KR20190123643A - 심라인 제어가 우수한 대면적 복제몰드의 제조방법 및 이로부터 제조된 대면적 복제몰드 - Google Patents

심라인 제어가 우수한 대면적 복제몰드의 제조방법 및 이로부터 제조된 대면적 복제몰드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 심라인 제어가 우수한 대면적 복제몰드의 제조방법 및 이로부터 제조된 대면적 복제몰드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 몰드레진을 열건조 또는 노광하여 가경화시킴으로써 유동성을 제한시킨 후, 형성된 복제몰드를 경화시키는 과정을 반복하여 타일링함으로써, 각 단위몰드 영역 간의 간섭을 최소화시키고 심라인의 단차를 정교하고 용이하게 제어하여 심라인을 감소시킬 수 있는 대면적 복제몰드의 제조방법 및 이로부터 제조된 대면적 복제몰드에 관한 것이다.

Description

심라인 제어가 우수한 대면적 복제몰드의 제조방법 및 이로부터 제조된 대면적 복제몰드{Method for preparing a large-area replica mold having excellent seam line control, and a large-area replica mold prepared therefrom}
본 발명은 심라인 제어가 우수한 대면적 복제몰드의 제조방법 및 이로부터 제조된 대면적 복제몰드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 몰드레진을 열건조 또는 노광하여 가경화시킴으로써 유동성을 제한시킨 후, 형성된 복제몰드를 경화시키는 과정을 반복하여 타일링함으로써, 각 단위몰드 영역 간의 간섭을 최소화시키고 심라인의 단차를 정교하고 용이하게 제어하여 심라인을 감소시킬 수 있는 대면적 복제몰드의 제조방법 및 이로부터 제조된 대면적 복제몰드에 관한 것이다.
복잡 다단한 마이크로/나노 구조체의 수요가 증가함에 따라 기존의 포토리쏘그라피(Photolithography) 공정을 대체할 다양한 패턴성형기법이 제안되고 있다. 그 중 1990년대부터 활발히 연구되어온 나노임프린트(nanoimprint) 기술은 비대칭 구조, 3D 구조, 다단 입체구조 등에서 기존의 포토 공정을 점점 확장하여 대체해가고 있는 추세에 있다. 포토리쏘그라피 공정에서는 패턴을 대면적 기재에 전사하기 위해 노광 샷(shot) 간에 거리를 조절하여 step and repeat 방식으로 스티칭(stitching)하여 반복 노광함으로써 구현한다. 포토리쏘그라피 공정에서 포토마스크의 준비가 요구되는 것과 달리, 나노임프린트 공정에서는 생산성의 향상과 적용분야의 확대를 위해서 대면적 몰드의 제작이 필수적으로 요구되므로, 이러한 몰드는 필수적으로 수반되어야 할 핵심 공정도구(tool)이다.
그러나 나노임프린트 공정에 사용되는 몰드는 통상 고비용, 장시간에 걸쳐 제작된 마스터(master)로부터 복제(replication)되어 제조되며, 마스터의 크기에 비례하여 몰드의 크기가 제한되는 단점이 수반된다. 대면적 몰드의 제작은 대면적 패턴성형 제품의 제조를 가능케 할 뿐만 아니라, 넓게 제조된 띠 형태(belt)의 몰드 제작을 용이하게 하고, 이를 통해 롤투롤(R2R) 나노임프린트 등을 가능케 하기 때문에, 궁극적으로 연속 패턴성형 및 생산을 가능케 하는 매우 중요한 기술적 과제이다.
몰드에 따르는 제한을 극복하기 위해, 예컨대 대한민국 공개특허공보 제2013-0076329호나 제2013-0104575호에 개시된 바와 같이 산업계에서 다양한 방법들이 시도되어 상업화가 이루어졌다. 그럼에도 불구하고 이어붙이기(stitching)나 스테핑(stepping) 방법을 사용하는 경우 여전히 경계선(stitching line)이 맨눈으로도 쉽게 식별되므로, 보다 실용적인 적용을 위한 요구를 충족시키지 못하고 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 '몰딩(molding)'이란 도포된 복제몰드 레진이 마스터 몰드 표면에 미리 형성된 패턴의 홈 영역으로 채워져 들어가는 것을 의미하고, '심라인(seam line)'이란, 2회 이상의 연속 몰딩(molding) 공정을 통해 복제몰드를 이어붙여 넓게 확대하고자는 타일링 작업에서 두 개 이상의 복제몰드의 가장자리가 만나 그에 의해 만들어지는 단차에 의한 '경계선'(stitching line)을 의미하는 것이며, 그 경계선을 '심라인(seam line)'이라고 한다.
스템핑 과정 동안에, 대면적 패턴 제작을 위해서는 두 개 혹은 그 이상의 불연속적인 패턴이 사용되어야 하기 때문에 심라인이 형성된다. 일반적인 스템핑 장비와 방법으로는 심라인은 통상적으로 최소 수 마이크로미터 이상 발생하게 된다. 이러한 심라인의 감소를 위해서는 정밀한 스테이지 이동과 액상 몰드레진의 공급량 제어를 위한 정밀토출제어 장치가 필요하다. 더더욱, 심라인을 나노스케일로 제어하기 위해서는 얼라인먼트 기능을 동반한 정밀제어스테이지와, 액량과 위치를 제어하기 위한 고정밀 액상 토출제어 장치 등이 필요하므로, 고비용과 기술적 어려움을 동반하게 된다. 아울러, 몰딩 시 마다 액상 레진의 스퀴징(squeezing) 과정에 액체인 레진의 흐름성으로 인해 불규칙하게 퍼지기 때문에 간섭효과로 수 마이크로미터 단차의 심라인을 남기는 등, 심라인의 단차와 위치를 쉽게 제어하지 못하는 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 몰드레진을 열건조 또는 노광하여 가경화시킴으로써 유동성을 제한시킨 후, 형성된 복제몰드를 경화시키는 과정을 반복하여 타일링함으로써, 각 단위몰드 영역 간의 간섭을 최소화시키고 심라인의 단차를 정교하고 용이하게 제어하여 심라인을 감소시킬 수 있는 대면적 복제몰드의 제조방법 및 이로부터 제조된 대면적 복제몰드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하고자 본 발명은, 기재 상에 광경화성 몰드레진을 도포하는 제1단계; 상기 도포된 몰드레진을 열건조 또는 노광하여 반고체 비정질도막을 얻는 제2단계; 단위몰드 패턴이 형성된 마스터 몰드를 이용하여 상기 반고체 비정질도막의 일부를 가압하여 복제몰드의 형상을 몰딩하는 제3단계; 몰딩된 복제몰드의 영역에 대해서만 빛을 조사하여, 완전 경화된 복제몰드 영역을 구현하는 제4단계; 및 완전 경화된 복제몰드로부터 마스터 몰드를 이형하고, 상기 마스터 몰드를 복제몰드 영역의 일단부와 이격하여, 경화되지 않은 반고체 비정질도막 상부에 위치 및 정렬시키는 제5단계;를 포함하고, 상기 제3단계 내지 제5단계를 1회 이상 반복 수행하는, 대면적 복제몰드의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 방법으로 제조된 대면적 복제몰드가 제공된다.
본 발명에 따르면, 작은 면적의 마스터 몰드로부터 그 용도에 따라 크기를 제어할 수 있는 대면적 복제몰드를 제공할 수 있다. 기존에는 액상의 몰드레진을 사용하여 대면적 복제몰드를 제작함에 있어서, 매 단위 타일링 공정마다 코팅한 후 스테이지를 정밀하게 움직임에도 불구하고 몰드레진의 액상 흐름성으로 인한 간섭효과로 수 마이크로미터 단차의 심라인을 남기는 문제가 있었으나, 본 발명에 따른 제조방법은 몰드레진의 1회 도포 및 가경화를 통해 광경화몰드 레진층의 유동성이 제한됨으로써, 타일링 단위공정 중에 각 단위몰드 영역 간의 간섭이 최소화되어 심라인 단차가 제어된 대면적 몰드를 쉽게 제조할 수 있다.
또한, 완전 광경화되어 패턴이 기 형성된 앞선 복제몰드 영역은 추가로 몰딩되지 않는 반면, 빛에 노출되지 않도록 포토마스킹(photomasking) 처리된 잔여 몰드레진 영역에서만 몰딩이 이루어지기 때문에, 비교적 간단한 수준의 정렬(alignment)에 의해서도 반복된 타일링 공정을 통해 복제몰드 간의 심라인 단차를 500nm 이하로 더욱 정교하게 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 대면적 복제몰드의 제조방법으로서, 패턴이 형성된 부위를 제외한 일측 표면이 포토마스킹 처리된 마스터 몰드를 사용한 경우의 제조방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 대면적 복제몰드의 제조방법으로서, 광경화성 몰드레진이 도포되는 면의 반대쪽 면이 포토마스킹 필름으로 처리된 기재를 사용한 경우의 제조방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예와 비교예에서 제조한 대면적 복제몰드에서, 제1 복제몰드 영역과 제2 복제몰드 영역 사이에 발생한 심라인의 단면을 광학현미경으로 촬영한 사진을 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 대면적 복제몰드 제조방법에 대해 상세히 설명하고자 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께와 모양은 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것일 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
본 발명의 대면적 복제몰드의 제조방법은, 기재 상에 광경화성 몰드레진을 도포하는 제1단계; 상기 도포된 몰드레진을 열건조 또는 노광하여 반고체 비정질도막을 얻는 제2단계; 단위몰드 패턴이 형성된 마스터 몰드를 이용하여 상기 반고체 비정질도막의 일부를 가압하여 복제몰드의 형상을 몰딩하는 제3단계; 몰딩된 복제몰드의 영역에 대해서만 빛을 조사하여, 완전 경화된 복제몰드 영역을 구현하는 제4단계; 및 완전 경화된 복제몰드로부터 마스터 몰드를 이형하고, 상기 마스터 몰드를 복제몰드 영역의 일단부와 이격하여, 경화되지 않은 반고체 비정질도막 상부에 위치 및 정렬시키는 제5단계;를 포함하고, 상기 제3단계 내지 제5단계를 1회 이상 반복 수행하는 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제조방법은 준비단계에서 먼저 단위몰드 패턴이 형성된 마스터 몰드를 준비할 수 있다. 특별히 한정하지 않으나, 상기 마스터 몰드는 도 1과 같이 패턴이 형성된 부위를 제외한 일측 표면이 포토마스킹 처리된 것일 수 있으며, 예를 들어 패턴이 형성된 표면 혹은 배면에 빛을 차단할 수 있는 별도의 포토마스킹(photomasking) 층을 형성하거나, 포토마스킹 필름으로 처리할 수 있다. 또한, 별도의 포토마스킹 필름 등을 마스터 몰드의 하측 또는 기재(backplane) 하측부 배면 등에 별도의 포토마스킹 기능을 하는 포토마스크필름 등을 거치하여 놓을 수 있으며, 예컨대, 기재 상에 몰드레진이 도포되는 면이나 혹은 그 반대쪽 면에 마스킹 처리가 된 별도의 포도마스크를 거치하여 노광할 수 있으며, 이를 통해 후술하는 바와 같이 몰딩된 복제몰드의 영역에 대해서만 빛을 조사시켜 복제몰드 형상만을 부분적으로 완전 경화시킬 수 있다.
본 발명에 사용되는 마스터 몰드는 어떤 방식으로 제작된 것이든, 어떤 재질의 것이든 제한되지 않으며, 광경화성 몰드레진에 대해 열건조 또는 노광 등의 제한적 가경화를 수행하여 얻어지는 반고체 비정질(amorphous) 몰드레진 도막층보다 높은 기계적 강성을 가질 수 있다.
본 발명의 대면적 복제몰드의 제조방법은, 기재 상에 광경화성 몰드레진을 도포하는 제1단계를 포함한다.
본 발명의 광경화성 몰드레진은, (메타)아크릴레이트 관능기를 가지는 고분자 바인더(polymeric binder) 또는 올리고머릭 프리폴리머(oligomeric Prepolymer), (메타)아크릴레이트 관능기를 가지는 모노머, 및 광개시제를 포함하는 조성물로 제조된 것일 수 있다. 또한, 상기 조성물은, 반고체 도막을 유도하고 경화 수축을 제어하기 위해 (메타)아크릴레이트 관능기를 가지지 않는 비반응성 고분자 바인더(Polymeric binder) 또는 올리고머릭 프리폴리머(oligomeric prepolymer), 반고체 비정질 몰드레진 도막의 유리전이온도를 조절하기 위한 가소제, 마스터 몰드와의 분리를 용이하게 하기 위한 이형제, 레벨링제, 소포제, 안정제, 용제 등의 하나 이상의 성분을 추가하여 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 (메타)아크릴레이트 관능기를 가지는 고분자 바인더 또는 올리고머릭 프리폴리머로는 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 에폭시 올리고머, 폴리에스터 아크릴레이트 올리고머, 폴리에테르(polyether) 아크릴레이트 올리고머, 부타디엔계 올리고머, 스피렌(spirane) 아크릴레이트 올리고머, 멜라민 내지 우레아계 올리고머 등을 사용할 수 있다.
(메타)아크릴레이트 관능기를 가지는 모노머로는 이소보닐 아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,3-부탄디올 디아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 네오펜틸 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 (하이드록시) 펜타아크릴레이트, 알콕실레이티드 테트라아크릴레이트, 옥틸데실 아크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 베헤닐 아크릴레이트 등을 사용할 수 있다.
(메타)아크릴레이트 관능기를 가지지 않는 비반응성 고분자 바인더 또는 올리고머릭 프리폴리머로는 메틸메타아크릴레이트, 에틸메타아크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트, 스타이렌 중에서 하나 이상을 이용하여 제조된 공중합체 또는 셀루로즈(cellulose)계 공중합체(cellulose acetate, cellulose acetate propionate, cellulose acetate butyrate 등)을 사용할 수 있다.
광개시제로는, 활성에너지선에 의해 자유라디칼 또는 양이온을 발생시키는 화합물인 것이 바람직하다. 자유라디칼 개시제로는 벤질 케탈류, 벤조인 에테르류, 아세토페논 유도체, 케톡심 에테르류, 벤조페논, 벤조 또는 티옥산톤계 화합물 등이 있고, 상기 양이온성 개시제는 오늄 염(onium salts), 페로세늄 염(ferrocenium salts), 또는 디아조늄 염(diazonium salts) 등을 사용할 수 있다.
이형제로는 실리콘기 또는 불소기를 갖거나 실리콘기 및 불소기를 모두 갖는 광경화형 화합물로서. 바람직한 예로는 실리콘기 함유 비닐 화합물 또는 실리콘기 함유 (메타)아크릴레이트 화합물, (메타)아크릴옥시기 함유 오가노실록산, 실리콘 폴리아크릴레이트, 플루오로알킬기 함유 비닐 화합물, 플루오로알킬기 함유 (메타)아크릴레이트 화합물, 불소 폴리아크릴레이트, 폴리디메틸실록산, 불소 중합체, 디메틸 실리콘 오일 등을 사용할 수 있다.
가소제로는, 디-2-에틸헥실 프탈레이트(Di-2-ethylhexyl phthalate), 디-n-옥틸 프탈레이트(Di-n-octyl phthalate), 디-i-옥틸 프탈레이트(Di-i-octyl phthalate), 디-i-데실 프탈레이트 (Di-i-decyl phthalate), 디-n-운데실 프탈레이트(Di-n-undecyl phthalate), 디-n-트리데실 프탈레이트(Di-n-tridecyl phthalate), 트리-2-에틸헥실 트리멜리테이트(Tri-2-ethylhexyl trimellitate), 디-2-에틸헥실 아디페이트(Di-2-ethylhexyl adipate), 디-2-에틸헥실 세바케이트(Di-2-ethylhexyl sebacate), 디-2-에틸헥실 아젤레이트(Di-2-ethylhexyl azelate), 에폭시화 아마인유(Epoxidized linseed oil), 에폭시화 콩기름(Epoxidized soya oil), 폴리(알킬렌 아디페이트, 세바케이트 또는 아젤레이트) (Poly(alkylene adipates, sebacates, or azelates), 염화 파라핀(Chlorinated paraffins), 인산염 에스테르(Phosphate esters) 등을 사용할 수 있다.
레벨링제로는 실리콘오일계, 폴리아크릴산알킬계, 폴리알킬비닐에테르계, 셀루로오즈 아세테이트 부틸레이트계, 디메틸 폴리실록산계, 메틸페닐 폴리실록산계, 유기변성 폴리실록산계, 불소계 계면활성제 등을 사용할 수 있다.
소포제로는 알코올계, 미네랄오일계, 실리콘계, 비실리콘계 등을 사용할 수 있다.
안정제로는 벤조페논(benzophenone)계, 옥살아닐라이드(oxalanilide)계, 벤조드리아졸(benzotriazole)계, 트리아진(triazine)계, 하이드로퀴논계, 락톤계, 입체장애 페놀(hindered phenol)계, 포스페이트(phosphite)계, 티오에스터(thioester)계, 입체장애 아민계(HALS) 등을 사용할 수 있다.
용제로는 탄화수소계, 할로겐화 탄화수소계, 알코올류, 알데히드류, 에테르류, 에스테르류, 케톤류, 글리콜에테르류, 카보네이트류 등을 사용할 수 있다.
특별히 한정하지 않으나, 광경화성 몰드레진을 기재 상에 도포하는 방법으로는, 스핀코팅, 슬릿코팅, 딥코팅, 잉크젯, 실크인쇄 등의 다양한 방법을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 대면적 복제몰드의 제조방법에서 사용되는 기재는 투명도 혹은 유연성 등에 한정되지 않으며, 복제몰드의 용도와 기능에 따라 모든 가능한 기재를 포함한다. 바람직하게는 PET 내지 PC필름을 포함한 각종 열가소성 필름, 각종 플라스틱, 유리, 실리콘, 금속, 세라믹, 각종 산화막을 포함하는 기재 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 대면적 복제몰드의 제조방법은, 상기 도포된 몰드레진을 열건조 또는 노광하여 반고체 비정질도막을 얻는 제2단계를 포함한다.
상기 광경화성 몰드레진의 제조를 위한 조성물이 용제를 포함하는 경우에는 열건조를 통해 유체의 유동성을 제어하거나, 혹은 조성물이 용제를 포함하지 않는 경우에는 경화량(dose energy) 제어 등에 의한 제한적 광(光) 가경화를 통해 유체의 유동성을 제어하여, 반고체 비정질 도막을 얻을 수 있다.
본 발명의 대면적 복제몰드의 제조방법은, 단위몰드 패턴이 형성된 마스터 몰드를 이용하여 상기 반고체 비정질도막의 일부를 가압하여 복제몰드의 형상을 몰딩하는 제3단계를 포함한다.
이와 같이, 반고체 비정질 몰드레진층을 준비된 마스터 몰드로 가압하여 몰딩하는 것을 스템핑이라고 하며, 경우에 따라서는 반고체 비정질 몰드레진이 마스터 몰드의 음각 영역으로 채워지는 몰딩(molding)을 보다 용이하게 하기 위해, 반고체 비정질도막의 유리전이온도와 완전 경화된 복제몰드의 유리전이온도 사이의 온도로 열을 가할 수 있다. 특별히 한정하지 않으나, 상기 반고체 비정질도막의 유리전이온도(Tg)는 -50~30℃이고, 완전 경화된 복제몰드의 유리전이온도(Tg)는 40℃ 이상일 수 있다.
본 발명의 대면적 복제몰드의 제조방법은, 몰딩된 복제몰드의 영역에 대해서만 빛을 조사하여, 완전 경화된 복제몰드 영역을 구현하는 제4단계를 포함한다.
일 구체예에서, 몰딩(molding)된 복제몰드의 형상에 대해 포토마스킹 처리(층 또는 필름)된 마스터 몰드의 상측부 또는 기재부 하측부 방향으로 빛을 쬐어 광경화성 복제몰드 재료를 경화시켜 복제몰드를 제조할 수 있다(본 명세서에서는 편의상, 최초로 제조된 복제몰드를 “제1 복제몰드”, 제1 복제몰드 이후에 제조된 복제몰드를 “제2 복제몰드”라 지칭한다). 이 때, 본 발명의 몰드레진의 경화를 위해 쬐어주는 빛은 각각의 단위 복제몰드가 형성되는 광경화 영역을 정확하게 구분해주기 위해, 렌즈 또는 편광자 등을 이용한 직진평행광(collimated light)을 사용할 수 있다.
본 발명의 대면적 복제몰드의 제조방법은, 완전 경화된 복제몰드로부터 마스터 몰드를 이형하고, 상기 마스터 몰드를 복제몰드 영역의 일단부와 이격하여, 경화되지 않은 반고체 비정질도막 상부에 위치 및 정렬시키는 제5단계를 포함한다.
상기 5단계에서는, 형성된 제1 복제몰드로부터 마스터 몰드를 물리적, 화학적 또는 전자기적 방법으로 분리(이형)시킬 수 있다. 또한, 도 1 및 도 2을 참조하면, 이형된 마스터 몰드를 제1 복제몰드 영역의 일단부와 일정 거리를 이격하여, 제2 복제몰드를 형성할 영역에 마스터 몰드를 정렬시킬 수 있다. 바람직하게는 상기 제1 복제몰드의 일단부와 임의의 거리 이내로 겹치면서, 연이어 제2 복제몰드가 형성되도록 하기 위해, 마스터 몰드를 경화되지 않은 반고체 비정질도막 상부에 위치 및 정렬시킬 수 있다. 제2 복제몰드가 형성될 반고체 비정질도막 영역은, 제1 복제몰드가 형성될 때, 마스터 몰드나 기재의 포토마스킹 처리에 의해 경화되지 않은 영역이므로, 마스터 몰드의 가압에 의해 복제몰드의 형상이 몰딩될 수 있다.
본 발명의 대면적 복제몰드의 제조방법은, 상기 (제1) 복제몰드가 형성된 이후에, 상기 제3단계 내지 제5단계를 1회 이상 반복 수행하여, 추가적으로 복제몰드를 형성할 수 있다.
즉, 반고체 비정질도막을 준비된 마스터 몰드로 가압하여 몰딩하는 2차(또는 그 이상의) 스템핑이 수행될 수 있으며, 각 공정은 상기 전술한 바와 동일하게 수행될 수 있다. 이때, 반고체 비정질 도막을 유지하고 있는 영역은 가압 내지 열에 의해 유동성을 가지므로, 마스터 몰드 음 각 패턴부 내로 몰딩되는 한편, 임의의 거리 이내로 겹쳐진 제1 복제몰드 영역은 앞서 광경화가 이미 충분히 이루어져 유동성이 제한되기 때문에, 마스터 몰드에 의해 몰딩되지 않고 기 형성된 제1 복제몰드의 형태를 유지하게 된다.
다음으로, 제2 복제몰드가 몰딩된 상태에서, 포토마스킹 처리된 마스터 몰드의 상측부 또는 포토마스킹 처리된 기재의 하측부 방향으로 빛을 쬐어, 형성된 제2 복제몰드의 형상에 대해서만 빛을 조사함으로써 완전 경화시켜, 제2 복제몰드를 제조할 수 있다.
상기 제3단계 내지 제5단계는 원하는 영역의 크기에 따라 반복하여 실시할 수 있다.
또한 본 발명의 대면적 복제몰드의 제조방법에서는, 상기 공정으로 제작된 대면적 복제몰드 표면의 경화밀도를 더욱 높여 몰드의 강도를 개선하기 위해, 복제몰드 표면에 전면노광을 추가로 진행할 수 있다.
본 발명의 대면적 복제몰드의 제조방법은, 표면의 기계적 강도 개선 내지 표면 보호를 위해 복제몰드 표면에 불소화합물, 실리콘화합물, 유기전구체(organic precursor), 산화물, 금속, 세라믹 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나를 증착시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 대면적 복제몰드의 제조방법은, 이형성(releasing) 또는 젖음성(wetting) 향상을 위해 몰드표면에 플라즈마 처리에 의한 친수화 표면처리 내지는 SAM(self-assembly monolayer) 처리에 의해 소수성 이형처리를 수행하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 예컨대 복제몰드 표면에 질소, 아르곤, 산소, 수소 또는 이들의 조합을 이용한 플라즈마 처리; 또는 불소계 또는 실리콘계 화합물을 이용한 몰드 표면처리;를 수행하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 방법으로 제조된 대면적 복제몰드가 제공된다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위해 실시예 등을 통해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명에 따른 실시예들은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이며, 다만 당업자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제공하는 것이다.
[실시예]
본 발명의 대면적 복제몰드의 제조
<실시예 1>
하기 표 1과 같이 광경화성 몰드레진의 조성물을 제조하여 대면적 복제 몰드를 제작하였다. 본 명세서에 있어 조성물들의 성분 함량은 중량(wt)%로 나타내었다.
먼저, 표 1과 같이 제조된 복제몰드용 레진을 미리 준비된 PET 기판 상에 도포한 후, 90℃ 오븐에 60초 방치하여 용제를 휘발, 건조시켜 몰드레진의 반고체 비정질도막을 얻었다.
이후, 상기 반고체 비정질도막 상부에, 미리 준비된 포토마스킹된 마스터 몰드(단위몰드 패턴이 형성되어 있고, 패턴이 형성된 부위를 제외한 일측 표면이 포토마스킹 처리됨)를 올린 뒤, 가압하여 몰딩하고 그 상태에서 마스터 몰드 상측부로 평행 자외선(UV)를 300mJ/cm2 조사하여 몰드레진을 완전 경화시켰다. 이후 형성된 제1 복제몰드로부터 마스터 몰드를 이형, 분리하였다.
그 후, 제2 복제몰드의 성형을 위해 상기 형성된 제1 복제몰드 영역의 일단부로부터 1mm 이내로 겹치도록 하여, 준비된 포토마스킹된 마스터 몰드를 정렬하여 올린 뒤, 가압하여 몰딩하고 그 상태에서 또 다시 마스터 몰드 상측부로 평행 자외선(UV)를 300mJ/cm2 조사하여 몰드레진을 완전 경화시켰다. 이후 형성된 제2 복제몰드로부터 마스터 몰드를 이형, 분리하였다.
성 분 함량(wt%)
6F 우레탄 아크릴레이트 올리고머 10
디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트 13
1,6-헥산디올 디아크릴레이트 5
MMA 공중합체 20
1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤 1.0
폴리실록산 1.0
메틸에틸케톤(MEK) 50
실리콘계 소포제(BYK-066N) 상기 100중량% 대비 0.1%
<실시예 2>
하기 표 2과 같이 광경화성 몰드레진의 조성물을 제조하여, 대면적 복제몰드를 제작하였다. 본 명세서에 있어 조성물들의 함량은 중량(wt)%로 나타내었다.
먼저 표 2과 같이 제조된 복제몰드용 레진을 미리 준비된 PET 기판 상에 도포한 후, 공기층에 노출된 상태에서 자외선(UV)을 200mJ/cm2로 전면노광하여 몰드레진의 반고체 비정질도막을 얻었다.
이후, 상기 반고체 비정질 몰드 도막 상부에, 미리 준비된 포토마스킹된 마스터 몰드(단위몰드 패턴이 형성되어 있고, 패턴이 형성된 부위를 제외한 일측 표면이 포토마스킹 처리됨)를 올린 뒤, 가압하여 몰딩하고 그 상태에서 마스터 몰드 상측부로 평행 자외선(UV)를 300mJ/cm2 조사하여 몰드레진을 완전 경화시켰다. 이후 형성된 제1 복제몰드로부터 마스터 몰드를 이형, 분리하였다.
그 후, 제2 복제몰드의 성형을 위해 상기 형성된 제1 복제몰드 영역의 일단부로부터 1mm 이내로 겹치도록 하여, 준비된 포토마스킹된 마스터 몰드를 정렬하여 올린 뒤, 가압하여 몰딩하고 그 상태에서 또 다시 마스터 몰드 상측부로 평행 자외선(UV)를 300mJ/cm2 조사하여 몰드레진을 완전 경화시켰다. 이후 형성된 제2 복제몰드로부터 마스터 몰드를 이형, 분리하였다.
성 분 함량(wt%)
3F 우레탄 아크릴레이트 올리고머 35
1,6-헥산디올 디아크릴레이트 33
이소보닐 아크릴레이트 30
1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤 1.0
폴리실록산 1.0
실리콘계 소포제(BYK-066N) 상기 100중량% 대비 0.1%
<비교예>
하기 표 3과 같이 액상 광경화성 몰드레진의 조성물을 제조하여, 대면적 복제몰드를 제작하였다. 본 명세서에 있어 조성물들의 함량은 중량(wt)%로 나타내었다.
먼저 표 3과 같이 제조된 복제몰드용 레진을 미리 준비된 PET 기판 상에 도포한 후, 액상 몰드 도막 상부에 미리 준비된 포토마스킹된 마스터 몰드를 올린 뒤, 가압하여 몰딩하고 그 상태에서 마스터 몰드 상측부로 평행 자외선(UV)를 500mJ/cm2 조사하여 몰드레진을 완전 경화시켰다. 이후 형성된 제1 복제몰드로부터 마스터 몰드를 이형, 분리하였다.
그 후, 제2 복제몰드의 성형을 위해 동일한 광경화성 복제몰드 레진을 도포하고, 상기 형성된 제1 복제몰드 영역의 일단부로부터 1mm 이내로 겹치도록 하여, 준비된 포토마스킹된 마스터 몰드를 정렬하여 올린 뒤, 가압하여 몰딩하고 그 상태에서 마스터 몰드 상측부로 평행 자외선(UV)를 500mJ/cm2 조사하여 몰드레진을 완전 경화시켰다. 이후 형성된 제2 복제몰드로부터 마스터 몰드를 이형, 분리하였다.
성 분 함량(wt%)
6F 우레탄 아크릴레이트 올리고머 48
디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트 30
1,6-헥산디올 디아크릴레이트 20
1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤 1.0
폴리실록산 1.0
실리콘계 소포제(BYK-066N) 상기 100중량% 대비 0.1%
상기 실시예 1 및 2와 비교예에서 프리즘 구조를 가지는 동일한 마스터 몰드를 사용하여 2회 연속 몰딩(molding) 공정을 실시한 후, 복제몰드를 이어 붙여 타일링한 제1 복제몰드 영역과 제2 복제몰드 영역 사이 중간에 발생한 심라인의 단면을 광학현미경으로 촬영하여, 이를 도 3에 나타내었다.
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 제조방법에 따른 실시예 1 및 2의 경우에는 몰드레진의 도포 및 가경화를 통해 광경화몰드 레진층의 유동성이 제한됨으로써, 타일링 단위공정 중에 각 단위몰드 영역 간의 간섭이 최소화되어, 심라인 단차가 제어된 대면적 몰드를 쉽게 제조할 수 있음을 확인하였다.
반면, 액상의 몰드레진을 사용한 비교예에서는, 매 단위 타일링 공정에서 몰드레진의 액상 흐름성으로 인한 간섭효과로 수 마이크로미터 단차의 심라인이 발생함을 확인할 수 있었다.

Claims (11)

  1. 기재 상에 광경화성 몰드레진을 도포하는 제1단계;
    상기 도포된 몰드레진을 열건조 또는 노광하여 반고체 비정질도막을 얻는 제2단계;
    단위몰드 패턴이 형성된 마스터 몰드를 이용하여 상기 반고체 비정질도막의 일부를 가압하여 복제몰드의 형상을 몰딩하는 제3단계;
    몰딩된 복제몰드의 영역에 대해서만 빛을 조사하여, 완전 경화된 복제몰드 영역을 구현하는 제4단계; 및
    완전 경화된 복제몰드로부터 마스터 몰드를 이형하고, 상기 마스터 몰드를 복제몰드 영역의 일단부와 이격하여, 경화되지 않은 반고체 비정질도막 상부에 위치 및 정렬시키는 제5단계;를 포함하고,
    상기 제3단계 내지 제5단계를 1회 이상 반복 수행하는, 대면적 복제몰드의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 광경화성 몰드레진은,
    (메타)아크릴레이트 관능기를 가지는 고분자 바인더(polymeric binder) 또는 올리고머릭 프리폴리머(oligomeric Prepolymer), (메타)아크릴레이트 관능기를 가지는 모노머, 및 광개시제를 포함하는 조성물로 제조된 것인, 대면적 복제몰드의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 조성물은, (메타)아크릴레이트 관능기를 가지지 않는 고분자 바인더(polymeric binder) 또는 올리고머릭 프리폴리머(oligomeric Prepolymer), 가소제, 이형제, 소포제, 레벨링제, 안정제 및 용제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 추가로 포함하는, 대면적 복제몰드의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 마스터 몰드는, 패턴이 형성된 부위를 제외한 일측 표면이 포토마스킹 처리된 것인, 대면적 복제몰드의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 기재 상에 몰드레진이 도포되는 면이나 혹은 그 반대쪽 면에 마스킹 처리가 된 별도의 포도마스크를 거치하여 노광하는, 대면적 복제몰드의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 제3단계에서 반고체 비정질도막의 유리전이온도와 완전 경화된 복제몰드의 유리전이온도 사이의 온도로 열을 가하는, 대면적 복제몰드의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 반고체 비정질도막의 유리전이온도(Tg)는 -50~30℃이고, 완전 경화된 복제몰드의 유리전이온도(Tg)는 40℃ 이상인, 대면적 복제몰드의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 제4단계에서 복제몰드에 조사되는 빛은 직진 평행광(collimated light)인, 대면적 복제몰드의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 복제몰드 표면에 불소화합물, 실리콘화합물, 유기전구체, 산화물, 금속, 세라믹 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나를 증착시키는 단계를 추가로 포함하는, 대면적 복제몰드의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 복제몰드 표면에
    질소, 아르곤, 산소, 수소 또는 이들의 조합을 이용한 플라즈마 처리; 또는
    불소계 또는 실리콘계 화합물을 이용한 몰드 표면처리;
    를 수행하는 단계를 추가로 포함하는, 대면적 복제몰드의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 대면적 복제몰드.
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