KR20040093460A - 엠보싱 가공 장치 - Google Patents

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KR20040093460A
KR20040093460A KR1020040029554A KR20040029554A KR20040093460A KR 20040093460 A KR20040093460 A KR 20040093460A KR 1020040029554 A KR1020040029554 A KR 1020040029554A KR 20040029554 A KR20040029554 A KR 20040029554A KR 20040093460 A KR20040093460 A KR 20040093460A
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Abstract

광학적으로 투명한 유연성 매체(70)로 가요성 기판(101)을 엠보싱 가공하기 위한 장치(200)가 개시된다. 유연성 매체(70)는 그 내에 임프린트 패턴(20q)을 갖는 광학적으로 투명한 임프린트 스탬프(20t)를 구비한다. 가요성 기판(101)은 광중합체 물질(301)로 코팅된다. 유연성 매체(70)는 엠보싱 벨트(100)를 형성하기 위해 광학적으로 투명한 벨트 재료(81)와 접속되거나, 또는 엠보싱 드럼(90)을 형성하기 위해 광학적으로 투명한 실린더(69)와 접속될 수 있다. 가요성 기판(101)의 코팅 측부(101c)는 임프린트 스탬프(20t)와 접촉하게 가압되고, 임프린트 패턴(20q)은 광중합체 물질(301)내에 엠보싱 가공되며, 유연성 매체(70)를 통과한 자외선(L)은 엠보싱 가공시 광중합체 물질(301)을 동시에 경화시킨다.

Description

엠보싱 가공 장치{APPARATUS FOR EMBOSSING A FLEXIBLE SUBSTRATE WITH A PATTERN CARRIED BY AN OPTICALLY TRANSPARENT COMPLIANT MEDIA}
본 발명은 일반적으로 가요성 기판을 엠보싱 가공하기 위한 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 광학적으로 투명한 유연성 매체에 의해 지지된 임프린트 스탬프(imprint stamp)로부터 전사된 임프린트 패턴을 갖는 광중합체 코팅식 가요성 기판을 엠보싱 가공하기 위한 장치에 관한 것이다. 임프린트 스탬프는 엠보싱 가공과 동시에 자외선으로 유연성 매체를 통해 조사되고, 이에 의해 전사된 임프린트 패턴이 경화하여 그 형상을 유지한다.
광중합체 코팅식 웹을 엠보싱 가공하기 위한 현재의 롤투롤 소프트 리소그래피 공정(roll-to-roll soft lithography process)은 에피겜 주식회사(Epigem Ltd.)에 의해 사용된 공정 및 장치를 포함하며, 자외선에 투명한 웹 물질은 광중합체 레지스트 층으로 코팅되고, 이 웹의 코팅된 측면은 임프린트 패턴을 지지하는 엠보싱 시임(embossing shim)과 접촉하고 있다. 웹이 엠보싱 시임으로부터 분리된 경우, 임프린트 패턴은 광중합체 레지스트층내에 엠보싱(즉, 복제)된다. 자외선 광원은 웹을 통해 광중합체 층을 조사하고 엠보싱 가공된 패턴을 경화하여, 이 패턴이 경화되고 그 앰보싱 가공된 형상을 유지시킨다. 웹이 자외선에 투명하기 때문에, 자외선 광원의 위치설정이 문제가 되지 않고, 엠보싱 시임은 자외선에 불투명할 수 있으며, 그 조사(irradiation)가 웹 측부로부터 발생할 수 있다.
상기 장치의 하나의 이점은 웹 물질 및 엠보싱 시임이 자외선에 불투명하다면, 그 조사가 웹 측부 또는 엠보싱 시임 측부로부터 효과적이지 않다는 것이다. 따라서, 롤투롤 공정에 있어서 웹 물질이 자외선에 불투명한 것이 필요하다면, 엠보싱 시임은 자외선에 광학적으로 투명해야 하고, 이에 의해 광중합체 레지스트층내의 엠보싱 패턴의 조사가 엠보싱 시임 측부로부터 발생할 수 있다.
반대로, 여러 대학[예컨대, 오스틴 소재의 텍사스 주립 대학(University of Texas at Austin), 스텝 및 플래시 임프린트 리소그래피(Step and Flash Imprint Lithography)]에서의 연구원들은 자외선에 광학적으로 투명한 석영 시임(형판)을 사용하고 있다. 그러나, 배치 경향의 웨이퍼에 기반을 둔 공정(batch oriented wafer-based process)은 롤투롤 소프트 리소그래피 공정에 적합하지 않다.
결과적으로, 임프린트 스탬프를 지지하는 광학적으로 투명한 유연성 매체는불투명한 가요성 기판상에 코팅된 광중합체내의 패턴을 엠보싱 가공하는데 이용되는 롤투롤 소프트 리소그래피 공정을 실시하기 위한 장치에 대한 채워지지 않는 요구가 있다. 또한, 가요성 기판내에 엠보싱 패턴이 유연성 매체와 임프린트 스탬프를 통해 패턴을 조사하는 자외선에 의해 경화되게 하는 장치에 대한 필요성도 있다.
광범위하게는, 본 발명은 광학적으로 투명한 유연성 매체에 의해 지지된 패턴을 갖는 가요성 기판을 엠보싱 가공하기 위한 장치에 관한 것이다. 유연성 매체는 임프린트 패턴을 구비한 광학적으로 투명한 임프린트 스탬프를 포함한다. 유연성 매체는 광학적으로 투명한 벨트 재료 또는 광학적으로 투명한 실린더와 접속될 수 있다.
가요성 기판은 광중합체 물질로 코팅된 코팅 측부를 포함하고, 코팅 측부는 유연성 매체와 접촉하도록 강제되어 임프린트 스탬프에 의해 지지된 임프린트 패턴이 광중합체 물질내에 엠보싱된다. 자외선 광원은 유연성 매체와 임프린트 스탬프를 통과하는 자외선으로 광중합체 물질을 조사하고, 광중합체 물질내에 엠보싱 가공된 패턴상에 충돌하여 패턴을 경화한다. 광중합체 물질내의 패턴의 경화는 엠보싱 가공과 동시에 발생하여 패턴이 경화하여 그 형상을 유지한다.
본 발명의 장치의 하나의 이점은 조사가 유연성 매체를 통해 일어나 가요성 기판이 자외선에 불투명할 수 있다는 것이다.
본 발명의 다른 이점은 자외선 광원이 유연성 매체가 접속하는 벨트 재료의 내부 또는 외부에 위치설정될 수 있다. 실린더가 사용된 경우, 자외선 광원은 유연성 매체가 접속하는 실린더의 내부 또는 외부에 위치설정될 수 있다.
본 발명의 다른 양태 및 이점은 예시에 의해 본 발명의 원리를 설명하는 첨부된 도면과 함께 이루어진 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 임프린트 패턴을 형성하는 마스터 기판을 패터닝 및 에칭하는 단계를 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 임프린트 패턴상에 정합되게 적층된 해제층을 도시한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 해제층 위에 적층된 실리콘계 탄성중합체 층을 도시한 도면,
도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 임프린트 스탬프를 형성하기 위해 해제층으로부터 실리콘계 탄성중합체 층을 분리하는 단계를 도시한 도면,
도 11은 플라스틱 박막을 본 발명에 따른 실리콘 고무 백킹에 도포하는 단계를 도시한 도면,
도 12는 본 발명에 따른 광중합체 용액으로 플라스틱 박막을 코팅하는 단계를 도시한 도면,
도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 플라스틱 박막 위에 광중합체 층을 형성하기 위해 광중합체 용액을 스프래딩하는 단계를 도시한 도면,
도 15는 본 발명에 따른 광중합체 층상에 임프린트 스탬프의 패터닝된 측면을 배치하는 단계를 도시한 도면,
도 16은 본 발명에 따른 광중합체 층을 경화하는 단계를 도시한 도면,
도 17은 본 발명에 따른 광중합체 층으로부터 임프린트 스탬프를 제거하는 단계를 도시한 도면,
도 18은 본 발명에 따른 광중합체 층내에 형성된 광중합체 시임을 도시한 도면,
도 19는 본 발명에 따른 광중합체 시임상에 적층된 플루오르화탄소 코팅을 도시한 도면,
도 20은 본 발명에 따른 지지 기판에 부착된 광중합체 시임을 도시한 도면,
도 21은 본 발명에 따른 지지 기판에 부착된 시임 스톡(shim stock)을 도시하며, 지지 기판의 예열을 도시한 도면,
도 22 및 도 23은 본 발명에 따른 광중합체 시임 및 시임 스톡상에 실리콘계 탄성중합체 물질을 코팅 및 스프래딩하는 단계를 도시한 도면,
도 24는 본 발명에 따른 지지 기판을 가열하는 단계를 도시한 도면,
도 25 내지 도 27은 본 발명에 따른 유연성 매체에 트랜스퍼 접착제를 도포하는 단계를 도시한 도면,
도 28은 본 발명에 따른 지지 기판으로부터 유연성 매체를 분리하는 단계를 도시한 도면,
도 29는 본 발명에 따른 광중합체 시임에 의해 지지된 임프린트 패턴의 평면도 및 단면도,
도 30은 본 발명에 따른 유연성 조립체를 도시한 도면,
도 31a 내지 도 34b는 본 발명에 따른 실린더에 유연성 조립체를 부착하는 단계를 도시한 도면,
도 35 내지 도 37b는 본 발명에 따른 벨트 재료에 유연성 조립체를 부착하는 단계를 도시한 도면,
도 38 및 도 39는 본 발명에 따른 광학적으로 투명한 벨트 재료와 접속된 광학적으로 투명한 유연성 매체를 이용하여 가요성 기판을 엠보싱 가공하기 위한 장치를 도시한 개략도,
도 40 및 도 41은 본 발명에 따른 광학적으로 투명한 실린더와 접속된 광학적으로 투명한 유연성 매체를 이용하여 가요성 기판을 엠보싱 가공하기 위한 장치를 도시한 개략도,
도 42는 본 발명에 따른 코팅 유닛의 개략도,
도 43은 본 발명에 따른 그라비어 타입 코팅기(Gravure type coater)를 포함하는 코팅 유닛의 개략도,
도 44는 본 발명에 따른 슬로트디 코팅기(Slotdie coater)를 포함하는 코팅 유닛의 개략도,
도 45는 본 발명에 따른 광학적으로 투명한 벨트 재료, 유연성 매체 및 임프린트 스탬프를 통한 광중합체 물질의 조사를 도시한 단면도,
도 46은 본 발명에 따른 광학적으로 투명한 실린더, 유연성 매체 및 임프린트 스탬프를 통한 광중합체 물질의 조사를 도시한 단면도,
도 47은 본 발명에 따른 광중합체 물질내에 엠보싱 가공된 복제 패턴의 평면도 및 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 마스터 기판 20 : 임프린트 패턴
70 : 유연성 매체 81 : 벨트 재료
90 : 엠보싱 드럼 100 : 엠보싱 벨트
100 : 구동 유닛 101 : 가요성 기판
200 : 엠보싱 장치 300 : 코팅 유닛
이하의 상세한 설명 및 몇 가지 도면에 있어서, 동일 요소는 동일 참조부호를 부여한다.
도 38 내지 도 47에는, 광학적으로 투명한 엠보싱 벨트 또는 광학적으로 투명한 엠보싱 드럼을 포함하는 엠보싱 장치가 도시되어 있다.
도 1 내지 도 37b에서, 광학적으로 투명한 엠보싱 벨트 재료 또는 광학적으로 투명한 실린더와 접속될 수 있는 광학적으로 투명한 유연성 매체를 제조하는 방법이 도시되어 있다.
설명을 목적으로 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명은 엠보싱 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 엠보싱 장치는 코팅 측부 및 기부 측부를 갖는 가요성 기판과, 가요성 기판상의 제 1 두께를 갖는 광중합체 물질을 적층하기 위한 코팅 유닛과, 광학적으로 투명한 벨트 재료 및 벨트 재료와 접속하는 광학적으로 투명한 유연성 매체를 구비한 엠보싱 벨트를 포함한다. 유연성 매체는 광중합체 물질내의 복제 패턴을 형성하기 위해 코팅 측부상의 광중합체 물질내에 엠보싱 가공될 임프린트 패턴을 갖는 광학적으로 투명한 임프린트 스탬프를 포함한다. 다수의 반송 롤러는 벨트 재료와 접속하고 엠보싱 벨트를 지지하도록 작동한다.
구동 유닛은 구동 운동을 엠보싱 벨트와 가요성 기판에 부여하고, 이에 의해 코팅 측부가 임프린트 스탬프와 접촉하게 되고 임프린트 패턴이 광중합체 물질내에서 복제된다. 백킹 드럼은 가요성 기판의 기부 측부의 일부와, 유연성 매체의 일부에 의해 감싸져 장력이 엠보싱 벨트에 부여되고 장력이 가요성 기판과 엠보싱 벨트 사이의 압력을 발생시킨다.
구동 운동은 가요성 기판의 기부 측부를 백킹 드럼 위로 이송하도록 작동하고 임프린트 스탬프와 코팅 측부를 서로 접촉하게 가압하도록 작동하여, 임프린트 패턴이 광중합체 물질내의 복제 패턴을 형성하기 위해 광중합체 물질내에 엠보싱 가공된다. 자외선 광원은 복제 패턴을 벨트 재료, 유연성 매체 및 임프린트 스탬프를 통과하는 자외선으로 조사한다. 복제 패턴의 조사는 복제 패턴의 엠보싱 가공과 동시에 일어나 복제 패턴이 경화히고, 그 형상을 유지한다.
본 발명의 변형 실시예에 있어서, 엠보싱 장치는 코팅 측부와 기부 측부를 갖는 가요성 기판과, 가요성 기판의 코팅 측부상의 제 1 두께를 갖는 광중합체 물질을 적층하기 위한 코팅 유닛과, 광학적으로 투명한 실린더 및 실린더와 접속하는 광학적으로 투명한 유연성 매체를 구비한 엠보싱 드럼을 포함한다. 유연성 매체는 광중합체 물질내에 복제 패턴을 형성하기 위해 코팅 측부상의 광중합체 물질내에 엠보싱 가공될 임프린트 패턴을 갖는 광학적으로 투명한 임프린트 스탬프를 포함한다.
구동 유닛은 구동 운동을 엠보싱 드럼과 가요성 기판에 부여하고, 이에 의해 코팅 측부가 임프린트 스탬프와 접촉하게 되고 임프린트 패턴이 광중합체 물질내에서 복제된다. 다수의 반송 롤러는 기부 측부와 접속하고 엠보싱 드럼의 일부 위의 코팅 측부를 균일하게 감싸도록 작동되어, 엠보싱 드럼이 가요성 기판내의 장력을 부여하고 장력이 가요성 기판과 엠보싱 드럼 사이의 압력을 발생시킨다.
구동 운동은 코팅 측부를 엠보싱 드럼 위로 이송하도록 작동하고 백킹 드럼 위의 가요성 기판의 기부 측부를 이송하도록 작동하고 임프린트 스탬프와 코팅 측부를 서로 접촉하게 가압하도록 작동하여, 임프린트 패턴이 광중합체 물질내의 복제 패턴을 형성하기 위해 광중합체 물질내에 엠보싱 가공된다. 자외선 광원은 복제 패턴을 실린더, 유연성 매체 및 임프린트 스탬프를 통과하는 자외선으로 조사한다. 복제 패턴의 조사는 복제 패턴의 엠보싱 가공과 동시에 일어나 복제 패턴이 경화하고, 그 형상을 유지한다.
도 38에 있어서, 엠보싱 장치(200)는 코팅 측부(101c)와 기부 측부(101b)를 구비한 가요성 기판(101)을 포함한다. 코팅 유닛(300)은 코팅 측부(101c)상의 광중합체 물질(301)(도 42, 도 43 및 도 44 참조)을 적층하도록 작동한다. 광중합체 물질(301)은 제 1 두께(tc)를 갖는다. 엠보싱 벨트(100)는 광학적으로 투명한 벨트 재료(81)와, 벨트 재료(81)와 접속하는 광학적으로 투명한 유연성 매체(70)를 포함한다(도 45 참조). 또한, 유연성 매체(70)는 임프린트 패턴(20q)(도 29 참조)을 구비한 광학적으로 투명한 임프린트 스탬프(20t)를 포함한다. 임프린트 패턴(20q)이 임프린트 스탬프(20t)와 동일한 재료로 형성되기 때문에, 임프린트 패턴(20q)도 광학적으로 투명하다. 도 45, 도 37a 및 도 37b에는 도 38 및 도 39에 도시한 것보다 상세하게 도시된 엠보싱 벨트(100)가 제공되어 있다.
다수의 반송 롤러(103)는 벨트 재료(81)와 접속하고 엠보싱 밸트(100)를 지지하도록 작동한다. 구동 유닛(110)은 구동 운동(WD)을 엠보싱 벨트(100)와 가요성 기판(101)에 부여한다. 후술하는 바와 같이, 구동 유닛(110)은 구동 운동(WD)을 성취하기 위해 다양한 방식으로 엠보싱 장치(200)와 접속될 수 있다.
백킹 드럼(105)은 가요성 기판(101)의 기부 측부(101b)의 일부 및 유연성 매체(70)의 일부에 의해 감싸지고, 이에 의해 장력이 엠보싱 벨트(100)와 가요성 기판(101)에 부여된다. 장력은 가요성 기판(101)과 엠보싱 벨트(100) 사이의 압력을 발생시킨다. 광중합체 물질(301)내에 임프린트 스탬프(20t)의 엠보싱 가공을 달성하도록 압력이 작동한다. 기부 측부(101b)를 백킹 드럼(105) 위로 이송하고 임프린트 스탬프(20t)와 코팅 측부(101c)를 서로 접촉하게 가압하도록 회전력(DR)이 작동되어, 임프린트 패턴(20q)이 광중합체 물질(301)내에 엡보싱 가공되고 광중합체 물질(301)내의 복제 패턴(20u)(도 47 참조)을 형성한다.
자외선 광원(99)은 복제 패턴(20u)을 벨트 재료(81)와 임프린트 스탬프(20t)를 통과하는 자외선(L)으로 조사한다. 복제 패턴(20u)의 조사가 복제 패턴(20u)의 엠보싱 가공과 동시에 일어나, 복제 패턴(20u)은 경화하고, 그 형상을 유지한다. 복제 패턴(20u)은 마스터 기판(11)상의 패턴(20p)을 보완하는 그 내의 다수의패턴(20v)을 포함한다(도 5 및 도 6 참조).
자외선 광원(99)은, 임프린트 패턴(20q)이 광중합체 물질(301)내에 엠보싱 가공되기 전에 광중합체 물질(301)이 자외선(L)에 의해 경화되지 않도록 임프린트 스탬프(20t)가 코팅 측부(101c)와 접촉하게 가압되는 지점에서 자외선(L)을 초점 맞추는 반사기(99r)를 포함할 수 있다. 도 45에 있어서, 반사기(99r)(도시하지 않음)는 복제 패턴(29u)이 엠보싱 가공될 것이고 거의 동시에 경화되는 영역에서 자외선(L)을 초점 맞추는 경화 윈도우(curing window)(CW)를 형성한다. 또한, 반사기(99r)는 광중합체 물질(301)상에 잠재적으로 작용할 수 있는 자외선(L)의 누설을 방지하여 임프린트 스탬프(20t)에 의해 엠보싱 가공되기 전에 경화되게 작동한다.
본 발명의 하나의 이점은, 복제 패턴(20u)의 조사가 가요성 기판(101)을 통해 대향된 바와 같이 엠보싱 벨트(100)를 통해 일어나므로 가요성 기판(101)이 자외선(L)에 불투명한 경우 광중합체 물질(301)을 엠보싱 가공하고 경화하는 단계에서 엠보싱 장치(200)가 효과적인 것이다. 따라서, 본 발명의 엠보싱 장치(200)는 불투명 가요성 기판(101) 또는 광학적으로 투명한 가요성 기판(101)상의 광중합체 물질(301)을 엠보싱 가공하고 경화하는데 이용될 수 있다. 몇 가지 적용에서 가요성 기판(101)용 재료가 불투명 재료인 것을 요구하기 때문에, 본 발명의 엠보싱 장치(200)는 가요성 기판(101)용 재료의 선택시 가요성을 허용한다.
자외선 광원(99)은, 약 0.1초 내지 약 0.6초 정도인 매우 짧은 시간내에 복제 패턴(20u)을 경화하는 것이 바람직하기 때문에, UVA 자외선 광원일 수 있으며, 바람직하게는 산업용 등급의 UVA 광원일 수도 있다. 자외선(L)은 약 300.0nm 내지 약 400.0nm의 파장을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 자외선 광원(99)용 강도는 적용에 따르지만, 예로서 약 200.0mW/cm2내지 약 1000.0mW/cm2범위의 강도가 이용될 수 있다. 다른 예로서, Norland(등록 상표) 광학 접착제가 경화를 위해 약 0.2J/cm2의 총 에너지를 필요로 한다.
포트폴리머 물질(301)의 조사가 엠보싱 벨트(100)를 통해 일어나는 점에서, 자외선 광원(99)은 도 39 및 도 45에 도시한 바와 같은 엠보싱 벨트(100) 내부의 위치와, 도 38 및 도 45에 도시한 바와 같은 엠보싱 벨트(100) 외부의 위치를 포함하는 엠보싱 벨트(100)에 대한 위치를 가질 수 있다. 자외선 광원(99)이 도 38에서와 같이 엠보싱 벨트(100) 외부에 위치된 경우, 자외선 광원(99)이 엠보싱 벨트(99) 내부에 위치된 경우의 1개 층에 대향된 바와 같이 엠보싱 벨트(100)의 2개 층을 통과하는 자외선(L)으로 인한 자외선(L) 강도가 약간 감쇠되는 것을 고려할 수 있다. 따라서, 자외선 광원(99)이 엠보싱 벨트(100) 외부에 위치된 경우 보다 높은 강도의 자외선 광원(99)을 이용할 필요가 있다.
도 39에 있어서, 엠보싱 벨트(100) 내부상에 자외선 광원(99)을 수용하는 공간을 형성하기 위해 3개의 반송 롤러(103)가 이용된다. 그러나, 유연성 매체(70)가 임의의 크기일 수 있기 때문에, 자외선 광원(99)을 수용하기에 충분히 큰 공간을 형성하기 위해, 엠보싱 벨트(100)를 보다 크게 제조하고 반송 롤러(103)의 직경을 보다 크게 제조하는 단계를 포함하는 엠보싱 벨트(100) 내부상에 자외선 광원(99)을 수용하기 위한 다양한 방식이 있다. 따라서, 도 39의 실시예는 단지 엠보싱 벨트 내부상에 자외선 광원을 수용하는 방법에 대한 예시이고, 또한 다른 구성도 가능하며, 본 발명은 도 39에 도시한 구성에 제한되지 않는다.
도 42에 있어서, 코팅 유닛(300)은 제 1 두께(tc)를 갖는 코팅 측부(101c)상에 광중합체 물질(301)을 적층하도록 작동한다. 전형적으로, 광중합체 물질(301)은 코팅 측부(101c)상에 적층하기 전에 액체 형상(301L)으로 공급된다. 구동 운동(WD)시, 코팅 측부(101c)와 코팅 유닛(300) 사이의 코팅 거리(Dc)가 정확하게 유지되어, 제 1 두께(tc)가 변경되지 않고 광중합체 물질(301)이 코팅 측부(101c)상에 매끄럽고 균일한 층으로서 적층되는 것이 중요하다. 광중합체 물질(301)에는, 이에 제한되지 않지만 자외선에 노출될 때 경화되는 Norland(등록 상표) 광학 접착제가 포함된다. 바람직하게는, 광중합체 물질은 약 0.1초 내지 약 0.6초의 시간에 경화될 것이다. 예를 들면, Norland NOA 83H 광중합체가 포트폴리머 물질(301)용으로 이용될 수 있다. 또한, 광중합체 물질(301)은 포토레지스트 물질일 수도 있다.
경우에 따라, 엠보싱 장치(200)는 코팅 측부(101c)와 코팅 유닛(300) 사이에서 일정 거리(Dc)를 유지하도록 작동하는 가이드 롤러(109)를 포함하여, 포트폴리머 물질의 제 1 두께(tc)가 정확하게 유지될 수 있다. 공급 릴(supply reel)(107s)이가요성 기판(101)을 이송 및 분배하는데 이용되는 경우 가이드 롤러(109)가 특히 유용하다. 가요성 기판(101)이 공급 릴(107s)을 감을 때, 코팅 유닛(300)으로부터의 거리는 변경될 수 있으며, 가요성 기판(101)이 공급 릴(107s)을 다시 풀 때 가요성 기판(101)의 권취된 직경은 감소하기 때문에 증가할 것이다. 따라서, 가이드 롤러(109)는 코팅 측부(101c)와 코팅 유닛(300) 사이의 거리를 제어한다.
광중합체 물질(301)의 제 1 두께(tc)는 적용에 따를 것이며, 코팅 유닛(300)의 유형도 적용에 따를 것이다. 엠보싱 가공된 층의 후속 에칭을 위한 엠보싱 잔류물을 최소화하기 위해, 제 1 두께(tc)는 전형적인 형상 높이(도 4에서의 ho참조)와 대체로 유사하다. 예를 들면, 임프린트 스탬프(20t)가 나노미터(nm) 크기(예컨대, 1.0㎛ 미만, 바람직하게는 100.0nm 미만)를 갖는 임프린트 패턴(20q)을 포함한다면, 광중합체 물질(301)의 매우 얇은 층을 적층하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 제 1 두께(tc)는 약 0.05㎛ 내지 약 2.0㎛의 범위에 있다.
광중합체 물질(301)의 균일하고 얇은 층을 적층할 수 있으며 코팅 유닛(300)용으로 이용될 수 있는 코팅 기술에는, 이에 제한되지 않지만 그라비어 코팅기 Micro Gravure(등록 상표) 코팅기, 및 슬롯 다이 코팅기(Slot die coater)가 포함된다. 예를 들면, 제 1 두께(tc)용으로 상기 언급된 두께 범위는 Yasui Seiki(등록 상표) Micro Gravure 코팅기를 이용하여 얻어질 수 있다. 광중합체 물질(301)은 아세톤 등의 용질로 박형화되어 제 1 두께(tc)용의 보다 얇은 코팅을 성취할 수 있다.
도 43에 있어서, 코팅 유닛(300)은 그라비어 코팅기 또는 Micro Gravure(등록 상표) 코팅기일 수 있다. 한 쌍의 롤러(303r)는 액체 광중합체 물질(301L)을 수용하는 용기(tub)내에서 회전하는 조각식 드럼(engraved drum)(303G) 위의 가요성 기판(101)의 코팅 측부(101c)의 일부를 균일하게 감싼다. 광중합체 물질(301L)은 드럼(303G)의 표면상의 패턴상에 모인다. 닥터 블레이드(doctor blade)(303d)는 광중합체 물질(301L)의 초과량을 닦아 내어 얇고 균일한 막이 코팅 측부(101c)상에 적층된다. 바람직하게는, Micro Gravure(등록 상표) 코팅기가 그라비어 코팅기의 직경보다 작은 직경을 갖는 드럼(303G)을 가지므로 Micro Gravure(등록 상표) 코팅기가 이용되고, 광중합체 물질(301)의 초박막을 적층하는데 보다 적합하다.
선택적으로, 도 44에 있어서, 슬롯 다이 코팅기는 광중합체 물질(301)을 적층하는데 이용될 수 있다. 액체 광중합체 물질(301L)은 한 쌍의 다이 립(die lip)(301D)에 의해 형성된 다이 슬롯(301S)으로의 압력하에서 공급(Sf)된다. 다이 립(301D)은 가요성 기판(101)의 두께(ts)를 포함하는 코팅 갭(tG)에 의해 가요성 기판(101) 위에 위치된다. 가요성 기판(101)의 코팅 측부(101c)가 다이 슬롯(301S) 아래를 통과할 때, 액체 광중합체 물질(301L)은 코팅 측부(101c)를 제 1 두께(tc)에 코팅한다.
구동 운동(WD)은 코팅 기술 및 기계 기술에서 잘 이해되는 각종 기술을 이용하여 성취될 수 있다. 예시로서, 도 28에 있어서, 구동 유닛(110)은 상술한 바와같이 엠보싱 가공되고 경화된 후에 가요성 기판(101)을 수집하도록 작동하는 테이크업 릴(takeup reel)(107r)과 기계식으로 연통한다.
테이크업 릴(107r)은 회전력(DR)을 테이크업 릴(107r)에 부여하는 구동 벨트(110b)를 이용하는 구동 유닛(110)과 접속되며, 이 구동 유닛(110)은 차례로 테이크업 릴(107r)상에 가요성 기판(101)을 수집하고 구동 운동(WD)을 가요성 기판(101) 및 엠보싱 벨트(100)에 부여할 수 있다. 구동 벨트(110b)가 도시되어 있지만, 기어, 직접 드라이브, 풀리, 샤프트 등을 포함하는 구동력을 기계식으로 전달하기 위한 수단이 이용될 수 있다. 구동 유닛(110)은 예를 들어 전기 모터일 수 있다.
하나 또는 그 이상의 구동 유닛(110)이 구동 운동(WD)을 부여하는데 이용될 수 있으며, 이들 구동 유닛(110)이 하나 또는 그 이상의 반송 롤러(103) 등의 엠보싱 장치(200)의 하나 또는 그 이상의 구성요소와 접속되어, 구동 유닛(110)은 반송 롤러(103)를 회전시키고, 이 구동 유닛(110)은 차례로 구동 운동(WD)을 가요성 기판(101) 및 엠보싱 벨트(100)에 부여할 수 있다.
유연성 매체(70)는 도 1 내지 도 37b를 참조하여 후술되는 바와 같이 광학적으로 투명한 트랜스퍼 접착제에 적층된 광학적으로 투명한 실리콘계의 탄성중합체 물질로 이루어질 수 있다. 실리콘계 탄성중합체 물질[도 22에서의 참조부호(44) 참조]로 적합한 물질에는, 이에 제한되지 않지만 폴리디메틸 실록산(PDMS), SYLGARD 182(등록 상표) 실리콘 탄성중합체, SYLGARD 183(등록 상표) 실리콘 탄성중합체, SYLGARD 184(등록 상표) 실리콘 탄성중합체 및 SYLGARD 186(등록 상표) 실리콘 탄성중합체를 포함하는 DOW CORNING(등록 상표) 실리콘계 컨포멀(conformal) 코팅이 포함된다.
트랜스퍼 접착제 층[도 27에서의 참조부호(51) 참조]에 적합한 광학적으로 투명한 물질에는, 이에 제한되지 않지만 Adhesives Research, Inc(등록 상표)의 ARclear(등록 상표) DEV-8932 광학적으로 투명한 실리콘 접착제가 포함된다. 예를 들면, ARclear(등록 상표) DEV-8932의 25.0㎛ 두께의 시트(즉, 제 7 두께 t7= 25.0㎛)가 트랜스퍼 접착제 층(51)용으로 이용될 수 있다.
벨트 재료(81)는 광(L)이 벨트 재료(81), 유연성 매체(70) 및 임프린트 스탬프(29t)를 통과할 수 있는 광학적으로 투명한 재료일 수 있다. 밸트 재료(81)용으로 적합한 광학적으로 투명한 재료에는, 이에 한정되지는 않지만 폴리에스터 필름 및 Mylar(등록 상표)가 포함된다. 벨트 재료(81)의 두께가 적용에 기초하여 변경되지만, 유연성 매체(70)와 접속시 가요성 벨트가 되는 벨트 재료(81)의 두께의 적당한 범위는 약 50.0㎛ 내지 약 150.0㎛이다.
본 발명의 변경 실시예에 있어서, 도 40, 도 41 및 도 46에 도시한 바와 같이, 엠보싱 장치(200)는 전술한 엠보싱 벨트(100) 대신에 엠보싱 드럼(90)을 포함한다. 엠보싱 장치(200)는 가요성 기판(101)과, 코팅 유닛(300)과, 광학적으로 투명한 실린더(69) 및 실린더(69)와 접속하는 광학적으로 투명한 유연성 매체(70)를 구비한 엠보싱 드럼(90)을 포함한다. 상술한 바와 같이, 유연성 매체(70)는 그 내에 임프린트 패턴(20q)을 갖는 광학적으로 투명한 임프린트 스탬프(20t)를 포함한다. 도 46 및 도 31 내지 도 34b는 도 40 및 도 41에 도시한 것보다 엠보싱 드럼(90)을 상세하게 제공하고 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 구동 유닛(110)은 구동 운동(WD)을 엠보싱 드럼(90) 및 가요성 기판(101)에 부여한다. 엠보싱 장치(200)는 일정 거리(DC)를 유지하기 위한 상술된 가이드 롤러(109)와, 공급 릴(107s)과, 테이크업 릴(107t)을 포함한다. 구동 유닛(110)은 테이크업 릴(107t) 및/또는 하나 또는 그 이상의 반송 롤러(103)를 구동할 수 있다. 선택적으로, 엠보싱 드럼(90)은 구동 유닛(110)에 의해 구동되지만, 유연성 매체(70)와 가요성 기판(101) 사이의 미끄럼이 회피되도록 주의가 취해져야 한다.
다수의 반송 롤러(103)는 가요성 기판(101)의 기부 측부(101b)와 접속하고, 엠보싱 드럼(90)의 일부 위에 코팅 측부(101c)를 균일하게 감싸도록 작동하여 엠보싱 드럼(90)이 가요성 기판(101)에 장력을 부여하고 장력은 가요성 기판(101)과 엠보싱 드럼(90) 사이에 압력을 발생시킨다. 광중합체 물질(301)내에서 임프린트 스탬프(20t)의 엠보싱 가공을 효과적이도록 압력이 작용한다.
구동 운동(WD)은 엠보싱 드럼(90) 위로 코팅 측부(101c)를 전송하고 코팅 측부(101c)와 접촉하도록 임프린트 스탬프(20t)를 가압하여 광중합체 물질(301)내에 복제 패턴(20u)을 형성하기 위해 광중합체 물질(301)내에 임프린트 패턴(20q)이 엠보싱 가공된다. 도 46에 있어서, 유연성 매체(70)는 엠보싱 드럼(90)의 외부 표면을 형성하여 가요성 기판(101)이 엠보싱 드럼(90)의 감싸진 일부 위에 전송될 때 코팅 측부(101c)가 유연성 매체(70) 및 임프린트 스탬프(20t)를 접촉하게 된다.
자외선 광원(99)은 복제 패턴(20u)을 실린더(69)와 임프린트 스탬프(20t)를 통과하는 자외선(L)으로 조사한다. 복제 패턴(20u)의 조사는 복제 패턴(20u)의 엠보싱 가공과 동시에 일어난다.
전술한 바와 같이, 가요성 기판(101)은 자외선(L)에 불투명일 수 있다. 도 40, 도 41 및 도 46에 있어서, 자외선 광원(99)은 엠보싱 드럼(90) 내부 또는 엠보싱 드럼(90) 외부에 위치될 수 있다. 자외선(L)이 실린더(69)와 유연성 매체(70)의 2개의 층을 통과해야 하고 약간의 자외선(L) 감쇠가 일어나기 때문에 엠보싱 드럼(90) 외부에 자외선 광원(99)이 위치된 경우 자외선 광원(99)의 강도를 증가시킬 필요가 있을 수 있다.
자외선 광원(99)은 상술한 바와 같이 반사기(99r)를 포함할 수 있고 반사기(99r)는 경화 윈도우(Cw)(도 46 참조)를 형성할 수 있다. 자외선 광원(99)은 UVA 광원일 수 있고, 자외선(L)은 약 300.0nm 내지 약 400.0nm의 파장을 가질 수 있다.
엠보싱 벨트(100)용으로 상술된 바와 동일한 재료가 엠보싱 드럼(90)용으로 이용될 수 있지만, 실린더(69)는 이에 제한되지는 않지만 유리, 플라스틱 및 석영을 포함하는 광학적으로 투명한 재료일 수 있다.
전술한 그라비어 코팅기, Micro Gravure(등록 상표) 코팅기 또는 슬롯 다이코팅기가 코팅 유닛(300)용으로 이용될 수 있고, 광중합체 물질(301)의 제 1 두께(tc)는 약 0.5㎛ 내지 약 1.0㎛의 범위일 수 있다.
엠보싱 벨트(100) 및 엠보싱 드럼(90)은 도 1 내지 도 37b를 참조하여 후술된 방법을 이용하여 제조될 수 있다.
도 1 내지 도 4에 있어서, 마스터 기판(11)은 그 내에 임프린트 패턴(20)을 형성하기 위해 패터닝된 다음 에칭된다. 도 1에 있어서, 마스터 기판(11)은 에칭 마스크(etch mask)로서 기능을 하는 물질(155)로 코팅된다. 물질(155)은 마이크로 전자 공학 기술에서 보통 이용되는 포토레지스트 물질일 수 있다. 마스터 기판(11)내에 형성될 패턴(153)을 지지하는 마스크(151)는 패턴(153)을 갖는 물질(155)에 노출되는 광(154)으로 조명된다.
도 2에 있어서, 물질(155)은 광(154)에 노출되었던 물질(155)의 일부를 제거하도록 현상된다. 도 2 및 도 3에 있어서, 마스터 기판(11)은 물질(155)로 덮이지 않은 마스터 기판(11)의 일부를 제거하도록 에칭 물질로 에칭된다. 결과로서, 도 3에 있어서, 다수의 임프린트 패턴(20p)은 마스터 기판(11)내에 형성된다. 도 4에 있어서, 임프린트 패턴(20p)은 마스터 기판(11)상에 임프린트 스탬프(20)를 규정한다.
임프린트 스탬프(20)는 폭, 길이 및 높이의 모든 3차원 치수가 변경되는 임프린트 패턴(20p)을 포함할 수 있다. 도 4의 단면도 및 도 5의 평면도에 있어서, 임프린트 패턴(20p)은 폭 치수(d0), 높이 치수(h0) 및 길이 치수(L0)가 변경된다.임프린트 패턴(20p)의 실제 치수는 적용에 따를 것이고, 물질(155)을 패터닝하기 위해 이용되는 리소그래피 공정에 많이 따를 것이다. 예를 들면, 최신의 마이크로 전자 공학 리소그래피 공정이 이용된 경우, 치수(d0, h0, L0)는 서브-마이크로미터 크기, 즉 1.0㎛ 미만일 수 있다. 예를 들면, 임프린트 패턴(20p)은 100.0nm 이하의 치수(d0, h0, L0)를 가질 수 있는 임프린트 패턴(20p)을 갖는 나노-임프린트 스탬프일 것이다. 따라서, 임프린트 패턴(20)은 나노미터 크기의 치수(d0, h0, L0)를 갖는 임프린트 패턴(20p)을 갖는 나노-임프린트 스탬프일 것이다.
마이크로 전자 공학 기술에서 잘 이해되는 리소그래피 공정이 마스터 기판(11)을 패터닝하고 에칭하는데 이용될 수 있다. 예를 들면, 물질(155)용 포토레지스트를 이용하는 포토리소그래피 공정 및 반응성 이온 에칭(reactive ion etching: RIE)과 같은 에칭 공정은 마스터 기판(11)내에 임프린트 스탬프(20)를 형성하는데 이용될 수 있다.
마스터 기판(11)용으로 적합한 재료에는, 이에 제한되지는 않지만 실리콘(Si) 기판 및 실리콘(Si) 웨이퍼가 포함된다. 도 5에 있어서, 마스터 기판(11)은 웨이퍼 플랫(11F)을 갖는 실리콘 웨이퍼이다. 임프린트 스탬프(20)중 4개가 마스터 기판(11)내에 형성된다. 실리콘 웨이퍼는 임의의 크기일 수 있다. 예를 들어 4.0인치 실리콘 웨이퍼가 임프린트 스탬프(20)중 4개에 대해 마스터 기판(11)으로서 이용되었다. 보다 큰 직경의 실리콘 웨이퍼(예컨대, 8인치 또는 12인치)는 보다 많은 임프린트 패턴(20p) 또는 보다 큰 임프린트 스탬프(20)를 위한보다 큰 표면적을 제공하도록 이용될 수 있다. 임프린트 패턴(20p)이 도 5에 동일하게 나타나 있지만, 임프린트 패턴(20)은 임프린트 스탬프(20)중 변경(즉, 동일하지 않음)되는 임프린트 패턴(20p)을 포함할 수 있다.
도 6에 있어서, 해제 층(13)은 임프린트 패턴(20p) 위에 적층된다. 해제 층(13)은 제 1 두께(t1)가 임프린트 패턴(20p)의 수직 및 수평 표면상에 실질적으로 동일하도록 임프린트 패턴(20p)을 균일하게 코팅하게 작동하는 제 1 두께(t1)를 포함한다. 해제 층용으로 적합한 물질에는, 이에 제한되지는 않지만 플로오르화탄소 물질이 포함된다. 예로서, 해제 층(13)용 플로오르화탄소 물질은 약 5.0분 동안 트리플로오르화메탄(CHF3)의 플라즈마 적층법을 이용하여 적층될 수 있다.
제 1 두께(t1)는 적용에 따라 다르지만, 후술하는 바와 같이 해제 층(13)은 이후에 해제 층(13)으로부터 해제될 실리콘계 탄성중합체 물질을 적용하는 비접착면을 제공하도록 작동한다. 따라서, 해제 층(13)은 약 50.0nm 내지 약 150.0nm인 제 1 두께(t1)를 갖는 매우 얇은 층일 수 있다.
도 7에 있어서, 실리콘계 탄성중합체 층(15)은 해제 층(13) 위에 임프린트 패턴(20p)을 완전히 덮는 제 1 깊이(d1)에 적층된다. 실리콘계 탄성중합체 층(15)을 위해 균일한 두께를 얻기 위해, 마스터 기판(11)은 실질적으로 평탄해야 한다. 이것은, 예컨대 실리콘계 탄성중합체 층(15)을 적층하기 전에 마스터 기판(11)을 수평면 또는 수평 진공 척을 위치시킴으로써 성취될 수 있다.
그 후, 실리콘계 탄성중합체 층(15)이 마스터 기판(11)을 가열(H)함으로써경화된다. 이 경화는 소정의 시간동안 소정의 온도에서 마스터 기판(11)을 구움으로써 성취될 수 있다. 실제 시간 및 온도는 적용에 따라 다르며, 실리콘계 탄성중합체 층(15)용으로 이용되는 물질의 유형에도 의존할 것이다. 실리콘계 탄성중합체 층(15)용으로 적합한 물질에는, 이에 제한되지는 않지만 폴리디메틸 실록산(PDMS)과, SYLGARD 183(등록 상표) 실리콘계 탄성중합체, SYLGARD 184(등록 상표) 실리콘계 탄성중합체, SYLGARD 186(등록 상표) 실리콘계 탄성중합체를 포함하는 DOW CORNING(등록 상표) 실리콘계 컨포멀 코팅이 포함된다.
실리콘계 탄성중합체 층(15)의 제 1 깊이(d1)는 적용에 따라 다를 것이다. 그런, 바람직한 실시예에 있어서, 실리콘계 탄성중합체 층(15)의 제 1 깊이(d1)는 약 0.5mm 내지 약 1.5mm이다. PDMS 또는 DOW CORNING(등록 상표) SYLGARD(등록 상표) 실리콘 탄성중합체에 대해, 실리콘계 탄성중합체(15)의 경화는 오븐 등에서 마스터 기판(11)을 구움으로써 성취될 수 있다. 소정의 온도 및 소정의 경화 시간은 약 100.0℃의 온도에서 약 4.0시간 동안일 수 있다.
도 6에 도시한 변경 실시예에 있어서, 상술된 경화 단계 전에, 제 2 두께(t2)를 갖는 커버 층(16)은 이미 적층된 실리콘계 탄성중합체 층(15) 위에 적용된다. 바람직하게는, 커버 층(16)은 폴리에스터 필름이고, 제 2 두께(t2)는 약 50.0㎛ 내지 약 150.0㎛이다. 커버 층(16)은 실리콘계 탄성중합체 층(15)의 실질적으로 편평한 표면(15s)으로부터의 편차를 야기하는 실리콘계 탄성중합체 층(15)에서의 임의의 표면 변형을 편평화하는데 이용될 수 있다.
경화 단계 후에, 임프린트 패턴(20p)의 보완적인 이미지는, 임프린트 스탬프(20a)가 실리콘계 탄성중합체 층(15)내에 형성되도록 실리콘계 탄성중합체 층(15)내에서 복제된다(도 8 내지 도 10 참조).
도 7에 있어서, 경화 단계 후에, 실리콘계 탄성중합체 층(15)은 해제 층(13)으로부터 해제된다. 한 쌍의 트위저(tweezer)의 팁 혹은 X-Acto(등록 상표) 나이프와 같은 나이프 또는 면도기의 에지는, 나이프 에지(K)와, 실리콘계 탄성중합체 층(15)과 해제 층(13) 사이에 삽입된 점선 화살표에 의해 도시한 바와 같이, 실리콘계 탄성중합체 층(15)을 해제 층(13)으로부터 분리하는데 이용될 수 있다. 그 다음, 실리콘계 탄성중합체 층(15)은 실리콘계 탄성중합체 층(15)의 에지를 잡아 해제 층(13)으로부터 실리콘계 탄성중합체 층(15)을 벗겨 냄으로써[점선 화살표(P) 참조] 해제 층(13)이 들리게 될 수 있다. 상기 언급된 커버 층(16)이 이용된 경우, 커버 층(16)은 실리콘계 탄성중합체 층(15)이 해제 층(13)으로부터 해제되기 전에 실리콘계 탄성중합체 층(15)으로부터 제거된다.
도 8 내지 도 10에 있어서, 임프린트 스탬프(20a)는, 임프린트 스탬프(20a)를 에워싸는 실리콘계 탄성중합체 층(15)의 초과분으로부터 제거된다. 상기 언급한 커버 층(16)이 이용된 경우, 임프린트 스탬프(20a)는, 임프린트 스탬프(20a)를 에워싸는 실리콘계 탄성중합체 층(15) 및 커버 층(16)의 초과분으로부터 제거된다.
모든 경우에 있어서, 임프린트 스탬프(20a)는 실리콘계 탄성중합체 층(15)을 실질적으로 편평한 기판(21)상에 위치시키고, 그 후 임프린트 스탬프(20a)의 주변부(도 8 및 도 9에서의 접선 라인 참조) 둘레에 절단부(C)를 위치시켜 실리콘계 탄성중합체 층(15)의 초과분 또는 실리콘계 탄성중합체 층(15) 및 커버 층(16)을 임프린트 스탬프(20a)로부터 해제함으로써 그 초과분으로부터 제거된다. 나이프, 면도기, 다이 등은 도 9에서의 나이프(K)에 의해 도시된 바와 같이 절단부(C)를 성취하는데 이용될 수 있다. 임프린트 스탬프(20a)가 해제된 후에, 초과분(15, 또는 15 및 16)은 실질적으로 편평한 기판(21)으로부터 벗겨져 나가 임프린트 스탬프(20a)가 초과분과 더 이상 접속되지 않을 수 있다(도 10 참조). 실질적으로 편평한 기판(21)은, 이에 제한되지는 않지만 유리, 금속, 플라스틱 및 석영을 포함하는 물질일 수 있다. 예를 들면, 실질적으로 편평한 기판(21)은 유리판일 수 있다.
경우에 따라, 상기 언급된 단계는 마스터 기판(11)을 이용하는 추가적인 임프린트 스탬프(20a)를 제조하는데 필요한 바와 같이 반복될 수 있다. 본 발명의 방법의 하나의 이점은 마스터 기판(11)이 전술한 프로세스 단계에 의해 손상되지 않는 점이다. 결과적으로, 동일 마스터 기판(11)은 몇 개의 임프린트 스탬프(20a)를 제조하는데 반복적으로 이용될 수 있다. 따라서, 마스터 기판(11)의 패터닝 및 에칭하고 해제 층(13)을 적층하는 비용은 몇 개의 임프린트 스탬프(20a)를 지나 상환될 수 있다.
본 발명의 방법의 다른 이점은 실리콘계 탄성중합체 층(15)이 입자 주위를 유동하고 입자를 비말 동반하기 때문에, 먼지 입자 등의 오염 물질을 제거하기 위해서 마스터 기판(11)이 각각의 사용 후에 세정될 필요가 없다는 점이다. 결과적으로, 마스터 기판(11)은 입자가 실리콘계 탄성중합체 층(15)과 함께 제거되기 때문에 셀프 클리닝된다.
도 11에 있어서, 제 3 두께(t3)를 갖는 편평하고 얇은 플라스틱 필름(33)은 제 4 두께(t4)를 갖는 편평한 유연성 실리콘 고무 백킹(31)상에 위치된다. 얇은 플라스틱 필름(33)에 적합한 물질에는, 이에 한정되지는 않지만 폴리이미드 및 폴리에스테르(PET: 폴리에틸렌 테레프탈레이트)가 포함된다. 제 3 두께(t3) 및 제 4 두께(t4)는 적용에 따라 다를 것이다. 바람직하게는, 얇은 플라스틱 필름(33)의 제 3 두께(t3)는 약 40.0 ㎛ 내지 약 100.0㎛이고, 실리콘 고무 백킹(31)의 제 4 두께(t4)는 약 0.125인치 내지 약 0.25인치이다. 실리콘 고무 백킹(31)의 제 4 두께(t4)는 실리콘 고무 백킹(31)이 유연하게(즉, 딱딱하지 않게) 보증하도록 선택되어야 한다.
도 12에 있어서, 얇은 플라스틱 필름(33)의 표면(33s)은 광중합체 용액(35)으로 코팅된다. 광중합체 용액(35)은, 이에 제한되지는 않지만 광중합체 물질의 약 50% 및 약 50%의 아세톤의 혼합물이다. 후술하는 바와 같이, 아세톤은 얇은 플라스틱 필름(33)의 표면(33s)상에 실질적으로 광중합체 층을 남긴 채 증발할 것이다. 광중합체 물질은 이에 제한되지는 않지만 자외선에 노출시 경화되는 Norland(등록 상표) 광학 접착제가 포함될 수 있다. 바람직하게는, 광중합체 물질은 약 5.0초 내지 약 60.0초 시간내에 경화될 것이다. 예를 들면, Norland(등록 상표) NOA 83H 광중합체는 광중합체 용액(35)용으로 이용될 수 있다.
도 13 및 도 14에 있어서, 광중합체 용액(35)은 얇은 플라스틱 필름(33)의 표면(33s) 위에 퍼져 제 5 두께(t5)를 갖는 광중합체 층(35)을 형성한다. 바람직하게는, 광중합체 용액(35)의 스프래딩(spreading) 공정은 제 1 직경을 갖는 와이어(W1)로 권취된 마어어 바아(Mayer bar)(M1)를 이용하여 성취된다. 마이어 바아(M1)는 표면(33s) 위로 미끄럼 운동하고 광중합체 용액(35)을 측정하여 제 5 두께(t5)를 갖는 광중합체 층(35)이 형성된다. 광중합체 용액(35)내의 어떠한 아세톤은 스프래딩 공정시 실질적으로 증발된다. 결과로서, 광중합체 층(35)은 상술한 바와 같이 광중합체 물질을 실질적으로 포함한다. 바람직하게는, 광중합체 층(35)의 제 5 두께(t5)는 약 5.0㎛ 내지 약 10.0㎛이다. 와이어(W1)의 제 1 직경은 적용에 따라 다를 것이다. 바람직하게는, 와이어(W1)의 제 1 직경은 약 50.0㎛ 내지 약 100.0㎛이다.
도 15에 있어서, 임프린트 스탬프(20a)의 패터닝된 표면(21a)은 광중합체 층(35)상에 위치된다. 임프린트 스탬프(20a)를 광중합체 층(35)상에 위치시키는 단계는 임프린트 스탬프(20a)의 에지(e1)를 광중합체 층(35)과 접촉하게 위치시키는 단계와, 패터닝된 표면(21a)의 나머지부를 광중합체 층(35)과 접촉하게 점차적으로 낮추면서 에지(e1)를 고정하는 단계를 포함할 수 있다. 한 쌍의 트위저 또는 흡입 막대는 하강 단계를 성취하고 에지(e1)를 유지하도록 에지(e2)를 잡는데 이용될 수 있다. 선택적으로, 고무 롤러 등은 패터닝된 표면(21a)을 광중합체 층(35)과 접촉시키는 점진적인 하강 단계와 함께 이용될 수 있다.
점진적인 하강 단계에서의 하나의 이점은, 결함을 야기할 수 있는 공기 방울이 광중합체 층(35)과 패터닝된 표면(20r) 사이에 가두어지지 않도록 광중합체 층(35)과 패터닝된 표면(20r) 사이에 포획된 공기가 치환된다.
본 발명의 방법의 다른 이점은 임프린트 스탬프(20a)가 광중합체 층(35)상에 일단 위치되면, 임프린트 스탬프(20a)는 광중합체 층(35)상의 소정 위치에 임프린트 스탬프(20a)를 위치하기 위해 광중합체 층(35)의 표면(33s) 위에 플로팅(floating)될 수 있다[점선 화살표(F) 참조]는 것이다. 플로팅(F)은 트위저 또는 흡입 막대를 이용하여 수동으로 수행될 수 있고, 또는 플로팅(F)은 자동식일 수 있으며, 로봇 엔드 이펙터(robotic end effector)와 같은 정밀 기계 장치가 임프린트 스탬프(20a)를 정밀하게 위치시키는데 이용될 수 있다.
도 16에 있어서, 광중합체 층(35)은, 광중합체 층(35)상에 임프린트 스탬프(20a)의 위치를 고정하고 임프린트 스탬프(20r)의 이미지를 광중합체 층(35)에 전사하도록 경화된다. 광중합체 층(35)은 제 1 기간동안 광중합체 층(35)을 소정 강도의 자외선(UV)으로 조사함으로써 경화된다. 광중합체 층(35)은 경화될 때 경화되고, 광중합체 층(35)내로 전사된 임프린트 패턴(20r)의 이미지도 경화되어 임프린트 패턴(20s)으로서 광중합체 층(35)내에 고정된다.
자외선(UV)은, 이에 제한되지는 않지만 약 300.0nm 내지 약 400.0nm의 범위를 포함하는 파장을 가질 수 있다. 자외선(UV)의 소정 강도는, 이에 제한되지는않지만 약 150mW/cm2의 강도를 포함할 수 있다. 제 1 기간은, 이에 제한되지는 않지만 약 5.0초 내지 약 60.0초의 시간이 포함될 수 있다. 예를 들면, 자외선(UV)은 UVA 자외선 광원에서 나온 것일 수 있다.
본 발명의 방법의 또 다른 이점은 광중합체 층(35)을 패터닝하는데 이용되는 임프린트 패턴(20a)이 변경될 수 있는 두께(도 16에서의 tA및 tB참조)를 가질 수 있고, 두께의 그러한 변경은 임프린트 패턴(20r)의 전송에 대한 정확성을 광중합체 층(35)의 임프린트 패턴(20s)에 영향을 미치지 않을 것이다. 두께(tA, tB)의 변경은 임프린트 스탬프(20a)를 제조하는데 이용된 고정의 변경, 도 7의 제 1 깊이(d1)의 변경 또는 다른 임프린트 패턴(20p)을 갖는 다른 임프린트 스탬프(20)를 제조하기 위한 다른 마스터 기판(11)의 사용에 기인할 수 있다.
경화 단계 후에, 도 17 및 도 18에 있어서, 임프린트 스탬프(20a)는 광중합체 층(35)으로부터 제거(P)하여, 임프린트 패턴(20r)의 이미지는 그 내에 고정된 임프린트 패턴(20s)을 갖는 광중합체 시임(36)을 규정한다. 임프린트 스탬프(20a)는 에지(e1 또는 e2)를 잡아 광중합체 층(35)으로부터 임프린트 스탬프(20a)를 들어올리기 위한 한 쌍의 트위저 등을 이용하여 제거(P)될 수 있다[점선 화살표(P) 참조].
도 19에 있어서, 광중합체 시임(36)을 가열함으로써 포토폴리머 시임(36)이 후경화된다. 광중합체 시임(36)의 후경화 단계는, 이에 제한되지는 않지만 약 100℃의 온도에서 약 1.0시간을 포함할 수 있다. 경우에 따라, 후경화 단계 후에, 광중합체 시임(36)은 PDMS 또는 상기 언급한 SYLGARD(등록 상표) 실리콘계 탄성중합체와 같은 실리콘계 탄성중합체 물질의 경화를 방해할 수 있는 화학종을 제거하기 위해 아세톤 용액으로 헹궈질 수 있다. 광중합체 시임(36)의 후경화는 경화 방해종을 없애고, 얇은 플라스틱 필름에 광중합체 시임(36)의 고착을 향상시킨다.
도 19에 있어서, 광중합체 시임(36)의 후경화에, 제 6 두께(t6)를 갖는 플로오르화탄소 물질(37)의 코팅은 광중합체 시임(36)상에 적층된다. 제 1 두께(t6)는 이에 제한되지는 않지만 약 50.0nm 내지 약 150.0nm의 두께가 포함될 수 있다. 예로서, 플로오르화탄소 물질(37)은 약 5.0분 동안 트리플로로메탄(CHF3)의 플라즈마 적층법을 이용하여 적층될 수 있다.
또한, 도 19에 있어서, 플로오프화탄소 물질(37)의 적층 후에, 트위저 또는 나이프 에지는 얇은 플라스틱 필름과 실리콘 고무 백킹(31) 사이에 삽입될 수 있고, 얇은 플라스틱 필름(33)은 점선 화살표(P)에 의해 나타낸 바와 같이 실리콘 고무 백킹(31)이 벗겨질 수 있다. 이하에, 광중합체 시임(36)과 얇은 플라스틱 필름(33)의 조합체는 달리 언급하지 않는다면 광중합체 시임(36)으로 지칭될 것이다.
도 20에 있어서, 얇은 플라스틱 필름(33)이 분리된 후에, 광중합체 시임(36)은 지지 기판(41)에 부착된다. 광중합체 시임(36)은 광중합체 시임(36)을 지지 기판(41)상에 놓고 접착제를 이용하여 광중합체 시임(36)의 단부를 지지 기판(41)에 고정함으로써 지지 기판(41)과 접속될 수 있다. 예를 들면, 고온 접착 테이프(T)가 이용될 수 있다. 지지 기판(41)은, 이에 제한되지는 않지만 유리 및 석영을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다.
도 21 및 도 22에 있어서, 제 1 높이(h1)를 갖는 시임 스톡(43)은 지지 기판(41)에 부착된다. 시임 스톡(43)은 예컨대 상기 언급된 고온 접착 테이프(T)와 같은 접착제를 이용하여 지지 기판(41)과 접속될 수 있다. 시임 스톡(43)은 광중합체 시임(36)에 인접하게 위치되고, 제 1 거리(D1)에 의해 광중합체 시임(36)으로부터 이격되어 지지 기판(41)의 표면(41s)상에 시임 스톡(43)과 광중합체 시임(36) 사이에 공간이 있다. 시임 스톡(43)의 제 1 높이(h1)는 도 22에 도시한 바와 같이 광중합체 시임(36)의 높이(hs) 이상이어야 한다. 제 1 높이(h1) 및 제 1 거리(D1)는 적용에 따라 다를 것이지만, 제 1 높이(h1)는 이에 제한되지는 않지만 약 0.5mm 내지 약 1.5mm를 포함하는 범위일 수 있고, 제 1 거리(D1)는 이에 제한되지는 않지만 약 1.0mm 내지 약 2.0mm를 포함하는 범위일 수 있다. 시임 스톡(43)은 이에 제한되지는 않지만 금속, 유리, 석영 및 스테인리스강을 포함하는 물질일 수 있다. 예를 들면, 시임 스톡(43)은 스테인리스강 시임 스톡일 수 있고, 제 1 높이(h1)는 약 0.5mm일 수 있다.
도 21에 있어서, 지지 기판(41)은, 후술하는 바와 같이 시임 스톡(43) 및 실리콘계 탄성중합체 물질을 갖는 광중합체 시임(36)의 코팅의 준비에 있어서 지지 기판(41)의 온도를 증가시키기 위해 예열(H)된다. 바람직하게는, 실리콘계 탄성중합체 물질은 냉간 지지 기판(41) 또는 실온(즉, 약 18.0℃ 내지 약 28.0℃) 지지 기판상에 코팅되지 않는다. 지지 기판(41)을 위한 예열 온도는 적용에 따라 다를 것이고, 온도는 광중합체 시임(36)의 온도 한계점를 초과하지 않아야 한다. 예를 들면, 지지 기판(41)은 약 100℃의 온도에서 예열될 수 있다. 약 1OO℃의 온도는 대부분의 광중합체 물질의 온도 한계점 이하이다.
도 22 및 도 23에 있어서, 광중합체 시임(36) 및 시임 스톡(43)은, 광중합체 시임(36) 및 시임 스톡(43)을 완전히 덮는 유연성 물질(44)로 코팅된다(도 22 참조). 유연성 매체(44)에 적합한 물질에는, 이에 제한되지는 않지만 실리콘계 탄성중합체 물질 및 비결정 플루오로폴리머 물질이 포함된다.
적당한 실리콘계 탄성중합체 물질에는, 이에 제한되지는 않지만 폴리디메틸 실록산(PDMS), SYLGARD 182 실리콘 탄성중합체, SYLGARD 183 실리콘 탄성중합체, SYLGARD 184 실리콘 탄성중합체 및 SYLGARD 186 실리콘 탄성중합체를 포함하는 DOW CORNING(등록 상표) 실리콘계 콘포멀 코팅이 포함된다. 바람직하게는, PDMS는 약 10.0부의 기재 및 약 1.5부의 경화제의 혼합물이다. 기재 및 경화제는 동일 밀도를 가지므로 중량 또는 체적으로 혼합될 수 있다.
비결정 플루오로폴리머 물질에 적합한 물질에는, 이에 제한되지는 않지만 TEFLON(등록 상표) AF가 포함된다. 예를 들면, DuPont(등록 상표) TEFLON(등록 상표) AF는 유연성 물질(44)로 이용될 수 있다. 유연성 물질(44)이 비결정 플루오로폴리머 물질을 포함하는 경우, 도 21의 상기 언급된 예열 단계는 필요로 하지 않는다.
도 23 및 도 24에 있어서, 유연성 물질(44)은 광중합체 시임(36) 및 시임 스톡(43) 위에 펴져, 광중합체 시임(36) 및 시임 스톡(43)을 덮는 유연성 매체(45)를 형성한다[도 24에서의 두께(t8, t9) 참조]. 광중합체 시임(36)내의 임프린트 패턴(20s)은 유연성 매체(45)에 전송되어 임프린트 스탬프(20t)가 유연성 매체(45)내에 형성된다.
바람직하게는, 유연성 물질(44)의 스프래딩은 제 1 직경을 갖는 와이어(W2)와 권취된 마이어(Mayer) 바아(M2)를 이용하여 성취된다. 마이어 바아(M2)는 시임 스톡(43) 위에 미끄럼 운동(S)하고 유연성 물질(44)을 계측하여 매끄럽고 균일한 두께의 유연성 매체(45)를 형성한다. 유연성 물질(44)은 두께(t8) 만큼 시임 스톡(43)을 덮을 것이고, 두께(t9) 만큼 광중합체 시임(36)을 덮을 것이며, 여기서 t9≫ t8이다. 마이어 바아(M2)는 상술된 마이어 바아(M1)보다 훨씬 굵은 직경으로 권취된다. 와이어(W2)의 제 2 직경은 적용에 따라 다를 것이다. 바람직하게는, 와이어(W2)의 제 2 직경은 약 1.0mm 내지 약 3.0mm이다. 예를 들면, 약 1.5mm의 직경을 갖는 와이어는 마이어 바아(M2)상에 권취될 수 있다.
스프래딩 후에, 지지 기판(41)은 가열(H)된다. 표면(41s)은 가열 단계시 및 그 후에 부착되는 유연성 매체(45)의 일부(45c)를 표면에 제공하도록 작동된다. 기판(41)의 가열(H)을 위한 시간 및 온도는 적용에 따라 다를 것이고, 이전과 같이온도는 광중합체 시임(36) 또는 유연성 매체(45)에 대한 온도 한계점을 초과하지 않아야 한다. 예로서, 지지 기판(41)은 유연성 매체(45)가 실리콘계 탄성중합체 물질로 이루어진 경우 약 100.0℃의 온도에서 약 4.0시간동안 가열(H)될 수 있다. 가열(H)은 실리콘계 탄성중합체 물질을 경화시킨다. 선택적으로, 지지 기판(41)은 유연성 매체가 비결정 플루오로폴리머 물질로 이루어진 경우 약 60.0℃의 온도에서 약 4.0시간동안 가열(H)될 수 있다. 이 경우, 가열(H)은 비결정 플루오로폴리머 물질을 건조시킨다.
가열 단계 후에, 지지 기판(41)은 냉각된다. 바람직하게는, 지지 기판(41)은 대략 실온(즉, 약 18.0℃ 내지 약 28.0℃)까지 냉각되도록 허용된다.
지지 기판(41)이 냉각된 후에, 시임 스톡(43)은 지지 기판(41)으로부터 제거된다. 도 24에 있어서, 시임 스톡(43)은 광중합체 시임(36)에 인접한 시임 스톡(43)의 에지를 따라 유연성 매체(45)를 절단함으로써 제거될 수 있다. 나이프, 면도기 등은 유연성 매체(45)를 절단(K)하는데 이용될 수 있다. 유연성 매체(45)가 절단(K)된 후에, 시임 스톡(43)은 지지 기판(41)을 벗길 수 있다. 시임 스톡(43)(K를 위한 점선 참조)의 에지는, 유연성 매체(465)의 일부(45c)가 지지 기판(41)의 표면(41s)에 부착되고, 그 부착이 유연성 매체(45)가 기판(41)으로부터 조급하게 분리되는 것을 방지하기 때문에 절단부(K)를 제조하기 위한 가이드로서 이용되어야 한다.
도 25 내지 도 27에 있어서, 트랜스퍼 접착층(51)의 제 1 접착면(A1)은 유연성 매체(45)의 표면(45s)에 적용되어, 전송 접착층(51)은 유연성 매체(45)에 부착된다. 전송 접착층(51)은 후술하는 바와 같이 제 7 두께(t7) 및 제 2 접착면(A2)을 포함한다.
도 25에 있어서, 제 1 접착면(A1)은 제 1 백킹(53)을 전송 접착층(51)으로부터 다시 벗김으로써(P1) 표면(45s)에 적용되기 전에 노출될 수 있다. 마찬가지로, 제 2 접착면(A2)은 제 2 백킹(55)을 전송 접착층(51)으로부터 다시 벗김으로써 노출될 수 있다. 제 1 접착면(A1)은 롤러(59)를 이용함으로써 표면(45s)과 접속될 수 있다(도 26 참조).
도 26에 있어서, 제 1 접착면(A1)은 유연성 매체(45)의 에지에 위치되고, 그 다음 롤러(59)는 전체 표면(45s)이 제 1 접착면(A1)과 접촉될 때까지 표면(45s)을 가로질러 제 1 접착면(A1)에 점진적으로 적용하기 위해 제 2 백킹(55)을 가로질러 롤링(R)된다(도 27 참조). 롤러(59)는 예컨대 고무 롤러일 수 있다. 롤러(59)는 제 1 접착면(A1)과 표면(45s) 사이의 공기를 포획하지 않고 제 1 접착면(A1)을 표면(45s)에 도포하게 한다.
전송 접착층(51)의 제 7 두께(t7)는 적용에 따라 다를 것이다. 그러나, 전송 접착층(51)이 유연성 매체(45)에 부착되어 남아있고, 유연성 매체(45)가 가요성인 것이 바람직하기 때문에, 전송 접착층(51)은 가능한 한 얇아야 한다. 바람직하게는, 전송 접착층(51)의 제 7 두께(t7)는 약 20.0㎛ 내지 약 100.0㎛이다.
바람직하게는, 전송 접착층(51)은 유연성 매체(45) 및 임프린트 스탬프(20t)와 접촉하는 다른 광중합체 물질이 후술하는 바와 같이 전송 접착층(51) 및 유연성 매체(45) 양자에 투사하는 광원에 의해 경화될 수 있도록 광학적으로 투명한 물질이다.
전송 접착층(51)에 적합한 광학적으로 투명한 물질에는, 이에 제한되지는 않지만 Adhesive Research, Inc.(등록 상표)의 ARclear(등록 상표) DEV-8932 광학적으로 투명한 실리콘 접착제가 포함된다. 예를 들면, ARclear(등록 상표) DEV-8932의 25.0㎛ 두께(즉, 제 7 두께 t7= 25.0㎛)의 시트가 전송 접착층(51)용으로 이용될 수 있다.
도 28에 있어서, 유연성 매체(45)는 나이프, 면도기, 흡입 막대, 트위저 등을 이용함으로써 지지 기판(41)으로부터 분리되어, 나이프(K)에 의해 도시한 바와 같이 지지 기판(41)으로부터 유연성 매체(45)의 분리를 개시할 수 있다. 도 29에 있어서, 임프린트 스탬프(20t)를 포함하는 특징(즉, 패턴)의 예가 보다 상세하게 도시되어 있다. 도 30에 있어서, 박리 후에도, 유연성 매체(45)는 광중합체 시임(36) 및 얇은 플라스틱 필름(33)과 접속된다.
본 발명의 방법의 추가적인 이점은 광중합체 시임(36) 및 얇은 플라스틱 피름(33) 층이 임프린트 스탬프(20t)를 도 31 내지 도 37b를 참조하여 후술될 후속 공정 및 핸들링 공정시 손상으로부터 방지된다는 점이다. 이들 공정 및 핸들링 단계가 완료될 수 있고, 광중합체 시임(36) 및 얇은 플라스틱 필름(33) 층이 임프린트 스탬프(20t)를 노출하도록 벗겨질 수 있다. 유연성 매체(45)에 의해 이송된 임프린트 스탬프(20t)를 노출하기 위해 광중합체 시임(36) 및 얇은 플라스틱 필름(33) 층이 유연성 매체(45)로부터 마침내 분리될 것이므로, 이하에 달리 언급하지 않으면, 광중합체 시임(36) 및 얇은 플라스틱 필름(33)을 포함하는 층의 조합체가 광중합체 시임(36)으로서 표시될 것이다(도 30 참조).
마찬가지로, 전송 접착층(51)이 유연성 매체(51)와 접속되어 있을 것이므로, 유연성 매체(45)와 전송 접착층(51)의 조합체가 유연성 매체(70)로서 표시될 것이다. 도 28 및 도 30에 있어서, 유연성 매체(51)와 광중합체 시임(36)의 조합체가 유연성 조립체(75)로서 표시될 것이다. 후술하는 바와 같이, 유연성 조립체(75)는 실린더 및 가요성 벨트 재료와 접속될 것이다.
도 31a 내지 도 31c에 있어서, 수평 섹션(73h) 및 수직 섹션(73v)을 포함하는 L자 형상의 지그(73)는 낮은 수직벽을 형성한다. 수평 및 수직 섹션(73h, 73v)은 서로 직각(β)을 이룬다. 섹션(73h, 73v)은 매끄럽고 실질적으로 편평해야 한다. L자 형상의 지그(73)는 유연성 조립체(75)의 적층을 실린더(69)의 표면(69s)에 이루는데 이용될 수 있다.
도 31a 및 도 31b에 있어서, 지지 기판(41)은 수평 섹션(73h)상에 위치되고, 수직 섹션(73v)에 대해 인접될 수 있다. 선택적으로, 유연성 조립체(75)가 지지 기판(41)으로부터 이미 분리된 경우, 매끈하고 편평한 피스의 실리콘 고무(도시하지 않음)로 이루어진 베드가 수평 섹션(73h)상에 위치될 수 있고, 베드의 단부는 수직 섹션(73v)에 대해 인접된다. 유연성 조립체(75)는 베드의 상부상에 위치되고, 수직 직선 에지로서 수직 섹션(73v)을 이용함으로써 수직 섹션(73v)과 정렬된다. 제 2 백킹(55)이 전송 접착층(51)상에 여전히 있는 경우, 제 2 백킹(55)은 제 2 접착면(A2)을 노출시키기 위해 벗겨질 수 있다(P2).
도 31a 및 도 31c에 있어서, 외측면(69s)을 갖는 실린더(69)는 수평 섹션(73h) 및 수직 섹션(73v)과 정렬되어, 외측면(69s)은 이들 섹션(73h, 73v)에 접한다(73t). 실린더(69)는 제 2 접착 표면(A2)이 접점(73t)에서 외측 표면(69s)의 일부와 접촉하도록 유연성 조립체(75)상으로 낮춰진다. 그 다음, 실린더(69)는 롤 방향(RD)으로 롤링(R)되어 실린더(69)가 롤링(R)될 때 외측 표면(69s)상의 유연성 조립체(75)를 수집한다. 유연성 조립체(75)가 실린더(69)상에 롤링된 후에, 도 31b에 도시한 바와 같이 유연성 조립체(75)의 인접 단부 사이의 갭(70g)이 존재할 수 있다.
실린더(69)용으로 적합한 재료에는, 이에 제한되지는 않지만 금속, 세라믹, 유리, 석영 및 플라스틱이 포함된다. 바람직하게는, 실린더(69)는 광(L)이 실린더(69), 유연성 매체(70) 및 임프린트 스탬프(20t)를 통과할 수 있도록 선택적으로 투명한 물질로 이루어질 수 있다. 실린더(69)용으로 적합한 광학적으로 투명한 물질에는, 이에 제한되지는 않지만 유리, 석영 및 플라스틱이 포함된다. 도 32에 있어서, 자외선 광원과 같은 광원(99)은 실린더(69)의 내부 또는 외부에 위치설정되어 임프린트 스탬프(20t)와 접촉하도록 가압되는 광중합체 물질(도시하지 않음)을 조사하여 경화시킬 수 있다. 유연성 매체(70)가 임의의 크기로 이루어질 수있기 때문에, 실린더(69)는 광원(99)을 수용하기에 적합한 내경을 포함할 수 있다. 한편, 광원(99)은 실린더(69)의 내경에 끼워맞춤하기에 충분히 작을 수 있다.
도 31b에 있어서, 유연성 매체(45)를 실린더(69)에 부착하기 위한 변형된 방법이 도시되어 있다. 유연성 매체는, 전송 접착층(51)이 도 31b의 유연성 매체(45)와 접속하지 않기 때문에 참조부호(70) 대신에 참조부호(45)로 표시되어 있다. 우선, 전송 접착층(51)의 제 1 접착 표면(A1)은 제 1 백킹(53)(도시하지 않음)을 다시 박리함으로써 노출된다. 둘째로, 실린더(69)의 외측 표면(69s)은 제 1 접착층(A1)과 연결되고, 그 다음 실린더(69)는 외측 표면(69s)상의 전송 접착층(51)을 수집하도록 롤링된다. 셋째로, 제 2 백킹(55)의 일부는 제 2 접착층(A2)의 일부를 노출하도록 다시 박리된다. 다음에, 제 2 접착층(A2)의의 노출 부분은 접점(73t)에서 유연성 매체(45)와 접속하고, 실린더(69)는 롤 방향(RD)으로 롤링되어 실린더(69)상의 유연성 매체(45)를 수집하는 동시에 제 2 접착 표면(A2)의 나머지 부분을 노출시키기 위해 제 2 백킹(55)의 나머지 부분을 다시 박리한다.
도 32 및 도 33에 있어서, 유연성 조립체(75)가 실린더(69)상에서 롤링된 후에, 유연성 조립체(75)의 주요부가 실린더(69)상에서 매끄럽게 롤링될 수 있도록 트리밍(trimming)되어야 하는 유연성 조립체(75)의 초과 부분(75x)이 존재할 수 있다. 상술한 바와 같이, 갭(70g)이 존재할 수 있고, 존재한다면 갭(70g)이 실용적일 수 있을 만큼 작도록 초과 부분(75x)을 트리밍하는 것이 바람직하다.나이프(K) 등은 유연성 조립체(75)가 어떠한 볼록부 없이 외측 표면(69s)상에 놓이도록 초과 부분(75x)을 트리밍하는데 이용될 수 있다. 도 33에 있어서, 나이프(K)는 방향(Kd)을 따라 절단하여 완전히 적층된 실린더(90)를 형성하는 초과 부분(75x)의 트리밍을 달성할 수 있다. 도 33에 있어서, 임프린트 스탬프(20t)는 유연성 매체(70)으로부터 분리되지 않았던 광중합체 시임(36) 아래에 여전히 위치설정되어 있기 때문에 점선으로 도시되어 있다.
도 33에 있어서, 실린더(69) 및 유연성 조립체(75)를 통과하는 n-n선은 도 34a 및 도 34b에서 단면도로 보다 상세하게 도시되어 있다. 도 34a에 있어서, 유연성 조립체(75)는 초과 부분(75x)의 트리밍 전 상태가 도시되어 있다. 도 34b에 있어서, 유연성 조립체(75)는 초과 부분(75x)의 트리밍 후 상태가 도시되어 있다.
도 34a에 있어서, 초과 부분(75x)은 유연성 매체(70) 및 광중합체 시임(36)을 포함한다. 광중합체 시임(36)과 접속된 얇은 플라스틱 필름(33)(도 28 참조)은 광에 불투명하고 광중합체 시임(36)이 광학적으로 투명할 수 있기 때문에, 광중합체 시임(36)은 점선 화살표(P)로 표시된 바와 같이 다시 박리될 수 있어서, 유연성 매체(70)[즉, 광학적으로 투명한 접착제(51) 및 광학적으로 투명한 유연성 매체(45)]가 실린더(69)의 외측 표면과 이미 접속하고 있는 유연성 조립체(75)의 에지(Es)를 따라 볼 수 있게 이용될 수 있다.
에지(Es)에 대한 조준선(sight line)(점선 참조)을 따른 나이프(K)는 초과 부분(75x)을 잘라내는데 이용되어 초과 부분(75x)의 비접속층이 그들 각각의 접촉층, 즉 도 34a에 도시한 바와 같은 참조부호(36' 내지 36; 45' 내지 45; 및 51' 내지 51)와 정렬될 것이다. 트리밍후에, 유연성 조립체(75)의 인접 단부 사이의 작은 갭(70g)이 존재할 수 있다.
도 34b에 있어서, 갭(70g)이 없는 경우, 유연성 조립체(75)는 실린더(69)의 외측 표면(69s)상에 거의 연속적인 층을 형성한다. 트리밍후에, 광중합체 시임(36)은 유연성 매체(70)상의 임프린트 스탬프(20t)를 노출하도록 다시 박리(P)될 수 있다.
도 35 및 도 36에 있어서, 유연성 조립체(75)는 벨트 재료(81)에 적용된다. 유연성 조립체(75)를 벨트 재료(81)에 적용하기 전에, 제 2 백킹(55)은 제 2 접착 표면(A2)을 노출하도록 전송 접착층(51)으로부터 박리된다. 그 다음, 제 2 접착 표면(A2)은 벨트 재료(81)의 표면(81s)에 점진적으로 적용된다. 고무 롤러와 같은 롤러(89)는 롤 방향(RD)으로 유연성 조립체(75)를 롤링(R)하는데 이용될 수 있다.
롤링(R)은 유연성 조립체(75) 및 벨트 재료(81)의 제 1 단부(75a, 81a)에서 시작되어, 제 2 단부(75b, 81b)에서 종결될 수 있다. 유연성 조립체(75) 및 벨트 재료(81)가 서로 접속된 후(도 36 참조)에, 제 1 및 제 2 단부(81a, 81b)는 도 37a 및 도 37b에 도시한 바와 같이 벨트(100)를 형성하도록 결합될 수 있다. 상술한 바와 같이, 갭(70g)은 제 1 및 제 2 단부(75a, 75b)를 분리할 수 있다. 접합 테이프(splicing tape) 등은 갭(70g)을 덮는데 이용될 수 있다. 또한, 한 장의 접합 테이프(81t) 등은 벨트(100)를 형성하기 위한 벨트 재료(81)의 제 1 및 제 2단부(81a, 81b)를 접속하는데 이용될 수도 있다. 벨트(100)가 형성된 후에, 층(71)[즉, 참조부호(33, 36)]은 유연성 매체(70)상의 임프린트 스탬프(20t)를 노출하도록 다시 박리(P)될 수 있다. 적당한 접합 테이프에는, 이에 제한되지는 않지만 고온 실리콘계 테이프가 포함된다.
벨트 재료(81)는 광(L)이 벨트 재료(81), 유연성 매체(70) 및 임프린트 스탬프(20t)를 통과할 수 있도록 광학적으로 투명한 물질일 수 있다. 벨트 재료(81)용으로 적당한 광학적으로 투명한 물질에는, 이에 제한되지는 않지만 DuPont(등록 상표) Mylar(등록 상표)가 포함된다. 예를 들면, 자외선 광원과 같은 광원(99)은 벨트(100)의 내부 또는 외부에 위치설정되어 임프린트 스탬프(20t)와 접촉하게 가압되는 광중합체 물질(도시하지 않음)을 조사하여 경화할 수 있다. 벨트 재료(81)는 약 50.0㎛ 내지 약 150.0㎛의 두께(tB)를 가질 수 있다.
본 발명의 장치 및 방법의 몇 가지 실시예가 본원에서 개시되고 기술되었지만, 본 발명은 상기에서 기술되고 도시된 구성요소의 특정 형태 또는 구성에 제한되지는 않는다. 본 발명은 특허청구범위에 의해서만 제한된다.
본 발명에 따른 임프린트 패턴을 갖는 광중합체 코팅식 가요성 기판을 엠보싱 가공하기 위한 장치를 이용하면, 임프린트 스탬프가 엠보싱 가공과 동시에 자외선으로 유연성 매체를 통해 조사되어, 전사된 임프린트 패턴이 경화하고, 그 형상을 유지할 수 있다.

Claims (32)

  1. 엠보싱 가공 장치(200)에 있어서,
    코팅 측부(101c) 및 기부 측부(101c)를 구비한 가요성 기판(101)과,
    상기 코팅 측부(101c)상에 제 1 두께(tc)를 갖는 광중합체 물질(301)을 적층하기 위한 코팅 유닛(300)과,
    광학적으로 투명한 벨트 재료(81)와, 상기 벨트 재료(81)와 접속된 광학적으로 투명한 유연성 매체(70)를 포함하는 엠보싱 벨트(100)로서, 상기 유연성 매체(70)는 그 내에 임프린트 패턴(20q)을 갖는 광학적으로 투명한 임프린트 스탬프(20t)를 구비한, 상기 엠보싱 벨트(100)와,
    상기 벨트 재료(81)에 접속되어 상기 엠보싱 벨트(100)를 지지하도록 작동하는 다수의 반송 롤러(103)와,
    상기 엠보싱 벨트(100) 및 상기 가요성 기판(101)에 구동 운동(WD)을 부여하기 위한 구동 유닛(110)과,
    상기 엠보싱 벨트(100)에 장력이 부여되어 상기 장력이 상기 가요성 기판(101)과 상기 엠보싱 벨트(100) 사이에 압력을 발생시키도록 상기 기부 측부(101b)의 일부 및 상기 유연성 매체(70)의 일부에 의해 감싸진 백킹 드럼(105)을 포함하며,
    상기 구동 운동(WD)은 상기 백킹 드럼(105) 위에 상기 기부 측부(101b)를 이송하고 상기 임프린트 스탬프(20t) 및 상기 코팅 측부(101c)를 서로 접촉하게 가압하도록 작동하여, 상기 임프린트 패턴(20q)이 상기 광중합체 물질(301)내에 엠보싱 가공되고 상기 광중합체 물질(301)내에 복제 패턴(20u)을 형성하며,
    상기 복제 패턴(20u)을 상기 벨트 재료(81) 및 상기 임프린트 스탬프(20t)를 통해 자외선(L)으로 조사하기 위한 자외선 광원(99)으로서, 상기 조사는 상기 복제 패턴(20u)의 엠보싱 가공과 동시에 발생하는, 상기 자외선 광원(99)을 더 포함하는
    엠보싱 가공 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가요성 기판(101)은 상기 자외선(L)에 불투명한
    엠보싱 가공 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 자외선 광원(99)은 상기 엠보싱 벨트(100) 내부의 위치 및 상기 엠보싱 벨트(100) 외부의 위치로 이루어진 그룹으로부터 선택된 상기 엠보싱 벨트(100)에 관한 위치를 갖는
    엠보싱 가공 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 자외선 광원(99)은 UVA 자외선 광원을 포함하는
    엠보싱 가공 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 자외선(L)은 약 300.0nm 내지 약 400.0nm의 파장을 포함하는
    엠보싱 가공 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅 유닛(300)은 그라비어 코팅기, Micro Gravure 코팅기 및 슬롯 다이 코팅기로 이루어진 그룹으로부터 선택된 코팅기를 포함하는
    엠보싱 가공 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광중합체 물질(301)의 제 1 두께(tc)는 약 0.05㎛ 내지 약 2.0㎛의 범위인
    엠보싱 가공 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 반송 롤러(103)는 상기 구동 유닛(110)과 접속되고, 상기 구동 유닛(110)은 상기 반송 롤러(103)를 회전시키도록 작동하여 상기 엠보싱벨트(100) 및 상기 가요성 기판(101)에 구동 운동(WD)을 부여하는
    엠보싱 가공 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 가요성 기판(101)을 이송하고 상기 가요성 기판(101)을 상기 코팅 유닛(300)으로 분배하기 위한 공급 릴(107s)을 더 포함하는
    엠보싱 가공 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 유연성 기판(101)이 엠보싱 가공 및 경화된 후 상기 가요성 기판(101)을 수집하기 위한 테이크업 릴(107r)을 더 포함하는
    엠보싱 가공 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 테이크업 릴(107r)은 상기 구동 유닛(110)과 접속되고, 상기 구동 유닛(110)은 상기 테이크업 릴(107r)을 회전(DR)하도록 작동하여 상기 가요성 기판(101)을 수집하고 구동 운동을 부여하는
    엠보싱 가공 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 유연성 매체(70)는 광학적으로 투명한 트랜스퍼 접착층(51)에 적층되는 광학적으로 투명한 실리콘계 탄성중합체 물질(44)을 포함하는
    엠보싱 가공 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 광학적으로 투명한 실리콘계 탄성중합체 물질(44)은 폴리디메틸 실록산, SYLGARD 182, SYLGARD 183, SYLGARD 184 및 SYLGARD 186으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질인
    엠보싱 가공 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 광학적으로 투명한 트랜스퍼 접착층(51)은 ARclear DEV-8932 광학적으로 투명한 실리콘 접착제인
    엠보싱 가공 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학적으로 투명한 벨트 재료(81)는 폴리에스테르 필름 및 Mylar로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료인
    엠보싱 가공 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 자외선 광원(99)은 상기 임프린트 스탬프(20t)가 상기 광중합체 물질(301)내에 엠보싱 가공되기 전에 상기 광중합체 물질(301)이 경화되지 않도록 상기 임프린트 스탬프(20t)가 상기 코팅 측부(101c)와 접촉하게 가압되는 지점에 상기 자외선(L)을 초점 맞추기 위한 반사기(99r)를 더 포함하는
    엠보싱 가공 장치.
  17. 엠보싱 가공 장치(200)에 있어서,
    코팅 측부(101c) 및 기부 측부(101b)를 구비한 가요성 기판(101)과,
    상기 코팅 측부(101c)상에 제 1 두께(tc)를 갖는 광중합체 물질(301)을 적층하기 위한 코팅 유닛(300)과,
    광학적으로 투명한 실린더(69)와, 상기 실린더(69)와 접속된 광학적으로 투명한 유연성 매체(70)를 포함하는 엠보싱 드럼(90)으로서, 상기 유연성 매체(70)는 그 내에 임프린트 패턴(20q)을 갖는 광학적으로 투명한 임프린트 스탬프(20t)를 구비한, 상기 엠보싱 드럼(90)과,
    상기 엠보싱 드럼(90) 및 상기 가요성 기판(101)에 구동 운동(WD)을 부여하기 위한 구동 유닛(110)과,
    상기 기부 측부(101b)와 접속되고 상기 엠보싱 드럼(90)의 일부 위에 상기코팅 측부(101c)를 일치하게 감싸도록 작동하여, 상기 엠보싱 드럼(90)이 상기 가요성 기판(101)에 장력을 부여하고 상기 장력이 상기 가요성 기판(101)과 상기 엠보싱 드럼(90) 사이에 압력을 발생시키는, 다수의 반송 롤러(103)를 포함하며,
    상기 구동 운동(WD)은 상기 백킹 드럼(90) 위에 상기 기부 측부(101c)를 이송하고 상기 임프린트 스탬프(20t) 및 상기 코팅 측부(101c)를 서로 접촉하게 가압하도록 작동하여, 상기 임프린트 패턴(20q)이 상기 광중합체 물질(301)내에 엠보싱 가공되고 상기 광중합체 물질(301)내에 복제 패턴(20u)을 형성하며,
    상기 복제 패턴(20u)을 상기 실린더(69) 및 상기 임프린트 스탬프(20t)를 통해 자외선(L)으로 조사하기 위한 자외선 광원(99)으로서, 상기 조사는 상기 복제 패턴(20u)의 엠보싱 가공과 동시에 발생하는, 상기 자외선 광원(99)을 더 포함하는
    엠보싱 가공 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 가요성 기판(101)은 상기 자외선(L)에 불투명한
    엠보싱 가공 장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 자외선 광원(99)은 상기 엠보싱 드럼(90) 내부의 위치 및 상기 엠보싱 드럼(90) 외부의 위치로 이루어진 그룹으로부터 선택된 상기 엠보싱 드럼(90)에 관한 위치를 갖는
    엠보싱 가공 장치.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 자외선 광원(99)은 UVA 자외선 광원을 포함하는
    엠보싱 가공 장치.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 자외선(L)은 약 300.0nm 내지 약 400.0nm의 파장을 포함하는
    엠보싱 가공 장치.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 코팅 유닛(300)은 그라비어 코팅기, Micro Gravure 코팅기 및 슬롯 다이 코팅기로 이루어진 그룹으로부터 선택된 코팅기를 포함하는
    엠보싱 가공 장치.
  23. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 두께(tc)는 약 0.05㎛ 내지 약 2.0㎛의 범위인
    엠보싱 가공 장치.
  24. 제 17 항에 있어서,
    적어도 하나의 반송 롤러(103)는 상기 구동 유닛(110)과 접속하고, 상기 구동 유닛(110)은 상기 반송 롤러(103)를 회전시키도록 작동하여 상기 엠보싱 드럼(90) 및 상기 가요성 기판(101)에 구동 운동(WD)을 부여하는
    엠보싱 가공 장치.
  25. 제 17 항에 있어서,
    상기 가요성 기판(101)을 이송하고 상기 가요성 기판(101)을 상기 코팅 유닛(300)으로 분배하기 위한 공급 릴(107s)을 더 포함하는
    엠보싱 가공 장치.
  26. 제 17 항에 있어서,
    상기 유연성 기판(101)이 엠보싱 가공 및 경화된 후 상기 가요성 기판(101)을 수집하기 위한 테이크업 릴(107r)을 더 포함하는
    엠보싱 가공 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 테이크업 릴(107r)은 상기 구동 유닛(110)과 접속되고, 상기 구동유닛(110)은 상기 테이크업 릴(107r)을 회전(DR)시키도록 작동하여 상기 가요성 기판(101)을 수집하고 구동 운동(WD)을 상기 엠보싱 드럼(90) 및 상기 가요성 기판(101)에 부여하는
    엠보싱 가공 장치.
  28. 제 17 항에 있어서,
    상기 유연성 매체(70)는 광학적으로 투명한 트랜스퍼 접착층(51)에 적층되는 광학적으로 투명한 실리콘계 탄성중합체 물질(44)을 포함하는
    엠보싱 가공 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 광학적으로 투명한 실리콘계 탄성중합체 물질(44)은 폴리디메틸 실록산, SYLGARD 182, SYLGARD 183, SYLGARD 184 및 SYLGARD 186으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질인
    엠보싱 가공 장치.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 광학적으로 투명한 트랜스퍼 접착층(51)은 ARclear DEV-8932 광학적으로 투명한 실리콘 접착제인
    엠보싱 가공 장치.
  31. 제 17 항에 있어서,
    상기 광학적으로 투명한 실린더(69)는 유리, 플라스틱 및 석영으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질로 구성된
    엠보싱 가공 장치.
  32. 제 17 항에 있어서,
    상기 자외선 광원(99)은 상기 임프린트 패턴(20q)이 상기 광중합체 물질(301)내에 엠보싱 가공되기 전에 상기 광중합체 물질(301)이 경화되지 않도록 상기 임프린트 스탬프(20t)가 상기 코팅 측부(101c)와 접촉하게 가압되는 지점에 상기 자외선(L)을 초점 맞추기 위한 반사기(99r)를 더 포함하는
    엠보싱 가공 장치.
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