 및 반대편의 평탄한 제2 표면을 갖는 열적으로 안정한 백필 층(backfill layer)을 포함한다.
다른 태양에서, 전사 필름의 형성 방법은 희생 템플릿 층을 캐리어 필름 상에 배치하는 단계, 요각 형성 템플릿 특징부를 희생 템플릿 층 내에 형성하는 단계, 및 열적으로 안정한 백필 재료를 희생 템플릿 층 상에 코팅하여 열적으로 안정한 백필 층을 형성하는 단계를 포함한다. 열적으로 안정한 백필 층은 요각 형성 템플릿 특징부에 정합하는 제1 표면 및 반대편의 평탄한 제2 표면을 갖는다.
다른 태양에서, 방법은 본 명세서에 기재된 전사 필름의 평탄한 제2 표면을 수용체 기재에 라미네이팅하는 단계, 및 희생 템플릿 층을 베이킹 아웃(baking out)하여 요각 특징부를 갖는 열적으로 안정한 백필 층을 형성하는 단계를 포함한다.
하기의 상세한 설명을 읽음으로써 이들 및 다양한 기타 특징 및 이점이 명백해질 것이다.
본 발명은 본 발명의 다양한 실시 형태에 대한 하기의 상세한 설명을 첨부 도면과 관련하여 고찰함으로써 더 완전하게 이해될 수 있다:
도 1은 예시적인 요각 특징부의 개략도이고;
도 2a 내지 도 2f는 6개의 예시적인 요각 특징부의 개략도이고;
도 3a는 전사 필름 및 생성되는 최종 요각 타원 포물면(elliptic paraboloid) 구조체를 형성하는 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도이고;
도 3b는 도 3a의 최종 요각 타원 포물면 구조체의 확대도이고;
도 4a는 전사 필름 및 평탄한 연결 요소(connecting planar element)를 갖는 생성되는 최종 요각 타원 포물면 구조체를 형성하는 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도이고;
도 4b는 도 4a의 최종 요각 타원 포물면 구조체의 확대도이고;
도 5a는 전사 필름 및 층 내에 매립된 생성되는 최종 요각 타원 포물면 구조체를 형성하는 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도이고;
도 5b는 도 5a의 최종 요각 타원 포물면 구조체의 확대도이고;
도 6a는 전사 필름 및 생성되는 최종 요각 타원 포물면 구조체를 형성하는 다른 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도이고;
도 6b는 도 6a의 최종 요각 타원 포물면 구조체의 확대도이고;
도 7a는 전사 필름 및 평탄한 연결 요소를 갖는 생성되는 최종 요각 타원 포물면 구조체를 형성하는 다른 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도이고;
도 7b는 도 7a의 최종 요각 타원 포물면 구조체의 확대도이고;
도 8a는 전사 필름 및 생성되는 최종 요각 타원 포물면 구조체를 형성하는 다른 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도이고;
도 8b는 도 8a의 최종 요각 타원 포물면 구조체의 확대도이고;
도 9a는 에칭에 의한 전사 필름 및 생성되는 최종 요각 구조체를 형성하는 다른 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도이고;
도 9b는 도 9a의 최종 요각 구조체의 확대도이고;
도 10a는 에칭에 의한 전사 필름 및 계층형(hierarchical) 구조체를 갖는 생성되는 최종 요각 구조체를 형성하는 다른 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도이고;
도 10b는 도 10a의 계층형 구조체를 갖는 요각 템플릿 구조체의 확대도이고;
도 10c는 도 10a의 계층형 구조체를 갖는 최종 요각 구조체의 확대도이고;
도 11은 엠보싱 및 변형에 의한 전사 필름 및 생성되는 최종 요각 구조체를 형성하는 다른 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도이고;
도 12a는 엠보싱 및 변형에 의한 전사 필름 및 생성되는 최종 요각 구조체를 형성하는 다른 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도이고;
도 12b는 도 12a의 최종 요각 구조체의 확대도이고;
도 13a는 엠보싱 및 변형에 의한 전사 필름 및 생성되는 최종 요각 구조체를 형성하는 다른 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도이고;
도 13b는 도 13a의 최종 요각 구조체의 확대도이고;
도 14a는 에칭에 의한 전사 필름 및 계층형 구조체를 갖는 생성되는 최종 요각 구조체를 형성하는 다른 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도이고;
도 14b는 도 14a의 최종 요각 구조체의 확대도이고;
도 15a는 전사 필름 및 구형 구조체의 생성되는 최종 요각 구멍 부분을 형성하는 다른 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도이고;
도 15b는 도 15a의 계층형 구조체를 갖지 않는 요각 템플릿 구조체의 확대도이고;
도 15c는 도 15a의 계층형 구조체를 갖는 요각 템플릿 구조체의 확대도이고;
도 15d는 도 15a의 계층형 구조체를 갖지 않는 요각 구조체의 확대도이고;
도 15e는 도 15a의 계층형 구조체를 갖는 요각 템플릿 구조체의 확대도이고;
도 16은 전사 필름 및 구형 구조체의 생성되는 최종 요각 돌출 부분을 형성하는 다른 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도이다.
이하의 상세한 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하고 예시로서 몇몇 특정 실시 형태가 도시된 첨부 도면을 참조한다. 다른 실시 형태가 고려되며 본 발명의 범주 또는 사상으로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 하기의 상세한 설명은 제한적 의미로 해석되지 않아야 한다.
본 명세서에서 사용된 과학 용어 및 기술 용어 모두는 달리 명시되지 않는 한 본 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 의미를 갖는다. 본 명세서에 제공된 정의는 본 명세서에 빈번하게 사용되는 소정 용어의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며 본 발명의 범주를 제한하고자 하는 것은 아니다.
달리 지시되지 않는 한, 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 특징부 크기, 양 및 물리적 특성을 표현하는 모든 수치는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 이어지는 명세서 및 첨부된 청구범위에 기술된 수치적 파라미터는 본 명세서에 개시된 교시를 이용하는 당업자가 얻고자 하는 특성에 따라 변할 수 있는 근사치이다.
종점(endpoint)에 의한 수치 범위의 언급은 그 범위 내에 포함되는 모든 수(예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4 및 5를 포함함)와 그 범위 내의 임의의 범위를 포함한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태("a", "an" 및 "the")는 그 내용이 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 갖는 실시 형태를 포함한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 용어 "또는"은 그 내용이 명백히 다르게 지시하지 않는 한 일반적으로 "및/또는"을 포함하는 의미로 이용된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "갖다", "갖는", "구비하다", "구비하는", "포함하다", "포함하는" 등은 개방형 의미로 사용되며, 일반적으로 "포함하지만 이로 한정되지 않는"을 의미한다. "~로 본질적으로 이루어지는", "~로 이루어지는" 등은 "포함하는" 등에 포괄됨이 이해될 것이다.
본 발명에서,
"백필 재료" 또는 "백필 층"은 불규칙하거나 구조화된 표면을 충전하여서 추가적인 층상 요소를 구축하기 위한 베이스로서 사용될 수 있는 새로운 표면을 생성하며 열적으로 안정한 재료의 층을 지칭하고;
"베이크-아웃"(bake-out)은 열적으로 안정한 재료 (백필, 기재)는 실질적으로 그대로 남겨 두면서 층에 존재하는 희생 재료를 열분해, 연소, 승화, 또는 기화에 의해서 실질적으로 제거하는 공정을 지칭하고;
"베이크-아웃 온도"는 열적으로 안정한 재료 (백필, 기재)는 실질적으로 그대로 남겨 두면서 층 내의 희생 재료를 열분해 또는 연소에 의해서 실질적으로 제거하는 공정 동안 도달되는 최대 온도를 지칭하고;
"연소하다" 또는 "연소"는 유기 재료를 포함하는 층을 산화 분위기에서 가열하여 유기 재료가 산화제와 화학 반응되게 하는 공정을 지칭하고;
"나노구조체"는 최장 치수가 약 1 nm 내지 약 2000 nm의 범위인 특징부를 지칭하며, 미세구조체를 포함하고;
"미세구조체"는 최장 치수가 약 1 마이크로미터 내지 약 2 mm의 범위인 특징부를 지칭하고;
"열분해하다" 또는 "열분해"는 불활성 분위기에서 희생 층을 가열하여 물품 내의 유기 재료가 분해되게 하고 엔지니어드 공극(engineered void)을 생성하는 공정을 지칭하고;
"구조화된 표면"은 표면을 가로지르는 규칙적 패턴 또는 랜덤 패턴일 수 있는 주기적, 준주기적 또는 랜덤 엔지니어드 미세구조체, 나노구조체, 및/또는 계층형(hierarchical) 구조체를 포함하는 표면을 지칭하고;
"열적으로 안정한"은 희생 재료의 제거 동안 실질적으로 그대로 유지되는 재료를 지칭하고;
"폴리실록산"은 고분지형 올리고머성 또는 중합체성 유기규소 화합물을 지칭하며, 탄소-탄소 및/또는 탄소-수소 결합을 포함할 수 있지만, 여전히 무기 화합물로 간주되고;
"요각 구조체"는, 단순 1가 함수(simple univalued function) z = h(x,y)로 기술될 수 없는 표면 토포그래피(topography)를 지칭하며, x-y 평면에 수직으로 투영되는 벡터는 텍스처(texture)와 1회보다 더 많이 교차한다. 용어 "요각" 및 "언더컷"(undercut)은 동의어이다.
주어진 정의를 예시하기 위해, 요각 특징부의 예가 다수의 점(5)에서 토포그래피를 교차하는 실례의 법선 벡터(1)와 함께 도 1 및 도 2a 내지 도 2f에 제공되어 있다. 도 1은 기재(40) 상의 요각 토포그래피 특징부(50)의 예이다. 수직선(1)은 (z-축을 따라) x-y 평면에 수직인 벡터를 나타내고, 이러한 특징부를 "요각"으로 만드는 다수의 교차점(5)이 표시되어 있다. 도 2a 내지 도 2f는 요각 토포그래피 구조체(51 (도 2a), 52 (도 2b), 53 (도 2c), 54 (도 2d), 55 (도 2e), 56 (도 2f))의 추가적인 예이다. 수직선(1)은 x-y 평면에 수직인 벡터이고, 표면을 "요각"으로 만드는 다수의 교차점이 표시되어 있다. 본 명세서에 기재된 요각 특징부들은 이웃한 특징부들, 이웃하지 않은 특징부들, 또는 이웃한 특징부들과 이웃하지 않은 특징부들의 조합일 수 있다.
토포그래피 특징부는 요각으로서 분류되기 위해 대칭이어야 할 필요는 없다. 오히려, 개개의 특징부의 임의의 반경방향 단편(radial fraction; 또는 반복 구조체의 단위 셀)이 단순 1가 함수 z = h(x,y)로 기술될 수 없다면, 구조체는 요각으로 간주된다. 하나의 그러한 요각 특징부의 예가 도 2f의 구조체로서 제공되어 있다. x-y 평면에 수직인 벡터는, 법선 벡터가 구조체의 좌측에서 특징부와 다수회 교차하지 않더라도, 구조체의 우측에서 특징부와 다수회 교차하여, 특징부를 "요각"으로 만든다.
도면에는 특정 요각 구조체 (특히 타원 포물면 및 구체의 일부분)가 예시되어 있지만, 상기에 기재된 바와 같이, 요각 구조체는 임의의 유용한 요각 구조체일 수 있는 것으로 이해된다.
요각 토포그래피 텍스처를 갖는 기재는 초소유성(superoleophobic) 표면의 제조에 사용되어 왔다. "초소유성" 표면은, 물보다 상당히 더 낮은 표면 장력을 갖는 유기 액체에 의해 150° 초과의 겉보기 접촉각을 나타낸다. 그러한 액체 반발성 기재는 "초소수성"(omniphobic), "초소액성"(superlyophobic), 및 "초소양쪽성"(superamphiphobic)인 것으로 본 기술 분야에 또한 기재되어 있으며, 잉크젯 인쇄 및 자가-세정 표면과 같은 응용에 사용될 수 있다.
150° 초과의 겉보기 접촉각을 나타내는 액체 소적은 접촉 라인의 피닝(pinning)으로 인해 기재 상에서 항상 용이하게 미끄러지거나/구르지는(slide/roll) 않는다. 접촉 라인 피닝을 불안정하게 하고 물방울의 하강 운동을 촉진하기 위한 일반적인 전략은 멀티스케일/계층형 거칠기(multiscale/hierarchical roughness)를 구체화시키는 것, 연잎(Lotus leaf)에 의해 영감을 받은 접근법이다. 아마도 하부의 더 큰 표면 토포그래피 위에 더 작은 요각 텍스처를 제작하는 난제로 인해, 그러한 계층형 접근법은 단지 초소유성 응용에만 드물게 사용되어 왔다. 본 명세서에 기재된 라미네이션 전사 필름 및 방법은 외부의 요철(asperity)이 요각 텍스처를 갖는 계층형 표면 토포그래피의 제작을 가능하게 한다.
본 발명은 요각 구조체를 갖는 물품을 형성하기 위한 라미네이션 전사 필름 및 이러한 라미네이션 전사 필름을 형성하는 방법에 관한 것이다. 이러한 전사 필름은 (유리와 같은) 원하는 기재에 라미네이팅되고 "베이킹 아웃"되어서, 독특한 요각 구조체를 드러낼 수 있다. 이러한 베이킹 아웃된 요각 구조체는 바람직하게는 비탄성이다. 본 발명은 그렇게 제한되지 않지만, 본 발명의 다양한 태양에 대한 이해는 이하에 제공된 예들의 논의를 통해 얻어질 것이다.
다수의 실시 형태에서, 전사 필름은 캐리어 필름, 캐리어 필름 상에 배치되며 요각 형성 템플릿 특징부를 갖는 희생 템플릿 층, 및 요각 형성 템플릿 특징부에 정합하며 요각 특징부를 형성하는 제1 표면 및 반대편의 평탄한 제2 표면을 갖는 열적으로 안정한 백필 층을 포함한다. 방법은 본 명세서에 기재된 전사 필름의 평탄한 제2 표면을 수용체 기재에 라미네이팅하는 단계, 및 희생 템플릿 층을 베이킹 아웃하여 요각 특징부를 갖는 열적으로 안정한 백필 층을 형성하는 단계를 포함한다. 전사 필름을 형성하는 방법이 또한 기재된다. 이러한 방법은 일반적으로, 희생 템플릿 층을 캐리어 필름 상에 배치하는 단계, 요각 형성 템플릿 특징부를 희생 템플릿 층 내에 형성하는 단계, 및 열적으로 안정한 백필 재료를 희생 템플릿 층 상에 코팅하여 열적으로 안정한 백필 층을 형성하는 단계를 기재한다. 열적으로 안정한 백필 층은 요각 형성 템플릿 특징부에 정합하는 제1 표면 및 반대편의 평탄한 제2 표면을 갖는다. 이러한 특징부는 도면에 의해 추가로 예시되며 하기의 설명과 함께 설명된다.
본 명세서에 기재된 수용체 기재(40)에는 유리, 예를 들어, 디스플레이용 원판 유리(display mother glass) (예를 들어, 백플레인 원판 유리(backplane mother glass)), 디스플레이용 커버 유리, 조명용 원판 유리, 건축용 유리, 롤 유리, 및 가요성 유리가 포함될 수 있다. 가요성 롤 유리의 예는 코닝 인코포레이티드(Corning Incorporated)로부터 상표명 윌로우(WILLOW) 유리로 구매가능하다. 수용체 기재의 다른 예에는 금속, 예를 들어 금속 부품, 시트 및 포일이 포함된다. 수용체 기재의 또 다른 예에는 사파이어, 규소, 실리카, 및 탄화규소가 포함된다. 선택적으로, 디스플레이 백플레인 원판 유리 수용체 기재는 라미네이션 전사 필름이 적용되는 수용체 기재의 면 상에 완충 층을 포함할 수 있다. 완충 층의 예는 미국 특허 제6,396,079호에 기재되어 있으며, 이는 완전히 기술된 것처럼 본 명세서에 참고로 포함된다. 완충 층의 한 유형은 문헌[K. Kondoh et al., J. of Non-Crystalline Solids 178 (1994) 189-98] 및 문헌[T-K. Kim et al., Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 448 (1997) 419-23]에 기재된 바와 같은 SiO2의 얇은 층이며, 이들 문헌 둘 모두는 완전히 기술된 것처럼 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 명세서에 기재된 전사 필름 및 방법의 특별한 이점은, 디스플레이용 원판 유리 또는 건축용 유리와 같이, 큰 표면을 갖는 수용체 표면에 요각 구조체를 부여할 수 있다는 점이다. 복잡할 수 있는 마이크로패턴 및 나노패턴을 생성하기 위해 반도체 패턴화 방법이 존재하지만, 이러한 방법은 일반적으로 느리고, 복잡하며, 고가이고, 단일 웨이퍼의 크기 (예를 들어, 대략 300 mm 직경)에 제한된다. 스텝 앤드 리피트 스탬핑 방법(step and repeat stamping method), 예를 들어, 나노임프린트 리소그래피(nanoimprint lithography)가 반도체 패턴화 방법보다 더 큰 면적에 걸쳐 마이크로패턴 및 나노패턴을 생성하는 데 사용될 수 있지만, 이러한 방법은 여전히 일반적으로 느리고, 고가이며, 복잡하여서, 종종 몇몇 통상적인 포토리소그래피 공정 단계, 예를 들어, 레지스트 코팅, 반응성 이온 에칭, 및 레지스트 스트리핑(resist stripping)을 필요로 한다.
연속 복제 또는 성형 공정은 원통형 공구 및 필름 기재의 사용을 빈번하게 수반한다. 연속 공정을 사용한 필름 기재 상의 요각 특징부의 제작은 공구로부터의 특징부의 이형을 가능하게 하는 메커니즘의 사용을 필요로 한다. 특징부 이형을 위한 메커니즘은 공구, 특징부 또는 둘 모두의 요소를 위한 탄성중합체성 재료의 사용을 포함한다. 이러한 탄성중합체 방법에 대한 대안은 본 명세서에 기재된 바와 같은 희생 템플릿의 사용이다.
탄성중합체성 요소는 특징부의 요각 부분이 주형에서 빠져나오게 하고 공구로부터 이형될 수 있도록 충분히 변형되어야 한다. 변형은 성형된 특징부에 상당한 전단력을 가하며, 따라서 공정에 사용될 수 있는 일련의 성형된 재료를 비교적 높은 응집 강도를 갖는 재료로 제한한다.
본 명세서에 기재된 희생 템플릿 방법에서는, 탈형 단계가 존재하지 않으며 따라서 성형된 재료에 대한 상응하는 재료 강도 요건이 존재하지 않는다. 희생 템플릿 공정에 사용되는 재료는, 거의 내지 전혀 응집 강도를 갖지 않는, 경화되지 않거나 부분적으로 경화된 재료를 포함할 수 있다. 경화되지 않거나 부분적으로 경화된 재료는, 경화 공정을 완료시키며 응집 강도를 발현하는 베이크 아웃 단계 동안 화학적 변환을 겪는다.
열적으로 안정한 백필 용액을 희생 층의 구조화된 표면 상에 코팅하고, 임의의 용매 또는 용매의 일부분을 제거하고, 선택적으로 경화시켜 열적으로 안정한 백필 층(22)을 형성할 수 있다. 바람직하게는, 용매의 제거 및 경화 후에, 열적으로 안정한 재료는 희생 템플릿 층을 실질적으로 평탄화시킨다. 실질적인 평탄화는, 문헌[P. Chiniwalla, IEEE Trans. Adv. Packaging 24(1), 2001, 41]에 추가로 개시된 바와 같이, 하기 식 1에 의해 정의되는 바와 같은, 평탄화의 양 (P%)이 50% 초과, 또는 75% 초과, 또는 바람직하게는 90% 초과임을 의미한다:
[식 1]
P% = (1 ― (t1/h1)) * 100
상기 식에서, t1은 표면 층의 양각 높이(relief height)이고 h1은 표면 층으로 덮인 특징부의 특징 높이이다.
희생 템플릿 층(12)은 이형가능한 표면을 갖는 캐리어 층(11) (즉, 라이너) 상에 있을 수 있다. 다른 실시 형태에서, 캐리어 층(11)은 존재하지 않는다. 라이너 또는 캐리어 층(11)은 다른 층에 대한 기계적 지지를 제공하는 열적으로 안정한 가요성 필름에 의해 구현될 수 있다. 라이너(11)는 이형가능한 표면을 가지며, 이는 라이너(11)가 이형가능한 표면에 적용된 재료의 이형을 허용함을 의미한다. 캐리어 층(11)은 희생 층 또는 백필 층 중 어느 것에도 악영향을 주지 않고서, 70℃ 초과, 또는 대안적으로 120℃ 초과에서 열적으로 안정하여야 한다. 캐리어 필름의 일례는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)이다.
희생 템플릿 층(12)을 3C (연속 캐스트 및 경화 공정)와 같은 임의의 유용한 방법에 의해 구조화하거나 엠보싱하여 구조화된 표면(14)을 생성할 수 있다. 다수의 실시 형태에서, 평탄한 제1 표면이 구조화된 제2 표면(14)의 반대편에 있다. 캐리어 층(11)의 이형가능한 표면은 평탄한 제1 표면과 접촉할 수 있다. 희생 템플릿 층(12)은 백필 층(22)을 사용하여 실질적으로 평탄화될 수 있다.
도면에 예시된 바와 같이, 희생 템플릿 층(12)은 수용체 기재(40) 상에 배치된 요각 구조체를 남겨 두고 깨끗하게 베이킹 아웃될 수 있다. 이들 도면은, 희생 템플릿 층(12)이, 열적으로 안정한 백필 층의 요각 구조체를 남겨 두면서, 베이킹 아웃될 수 있음을 나타낸다.
(본 명세서에 기재된) 지지 기재 또는 캐리어 층은 다른 층에 대한 기계적 지지를 제공하는 가요성 필름으로서 구현될 수 있다. 캐리어 필름의 일례는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)이다. 다양한 열경화성 또는 열가소성 중합체로 구성된 다양한 중합체성 필름 기재가 지지 기재로서 사용하기에 적합하다. 캐리어는 단층 또는 다층 필름일 수 있다. 캐리어 층 필름으로서 이용될 수 있는 중합체의 예시적인 예에는 (1) 플루오르화된 중합체, 예를 들어, 폴리(클로로트라이플루오로에틸렌), 폴리(테트라플루오로에틸렌-코-헥사플루오로프로필렌), 폴리(테트라플루오로에틸렌-코-퍼플루오로(알킬)비닐에테르), 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌); (2) 나트륨 또는 아연 이온을 갖는 이오노머성 에틸렌 공중합체 폴리(에틸렌-코-메타크릴산), 예를 들어, 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 이. 아이. 듀폰 디 네모아(E. I. duPont Nemours)로부터 입수가능한 설린(SURLYN)-8920 브랜드 및 설린-9910 브랜드; (3) 저밀도 폴리에틸렌류, 예를 들어 저밀도 폴리에틸렌; 선형 저밀도 폴리에틸렌; 및 초저밀도 폴리에틸렌; 가소화된 비닐 할라이드 중합체, 예를 들어, 가소화된 폴리(비닐클로라이드); (4) 산 작용성 중합체, 예를 들어, 폴리(에틸렌-코-아크릴산) "EAA", 폴리(에틸렌-코-메타크릴산) "EMA", 폴리(에틸렌-코-말레산), 및 폴리(에틸렌-코-푸마르산); 아크릴 작용성 중합체, 예를 들어 폴리(에틸렌-코-알킬아크릴레이트) - 여기서, 알킬 기는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 등, 또는 CH3(CH2)n- (여기서, n은 0 내지 12임)임 -, 및 폴리(에틸렌-코-비닐아세테이트) "EVA"를 포함하는 폴리에틸렌 공중합체; 및 (5) (예를 들어) 지방족 폴리우레탄이 포함된다. 캐리어 층은 2 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 50 중량% 이상의 알킬렌을 전형적으로 포함하는 올레핀계 중합체성 재료일 수 있으며, 에틸렌 및 프로필렌이 가장 일반적으로 이용된다. 다른 캐리어 층에는, 예를 들어 폴리(에틸렌 나프탈레이트), 폴리카르보네이트, 폴리(메트)아크릴레이트 (예를 들어, 폴리메틸 메타크릴레이트 또는 "PMMA"), 폴리올레핀 (예를 들어, 폴리프로필렌 또는 "PP"), 폴리에스테르 (예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 "PET"), 폴리아미드, 폴리이미드, 페놀 수지, 셀룰로오스 다이아세테이트, 셀룰로오스 트라이아세테이트 (TAC), 폴리스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 환형 올레핀 공중합체, 에폭시 등이 포함된다. 일부 실시 형태에서, 캐리어 층은 종이, 이형-코팅된 종이, 부직물, 직물 (천), 금속 필름, 및 금속 포일을 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 캐리어 층은 베이크 아웃 공정 동안 전사 필름 상에 유지될 수 있는 희생 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 캐리어 필름은 PMMA 이형 층 상의 PET 층을 포함할 수 있으며, 이형 층은 PET 층으로부터의 이형 후에 전사 필름 상에 유지된다. 희생 재료 (예를 들어 PMMA 이형 층)는, 희생 층에 존재하는 유기 재료의 실질적으로 전부를 기화시킬 수 있는 열적 조건에 그를 노출시킴으로써 열분해될 수 있다. 이러한 희생 층은 또한 희생 층에 존재하는 유기 재료의 전부를 번 아웃(burn out)시키도록 연소될 수 있다. 전형적으로, 투명한, 고순도 중합체, 예를 들어 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(에틸 아크릴레이트-코-메틸 메타크릴레이트)가 희생 재료로서 사용될 수 있다. 유용한 희생 재료는 베이크 아웃 온도에서의 열분해 또는 연소 후에 매우 적은 유기 잔류물 (회분)을 남긴다.
도 3a는 전사 필름(30) 및 생성되는 최종 요각 타원 포물면 구조체(150)를 형성하는 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도(100)이다. 도 3b는 최종 요각 타원 포물면 구조체(150)의 확대도이다.
본 방법은 희생 템플릿 층(12)을 선택적인 캐리어 층(11) 상에 배치하는 단계 및 요각 형성 템플릿 특징부(14)를 희생 템플릿 층(12) 내에 형성하는 단계를 포함한다. 이어서, 열적으로 안정한 백필 재료(22)를 희생 템플릿 층(12) 상에 코팅하여 요각 형성 템플릿 특징부(14)에 정합하는 제1 표면 및 반대편의 평탄한 제2 표면을 갖는 열적으로 안정한 백필 층(22)을 형성하여, 라미네이션 전사 필름(30)을 형성하는 단계를 포함한다.
캐리어 층(11)을 제거할 수 있고 라미네이션 전사 필름(30)을 수용체 기재(40) 상에 라미네이팅할 수 있다. 이어서, 라미네이팅된 수용체 기재를 승온에 노출시켜 희생 템플릿 층을 "베이킹 아웃"하고, 열적으로 안정한 백필 재료(22)로부터 요각 타원 포물면 구조체(150)를 형성한다.
도 4a는 전사 필름(30) 및 평탄한 연결 요소(252)를 갖는 생성되는 최종 요각 타원 포물면 구조체(250)를 형성하는 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도(200)이다. 도 4b는 평탄한 연결 요소(252)를 갖는 최종 요각 타원 포물면 구조체(250)의 확대도이다.
본 방법은 희생 템플릿 층(12)을 선택적인 캐리어 층(11) 상에 배치하는 단계 및 요각 형성 템플릿 특징부(14)를 희생 템플릿 층(12) 내에 형성하는 단계를 포함한다. 이어서, 열적으로 안정한 백필 재료(22)를 희생 템플릿 층(12) 상에 코팅하여 요각 형성 템플릿 특징부(14)에 정합하는 제1 표면 및 반대편의 평탄한 제2 표면을 갖는 열적으로 안정한 백필 층(22)을 형성하여, 라미네이션 전사 필름(30)을 형성하는 단계를 포함한다. "랜드"(land) 재료 (열적으로 안정한 백필 재료(22))의 층이 희생 템플릿 층(12)을 덮는다.
캐리어 층(11)을 제거할 수 있고 라미네이션 전사 필름(30)을 수용체 기재(40) 상에 라미네이팅할 수 있다. 이어서, 라미네이팅된 수용체 기재를 승온에 노출시켜 희생 템플릿 층을 "베이킹 아웃"하고, 열적으로 안정한 백필 재료(22)로부터 평탄한 연결 요소(252)를 갖는 요각 타원 포물면 구조체(250)를 형성한다.
도 5a는 전사 필름(30) 및 상이한 굴절률을 갖는 층(352) 내에 매립된 생성되는 최종 요각 타원 포물면 구조체(350)를 형성하는 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도(300)이다. 도 5b는 상이한 굴절률을 갖는 층(352) 내에 매립된 최종 요각 타원 포물면 구조체(350)의 확대도이다. 일부 경우에, 타원 포물면 구조체(350)는 층(352)보다 높은 굴절률을 가질 수 있거나, 일부 경우에, 타원 포물면 구조체(350)는 층(352)보다 낮은 굴절률을 가질 수 있다.
본 방법은 희생 템플릿 층(12)을 선택적인 캐리어 층(11) 상에 배치하는 단계를 포함한다. 희생 템플릿 층(12)은 저굴절률 형성 재료(16)를 포함할 수 있으며, 본 방법은 요각 형성 템플릿 특징부(14)를 희생 템플릿 층(12) 내에 형성하는 단계를 포함한다. 이어서, 열적으로 안정한 백필 재료(22)를 희생 템플릿 층(12) 상에 코팅하여 요각 형성 템플릿 특징부(14)에 정합하는 제1 표면 및 반대편의 평탄한 제2 표면을 갖는 열적으로 안정한 백필 재료(22)를 형성하여, 라미네이션 전사 필름(30)을 형성하는 단계를 포함한다.
캐리어 층(11)을 제거할 수 있고 라미네이션 전사 필름(30)을 수용체 기재(40) 상에 라미네이팅할 수 있다. 이어서, 라미네이팅된 수용체 기재를 승온에 노출시켜 희생 템플릿 층을 "베이킹 아웃"하여, 상이한 또는 제2 굴절률을 갖는 재료(352) 및 재료(352) 내에 매립된 요각 타원 포물면 구조체(350)를 남긴다.
일부 실시 형태에서 희생 템플릿 층(12)은 열적으로 안정한 분자종 및/또는 예를 들어 무기 나노재료와 같은 무기 재료를 포함한다. 무기 나노재료는 희생 층(12)에 존재할 수 있으며 희생 재료는 나노재료의 치밀화된 층을 남겨 두고서 깨끗하게 베이킹 아웃될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 나노재료의 치밀화된 층은 유리-유사 재료로 완전히 또는 부분적으로 융해될 수 있다. 나노재료의 치밀화된 층은 상당한 공극 부피를 가질 수 있다. 나노재료의 치밀화된 층은 투명할 수 있으며, 개시된 전사 필름의 주변 층들과 비교하여 높은 굴절률을 가질 수 있다. 무기 나노입자는 하나 이상의 삽입된 층에 존재할 수 있으며, 각각의 층은 층에 존재하는 나노입자의 유형 및 농도에 의해 영향을 받는 상이한 굴절률을 갖는다.
도 6a는 전사 필름(30) 및 생성되는 최종 요각 타원 포물면 구조체(450)를 형성하는 다른 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도(400)이다. 도 6b는 최종 요각 타원 포물면 구조체(450)의 확대도이다.
본 방법은 희생 재료 중에 분산된 열적으로 안정한 재료를 포함하는 제1 층(17)을 배치하는 단계 및 희생 템플릿 층(12)을 제1 층(17) 상에 배치하는 단계 및 희생 템플릿 층(12) 내에 요각 형성 템플릿 특징부(14)를 형성하는 단계를 포함한다. 이어서, 열적으로 안정한 백필 재료(22)를 희생 템플릿 층(12) 상에 코팅하여 요각 형성 템플릿 특징부(14)에 정합하는 제1 표면 및 반대편의 평탄한 제2 표면을 갖는 열적으로 안정한 백필 재료(22)를 형성하여, 라미네이션 전사 필름(30)을 형성하는 단계를 포함한다.
캐리어 층(11)을 제거할 수 있고 라미네이션 전사 필름(30)을 수용체 기재(40) 상에 라미네이팅할 수 있다. 이어서, 라미네이팅된 수용체 기재를 승온에 노출시켜 희생 템플릿 층을 "베이킹 아웃"하고, 열적으로 안정한 백필 재료(22)로부터 평탄한 연결 요소(452)를 갖는 요각 타원 포물면 구조체(450)를 형성한다.
일부 실시 형태에서 희생 템플릿 층(12)은 열적으로 안정한 분자종 및/또는 예를 들어 무기 나노재료와 같은 무기 재료를 포함한다. 무기 나노재료는 희생 층(12)에 존재할 수 있으며 희생 재료는 나노재료의 치밀화된 층을 남겨 두고서 깨끗하게 베이킹 아웃될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 나노재료의 치밀화된 층은 유리-유사 재료로 완전히 또는 부분적으로 융해될 수 있다. 나노재료의 치밀화된 층은 상당한 공극 부피를 가질 수 있다. 나노재료의 치밀화된 층은 투명할 수 있으며, 개시된 전사 필름의 주변 층들과 비교하여 높은 굴절률을 가질 수 있다. 무기 나노입자는 하나 이상의 삽입된 층에 존재할 수 있으며, 각각의 층은 층에 존재하는 나노입자의 유형 및 농도에 의해 영향을 받는 상이한 굴절률을 갖는다.
도 7a는 전사 필름(30) 및 평탄한 연결 요소(552)를 갖는 생성되는 최종 요각 타원 포물면 구조체(550)를 형성하는 다른 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도(500)이다. 도 7b는 평탄한 연결 요소(552)를 갖는 최종 요각 타원 포물면 구조체(550)의 확대도이다.
본 방법은 열적으로 안정한 백필 재료(22)를 선택적인 캐리어 층(11) 상에 배치하는 단계 및 요각 형성 템플릿 특징부(14)를 열적으로 안정한 백필 재료(22) 내에 형성하는 단계를 포함한다. 이어서, 희생 템플릿 층(12)을 열적으로 안정한 백필 재료(22) 상에 코팅하여 요각 형성 템플릿 특징부(14)에 정합하는 제1 표면 및 반대편의 평탄한 제2 표면을 갖는 열적으로 안정한 백필 재료(22)를 형성하여, 라미네이션 전사 필름(30)을 형성하는 단계를 포함한다. "랜드" 재료 (열적으로 안정한 백필 재료(22))의 층이 캐리어 층(11)을 덮는다.
캐리어 층(11)을 제거할 수 있고 라미네이션 전사 필름(30)을 수용체 기재(40) 상에 라미네이팅할 수 있다. 이어서, 라미네이팅된 수용체 기재를 승온에 노출시켜 희생 템플릿 층을 "베이킹 아웃"하고, 열적으로 안정한 백필 재료(22)로부터 평탄한 연결 요소(552)를 갖는 요각 타원 포물면 구조체(550)를 형성한다.
도 8a는 전사 필름(30) 및 생성되는 최종 요각 포물면 구조체(650)를 형성하는 다른 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도(600)이다. 도 8b는 최종 요각 타원 포물면 구조체(650)의 확대도이다.
본 방법은 희생 층(12)을 선택적인 캐리어 층(11) 상에 배치하는 단계 및 이어서 열적으로 안정한 백필 재료(22)로 요각 형성 템플릿 특징부(14)를 형성하는 단계를 포함한다. 이어서, 요각 형성 템플릿 특징부(14)에 정합하는 제1 표면 및 반대편의 평탄한 제2 표면을 갖는 열적으로 안정한 백필 재료(22) 상에 희생 재료 중에 분산된 열적으로 안정한 재료를 포함하는 층(17)을 코팅하여, 라미네이션 전사 필름(30)을 형성하는 단계를 포함한다.
캐리어 층(11)을 제거할 수 있고 라미네이션 전사 필름(30)을 수용체 기재(40) 상에 라미네이팅할 수 있다. 이어서, 라미네이팅된 수용체 기재를 승온에 노출시켜 희생 템플릿 층을 "베이킹 아웃"하고, 코팅 층(17) 내의 열적으로 안정한 재료로부터 평탄한 연결 요소(652)를 갖는 요각 타원 포물면 구조체(650)를 형성한다.
일부 실시 형태에서 희생 템플릿 층(12)은 열적으로 안정한 분자종 및/또는 예를 들어 무기 나노재료와 같은 무기 재료를 포함한다. 무기 나노재료는 희생 층(12)에 존재할 수 있으며 희생 재료는 나노재료의 치밀화된 층을 남겨 두고서 깨끗하게 베이킹 아웃될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 나노재료의 치밀화된 층은 유리-유사 재료로 완전히 또는 부분적으로 융해될 수 있다. 나노재료의 치밀화된 층은 상당한 공극 부피를 가질 수 있다. 나노재료의 치밀화된 층은 투명할 수 있으며, 개시된 전사 필름의 주변 층들과 비교하여 높은 굴절률을 가질 수 있다. 무기 나노입자는 하나 이상의 삽입된 층에 존재할 수 있으며, 각각의 층은 층에 존재하는 나노입자의 유형 및 농도에 의해 영향을 받는 상이한 굴절률을 갖는다.
도 9a는 에칭에 의한 전사 필름(30) 및 생성되는 최종 요각 구조체(750)를 형성하는 다른 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도(700)이다. 도 9b는 최종 요각 구조체(750)의 확대도이다.
본 방법은 희생 템플릿 층(12)을 선택적인 캐리어 층(11) 상에 배치하는 단계 및 희생 템플릿 층(12) 상에 복수의 개구 또는 비아(72)를 갖는 희생 마스크(70)를 형성하는 단계를 포함한다. 이어서, 구조물을 에칭하여 희생 템플릿 층(12) 내에 요각 형성 템플릿 특징부(14)를 형성한다. 희생 마스크(72) 및 희생 템플릿 층(12)을 위한 재료는 그들이 상이한 속도로 에칭되도록 선택된다. 이어서, 열적으로 안정한 백필 재료(22)를 희생 템플릿 층(12) 상에 코팅하여 요각 형성 템플릿 특징부(14)에 정합하는 제1 표면 및 반대편의 평탄한 제2 표면을 갖는 열적으로 안정한 백필 층(22)을 형성하여, 라미네이션 전사 필름(30)을 형성한다.
(희생 마스크(70)를 위해 이용되는) 희생 포토레지스트는 통상적인 포토리소그래피 방법 (예를 들어 포토마스크를 통한 광노출)을 사용하여 광패턴화되고 용매 세척 또는 선택적인 열적 분해를 사용하여 현상될 수 있는 재료이다. 또한, 희생 포토레지스트는 최종 고온 베이크 아웃 단계 동안 깨끗하게 제거될 수 있다. 포지티브 톤(positive tone) 희생 포토레지스트의 예는 문헌[Chen and Kohl (Y.-C. Chen, P.A. Kohl, Microelectronic Eng. 88, 2011, 3087)]에 기재되어 있다. 네거티브 톤(negative tone) 희생 포토레지스트의 예는 문헌[Wu, et al. (X. Wu, et al., J. Appl. Poly. Sci. 88, 2003, 1186)]에 기재되어 있다.
캐리어 층(11)을 제거할 수 있고 라미네이션 전사 필름(30)을 수용체 기재(40) 상에 라미네이팅할 수 있다. 이어서, 라미네이팅된 수용체 기재를 승온에 노출시켜 희생 템플릿 층(12) 및 희생 마스크(70)를 "베이킹 아웃"하고, 열적으로 안정한 백필 재료(22)로부터 요각 구조체(750)를 형성한다.
도 10a는 에칭에 의한 전사 필름(30) 및 계층형 구조체(852)를 갖는 생성되는 최종 요각 구조체(850)를 형성하는 다른 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도(800)이다. 도 10b는 도 10a의 계층형 구조체를 갖는 요각 템플릿 구조체의 확대도이다. 도 10c는 도 10a의 계층형 구조체를 갖는 최종 요각 구조체(850)의 확대도이다.
본 방법은 희생 템플릿 층(12)을 선택적인 캐리어 층(11) 상에 배치하는 단계를 포함한다. 희생 템플릿 층(12)은 입자(13)를 포함하여, 후속하여 형성되는 요각 형성 템플릿 특징부 내에 나노구조체 또는 미세구조체를 형성한다. 본 방법은 이어서 희생 템플릿 층(12) 상에 복수의 개구 또는 비아(72)를 갖는 희생 마스크(70)를 형성하는 단계를 포함한다.
이어서, 구조물을 에칭하여 희생 템플릿 층(12) 내에 요각 형성 템플릿 특징부(14)를 형성하고 입자(13)를 노출시킨다. 이어서, 열적으로 안정한 백필 재료(22)를 희생 템플릿 층(12) 상에 코팅하여 요각 형성 템플릿 특징부(14) 및 나노구조체 또는 미세구조체(13)에 정합하는 제1 표면 및 반대편의 평탄한 제2 표면을 갖는 열적으로 안정한 백필 층(22)을 형성하여, 라미네이션 전사 필름(30)을 형성한다.
캐리어 층(11)을 제거할 수 있고 라미네이션 전사 필름(30)을 수용체 기재(40) 상에 라미네이팅할 수 있다. 이어서, 라미네이팅된 수용체 기재를 승온에 노출시켜 희생 템플릿 층(12) 및 희생 마스크(70) (및 임의의 다른 잔류 희생 재료)를 "베이킹 아웃"하고, 열적으로 안정한 백필 재료(22)로부터 계층형 구조체(852)를 갖는 요각 구조체(850)를 형성한다.
희생 입자(13)의 예에는 아크릴 입자가 포함된다. 이들 입자 중 일부는 약하게 가교결합될 수 있다. 대안적으로, 입자는 가교결합되지 않고, 용매 세척을 사용하여 세척된다. 바람직한 아크릴 입자에는 미국 조지아주 파베트빌 소재의 소켄 케미칼 아메리카(Soken Chemical America)로부터 상표명 MX2000, MX80H3WT, 및 MX180으로 입수가능한 가교결합된 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 비드(bead)가 포함된다. 또한, 스페로머스(SPHEROMERS) CA 및 캐시(CACHE) CA (노르웨이 스케드스모코르세트 소재의 마이크로비즈, 인크(Microbeads, Inc)로부터 입수가능함)는, 비드의 희생 속성에 영향을 줄 다양한 가교결합도를 가질 수 있는 단일 크기의 가교결합된 PMMA 비드이다. 단일 크기의 가교결합된 폴리스티렌(PS) 비드의 상표명인 스페로머스 CS 및 칼리브레(CALIBRE) CS (노르웨이 스케드스모코르세트 소재의 마이크로비즈로부터 또한 입수가능함)는 덜 바람직하다. 그들은 1 내지 160 마이크로미터의 다양한 크기로 입수가능하다. 열적으로 안정한 입자 또는 비드의 예에는, 때때로 폴리메틸실세스퀴옥산 비드로 불리는 실리콘 수지 입자가 포함된다. 예시적인 실리콘 수지 입자에는 미국 오하이오주 콜럼버스 소재의 모멘티브 퍼포먼스 머티어리얼스(Momentive Performance Materials)로부터 상표명 "토스펄(TOSPEARL)"로 입수가능한 것, 예를 들어, 토스펄 120, 토스펄 120A, 토스펄 130, 토스펄 130A, 토스펄 145, 토스펄 145 A, 토스펄 240, 토스펄 3120, 토스펄 2000B, 토스펄 3000A, 토스펄 111 OA가 포함된다. 열적으로 안정한 텍스처화된 비드의 예에는 4.5 마이크로미터 실리카 다공성 비드인 실리콘 수지 입자 아세매트(ACEMATT) OK607 (미국 뉴저지주 파시파니 소재의 에보니크(Evonik)로부터 구매가능함), 또는 2 마이크로미터 크기의 다공성 실리카 비드인 선실(SUNSIL)-20 (대한민국 경기도 소재의 선진 케미칼 컴퍼니 리미티드(SUNJIN CHEMICAL CO., LTD.)로부터 구매가능함)이 포함된다. 일차 크기가 약 50 nm 미만인, 실리카 및 알루미나와 같은 "건식" 나노입자가 또한 상기 열적으로 안정한 비드와 함께 열적으로 안정한 텍스처화제로서 사용될 수 있거나, 또는 단독으로 사용될 수 있다. 예시적인 재료에는 미국 매사추세츠주 보스턴 소재의 캐보트 컴퍼니(Cabot Co.)로부터 입수가능한, 캅-오-스퍼스(CAB-O-SPERSE) PG 002 건식 실리카, 캅-오-스퍼스 2017A 건식 실리카, 및 캅-오-스퍼스 PG 003 건식 알루미나가 포함된다.
도 11은 엠보싱 및 변형에 의한 전사 필름(30) 및 생성되는 최종 요각 구조체(950)를 형성하는 다른 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도(900)이다. 본 방법은 희생 템플릿 층(12)을 선택적인 캐리어 층(11) 상에 배치하는 단계, 및 예를 들어 특징부를 엠보싱하고 이어서 기계적으로 또는 열적으로 변형시켜 요각 형성 템플릿 특징부(14)를 희생 템플릿 층(12) 내에 형성하는 단계를 포함한다. 이어서, 열적으로 안정한 백필 재료(22)를 희생 템플릿 층(12) 상에 코팅하여 요각 형성 템플릿 특징부(14)에 정합하는 제1 표면 및 반대편의 평탄한 제2 표면을 갖는 열적으로 안정한 백필 층(22)을 형성하여, 라미네이션 전사 필름(30)을 형성하는 단계를 포함한다.
캐리어 층(11)을 제거할 수 있고 라미네이션 전사 필름(30)을 수용체 기재(40) 상에 라미네이팅할 수 있다. 이어서, 라미네이팅된 수용체 기재를 승온에 노출시켜 희생 템플릿 층을 "베이킹 아웃"하고, 열적으로 안정한 백필 재료(22)로부터 요각 구조체(950)를 형성한다.
도 12a는 예를 들어 엠보싱 및 변형에 의한 전사 필름(30) 및 생성되는 최종 요각 구조체(1050)를 형성하는 다른 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도(1000)이다. 도 12b는 최종 요각 구조체(1050)의 확대도이다.
본 방법은 희생 템플릿 층(12)을 선택적인 캐리어 층(11) 상에 배치하는 단계, 및 예를 들어 특징부를 엠보싱하고 이어서 기계적으로 또는 열적으로 변형시켜 요각 형성 템플릿 특징부(14)를 희생 템플릿 층(12) 내에 형성하는 단계를 포함한다. 이어서, 열적으로 안정한 백필 재료(22)를 희생 템플릿 층(12) 상에 코팅하여 요각 형성 템플릿 특징부(14)에 정합하는 제1 표면 및 반대편의 평탄한 제2 표면을 갖는 열적으로 안정한 백필 층(22)을 형성하여, 라미네이션 전사 필름(30)을 형성하는 단계를 포함한다. 이 도면에서, 요각 형성 템플릿 구조체들(14)은 이웃해 있지 않다.
캐리어 층(11)을 제거할 수 있고 라미네이션 전사 필름(30)을 수용체 기재(40) 상에 라미네이팅할 수 있다. 이어서, 라미네이팅된 수용체 기재를 승온에 노출시켜 희생 템플릿 층을 "베이킹 아웃"하고, 열적으로 안정한 백필 재료(22)로부터 요각 구조체(1050)를 형성한다.
도 13은 예를 들어 엠보싱 및 변형에 의한 전사 필름(30) 및 생성되는 최종 요각 구조체(1150)를 형성하는 다른 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도(1100)이다. 도 13b는 최종 요각 구조체(1150)의 확대도이다.
본 방법은 희생 템플릿 층(12)을 선택적인 캐리어 층(11) 상에 배치하는 단계, 및 예를 들어 특징부를 엠보싱하고 이어서 기계적으로 또는 열적으로 변형시켜 요각 형성 템플릿 특징부(14)를 희생 템플릿 층(12) 내에 형성하는 단계를 포함한다. 이어서, 열적으로 안정한 백필 재료(22)를 희생 템플릿 층(12) 상에 코팅하여 요각 형성 템플릿 특징부(14)에 정합하는 제1 표면 및 반대편의 평탄한 제2 표면을 갖는 열적으로 안정한 백필 층(22)을 형성하여, 라미네이션 전사 필름(30)을 형성하는 단계를 포함한다. 이 도면에서, 요각 형성 템플릿 구조체들(14)은 이웃해 있다.
캐리어 층(11)을 제거할 수 있고 라미네이션 전사 필름(30)을 수용체 기재(40) 상에 라미네이팅할 수 있다. 이어서, 라미네이팅된 수용체 기재를 승온에 노출시켜 희생 템플릿 층을 "베이킹 아웃"하고, 열적으로 안정한 백필 재료(22)로부터 요각 구조체(1150)를 형성한다.
도 14a는 에칭에 의한 전사 필름(30) 및 계층형 구조체(1252)를 갖는 생성되는 최종 요각 구조체(1250)를 형성하는 다른 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도(1200)이다. 도 14b는 최종 요각 구조체(1250)의 확대도이다.
본 방법은 희생 구조화된 표면 층(18)을 캐리어 층(11) 상에 배치하는 단계 및 희생 템플릿 층(12)을 희생 구조화된 표면 층(18) 상에 배치하는 단계를 포함한다. 희생 구조화된 표면 층(18)은, 후속하여 형성되는 요각 형성 템플릿 특징부(14) 내에 나노구조체 또는 미세구조체를 형성한다. 본 방법은 희생 템플릿 층(12) 상에 복수의 개구 또는 비아(72)를 갖는 희생 마스크(70)를 형성하는 단계를 포함한다. 이어서, 구조물을 에칭하여 희생 템플릿 층(12) 내에 요각 형성 템플릿 특징부(14)를 형성한다. 희생 마스크(72) 및 희생 템플릿 층(12)을 위한 재료는 그들이 상이한 속도로 에칭되도록 선택된다. 이어서, 열적으로 안정한 백필 재료(22)를 희생 템플릿 층(12) 상에 코팅하여 요각 형성 템플릿 특징부(14) 및 희생 구조화된 표면 층(18)에 정합하는 제1 표면 및 반대편의 평탄한 제2 표면을 갖는 열적으로 안정한 백필 층(22)을 형성하여, 라미네이션 전사 필름(30)을 형성한다. 희생 구조화된 표면 층(18) 및 희생 마스크(70)는, 원하는 대로, 동일한 재료로 형성될 수 있다.
캐리어 층(11)을 제거할 수 있고 라미네이션 전사 필름(30)을 수용체 기재(40) 상에 라미네이팅할 수 있다. 이어서, 라미네이팅된 수용체 기재를 승온에 노출시켜 희생 템플릿 층(12) 및 희생 마스크(70) (및 임의의 다른 잔류 희생 재료)를 "베이킹 아웃"하고, 열적으로 안정한 백필 재료(22)로부터 표면 구조체(1252)를 갖는 요각 계층형 구조체(1250)를 형성한다.
도 15a는 전사 필름(30) 및 구형 구조체의 생성되는 최종 요각 구멍 부분(1350)을 형성하는 다른 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도(1300)이다. 도 15b는 도 15a의 계층형 구조체를 갖지 않는 요각 템플릿 구조체의 확대도이다. 도 15c는 도 15a의 계층형 구조체를 갖는 요각 템플릿 구조체의 확대도이다. 도 15d는 도 15a의 계층형 구조체를 갖지 않는 요각 구조체의 확대도이다.
본 방법은 희생 템플릿 비드(12)를 배치하는 단계, 및 희생 비드(12)를 캐리어 필름(11) 내에 부분적으로 매립하여 요각 형성 템플릿 특징부(14)를 형성하는 단계를 포함한다. 이어서, 열적으로 안정한 백필 재료(22)를 희생 템플릿 비드(12) 상에 코팅하여 요각 형성 템플릿 특징부(14)에 정합하는 제1 표면 및 반대편의 평탄한 제2 표면을 갖는 열적으로 안정한 백필 층(22)을 형성하여, 라미네이션 전사 필름(30)을 형성하는 단계를 포함한다.
캐리어 층(11)을 제거하여, 희생 비드(12)의 일부분을 노출시킬 수 있다. 라미네이션 전사 필름(30)을 수용체 기재(40) 상에 라미네이팅할 수 있다. 이어서, 라미네이팅된 수용체 기재를 승온에 노출시켜 희생 템플릿 층을 "베이킹 아웃"하고, 열적으로 안정한 백필 재료(22)로부터 요각 회전 타원체 또는 구체의 일부분 구조체(1350)를 형성한다.
희생 비드(12)의 예에는 아크릴 입자가 포함된다. 이들 입자 중 일부는 약하게 가교결합될 수 있다. 대안적으로, 입자는 가교결합되지 않고, 용매 세척을 사용하여 세척된다. 바람직한 아크릴 입자에는 미국 조지아주 파베트빌 소재의 소켄 케미칼 아메리카로부터 상표명 MX2000, MX80H3WT, 및 MX180으로 입수가능한 가교결합된 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 비드가 포함된다. 또한, 스페로머스 CA 및 캐시 CA (노르웨이 스케드스모코르세트 소재의 마이크로비즈, 인크로부터 입수가능함)는, 비드의 희생 속성에 영향을 줄 다양한 가교결합도를 가질 수 있는 단일 크기의 가교결합된 PMMA 비드이다. 단일 크기의 가교결합된 폴리스티렌(PS) 비드의 상표명인 스페로머스 CS 및 칼리브레 CS (노르웨이 스케드스모코르세트 소재의 마이크로비즈로부터 또한 입수가능함)는 덜 바람직하다. 그들은 1 내지 160 마이크로미터의 다양한 크기로 입수가능하다.
대안적으로, 희생 비드(12)는 물리적, 화학적, 또는 물리화학적 조면화(roughening) 방법에 의해 조면화될 수 있다. 물리적 조면화 방법은 산소 플라즈마 중에서 비드를 반응성 이온 에칭하거나, 또는 희생 비드보다 더 단단한 분쇄 매체를 사용하여 볼 밀 중에서 비드를 밀링하는 것을 포함할 수 있다. 화학적 조면화 방법의 예는 액체 형태 또는 기화된 형태의 산 또는 염기에의 노출을 통해 입자 내에 피트(pit)를 에칭하는 것을 포함할 수 있다. 다른 물리화학적 공정은 가교결합된 중합체를 양호한 용매 중에서 팽윤시킨 후, 신속한 건조 공정이 이어져, 조면화된 나노구조체에 갇히게 되는 것을 포함할 수 있다.
도 16은 전사 필름(30) 및 구형 구조체의 생성되는 최종 요각 돌출 부분(1450)을 형성하는 다른 예시적인 방법의 개략 공정 흐름도(1400)이다. 본 방법은 비드(19)를 캐리어 층(1411) 상에 배치하는 단계, 희생 템플릿 층(12)을 비드(19) 상에 코팅하는 단계, 및 희생 템플릿 층(12)으로부터 비드(19)를 제거하여 (예를 들어, 용해시켜) 요각 형성 템플릿 특징부(14)를 희생 템플릿 층(12) 내에 형성하는 단계를 포함한다. 이어서, 열적으로 안정한 백필 재료(22)를 희생 템플릿 층(12) 상에 코팅하여 요각 형성 템플릿 특징부(14)에 정합하는 제1 표면 및 반대편의 평탄한 제2 표면을 갖는 열적으로 안정한 백필 층(22)을 형성하여, 라미네이션 전사 필름(30)을 형성하는 단계를 포함한다. 희생 비드(19)는 상기에 개시된 바와 같은 물리적, 화학적, 또는 물리화학적 조면화 방법에 의해 조면화될 수 있다.
캐리어 층(11)을 제거할 수 있고 라미네이션 전사 필름(30)을 수용체 기재(40) 상에 라미네이팅할 수 있다. 이어서, 라미네이팅된 수용체 기재를 승온에 노출시켜 희생 템플릿 층을 "베이킹 아웃"하고, 열적으로 안정한 백필 재료(22)로부터 요각 회전 타원체 또는 구형 구조체의 일부분(1450)을 형성한다.
열적으로 안정한 재료
열적으로 안정한 재료가 전사 테이프의 열적으로 안정한 백필 층을 형성하는 데 이용된다. 열적으로 안정한 재료는 열적으로 안정한 분자종을 포함한다. 열적으로 안정한 재료 및 열적으로 안정한 분자종은, 희생 재료의 제거 동안, 예를 들어, "베이크 아웃" 또는 열분해 동안 실질적으로 그대로 유지되는 재료이거나 그러한 재료로 변형되는 전구체 재료를 포함하는 것으로 이해된다.
일부 실시 형태에서 희생 템플릿 층(12)은 열적으로 안정한 분자종 및/또는 예를 들어 무기 나노재료와 같은 무기 재료를 포함한다. 무기 나노재료는 희생 층(12)에 존재할 수 있으며 희생 재료는 나노재료의 치밀화된 층을 남겨 두고서 깨끗하게 베이킹 아웃될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 나노재료의 치밀화된 층은 유리-유사 재료로 완전히 또는 부분적으로 융해될 수 있다. 나노재료의 치밀화된 층은 상당한 공극 부피를 가질 수 있다. 나노재료의 치밀화된 층은 투명할 수 있으며, 개시된 전사 필름의 주변 층들과 비교하여 높은 굴절률을 가질 수 있다. 무기 나노입자는 하나 이상의 삽입된 층에 존재할 수 있으며, 각각의 층은 층에 존재하는 나노입자의 유형 및 농도에 의해 영향을 받는 상이한 굴절률을 갖는다.
백필을 위해 사용될 수 있는 재료에는 폴리실록산 수지, 폴리실라잔, 폴리이미드, 브릿지 또는 사다리 유형의 실세스퀴옥산, 실리콘, 및 실리콘 하이브리드 재료, 및 기타 다수가 포함된다. 예시적인 폴리실록산 수지는 미국 캘리포니아주 출라 비스타 소재의 캘리포니아 하드코팅 컴퍼니(California Hardcoating Company)로부터 입수가능한 상표명 퍼마뉴(PERMANEW) 6000으로 입수가능하다. 전형적으로 이들 분자는, 높은 치수 안정성, 기계적 강도, 및 내화학성을 야기하는 무기 성분, 및 용해성 및 반응성에 도움을 주는 유기 성분을 갖는다.
다수의 실시 형태에서 열적으로 안정한 분자종은 규소, 하프늄, 스트론튬, 티타늄 또는 지르코늄을 포함한다. 일부 실시 형태에서 열적으로 안정한 분자종은 금속, 금속 산화물 또는 금속 산화물 전구체를 포함한다. 금속 산화물 전구체는 무기 나노입자를 위한 무정형 "결합제"로서 작용하도록 사용될 수 있거나, 또는 단독으로 사용될 수 있다.
다수의 실시 형태에서, 본 발명에 유용한 재료는 (하기와 같은) 일반식의 고분지형 유기규소 올리고머 및 중합체의 부류에 속하며, 이는 Si-OH 기의 호모-축합(homo-condensation), 잔류 가수분해성 기 (예를 들어, 알콕시)와의 헤테로-축합(hetero-condensation), 및/또는 작용성 유기 기 (예를 들어 에틸렌계 불포화 기)의 반응에 의해 추가로 반응되어 가교결합된 네트워크를 형성할 수 있다. 이러한 부류의 재료는 하기 일반식의 유기실란으로부터 주로 유도된다:
RxSiZ4-x
여기서,
R은 수소, 치환되거나 비치환된 C1-C20 알킬, 치환되거나 비치환된 C2-C10 알킬렌, 치환되거나 비치환된 C2-C20 알케닐렌, C2-C20 알키닐렌, 치환되거나 비치환된 C3-C20 사이클로알킬, 치환되거나 비치환된 C6-C20 아릴, 치환되거나 비치환된 C6-C20 아릴렌, 치환되거나 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬 기, 치환되거나 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬 기, 치환되거나 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬 기, 및/또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
Z는 가수분해성 기, 예를 들어 할로겐 (원소 F, Br, Cl, 또는 I를 포함함), C1-C20 알콕시, C5-C20 아릴옥시, 및/또는 이들의 조합이다.
조성물의 대부분은 RSiO3/2 단위로 이루어질 수 있으며, 따라서, 이러한 부류의 재료는 종종 실세스퀴옥산 (또는 T-수지)으로 불리지만, 1작용성 기 (R3Si-O1/2), 2작용성 기 (R2SiO2/2) 및 4작용성 기 (Si-O4/2)를 또한 함유할 수 있다. 하기 화학식:
Z3-n Rn Si-Y-Si Rn Z3-n
의 유기-개질된 다이실란이 재료의 특성을 추가로 개질하기 위해 (소위 브릿징된 실세스퀴옥산을 형성하기 위해) 가수분해성 조성물에 종종 사용되며, R 및 Z 기는 상기에서 정의된다. 재료는 추가로 제형화되고 금속 알콕사이드 (M(OR)m)와 반응되어 금속-실세스퀴옥산을 형성할 수 있다.
다수의 실시 형태에서 고분지형 유기규소 올리고머 및 중합체는 하기 일반식의 것이다:
Figure 112016079524367-pct00001
R1은 수소, 치환되거나 비치환된 C1-C20 알킬, 치환되거나 비치환된 C2-C10 알킬렌, 치환되거나 비치환된 C2-C20 알케닐렌, C2-C20 알키닐렌, 치환되거나 비치환된 C3-C20 사이클로알킬, 치환되거나 비치환된 C6-C20 아릴, 치환되거나 비치환된 C6-C20 아릴렌, 치환되거나 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬 기, 치환되거나 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬 기, 치환되거나 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬 기, 및/또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
R2는 수소, 치환되거나 비치환된 C1-C20 알킬, 치환되거나 비치환된 C2-C10 알킬렌, 치환되거나 비치환된 C2-C20 알케닐렌, C2-C20 알키닐렌, 치환되거나 비치환된 C3-C20 사이클로알킬, 치환되거나 비치환된 C6-C20 아릴, 치환되거나 비치환된 C6-C20 아릴렌, 치환되거나 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬 기, 치환되거나 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬 기, 치환되거나 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬 기, 및/또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
R3은 수소, 치환되거나 비치환된 C1-C20 알킬, 치환되거나 비치환된 C2-C10 알킬렌, 치환되거나 비치환된 C2-C20 알케닐렌, C2-C20 알키닐렌, 치환되거나 비치환된 C3-C20 사이클로알킬, 치환되거나 비치환된 C6-C20 아릴, 치환되거나 비치환된 C6-C20 아릴렌, 치환되거나 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬 기, 치환되거나 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬 기, 치환되거나 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬 기, 및/또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
R4는 수소, 치환되거나 비치환된 C1-C20 알킬, 치환되거나 비치환된 C2-C10 알킬렌, 치환되거나 비치환된 C2-C20 알케닐렌, C2-C20 알키닐렌, 치환되거나 비치환된 C3-C20 사이클로알킬, 치환되거나 비치환된 C6-C20 아릴, 치환되거나 비치환된 C6-C20 아릴렌, 치환되거나 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬 기, 치환되거나 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬 기, 치환되거나 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬 기, 및/또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
R5는 수소, 치환되거나 비치환된 C1-C20 알킬, 치환되거나 비치환된 C2-C10 알킬렌, 치환되거나 비치환된 C2-C20 알케닐렌, C2-C20 알키닐렌, 치환되거나 비치환된 C3-C20 사이클로알킬, 치환되거나 비치환된 C6-C20 아릴, 치환되거나 비치환된 C6-C20 아릴렌, 치환되거나 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬 기, 치환되거나 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬 기, 치환되거나 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬 기, 및/또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
Z는 가수분해성 기, 예를 들어 할로겐 (원소 F, Br, Cl, 또는 I를 포함함), C1-C20 알콕시, C-C20 아릴옥시, 및/또는 이들의 조합이다.
m은 0 내지 500의 정수이고;
n은 1 내지 500의 정수이고;
p는 0 내지 500의 정수이고;
q는 0 내지 100의 정수이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "치환된"은, 화합물의 수소 대신에, 할로겐 (원소 F, Br, Cl, 또는 I를 포함함), 하이드록시 기, 알콕시 기, 니트로 기, 시아노 기, 아미노 기, 아지도 기, 아미디노 기, 하이드라지노 기, 하이드라조노 기, 카르보닐 기, 카르바밀 기, 티올 기, 에스테르 기, 카르복실 기 또는 이의 염, 설폰산 기 또는 이의 염, 인산 기 또는 이의 염, 알킬 기, C2 내지 C20 알케닐 기, C2 내지 C20 알키닐 기, C6 내지 C30 아릴 기, C7 내지 C13 아릴알킬 기, C1 내지 C4 옥시알킬 기, C1 내지 C20 헤테로알킬 기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬 기, C3 내지 C30 사이클로알킬 기, C3 내지 C15 사이클로알케닐 기, C6 내지 C15 사이클로알키닐 기, 헤테로사이클로알킬 기, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 치환체로 치환된 것을 지칭한다.
생성되는 초분지형 유기규소 중합체는 분자량이 150 내지 300,000 Da의 범위 또는 바람직하게는 150 내지 30,000 Da의 범위이다.
바람직하게는, 열적으로 안정한 백필은 극성 용매 중에서의 메틸트라이에톡시실란 전구체의 가수분해 및 축합의 반응 생성물을 함유한다. 합성 후에, 생성되는 중합체는 바람직하게는 분자량이 공칭으로 30,000 Da 미만이다. 열적으로 안정한 백필 용액은 또한 바람직하게는 공칭으로 10 내지 50 나노미터 크기의 실리카 나노입자 50 중량% 미만을 포함한다.
본 명세서에 기재된 열적으로 안정한 조성물은 바람직하게는 무기 나노입자를 포함한다. 이러한 나노입자는 다양한 크기 및 형상의 것일 수 있다. 나노입자는 평균 입자 직경이 약 1000 nm 미만, 약 100 nm 미만, 약 50 nm 미만, 또는 약 35 nm 미만일 수 있다. 나노입자는 평균 입자 직경이 약 3 nm 내지 약 50 nm, 또는 약 3 nm 내지 약 35 nm, 또는 약 5 nm 내지 약 25 nm일 수 있다. 나노입자가 응집되는 경우, 응집된 입자의 최대 단면 치수는 이들 범위 중 임의의 범위 내에 있을 수 있고, 또한 약 100 nm 초과일 수 있다. 일차 크기가 약 50 nm 미만인, 실리카 및 알루미나와 같은, "건식"(fumed) 나노입자, 예를 들어, 미국 매사추세츠주 보스턴 소재의 캐보트 컴퍼니(Cabot Co.)로부터 입수가능한, 캅-오-스퍼스(CAB-O-SPERSE) PG 002 건식 실리카, 캅-오-스퍼스 2017A 건식 실리카, 및 캅-오-스퍼스 PG 003 건식 알루미나가 또한 사용될 수 있다. 그들의 측정은 투과 전자 현미경법(TEM)에 기초할 수 있다. 나노입자는 실질적으로 완전히 축합될 수 있다. 완전히 축합된 나노입자, 예를 들어 콜로이드성 실리카는 전형적으로 그의 내부에 실질적으로 하이드록실을 갖지 않는다. 실리카를 포함하지 않는 완전히 축합된 나노입자는 전형적으로 결정도 (단리된 입자로서 측정됨)가 55% 초과, 바람직하게는 60% 초과, 및 더욱 바람직하게는 70% 초과이다. 예를 들어, 결정도는 최대 약 86% 이상의 범위일 수 있다. 결정도는 X-선 회절 기술에 의해 결정될 수 있다. 축합된 결정질 (예를 들어, 지르코니아) 나노입자는 고굴절률을 갖는 반면 무정형 나노입자는 전형적으로 더 낮은 굴절률을 갖는다. 구체, 막대, 시트, 튜브, 와이어, 정육면체, 원추, 사면체 등과 같은 다양한 형상의 무기 또는 유기 나노입자가 사용될 수 있다.
입자의 크기는 일반적으로 최종 물품에서 상당한 가시광 산란을 피하도록 선택된다. 선택된 나노재료는 다양한 광학적 특성 (즉, 굴절률, 복굴절), 전기적 특성 (예를 들어, 전도율), 기계적 특성 (예를 들어, 인성(toughness), 연필 경도, 내스크래치성) 또는 이들 특성의 조합을 부여할 수 있다. 광학적 특성 또는 재료 특성을 최적화하기 위하여 그리고 전체 조성물 비용을 절감하기 위하여 유기 및 무기 산화물 입자 유형들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
적합한 무기 나노입자의 예에는 원소 지르코늄 (Zr), 티타늄 (Ti), 하프늄 (Hf), 알루미늄 (Al), 철 (Fe), 바나듐 (V), 안티모니 (Sb), 주석 (Sn), 금 (Au), 구리 (Cu), 갈륨 (Ga), 인듐 (In), 크롬 (Cr), 망간 (Mn), 코발트 (Co), 니켈 (Ni), 아연 (Zn), 이트륨 (Y), 니오븀 (Nb), 몰리브덴 (Mo), 테크네튬 (Te), 류테늄 (Ru), 로듐 (Rh), 팔라듐 (Pd), 은 (Ag), 카드뮴 (Cd), 란타넘 (La), 탄탈럼 (Ta), 텅스텐 (W), 레늄 (Rh), 오스뮴 (Os), 이리듐 (Ir), 백금 (Pt), 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 금속 나노입자 또는 그들 각각의 산화물이 포함된다.
바람직한 실시 형태에서, 산화지르코늄 (지르코니아)의 나노입자가 사용된다. 지르코니아 나노입자는 입자 크기가 대략 5 nm 내지 50 nm, 또는 5 nm 내지 15 nm, 또는 10 nm일 수 있다. 지르코니아 나노입자는 10 내지 70 중량%, 또는 30 내지 50 중량%의 양으로 내구성 물품 또는 광학 요소에 존재할 수 있다. 본 발명의 재료에 사용하기 위한 지르코니아는 날코 케미칼 컴퍼니(Nalco Chemical Co.; 미국 일리노이주 네이퍼빌 소재)로부터 제품명 날코(NALCO) OOSSOO8로, 그리고 스위스 우츠빌 20 소재의 부흘러 아게(Buhler AG)로부터 상표명 "부흘러(Buhler) 지르코니아 Z-WO 졸"로 구매가능하다. 지르코니아 나노입자는 또한 미국 특허 제7,241,437호 (데이빗슨(Davidson) 등) 및 미국 특허 제6,376,590호 (콜브(Kolb) 등)에 기재된 바와 같이 제조될 수 있다. 티타니아, 안티모니 산화물, 알루미나, 주석 산화물, 및/또는 혼합 금속 산화물 나노입자는 10 내지 70 중량%, 또는 30 내지 50 중량%의 양으로 내구성 물품 또는 광학 요소에 존재할 수 있다. 치밀화된 세라믹 산화물 층은 "졸-겔" 공정을 통해 형성될 수 있는데, 이 공정에서는 미국 특허 제5,453,104호(슈와벨(Schwabel))에 기재된 바와 같이, 겔화된 분산물 내에 세라믹 산화물 입자를 적어도 하나의 개질 성분의 전구체와 함께 혼입한 후에 탈수 및 소성한다. 본 발명의 재료에 사용하기 위한 혼합 금속 산화물은 카탈리스츠 앤드 케미칼 인더스트리즈 코포레이션(Catalysts & Chemical Industries Corp.; 일본 가와사키 소재)으로부터 제품명 옵토레이크(OPTOLAKE)로 구매가능하다.
적합한 무기 나노입자의 다른 예에는 반도체로서 알려진 원소 및 합금 및 그들 각각의 산화물, 예를 들어, 규소 (Si), 게르마늄 (Ge), 탄화규소 (SiC), 게르마늄화규소 (SiGe), 질화알루미늄 (AlN), 인화알루미늄 (AlP), 질화붕소 (BN), 탄화붕소 (B4C), 안티모니화갈륨 (GaSb), 인화인듐 (InP), 질화갈륨비소 (GaAsN), 인화갈륨비소 (GaAsP), 질화인듐알루미늄비소 (InAlAsN), 산화아연 (ZnO), 셀렌화아연 (ZnSe), 황화아연 (ZnS), 테루륨화아연 (ZnTe), 셀렌화수은아연 (HgZnSe), 황화납 (PbS), 텔루륨화납 (PbTe), 황화주석 (SnS), 텔루륨화납주석 (PbSnTe), 텔루륨화탈륨주석 (Tl2SnTe5), 인화아연 (Zn3P2), 비소화아연 (Zn3As2), 안티모니화아연 (Zn3Sb2), 요오드화납(II) (PbI2), 산화구리(I) (Cu2O)가 포함된다.
이산화규소 (실리카) 나노입자는 입자 크기가 5 nm 내지 75 nm 또는 10 nm 내지 30 nm 또는 20 nm일 수 있다. 실리카 나노입자는 전형적으로 10 내지 60 중량%의 양이다. 전형적으로 실리카의 양은 40 중량% 미만이다. 적합한 실리카는 날코 케미칼 컴퍼니(미국 일리노이주 네이퍼빌 소재)로부터 상표명 날코 콜로이달 실리카스(NALCO COLLOIDAL SILICAS)로 구매가능하다. 예를 들어, 실리카 10에는 날코 상표명 1040, 1042, 1050, 1060, 2327 및 2329, 미국 텍사스주 휴스턴 소재의 닛산 케미칼 아메리카 컴퍼니(Nissan Chemical America Co.)로부터의 제품명 IPA-ST-MS, IPA-ST-L, IPA-ST, IPA-ST-UP, MA-ST-M, 및 MAST 졸의 유기실리카, 또한 미국 텍사스주 휴스턴 소재의 닛산 케미칼 아메리카 컴퍼니로부터의 스노우텍스(SNOWTEX) ST-40, ST-50, ST-20L, ST-C, ST-N, ST-O, ST-OL, ST-ZL, ST-UP, 및 ST-OUP가 포함된다. 적합한 건식 실리카에는 예를 들어, 데구사 아게(DeGussa AG; 독일 하나우 소재)로부터 입수가능한 상표명 에어로실(AEROSIL) 시리즈 OX-50, -130, -150, 및 -200, 및 캐보트 코포레이션 (미국 일리노이주 투스콜라 소재)으로부터 입수가능한 상표명 캡-오-스퍼스 2095, 캡-오-스퍼스 A105, 캡-오-실(CAB-O-SIL) M5로 판매되는 제품들이 포함된다. 중합성 재료 대 나노입자의 중량 비는 약 30:70, 40:60, 50:50, 55:45, 60:40, 70:30, 80:20 또는 90:10 또는 그 초과의 범위일 수 있다. 나노입자의 중량%의 바람직한 범위는 약 10 중량% 내지 약 60 중량%의 범위이며, 사용되는 나노입자의 밀도 및 크기에 따라 좌우될 수 있다.
다수의 실시 형태에서, 열적으로 안정한 백필 층은 지르코니아, 티타니아, 알루미나, 탄화붕소, 또는 탄화규소 나노입자를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 열적으로 안정한 백필 층은 지르코니아를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 열적으로 안정한 백필 층은 티타니아를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 열적으로 안정한 백필 층은 알루미나를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 열적으로 안정한 백필 층은 탄화붕소를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 열적으로 안정한 백필 층은 탄화규소를 포함한다.
다양한 응용에 사용될 수 있는 흥미로운 전자적 특성 및 광학적 특성을 갖는, "양자점"으로 알려진 나노입자가 반도체의 부류 내에 포함된다. 양자점은 셀렌화카드뮴, 황화카드뮴, 비소화인듐 및 인화인듐과 같은 2원 합금으로부터, 또는 황화셀렌화카드뮴 등과 같은 3원 합금으로부터 생성될 수 있다. 양자점을 판매하는 회사에는 나노코 테크놀로지스(Nanoco Technologies; 영국 맨체스터 소재) 및 나노시스(Nanosys; 미국 캘리포니아주 팔로 알토 소재)가 포함된다.
적합한 무기 나노입자의 예에는 희토류 원소로 알려진 원소 및 그의 산화물, 예를 들어 란타넘 (La), 세륨 (CeO2), 프라세오디뮴 (Pr6O11), 네오디뮴 (Nd2O3), 사마륨 (Sm2O3), 유로퓸 (Eu2O3), 가돌리늄 (Gd2O3), 테르븀 (Tb4O7), 디스프로슘 (Dy2O3), 홀뮴 (Ho2O3), 에르븀 (Er2O3), 툴륨 (Tm2O3), 이테르븀 (Yb2O3) 및 루테튬 (Lu2O3)이 포함된다. 추가로, "인광체"로 알려진 인광성 재료가 열적으로 안정한 백필 재료에 포함될 수 있다. 인광성 재료에는 활성화제로서 비스무트를 갖는 황화 스트론튬을 갖는 황화칼슘 (CaxSr)S: Bi, 구리를 갖는 황화아연 "GS 인광체", 황화아연과 황화카드뮴의 혼합물, 유로퓸에 의해 활성화된 스트론튬 알루미네이트 (SrAl2O4:Eu(II):Dy(III)), BaMgAl10O17:Eu2+ (BAM), Y2O3:Eu, 도핑된 오르토-실리케이트, 이트륨 알루미늄 가넷 (YAG) 및 류테튬 알루미늄 가넷 (LuAG) 함유 재료, 이들의 임의의 조합 등이 포함될 수 있다. 인광체의 상업적인 예에는 (독일 다름슈타트 소재의 메르크 카게아아(Merck KGaA)로부터 입수가능한) 이시포르(ISIPHOR)™ 무기 인광체 중 하나가 포함될 수 있다.
나노입자는 전형적으로 표면 처리제로 처리된다. 나노 크기 입자의 표면 처리는 중합체성 수지 중의 안정한 분산물을 제공할 수 있다. 바람직하게는, 표면 처리는 나노입자를 안정화시켜서, 입자가 실질적으로 균질한 조성물 중에 잘 분산되게 할 것이다. 더욱이, 안정화된 입자가 경화 동안 조성물의 일부와 공중합하거나 반응할 수 있도록, 나노입자는 그의 표면의 적어도 일부분에 걸쳐 표면 처리제로 개질될 수 있다. 일반적으로, 표면 처리제는 (공유적으로, 이온적으로 또는 강한 물리흡착을 통해) 입자 표면에 부착될 제1 말단, 및 입자와 조성물과의 상용성을 부여하고/하거나 경화 동안 수지와 반응하는 제2 말단을 갖는다. 표면 처리제의 예에는 알코올, 아민, 카르복실산, 설폰산, 포스폰산, 실란 및 티타네이트가 포함된다. 처리제의 바람직한 유형은, 부분적으로는, 금속 산화물 표면의 화학적 성질에 의해 결정된다. 실란이 실리카에 바람직하고, 규산질 충전제에는 다른 것이 바람직하다. 실란 및 카르복실산이 지르코니아와 같은 금속 산화물을 위해 바람직하다. 표면 개질은 단량체와의 혼합에 이어서, 또는 혼합 후에 행해질 수 있다. 실란의 경우, 조성물 내로의 혼입 전에 실란을 입자 또는 나노입자 표면과 반응시키는 것이 바람직하다. 표면 개질제의 필요량은 입자 크기, 입자 유형, 개질제 분자량, 및 개질제 유형과 같은 몇몇 요인에 따라 좌우된다. 일반적으로, 대략 단층의 개질제가 입자 표면에 부착되는 것이 바람직하다. 부착 절차 또는 필요한 반응 조건이 또한 사용되는 표면 개질제에 따라 좌우된다. 실란의 경우, 산성 또는 염기성 조건 하에 승온에서 대략 1 내지 24시간 동안 표면 처리하는 것이 바람직하다. 카르복실산과 같은 표면 처리제는 승온 또는 장시간이 필요하지 않을 수 있다.
본 조성물에 적합한 표면 처리제의 대표적인 실시 형태에는, 예를 들어, 아이소옥틸 트라이메톡시-실란, N-(3-트라이에톡시실릴프로필) 메톡시에톡시에톡시에틸 카르바메이트 (PEG3TES), N-(3-트라이에톡시실릴프로필) 메톡시에톡시에톡시에틸 카르바메이트 (PEG2TES), 3-(메타크릴로일옥시)프로필트라이메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트라이메톡시실란, 3-(메타크릴로일옥시)프로필트라이에톡시실란, 3-(메타크릴로일옥시) 프로필메틸다이메톡시실란, 3-(아크릴로일옥시프로필)메틸다이메톡시실란, 3-(메타크릴로일옥시)프로필다이메틸에톡시실란, 3-(메타크릴로일옥시) 프로필다이메틸에톡시실란, 비닐다이메틸에톡시실란, 페닐트라이메톡시실란, n-옥틸트라이메톡시실란, 도데실트라이메톡시실란, 옥타데실트라이메톡시실란, 프로필트라이메톡시실란, 헥실트라이메톡시실란, 비닐메틸다이아세톡시실란, 비닐메틸다이에톡시실란, 비닐트라이아세톡시실란, 비닐트라이에톡시실란, 비닐트라이아이소프로폭시실란, 비닐트라이메톡시실란, 비닐트라이페녹시실란, 비닐트라이-t-부톡시실란, 비닐트리스-아이소부톡시실란, 비닐트라이아이소프로페녹시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시) 실란, 스티릴에틸트라이메톡시실란, 메르캅토프로필트라이메톡시실란, 3-5 글리시독시프로필트라이메톡시실란, 아크릴산, 메타크릴산, 올레산, 스테아르산, 도데칸산, 2-[2-(2-메톡시에톡시)에톡시]아세트산 (MEEAA), 베타-카르복시에틸아크릴레이트, 2-(2-메톡시에톡시)아세트산, 메톡시페닐 아세트산, 및 이들의 혼합물과 같은 화합물이 포함된다. 더욱이, 미국 웨스트버지니아주 크롬톤 사우스 찰스턴 소재의 오에스아이 스페셜티즈(OSI Specialties)로부터 상표명 "실퀘스트(Silquest) A1230"으로 구매가능한 전매특허 실란 표면 개질제가 특히 적합한 것으로 나타났다.
일부 실시 형태에서 열적으로 안정한 분자종은 금속, 금속 산화물 또는 금속 산화물 전구체를 포함한다. 금속 산화물 전구체는 무기 나노입자를 위한 무정형 "결합제"로서 작용하도록 사용될 수 있거나, 또는 단독으로 사용될 수 있다. 졸-겔 기술이 재료를 고형 덩어리로 경화시키도록 이들 전구체를 반응시키는 데 사용될 수 있으며 당업자에게 공지되어 있다. 적합한 금속 산화물 전구체에는 알킬 티타네이트, 예를 들어 티타늄 (IV) 부톡사이드, n-프로필 티타네이트, 티타늄 트라이에탄올아민, 티타늄 포스페이트 글리콜, 2-에틸헥실 티타네이트, 티타늄 (IV) 에톡사이드, 티타늄 (IV) 아이소프로폭사이드 등이 포함된다. 이들은 도르프-케탈 인크.(Dorf-Ketal Inc.; 미국 텍사스주 휴스턴 소재) 소유의 상표명 "타이조르"(TYZOR)로 구매가능하다. 또한 적합한 금속 산화물 전구체에는 지르코늄 클로라이드 또는 지르코늄(IV) 알콕사이드, 예를 들어 지르코늄 (IV) 아크릴레이트, 지르코늄(IV) 테트라아이소프로폭사이드, 지르코늄(IV) 테트라에톡사이드, 지르코늄(IV) 테트라부톡사이드 등이 포함되며, 모두 알드리치(Aldrich; 미국 미주리주 세인트 루이스 소재)로부터 입수가능하다. 또한 적합한 금속 산화물 전구체에는 하프늄(IV) 클로라이드 또는 하프늄 알콕사이드, 예를 들어 하프늄(IV) 카르복시에틸 아크릴레이트, 하프늄(IV) 테트라아이소프로폭사이드, 하프늄(IV) tert-부톡사이드, 하프늄(IV) n-부톡사이드가 포함되며, 또한 알드리치 (미국 미주리주 세인트 루이스 소재)로부터 입수가능하다. 이들 재료는 또한 희생 템플릿 층에서 무기 나노재료로서 사용될 수 있다.
희생 재료
희생 층은, 구조화된 표면 층을 실질적으로 그대로 남겨 두면서 베이킹 아웃하거나 달리 제거할 수 있는 재료이다. 희생 층은 전사 필름의 구성에 따라, 예를 들어, 희생 템플릿 층 및 선택적인 희생 이형가능 층을 포함한다. 희생 층의 구조화된 표면은, 예를 들어, 엠보싱, 복제 공정, 압출, 캐스팅, 또는 표면 구조화를 통해 형성될 수 있다. 구조화된 표면은 나노구조체, 미세구조체, 또는 계층형 구조체를 포함할 수 있다. 나노구조체는 적어도 하나의 치수 (예를 들어, 높이, 폭, 또는 길이)가 2 마이크로미터 이하인 특징부를 포함한다. 미세구조체는 적어도 하나의 치수 (예를 들어, 높이, 폭, 또는 길이)가 1 마이크로미터 내지 2 밀리미터인 특징부를 포함한다. 계층형 구조체는 나노구조체 및/또는 미세구조체의 조합이다.
원하는 특징이 얻어지기만 한다면 희생 층 (예를 들어, 12)은 임의의 재료를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 희생 층은 수평균 분자량이 약 1,000 Da 이하인 중합체 (예를 들어, 단량체 및 올리고머)를 포함하는 중합성 조성물로부터 제조된다. 특히 적합한 단량체 또는 올리고머는 분자량이 약 500 Da 이하이고, 더욱 더 특히 적합한 중합성 분자는 분자량이 약 200 Da 이하이다. 상기 중합성 조성물은 전형적으로 화학 방사선, 예를 들어, 가시광, 자외 방사선, 전자 빔 방사선, 열 및 이들의 조합, 또는 광화학적으로 또는 열적으로 개시될 수 있는 임의의 다양한 통상적인 음이온, 양이온, 자유 라디칼 또는 다른 중합 기술을 사용하여 경화된다.
유용한 중합성 조성물은 본 기술 분야에 공지된 경화성 작용기, 예를 들어, 에폭사이드 기, 알릴옥시 기, (메트)아크릴레이트 기, 에폭사이드, 비닐, 하이드록실, 아세톡시, 카르복실산, 아미노, 페놀릭, 알데하이드, 신나메이트, 알켄, 알킨, 에틸렌계 불포화 기, 비닐 에테르 기, 및 이들의 임의의 유도체 및 임의의 화학적으로 상용성인 조합을 포함한다.
희생 재료를 제조하는 데 사용되는 중합성 조성물은 방사선 경화성 모이어티(moiety)의 관점에서 1작용성 또는 다작용성 (예를 들어, 2작용성, 3작용성, 및 4작용성)일 수 있다. 적합한 1작용성 중합성 전구체의 예에는 스티렌, 알파-메틸스티렌, 치환된 스티렌, 비닐 에스테르, 비닐 에테르, 옥틸 (메트)아크릴레이트, 노닐페놀 에톡실레이트 (메트)아크릴레이트, 아이소보르닐 (메트)아크릴레이트, 아이소노닐 (메트)아크릴레이트, 2-(2-에톡시에톡시)에틸 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 라우릴 (메트)아크릴레이트, 베타-카르복시에틸 (메트)아크릴레이트, 아이소부틸 (메트)아크릴레이트, 지환족 에폭사이드, 알파-에폭사이드, 2-하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 아이소데실 (메트)아크릴레이트, 도데실 (메트)아크릴레이트, n-부틸 (메트)아크릴레이트, 메틸 (메트)아크릴레이트, 헥실 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴산, N-비닐카프로락탐, 스테아릴 (메트)아크릴레이트, 하이드록실 작용성 카프로락톤 에스테르 (메트)아크릴레이트, 아이소옥틸 (메트)아크릴레이트, 하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 하이드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 하이드록시아이소프로필 (메트)아크릴레이트, 하이드록시부틸 (메트)아크릴레이트, 하이드록시아이소부틸 (메트)아크릴레이트, 테트라하이드로푸릴 (메트)아크릴레이트, 및 이들의 임의의 조합이 포함된다.
적합한 다작용성 중합성 전구체의 예에는 에틸 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 헥산다이올 다이(메트)아크릴레이트, 트라이에틸렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 트라이메틸올프로판 트라이(메트)아크릴레이트, 트라이메틸올프로판프로판 트라이(메트)아크릴레이트, 글리세롤 트라이(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트라이(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 비스페놀 A 다이(메트)아크릴레이트, 폴리(1,4-부탄다이올) 다이(메트)아크릴레이트, 상기에 열거된 재료들의 임의의 치환된, 에톡실화된 또는 프로폭실화된 변형, 또는 이들의 임의의 조합이 포함된다.
중합 반응은 일반적으로 3차원 "가교결합된" 거대분자 네트워크의 형성으로 이어지며, 문헌[Shaw et al., "Negative photoresists for optical lithography," IBM Journal of Research and Development (1997) 41, 81-94]에 검토된 바와 같이, 네거티브-톤 포토레지스트(negative-tone photoresist)로서 본 기술 분야에 또한 공지되어 있다. 네트워크의 형성은 공유 결합, 이온 결합, 또는 수소 결합 중 어느 하나를 통해, 또는 사슬 얽힘(chain entanglement)과 같은 물리적 가교결합 메커니즘을 통해 일어날 수 있다. 반응은 또한 하나 이상의 중간체 화학종, 예를 들어, 자유 라디칼 발생 광개시제, 감광제, 광산 발생제, 광염기 발생제, 또는 열적 산 발생제를 통해 개시될 수 있다. 사용되는 경화제의 유형은 사용되는 중합성 전구체에 따라, 그리고 중합성 전구체를 경화시키는 데 사용되는 방사선의 파장에 따라 좌우된다. 적합한 구매가능한 자유 라디칼 발생 광개시제의 예에는 벤조페논, 벤조인 에테르, 및 아실포스핀 광개시제, 예를 들어, 미국 뉴욕주 태리타운 소재의 시바 스페셜티 케미칼스(Ciba Specialty Chemicals)로부터 상표명 "이르가큐어"(IRGACURE) 및 "다로큐르"(DAROCUR)로 판매되는 것들이 포함된다. 다른 예시적인 광개시제에는 2,2-다이메톡시-2-페닐아세토페논 (DMPAP), 2,2-다이메톡시아세토페논 (DMAP), 잔톤, 및 티오잔톤이 포함된다.
경화 속도를 개선하기 위해 공개시제 및 아민 상승제가 또한 포함될 수 있다. 가교결합 매트릭스 중의 경화제의 적합한 농도는 중합성 전구체의 전체 중량을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 10 중량%의 범위이며, 특히 적합한 농도는 약 1 중량% 내지 약 5 중량%의 범위이다. 중합성 전구체는 또한 선택적인 첨가제, 예를 들어 열 안정제, 자외광 안정제, 자유 라디칼 제거제(scavenger), 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 구매가능한 자외광 안정제의 예에는 벤조페논-유형 자외선 흡수제가 포함되며, 이는 미국 뉴저지주 파시파니 소재의 바스프 코포레이션(BASF Corp.)으로부터 상표명 "유비놀(UVINOL) 400"으로; 미국 뉴저지주 웨스트 패터슨 소재의 사이텍 인더스트리즈(Cytec Industries)로부터 상표명 "사이아소르브(CYASORB) UV-1164"로; 그리고 미국 뉴욕주 태리타운 소재의 시바 스페셜티 케미칼스로부터 상표명 "티누빈(TINUVIN) 900", "티누빈 123" 및 "티누빈 1130"으로 입수가능하다. 중합성 전구체 중의 자외광 안정제의 적합한 농도의 예는 중합성 전구체의 전체 중량에 대해 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%의 범위이며, 특히 적합한 총 농도는 약 1 중량% 내지 약 5 중량%의 범위이다.
적합한 자유 라디칼 제거제의 예에는 장애 아민 광 안정제 (HALS) 화합물, 하이드록실아민, 입체 장애 페놀, 및 이들의 조합이 포함된다. 적합한 구매가능한 HALS 화합물의 예에는 미국 뉴욕주 태리타운 소재의 시바 스페셜티 케미칼스로부터의 상표명 "티누빈 292", 및 미국 뉴저지주 웨스트 패터슨 소재의 사이텍 인더스트리즈로부터의 상표명 "사이아소르브 UV-24"가 포함된다. 중합성 전구체 중의 자유 라디칼 제거제의 적합한 농도의 예는 약 0.05 중량% 내지 약 0.25 중량%의 범위이다.
패턴화된 구조화된 템플릿 층은, 방사선 투과성 캐리어의 한쪽 표면 상에 방사선 경화성 조성물의 층을 침착하여 노출된 표면을 갖는 층을 제공하고; 말단 표면 부분 및 인접 함몰 표면 부분을 포함하는 정밀하게 형상화되고 위치된 상호 작용하는 기능성의 불연속부의 3차원 구조를 상기 캐리어 상의 방사선 경화성 조성물의 층의 노출된 표면에 부여할 수 있는 패턴을 갖는 사전 형성된 표면을, 상기 패턴을 상기 층에 부여하기에 충분한 접촉 압력 하에서, 마스터와 접촉시키고; 방사선 경화성 조성물의 층이 마스터의 패턴화된 표면과 접촉해 있는 채로, 상기 경화된 조성물을 캐리어를 통해 충분한 수준의 방사선에 노출시켜서 상기 조성물을 경화시킴으로써 형성될 수 있다. 이러한 캐스트 및 경화 공정은, 캐리어의 롤을 사용하는 연속 방식으로, 캐리어 상에 경화성 재료의 층을 침착하고, 마스터에 경화성 재료를 라미네이팅하고, 화학 방사선을 사용하여 경화성 재료를 경화시킴으로써 수행될 수 있다. 그렇게 얻어지는, 패턴화된 구조화된 템플릿이 배치된 캐리어의 롤은 이어서 권취될 수 있다. 이러한 방법은, 예를 들어, 미국 특허 제6,858,253호 (윌리엄스(Williams) 등)에 개시되어 있다.
희생 층을 위해 사용될 수 있는 다른 재료에는, 폴리비닐 알코올 (PVA), 에틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 폴리노르보르넨, 폴리(메틸메타크릴레이트) (PMMA), 폴리(비닐부티랄), 폴리(사이클로헥센 카르보네이트), 폴리(사이클로헥센 프로필렌) 카르보네이트, 폴리(에틸렌 카르보네이트), 폴리(프로필렌 카르보네이트) 및 기타 지방족 폴리카르보네이트, 및 이들의 임의의 공중합체 또는 블렌드, 및 문헌[chapter 2, section 2.4 "Binders" of R.E. Mistler, E.R. Twiname, Tape Casting: Theory and Practice, American Ceramic Society, 2000]에 기재된 기타 재료가 포함된다. 이들 재료에 대한 다수의 상업적 공급처가 존재한다. 이들 재료는 전형적으로 열분해 또는 연소를 통한 열적 분해 또는 용해를 통해 제거하기가 용이하다. 열적 가열은 전형적으로 다수의 제조 공정의 일부이며 따라서 희생 재료의 제거는 기존의 가열 단계 동안 달성될 수 있다. 이러한 이유로, 열분해 또는 연소를 통한 열적 분해가 더욱 바람직한 제거 방법이다.
희생 재료에 바람직한 몇몇 특성이 있다. 이러한 재료는 압출, 나이프 코팅, 용매 코팅, 캐스트 및 경화, 또는 다른 전형적인 코팅 방법을 통해 기재 상에 코팅될 수 있어야 한다. 재료는 실온에서 고체인 것이 바람직하다. 열가소성 희생 재료의 경우, 유리 전이 온도 (Tg)는 가열된 공구에 의해 재료가 엠보싱되게 하기에 충분히 낮은 것이 바람직하다. 따라서, 희생 재료는 Tg가 25℃ 초과인 것이 바람직하고, 40℃ 초과인 것이 더욱 바람직하고, 90℃ 초과인 것이 가장 바람직하다.
희생 재료를 위해 요구되는 다른 재료 특성은 그의 분해 온도가 백필 재료(들)의 경화 온도보다 높아야 한다는 점이다. 일단 백필 재료가 경화되면, 구조화된 층이 영구적으로 형성되고 상기에 열거된 방법 중 어느 하나를 통해 희생 템플릿 층이 제거될 수 있다. 낮은 회분으로 또는 낮은 총 잔류물로 열적으로 분해되는 재료가, 더 높은 잔류물을 갖는 재료에 비해 바람직하다. 기재 상에 남겨진 잔류물은 최종 생성물의 전도율, 투명성 또는 색과 같은 전기적 및/또는 광학적 특성에 악영향을 줄 수 있다. 최종 생성물에서의 이들 특성의 임의의 변화를 최소화하는 것이 바람직하기 때문에, 1000 ppm 미만의 잔류물 수준이 바람직하다. 500 ppm 미만의 잔류물 수준이 더욱 바람직하며 50 ppm 미만의 잔류 수준이 가장 바람직하다.
용어 "깨끗하게 베이킹 아웃된"은, 상당량의 잔류 물질, 예를 들어, 회분을 남기지 않고서 희생 층을 열분해 또는 연소에 의해 제거할 수 있음을 의미한다. 바람직한 잔류물 수준의 예가 상기에 제공되어 있지만, 특정 응용에 따라 상이한 잔류물 수준이 사용될 수 있다.
희생 접착제 층
희생 접착제 층은, 전사 필름의 성능에 실질적으로 악영향을 주지 않고서, 수용체 기재에 대한 전사 필름의 접착력을 향상시키는 임의의 재료에 의해 구현될 수 있다. 이러한 층은 또한 접착 촉진 층으로서 설명될 수 있다. 희생 접착제 층은 본 명세서에 기재된 방법 동안 깨끗하게 베이킹 아웃될 수 있다.
따라서, 요각 구조체를 갖는 물품을 형성하기 위한 라미네이션 전사 필름의 실시 형태가 개시된다.
본 명세서에 인용된 모든 참고 문헌 및 공보는 그들이 본 발명과 직접적으로 모순될 수 있는 경우를 제외하고는, 명백히 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 특정 실시 형태가 본 명세서에 예시 및 기술되었지만, 당업자는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고서 다양한 대안 및/또는 등가의 구현 형태가 도시 및 기술된 특정 실시 형태를 대신할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 출원은 본 명세서에 논의된 특정 실시 형태의 임의의 개조 또는 변형을 포함하도록 의도된다. 따라서, 본 발명은 오직 청구범위 및 이의 등가물에 의해서만 한정되는 것으로 의도된다. 개시된 실시 형태는 제한이 아닌 예시의 목적을 위해 제공된다.

Claims (22)

  1. 캐리어 필름;
    캐리어 필름 상에 배치되며 요각 형성 템플릿 특징부(reentrant forming template feature)를 포함하는 희생 템플릿 층(sacrificial template layer); 및
    요각 형성 템플릿 특징부에 정합하며 요각 특징부를 형성하는 제1 표면 및 반대편의 평탄한 제2 표면을 갖는 열적으로 안정한 백필 층(backfill layer)
    을 포함하는, 전사 필름.
  2. 제1항에 있어서, 요각 형성 템플릿 특징부는 열적으로 안정한 요각 특징부 층을 남겨 두면서 베이킹 아웃(baking out)될 수 있는, 전사 필름.
  3. 제1항에 있어서, 열적으로 안정한 백필 층은 비탄성인, 전사 필름.
  4. 제1항에 따른 전사 필름의 평탄한 제2 표면을 수용체 기재에 라미네이팅하는 단계; 및
    희생 템플릿 층을 베이킹 아웃하여 요각 특징부를 갖는 열적으로 안정한 백필 층을 형성하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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  12. 삭제
  13. 삭제
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  22. 삭제
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150202834A1 (en) 2014-01-20 2015-07-23 3M Innovative Properties Company Lamination transfer films for forming antireflective structures
JP2017511755A (ja) 2014-01-22 2017-04-27 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ガラス用微小光学要素
TW201539736A (zh) 2014-03-19 2015-10-16 3M Innovative Properties Co 用於藉白光成色之 oled 裝置的奈米結構
US9472788B2 (en) 2014-08-27 2016-10-18 3M Innovative Properties Company Thermally-assisted self-assembly method of nanoparticles and nanowires within engineered periodic structures
CN107075898B (zh) 2014-10-20 2020-02-18 3M创新有限公司 包括微结构化漫射体的隔热玻璃窗单元和微光学层以及方法
US10927005B2 (en) * 2015-01-26 2021-02-23 The Regents Of The University Of California Method for manufacturing doubly re-entrant microstructures
US10518512B2 (en) 2015-03-31 2019-12-31 3M Innovative Properties Company Method of forming dual-cure nanostructure transfer film
US10106643B2 (en) 2015-03-31 2018-10-23 3M Innovative Properties Company Dual-cure nanostructure transfer film
KR20190111743A (ko) * 2018-03-22 2019-10-02 스미토모 세이카 가부시키가이샤 복합부재 및 그 제조방법
JP2020160345A (ja) * 2019-03-27 2020-10-01 三井化学株式会社 ペリクル自立膜の製造方法、ペリクルの製造方法、および半導体装置の製造方法
CN111268722B (zh) * 2020-02-28 2023-05-26 东南大学 一种原位常温制备垂直阵列结构二硫化锡的方法
CN113618090B (zh) * 2021-08-11 2022-06-07 吉林大学 一种微纳结构辊筒模具加工与压印成形机床及其控制方法

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1254238A (en) 1985-04-30 1989-05-16 Alvin P. Gerk Process for durable sol-gel produced alumina-based ceramics, abrasive grain and abrasive products
US5598281A (en) 1993-11-19 1997-01-28 Alliedsignal Inc. Backlight assembly for improved illumination employing tapered optical elements
JP3444053B2 (ja) 1995-10-13 2003-09-08 ソニー株式会社 薄膜半導体装置
DE69922725T2 (de) 1998-03-17 2005-12-15 Chi Mei Optoelectronics Corp. Material bestehend aus einer Anti-Reflektionsbeschichtung auf einem flexiblen Glassubstrat
US6329058B1 (en) 1998-07-30 2001-12-11 3M Innovative Properties Company Nanosize metal oxide particles for producing transparent metal oxide colloids and ceramers
US6376590B2 (en) 1999-10-28 2002-04-23 3M Innovative Properties Company Zirconia sol, process of making and composite material
US6521324B1 (en) * 1999-11-30 2003-02-18 3M Innovative Properties Company Thermal transfer of microstructured layers
US6858253B2 (en) * 2001-05-31 2005-02-22 3M Innovative Properties Company Method of making dimensionally stable composite article
US6849558B2 (en) 2002-05-22 2005-02-01 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Replication and transfer of microstructures and nanostructures
KR100508337B1 (ko) * 2003-06-27 2005-08-17 한국과학기술원 나노미터 수준으로 패턴화된 고분자 박막의 제조 방법
US7419912B2 (en) * 2004-04-01 2008-09-02 Cree, Inc. Laser patterning of light emitting devices
US7241437B2 (en) 2004-12-30 2007-07-10 3M Innovative Properties Company Zirconia particles
DE102005017170B4 (de) 2005-04-13 2010-07-01 Ovd Kinegram Ag Transferfolie, Verfahren zu deren Herstellung sowie Mehrschichtkörper und dessen Verwendung
US20060270806A1 (en) 2005-05-26 2006-11-30 Hale Wesley R Miscible high Tg polyester/polymer blend compositions and films formed therefrom
US20110182805A1 (en) 2005-06-17 2011-07-28 Desimone Joseph M Nanoparticle fabrication methods, systems, and materials
US7569254B2 (en) 2005-08-22 2009-08-04 Eastman Kodak Company Nanocomposite materials comprising high loadings of filler materials and an in-situ method of making such materials
US7643203B2 (en) 2006-04-10 2010-01-05 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Interferometric optical display system with broadband characteristics
US7604916B2 (en) * 2006-11-06 2009-10-20 3M Innovative Properties Company Donor films with pattern-directing layers
KR101476438B1 (ko) * 2006-12-30 2014-12-24 누보트로닉스, 엘.엘.씨 3차원 미세구조 및 그 형성방법
US20080233404A1 (en) 2007-03-22 2008-09-25 3M Innovative Properties Company Microreplication tools and patterns using laser induced thermal embossing
US8179034B2 (en) 2007-07-13 2012-05-15 3M Innovative Properties Company Light extraction film for organic light emitting diode display and lighting devices
US20090015142A1 (en) 2007-07-13 2009-01-15 3M Innovative Properties Company Light extraction film for organic light emitting diode display devices
US8293354B2 (en) 2008-04-09 2012-10-23 The Regents Of The University Of Michigan UV curable silsesquioxane resins for nanoprint lithography
US8445188B2 (en) * 2008-09-17 2013-05-21 National Science Foundation Process for formation of highly uniform arrays of nano-holes and nano-pillars
TWI365812B (en) 2008-10-23 2012-06-11 Compal Electronics Inc Transfer film, method of manufacturing the same, transfer method and object surface structure
US8222352B2 (en) 2008-12-24 2012-07-17 Nitto Denko Corporation Silicone resin composition
JP5052534B2 (ja) * 2009-01-08 2012-10-17 株式会社ブリヂストン 光硬化性転写シート、及びこれを用いた凹凸パターンの形成方法
US8786852B2 (en) * 2009-12-02 2014-07-22 Lawrence Livermore National Security, Llc Nanoscale array structures suitable for surface enhanced raman scattering and methods related thereto
WO2011088161A1 (en) 2010-01-13 2011-07-21 3M Innovative Properties Company Optical films with microstructured low refractive index nanovoided layers and methods therefor
JPWO2011155582A1 (ja) 2010-06-11 2013-08-15 株式会社日立ハイテクノロジーズ 微細構造転写用スタンパ及び微細構造転写装置
US8469551B2 (en) 2010-10-20 2013-06-25 3M Innovative Properties Company Light extraction films for increasing pixelated OLED output with reduced blur
KR101565221B1 (ko) 2010-12-09 2015-11-02 아사히 가세이 이-매터리얼즈 가부시키가이샤 미세 구조 적층체, 미세 구조 적층체의 제작 방법 및 미세 구조체의 제조 방법
CN103518097B (zh) 2011-04-07 2016-03-30 3M创新有限公司 装饰灯
US20140360655A1 (en) * 2012-01-04 2014-12-11 Nippon Carbide Industries Co., Inc. Optical-sheet manufacturing device and optical-sheet manufacturing method
WO2014012039A1 (en) * 2012-07-13 2014-01-16 President And Fellows Of Harvard College Slippery liquid-infused porous surfaces having improved stability
US9780335B2 (en) * 2012-07-20 2017-10-03 3M Innovative Properties Company Structured lamination transfer films and methods
US9711744B2 (en) * 2012-12-21 2017-07-18 3M Innovative Properties Company Patterned structured transfer tape
US20140175707A1 (en) 2012-12-21 2014-06-26 3M Innovative Properties Company Methods of using nanostructured transfer tape and articles made therefrom
US20140242343A1 (en) 2013-02-27 2014-08-28 3M Innovative Properties Company Lamination transfer films for forming embedded nanostructures
KR102307788B1 (ko) 2013-11-11 2021-10-05 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 Oled 디바이스용 나노구조체
US20150202834A1 (en) * 2014-01-20 2015-07-23 3M Innovative Properties Company Lamination transfer films for forming antireflective structures
US9246134B2 (en) 2014-01-20 2016-01-26 3M Innovative Properties Company Lamination transfer films for forming articles with engineered voids

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