KR20160022825A - 다이 구조물을 갖는 다이 및 이를 제작하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

다이 구조물을 갖는 다이 및 이를 제작하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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KR20160022825A
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Abstract

본 발명은 마이크로구조물 및/또는 나노구조물을 기판 또는 연성 다이 상으로 제공하기 위한 다이 구조물을 갖는 구조적 다이의 제작을 위한 방법과 관련되며, 여기서 다이 구조물은 코팅에 의해 적어도 부분적으로 코팅된다. 덧붙여, 본 발명은 대응하는 구조적 다이뿐 아니라, 마이크로구조물 및/또는 나노구조물을 기판 또는 연성 다이 상에 제공하기 위한 다이 구조물을 갖는 구조적 다이의 제작을 위한 장치와도 관련되고, 상기 장치는 다이 구조물을 코팅하기 위한 코팅 수단을 가진다.

Description

다이 구조물을 갖는 다이 및 이를 제작하기 위한 장치 및 방법{MOULD WITH A MOULD PATTERN, AND DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING SAME}
본 발명은 청구항 1에 따르는 기판 또는 연성 다이 상에 나노구조물을 제공하기 위한 다이 구조물을 갖는 다이를 제작하기 위한 방법, 청구항 7에 따르는 이에 대응하는 장치, 및 청구항 5에 따르는 구조적 다이와 관련된다.
반도체 산업에서, 대응하는 기능적 요소를 생산할 수 있도록 물질에 대해 구조화 공정(structuring process)이 수행되어야 한다. 지난 십여 년 동안 가장 중요한 구조화 공정 중 하나가 포토리소그래피이다.
그러나 최근, 포토리소그래피에 추가로, 각인 기법(imprint technology)이 새로운 대안적 구조화 기법으로서 받아들여지고 있으나, 이 기법은 고도로 대칭적인, 특히 반복적인 구조적 요소를 구조화하기 위해 배타적으로, 심지어 주로 사용되지 않는다. 각인 기법을 이용해, 물질을 엠보싱처리할 때 다이 공정에 의해 직접 표면 구조물이 생성될 수 있다. 따라서 이점이 명확하다. 포토리소그래피 공정의 경우 필수일 현상 및 에칭을 위한 화학물질이 생략될 수 있다. 덧붙여, 현재까지도 나노미터 범위의 구조물이 엠보싱처리될 수 있고, 매우 복잡하고, 특히, 비싼 유닛에 의해서만 종래의 포토리소그래피에 의한 이들의 생산이 고려될 것이다.
각인 기법에서, 두 가지 유형의 다이, 즉, 경성 다이(hard die)와 연성 다이(soft die) 간 구별이 이뤄진다. 이론적으로는 각각의 다이 공정은 경성 다이 또는 연성 다이에 의해 수행될 수 있다. 그러나 경성 다이만을 이른바 마스터 다이(master die)로서 이용하고 이러한 마스터 다이로부터, 필요할 때마다, 차후 실제 구조물 다이로서 사용되는 연성 다이를 형성하는 몇 가지 기술적 및 경제적 이유가 있다. 따라서 경성 다이는 연성 다이의 네거티브(negative)이다. 경성 다이는 복수의 연성 다이의 제작을 위해서만 필요하다. 연성 다이는 경성 다이와 상이한 화학적, 물리적, 및 기술적 파라미터에 의해 구별될 수 있다. 탄성 거동을 기초로 하는 구별이 고려될 수 있다. 연성 다이는 엔트로피 탄성(entropy elasticity)을 주로 기초로 하는 변형 거동을 갖고, 경성 다이는 에너지 탄성(energy elasticity)을 주로 기초로 하는 변형 거동을 가진다. 덧붙여, 두 유형의 다이들은, 예를 들어, 이들의 경도(hardness)에 의해 구별될 수 있다. 경도는 물질이 누르는 힘에 대해 복원되는 저항력이다. 경성 다이가 주로 금속 또는 세라믹으로 구성되기 때문에, 이들은 높은 경도 값을 가진다. 고체의 경도를 가리키는 다양한 방식이 존재한다. 매우 일반적인 방법은 비커스(Vickers)에 따르는 경도를 나타내는 것이다. 경성 다이가 500HV 초과의 비커스 경도 값을 가진다고 대략 언급될 수 있다.
특히 경성 다이는 고강도 및 고 강성도(degree of stiffness)를 갖는 물질로 만들어진 컴포넌트로부터 적합한 공정, 가령, 전자 빔 리소그래피 또는 레이저 빔 리소그래피에 의해 이들이 직접 제작될 수 있다는 이점을 가진다. 이러한 경성 다이는 매우 높은 경도를 가지며, 따라서 실질적으로 내마모성을 가진다. 그러나 고강도 및 내마모성은 주로 경성 다이를 제작하기 위해 필요한 높은 비용과 함께 나타난다. 수백 개의 엠보싱 스텝을 위해 경성 다이가 사용될 수 있더라도, 시간의 흐름에 따라 상당한 마모를 겪을 것이다. 또한, 엠보싱 물질로부터의 경성 다이의 디몰딩(demolding)이 기술적으로 어렵다. 경성 다이는 비교적 높은 굽힘 저항(flexing resistance)을 가진다. 경성 다이는 쉽게 변형되지 않는데, 즉, 이상적인 경우, 이들은 정상 방향으로 들어 올려져야 한다. 엠보싱 공정 후 경성 다이를 이형할 때, 이 경우, 경성 다이가 매우 높은 강성도를 가짐으로써 막 이형된 엠보싱 물질의 마이크로구조물 및/또는 나노구조물을 파괴할 수 있기 때문에, 엠보싱된 나노구조물 및/또는 마이크로구조물의 파괴를 초래할 수 있다. 덧붙여, 기판이 경성 다이의 손상 또는 파괴를 초래할 수 있는 결함을 가질 수 있다. 그러나 경성 다이가 마스터 다이로서만 사용되는 경우, 마스터 다이로부터의 연성 다이의 몰딩 공정이 매우 쉽게 제어 가능하고, 이때 마스터 다이의 마모가 거의 없다.
연성 다이는 마스터 다이(경성 다이)로부터의 복제 공정에 의해 매우 간단히 제작될 수 있다. 이 경우, 마스터 다이는 연성 다이에 대응하는 네거티브를 나타낸다. 따라서 연성 다이는 마스터 다이 상에서 엠보싱처리되고, 따라서 디몰딩되고, 그 후 기판 상에 다이 구조물을 엠보싱하기 위한 구조 다이로서 사용된다. 연성 다이는 경성 다이보다 더 간단히, 더 부드럽게, 그리고 문제는 더 적게 엠보싱 물질로부터 제거될 수 있다. 덧붙여, 임의의 개수의 연성 다이가 마스터 다이에 의해 몰딩될 수 있다. 연성 다이가 특정한 마모를 겪은 후, 연성 다이는 폐기되며 마스터 다이로부터 새 다이가 형성된다.
종래 기술의 문제점은 연성 다이의 화학적 설계 때문에 연성 다이는 다른 분자 화합물의 매우 높은 흡수성을 가진다는 것이다. 따라서 이들은 주로 금속, 세라믹 또는 유리로 구성된 경성 다이와 달리, 분자 화합물에 침투될 수 있다. 금속 및 세라믹 마이크로구조물의 경우, 대부분의 경우 분자 물질의 흡수가 억제되는데, 특수 경성 다이의 경우, 분자 물질의 흡수를 초래할 수 있기 때문이다.
엠보싱 물질을 이용한 엠보싱 공정 동안, 연성 다이는 종종 엠보싱 물질의 일부분을 흡수한다. 흡수는 몇 가지 바람직하지 않은 효과를 초래한다.
우선, 엠보싱 물질의 분자의 흡수 때문에, 연성 다이가 팽윤하게 된다. 팽윤은 특히, 연성 다이의 표면 상의 마이크로구조물 및/또는 나노구조물의 영역에서 문제가 되는데, 엠보싱 물질의 작은 양의 분자도 마이크로구조물 및/또는 나노구조물을 왜곡시키기에 충분하기 때문이다. 연성 다이는 여러 번 사용되기 때문에, 사용되는 과정에서 흡수되는 엠보싱 분자의 양이 점점 많아진다. 엠보싱 물질 분자의 흡수가 결정적으로 연성 다이의 서비스 수명을 단축시킨다. 팽윤은 여러 다른 프로브, 가령, 원자력 현미경(AFM), 주사 전자 현미경(SEM) 등에 의해 직접, 또는 부피 및/또는 질량의 증가를 통해 간접적으로 측정될 수 있다. 그러나 부피 및/또는 질량의 증가의 측정은 매우 높은 분해능을 갖는 측정 장치를 필요로 한다. 예를 들어, 마이크로 중량 측정(microgravimetric) 및/또는 나노 중량 측정 방법에 의한 중량 증가의 측정이 고려될 것이다.
덧붙여, 엠보싱 물질은 열에 의해 또는 전자기 복사에 의해 경화(harden)된다. 특히, 전자기 복사에 의한 경화에서, 다이에 이미 부분적으로 침투된 엠보싱 물질 분자가 전체 엠보싱 물질의 노출 시간에 부정적인 영향을 미친다. 연성 다이로 침투된 엠보싱 물질 분자의 경화에 그 이유가 있다. 연상 다이 내 엠보싱 물질 분자가 경화됨으로써, 덜 투명하게 되고, 따라서 실제 엠보싱 물질을 침투하는 전자기 복사의 강도가 감소된다. 이 문제는 연성 다이와 경성 다이 모두에게 동일하게 중요하다.
연성 다이의 접착이 세 번째 문제를 일으킨다. 연성 다이는 주로 엠보싱 물질의 것과 유사한 물리적 및/또는 화학적 특성을 갖는 폴리머로 구성된다. 따라서 엠보싱 물질에 의한 연성 다이의 표면의 접착이 야기되는데, 이는 연성 다이의 디몰딩 특성에 부정적인 영향을 미친다.
따라서 본 발명의 목적은 구조적 다이의 특성이 몰딩의 사용 가능 기간 및 품질과 관련하여, 각인 기법(imprint technology)에 대해 구조적 다이의 제작을 개선하는 것이다.
이 목적은 청구항 1, 5 및 7의 특징에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 추가 형태가 종속 청구항에서 나타난다. 상세한 설명, 청구항 및/또는 도면에서 지시되는 특징부들 중 적어도 2개로 구성된 모든 조합이 또한 본 발명의 범위 내에 있다. 범위 값이 지시되는 경우, 앞서 언급된 한계 내에 속하는 값들이 경계값으로 개시된 것으로 간주되며 임의의 조합으로 청구될 수 있다.
본 발명은 엠보싱 물질로부터의 다이의 극도로 단순한 디몰딩을 가능하게 하고, 본 발명에 따르는 다이 구조물의 코팅 때문에 자신의 팽윤을 방지하며, 실제 엠보싱 물질에 의해 오염되지 않는 다이, 바람직하게는, 연성 다이를 대상으로 삼는다. 따라서 본 발명에 따르는 코팅은 엠보싱 물질에 비해 불침투성이다. 본 발명에 따라, 엠보싱 물질과 구조적 다이의 코팅이 각각 친수성과 소수성이거나, 그 반대일 때 바람직하다. 엠보싱 물질이 소수성인 경우, 구조적 다이의 코팅은 친수성어야 하며, 그 반대의 경우도 가능하다. 그러나 구조적 다이 및 엠보싱 물질 모두 소수성일 때 특히 바람직한 특수 경우가 있을 수 있다. 본 발명에 따르는 구조적 다이의 코팅을 선택하는 가능성 때문에, 엠보싱 물질에 대해 한계 접착 특성을 갖는 물질이 항상 선택될 수 있다. 덧붙여, 따라서 본 발명에 따르는 코팅이 엠보싱 물질의 분자에 불침투성인 것이 바람직하다. 또한, 연성 다이가 사용될 때 굽힘 디몰딩의 경우 가능한 파괴가 없음을 보장하기 위해, 본 발명에 따르는 코팅은 가능한 얇은 것이 바람직하다. 본 발명에 따르는 또 다른 이점은 코팅의 타깃팅되는 조절 가능한 표면이다. 따라서 본 발명에 따라 엠보싱 물질과 극도로 편평하고 매끄러운 접촉 표면을 생성하는 것이 가능해진다. 본 발명에 따르는 코팅이 없다면, 엠보싱 공정 동안 엠보싱 물질이 다이의 표면과 직접 접촉하게 될 것이다. 특히 표면이 극도로 높은 수준의 거칠기를 갖는 연성 다이의 경우, 이는 엠보싱될 구조물에 부정적인 영향을 미칠 것이다. 본 발명에 따르는 코팅을 이용함으로써, 무엇보다도 첫째 더 매끄러운 표면에 의해 엠보싱 물질과의 접촉 표면이 최소화되고, 둘째, 표면에 대한 상호체결 연결(interlocking connection)이 거의 피해진다. 따라서 더 우수한 디몰딩이 도출된다. 개선되고 더 효율적인 디몰딩은 디몰딩을 위해 필요한 힘이 더 작다는 사실 때문이다. 따라서 본 발명에 따르는 코팅의 표면의 거칠기는 1㎛ 미만, 바람직하게는 100㎚ 미만, 더 바람직하게는 10㎚ 미만, 가장 바람직하게는 1㎚ 미만이다. 개시된 거칠기 값은 평균 거칠기(mean roughness) 및/또는 이차 거칠기(quadratic roughness) 및/또는 거칠기의 평균 깊이에 적용된다.
특수한 실시예에서, 본 발명에 따르는 코팅은 전기 전도성이다. 따라서 정전 충전이 방지되거나 적어도 감소된다. 더 바람직하게는, 표면 상에서 생성되는 전기 전하가 빠져 나가도록 본 발명에 따르는 전기 전도성 코팅이 접지 방식으로 설계될 수 있다. 더 바람직하게는, 전기적으로 중성인 표면 때문에, 힘, 특히 정전력이 입자에 의해 방해 받거나 완전히 제거되며, 따라서 연장된 기간 동안 다이의 청결도가 증가될 수 있다. 접지는 바람직하게는 에지에서 본 발명에 따르는 코팅과 접촉하게 된다.
친수성은 물과 상호작용할 수 있는 물질 표면의 높은 능력으로 정의된다. 친수성 표면은 주로 극성을 가지며 따라서 유체, 바람직하게는 물의 분자의 영구 쌍극자와 활발히 상호작용한다. 표면의 친수성은 접촉각 측정 장치에 의해 정량화된다. 이 경우, 친수성 표면은 매우 작은 접촉각을 가진다. 본 발명에 따르는 코팅이 엠보싱 물질로부터 가능한 쉽게 디몰딩될 수 있도록 친수성 표면을 가져야 하는 경우, 본 발명에 따라 다음의 범위 값이 고려될 수 있다: 본 발명에 따르는 친수성 표면은 특히 90° 미만, 더 바람직하게는 20° 미만, 가장 바람직하게는 1° 미만의 접촉각을 가진다.
소수성은 물과 상호작용할 수 있는 물질 표면의 낮은 능력으로 정의된다. 소수성 표면은 주로 비극성이며, 유체의 분자의 영구 쌍극자와 거의 상호작용하기 힘들다. 하나의 실시예에서 본 발명에 따르는 코팅이 엠보싱 물질로부터 가능한 간단히 제거될 수 있도록 소수성 표면을 갖는 경우, 본 발명에 따르는 다음의 범위 값이 고려될 수 있다: 본 발명에 따르는 소수성 표면은 90° 초과, 바람직하게는 100° 초과, 더 바람직하게는 120° 초과, 더욱 더 바람직하게는 140° 초과, 가장 바람직하게는 160° 초과의 접촉각을 가진다.
본 발명에 따르는 다이는 각인 기법에서 사용되기 위한 각인 다이(imprint die)이다. 상기 다이는 연성 다이의 제작을 위한 경성 다이 또는 바람직하게는 기판을 각인하기 위한 연성 다이로서 설계된다. 본 발명에 따라, 마스터 다이로서만이 아닌 엠보싱 물질을 각인하기 위해 직접 사용되는 경성 다이의 코팅이 또한 고려될 수 있다.
본 발명에 따르는 코팅 때문에, 바람직하게는 엠보싱 물질에 대한 가벼운 접착력을 갖는 코팅에 의한 구조물의 손상 및/또는 (부분적) 파괴 없이, 엠보싱 물질로부터의 다이의 디몰딩이 가능해진다. 두 표면 간 접착력은 단위 표면당 에너지, 즉, 에너지 표면 밀도에 의해 가장 잘 설명될 수 있다. 이는 단위 표면을 따라 서로 연결된 2개의 표면을 분리시키기 위해 필요한 에너지라고 지칭된다. 이 경우 엠보싱 물질과 구조적 다이 간 본 발명에 따르는 접착력은, 이 경우 특히, 2.5 J/㎡ 미만, 바람직하게는 1 J/㎡ 미만, 더 바람직하게는 0.1 J/㎡ 미만, 더 바람직하게는 0.01 J/㎡ 미만, 더 바람직하게는 0.001 J/㎡ 미만, 더 바람직하게는 0.0001 J/㎡ 미만, 가장 바람직하게는 0.00001 J/㎡이다. 따라서 코팅 없는 다이 또는 경성 다이에 비해 디몰딩이 더 가볍고, 더 빠르며, 더 효율적이고, 더 경제적이다. 상승된 디몰딩 속도 때문에, 단위 시간당 엠보싱 스텝의 수가 증가될 수 있다. 덧붙여, 다이의 유지 시간이 상당히 증가되어, 이와 관련하여 제작 비용이 또한 감소된다.
덧붙여, 코팅의 불침투성 때문에, 구조적 다이, 특히, 연성 다이의 팽윤이 코팅에 의해 방지되어, 어떠한 엠보싱 물질도 연성 다이로 침투할 수 없다. 따라서, 다이 구조물의 왜곡이 가능한 피해진다.
덧붙여, 다이 구조물에서의 엠보싱 물질의 활용이 코팅에 의해 차단되는 한, 다이의 코팅 때문에 엠보싱 물질의 노출 시간이 감소된다. 이는 특히 엠보싱 물질이 구조적 다이에 의해 노출되는 한 바람직하다. 따라서 본 발명에 따르는 코팅이 사용되는 전자기 복사에 실질적으로 투과성인 것이 바람직하다. 대부분의 엠보싱 물질이 UV 광에 의해 경화되기 때문에, 본 발명에 따르는 코팅이 UV 광에 투과성인 것이 바람직하다. 따라서 본 발명에 따르는 코팅이 5,000㎚ 내지 10㎚, 바람직하게는 1,000㎚ 내지 100㎚, 더 바람직하게는 700㎚ 내지 200㎚, 가장 바람직하게는 500㎚ 내지 400㎚의 파장 범위에 투과성이다.
특히, 코팅에 추가로, 다이 표면이 엠보싱 물질에 대한 낮은 접착 특성을 갖도록 설계되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명에 따르는 코팅 프로세스에 의해, 본 발명은 다이, 바람직하게는, 연성 다이의 표면을 층, 바람직하게는 금속 층으로 코팅하는 아이디어를 기초로 한다.
다이 구조물 및/또는 구조적 다이 자체는 다음의 물질 중 적어도 하나로, 적어도 실질적으로, 바람직하게는 완전히 구성된다:
Figure pct00001
폴리머, 특히,
o 폴리메틸실록산 (PDMS)
o 페르플루오로폴리에테르 (PFPE)
o 다면 올리고머 실세스퀴옥산 (Polyhedral oligomeric silsesquioxane) (POSS)
o 폴리디메틸실록산 (PDMS)
o 테트라에틸 오소실리테이트 (TEOS)
o 폴리(오가노)실록산 (실리콘류)
o 열가소성 플라스틱
o 열경화성 물질
Figure pct00002
금속
Figure pct00003
세라믹
Figure pct00004
유리.
본 발명에 따르는 연성 다이의 경우, 상기 다이는 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 구성되는 것이 바람직하다. 덧붙여, 앞서 언급된 물질들의 조합 물질로부터 본 발명에 따르는 다이, 특히, 다이 구조물을 제작하는 것이 고려될 수 있다. 직렬 연결된 다이와 백플레인의 사용이 또한 고려될 수 있으며, 이로써 다이와 백플레인은 서로 다른 물질로 구성된다. 몇 가지 서로 다른 물질의 사용은 본 발명에 따라 바람직한 하이브리드 다이로 지칭되는 개별적 또는 복합적 다이를 야기한다. 이 경우, 백플레인은 다이에 대한 보강재(stiffener)로서 역할 할 수 있다. 그러나 극도로 유연하고 다이를 위한 지지대로서만 역할 하는 백플레인이 또한 고려될 수 있다. 그렇다면, 백플레인은 2,000㎛ 미만, 바람직하게는 1,000㎛ 미만, 더 바람직하게는 500㎛ 미만, 가장 바람직하게는 100㎛ 미만의 두께를 가진다.
본 발명에 따르는 코팅은 구조적 다이 또는 적어도 다이 구조물의 물질이 엠보싱 물질을 흡수할 수 있는 물질로 적어도 부분적으로 구성될 때 특히 효율적이다. 따라서 다음의 물질의 다이 구조물이 본 발명에 따르는 코팅에 의해 보호된다:
Figure pct00005
폴리디메틸실록산 (PDMS)
Figure pct00006
폴리머
Figure pct00007
페르플루오로폴리에테르 (PFPE)
Figure pct00008
세라믹.
본 발명에 따르는 코팅 공정은 다음 중 하나인 것이 바람직하다:
Figure pct00009
화학 기상 증착 (CVD)
Figure pct00010
물리 기상 증착 (PVD)
Figure pct00011
PE-CVD
Figure pct00012
전기화학 증착
Figure pct00013
원자층 증착 (ALD)
Figure pct00014
분자층 증착 (MLD).
특히 크롬 증착을 위해 본 발명에 따라 CVD 방법이 선호된다.
본 발명에 따라 다이 구조물의 적어도 부분적인 코팅을 위한 코팅 물질로서, 다음의 물질/물질 분류가 사용된다:
Figure pct00015
금속
o Cr, Be, Wi, Cd, Ga, In, Ir, Mg, Mn, Mo, Os, Pa, Rh, Ru, Ta, Ti, V, Zn, Sn, Zr, Cu, Ni, Co, Fe, Pt, Ag, Au, Pb, W, Al
Figure pct00016
반도체 물질
o Si, Ge,
Figure pct00017
-Sn, Se, Te, B, GaP, GaAs, InP, InSb, InAs, GaSb, GaN, AlN, InN, AlxGa1-xAs, InxGal-xN 또는 앞서 언급된 물질의 옥사이드
Figure pct00018
세라믹
o 비-옥사이드 세라믹 (카바이드, 니트라이드, 보라이드, 실리사이드)
o Si3N4, BN, SiC
Figure pct00019
옥사이드 세라믹
o Al2O3, MgO, ZrO2, TiO, Ti2O3, TiO2
o 서브옥사이드
Figure pct00020
유리
o 보로실리케이트 유리, 석영 (SiO2)
Figure pct00021
폴리머
Figure pct00022
유기 분자.
본 발명에 따르는 코팅의 경우, 코팅 물질은 엠보싱 물질에 대한 낮은 접착력을 갖도록 선택되며, 특히 다음의 물질이 있다:
Figure pct00023
금속, 특히,
o Cr, Be, Wi, Cd, Ga, In, Ir, Mg, Mn, Mo, Os, Pa, Rh, Ru, Ta, Ti, V, Zn, Sn, Zr, Cu, Ni, Co, Fe, Pt, Ag, Au, Pb, W, Al.
특히 바람직한 실시예에서, 우선 다이는 본 발명에 따르는 코팅 물질로 코팅되고, 그 후 추가로 접착 방지 층으로 코팅되어 코팅 물질과 엠보싱 물질 간 접착력의 감소를 추가로 얻을 수 있다. 접착 방지 층은 엠보싱 물질에 대한 낮은 접착 특성을 갖는 유기 분자인 것이 바람직하다. 다이가 엠보싱 물질의 분자에 대해 이미 불침투성인 경우, 금속, 세라믹 또는 유리 다이에 대한 대부분의 경우에서 그러는 것처럼, 확산 배리어로서의 본 발명에 따르는 코팅이 제거될 수 있고, 다이는 접착 방지 층, 이 경우, 본 발명에 따르는 코팅에 의해 직접 코팅될 수 있다. 따라서 디몰딩의 특성에 대한 적어도 하나의 긍정적인 효과가 접착으로 인해 발생한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 엠보싱 물질과 접촉하는 다이의 구조물, 특히, 다이 구조물의 돌출부의 다이 표면만 코팅된다. 이는 나노접촉 각인(nanocontact imprinting)을 위해 특히 바람직하다.
특수 실시예에서, 다이의 다이 구조물의 전체 표면이 본 발명에 따르는 코팅에 의해 코팅된다.
본 발명에 따르는 코팅의 층 두께는 1㎜ 미만, 바람직하게는 100㎛ 미만, 더 바람직하게는 10㎛ 미만, 더 바람직하게는 1㎛ 미만, 더 바람직하게는 100㎚ 미만, 가장 바람직하게는 10㎚ 미만이다.
극도로 작은 층 두께가 사용되는 전자기 복사의 투과성에 긍정적인 영향을 미친다. 고체는 고체에서 입자(가령, 전자) 또는 준입자(quasiparticle)(특히, 광학 포논)와 상호작용하는 광자만 흡수할 수 있다. 이들 효과는 임의의 물리학자에게 충분히 알려져 있다. 이들 상호작용은 특정하게 피해질 수 없지만, 전자기 복사의 강도에 의해 광자의 개수를 증가시키거나 본 발명에 따르는 층 두께의 감소에 의해 고체에서 입자(또는 준입자)의 개수를 감소시키는 것(즉, 첫 번째는 광자 수가 우세하고 두 번째는 입자와 준입자 수가 우세함)이 가능하다. 따라서 고체는 더는 입자(또는 준입자)와 동일한 여기상태가 아니며, 본 발명에 따라, 코팅의 층 두께가 감소되므로써, 광자가 본질적으로 불투과성 고체를 침투할 수 있게 된다. 고체는 층 두께 때문에 적어도 부분적으로 투과적이다. 따라서 본 발명에 따르는 코팅의 작은 두께가 코팅을 침투하는 광자의 양에 긍정적인 영향을 미친다. 이는 다시 코팅에 의해 덮이는 엠보싱 물질의 경화에 긍정적인 영향을 미친다.
엠보싱 물질의 UV 경화에서, 엠보싱 물질과 가교 결합하는 본 발명에 따르는 코팅 물질이 전자기 복사의 파장 범위에 대해 적어도 부분적으로 투과성인 것이 바람직하다. 이 경우, 광학 투과성이 0% 초과, 바람직하게는 20% 초과, 더 바람직하게는 50% 초과, 더 바람직하게는 80% 초과, 가장 바람직하게는 95% 초과이다. 광 투과성에 대한 파장 범위는 100㎚ 내지 1,000㎚, 바람직하게는 150㎚ 내지 500㎚, 더 바람직하게는 200㎚ 내지 400㎚, 가장 바람직하게는 250㎚ 내지 350㎚의 값을 가진다.
엠보싱 물질이 열에 의해 경화되는 경우, 다이 - 특히 본 발명에 따르는 코팅 - 는 가능한 높은 열 전도율을 가진다. 이 경우, 열 전도율은 0.1 W/(m*K) 초과, 바람직하게는 1 W/(m*K) 초과, 더 바람직하게는 10 W/(m*K) 초과, 더 바람직하게는 100 W/(m*K) 초과, 가장 바람직하게는 1,000 W/(m*K) 초과이다.
코팅에 의한 구조적 다이가 특히 온도 안정적이도록 설계된다. 상기 구조적 다이는 25℃ 초과, 바람직하게는 100℃ 초과, 더 바람직하게는 500℃ 초과, 더 바람직하게는 1000℃ 초과, 가장 바람직하게는 1500℃ 초과의 온도에서 사용될 수 있다.
코팅 물질의 열 팽창 계수와 다이 물질의 열 팽창 계수 간 비가 10,000 미만, 바람직하게는 1,000 미만, 더 바람직하게는 100 미만, 더 바람직하게는 10 미만, 더 바람직하게는 5 미만, 가장 바람직하게는 정확히 1이다.
본 발명의 추가 특징이 청구항, 이하의 상세한 설명, 도면으로부터 자명해진다.
도 1은 본 발명에 따르는 제1 제작 단계에서의 다이의 횡단면도이다.
도 2는 본 발명에 따르는 제2 제작 단계에서의 다이의 횡단면도이다.
도 3은 본 발명에 따르는 제3 제작 단계에서의 다이의 횡단면도이다.
본 발명에 따른 추가 실시예에서, 접지(4)가 제공되고 층(5)으로 코팅되는 다이(1)의 제작이 개시된다.
도 1에 따르는 제1 제작 단계에서, 다이(1)가 다이 표면(1o)에 고정되고 구조물(2)이 백플레인(3)에 고정된다.
도 2에 따르는 제2 제작 단계에서, 다이(1)에 측방으로 원형으로, 바람직하게는 측방 주변 에지상에만 배열되는 전기 전도성 층, 접지(4)의 증착이 백플레인(3)의 백플레인 표면(3o) 상에서 수행된다.
도 3에 따르는 제3 제작 단계에서, 본 발명에 따라 코팅(5)을 갖고 다이(1)의 코팅이 수행되어, 코팅(5)이 접지(4)와 접촉하게 되어, 특히 적어도 대부분, 바람직하게는 완전히, 접지를 덮고, 따라서 코팅 표면(5o)과 접지(4) 간 전도성 접촉부가 제작된다.
접지(4)는 바람직하게는 완전히 다이(2)를 둘러싼다. 가령, 접지(4)의 측부(4s) 상에서 도선(L1)을 통해 전기 전하가 제거될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 도선(L2)을 통해 전하를 제거하기 위해 백플레인(3)을 통한 개구부(6)의 제작이 고려될 것이다.
백플레인(3)이 제거될 수 있는 경우, 다이(1)의 에지 상에 직접 접지(4)가 증착되는 것이 고려될 수 있다.
1 다이
1o 다이 표면
2 구조물
3 백플레인
3o 백플레인 표면
4 접지
5 코팅
5o 코팅 표면
6 개구부
L1, L2 도선

Claims (7)

  1. 마이크로구조물 및/또는 나노구조물을 기판 또는 연성 다이 상으로 제공하기 위한 다이 구조물을 갖는 구조적 다이(structural die)의 제작을 위한 방법으로서, 상기 다이 구조물은 코팅에 의해 적어도 부분적으로 코팅되는, 구조적 다이의 제작을 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다이 구조물 및/또는 구조적 다이는,
    폴리디메틸실록산 (PDMS),
    폴리머,
    페르플루오로폴리에테르 (PFPE),
    열가소성 플라스틱,
    열경화성 물질,
    금속,
    세라믹,
    유리
    중 적어도 하나로부터, 특히, 적어도 주로, 바람직하게는 완전히, 형성되는, 구조적 다이의 제작을 위한 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 코팅은
    화학 기상 증착 (CVD),
    물리 기상 증착 (PVD),
    PE-CVD,
    전기화학 증착,
    원자층 증착 (ALD),
    분자층 증착 (MLD)
    의 방법 중 적어도 하나에 의해 도포되는, 구조적 다이의 제작을 위한 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 본 발명에 따라 다이 구조물을 코팅하기 위한 코팅 물질로서,
    금속,
    Cr, Be, Wi, Cd, Ga, In, Ir, Mg, Mn, Mo, Os, Pa, Rh, Ru, Ta, Ti, V, Zn, Sn, Zr, Cu, Ni, Co, Fe, Pt, Ag, Au, Pb, W, Al,
    반도체 물질,
    Si, Ge,
    Figure pct00024
    -Sn, Se, Te, B, GaP, GaAs, InP, InSb, InAs, GaSb, GaN, AlN, InN, AlxGa1-xAs, InxGal-xN,
    세라믹,
    비-옥사이드 세라믹 (카바이드, 니트라이드, 보라이드, 실리사이드),
    Si3N4, BN, SiC,
    옥사이드 세라믹,
    Al2O3, MgO, ZrO2, TiO, Ti2O3, TiO2, SiO2 ,
    서브옥사이드,
    유리,
    폴리머,
    유기 분자
    의 물질/물질 분류 중 적어도 하나가 사용되는, 구조적 다이의 제작을 위한 방법.
  5. 나노구조물을 기판 또는 연성 다이상에 제공하기 위한 다이 구조물을 갖는 다이로서, 상기 다이 구조물은 코팅에 의해 적어도 부분적으로 코팅되는, 다이 구조물을 갖는 다이.
  6. 제5항에 있어서, 상기 다이 구조물은 경화된 폴리머, 특히, 엘라스토머, 바람직하게는 실록산, 바람직하게는 폴리디메틸실록산 (PDMS)로 구성되는, 다이 구조물을 갖는 다이.
  7. 마이크로구조물 및/또는 나노구조물을 기판 또는 연성 다이 상에 제공하기 위한 다이 구조물을 갖는 구조적 다이의 제작을 위한 장치로서, 상기 장치는 상기 다이 구조물을 코팅하기 위한 코팅 수단을 갖는, 구조적 다이의 제작을 위한 장치.
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