KR20210003772A - 스탬프 및 엠보싱 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소프트 스탬프(2) 및 소프트 스탬프(2)에 고정된 캐리어(1)를 포함하는 스탬프(3)에 관한 것이다.
Description
본 발명은 본 발명의 청구범위에 따른 스탬프, 스탬프 사용방법, 스탬프를 포함하는 장치 및 엠보싱 방법에 관한 것이다.
종래 기술에서, 엠보싱 화합물에 대한 두 가지 기본 유형의 경화 메커니즘(curing mechanism)이 있으며, 이는 수 많은 엠보싱 방법들 중 하나에 의해 형성될 수 있다. 엠보싱 화합물은, 한편으로는, 열적으로 경화될 수 있으며, 다른 한편으로는 전자기 복사에 의해 경화될 수 있다. 이 외에도, 열가소성 재료에서 엠보싱이 발생되는 종래 기술의 열 엠보싱("핫 엠보싱") 공정이 존재한다. 특히, 열 경화 또는 열 엠보싱 공정은, 필요한 열을 제공할 수 있는 매우 복잡하고 큰 가열 시스템(heating system)들을 포함하는 장치에 의해 수행된다. 이러한 가열 시스템들은 엠보싱 되어야 하는 엠보싱 화합물이 위치되는 기판(substrate) 또는 스탬프(stamp) 위 및/또는 아래에 위치된다.
종래 기술의 주요 문제점은 가열 시스템의 구조적 디자인이다. 대부분의 가열 시스템들은, 대형이며, 부피가 크고, 다루기 어렵고, 비싸며, 경화되어야 하는 엠보싱 화합물 또는 엠보싱 되어야 하는 엠보싱 화합물 근처에서는 열을 생성하지 않는다. 생성된 열은 전체적인 스탬프에 의해 및/또는 샘플 홀더와 기판을 통해 엠보싱 화합물로 전달되어야 한다. 특히, 소프트 스탬프가 고정되는 캐리어 및 가열 시스템 사이의 효율적인 열 접촉은, 캐리어와 소프트 스탬프가 구부러지고 가열이 스탬프 쪽에서 수행되면 손실된다. 경화되어야 하는 엠보싱 화합물 방향으로 가열 시스템에서 나오는 열 흐름은, 가열 시스템 자체가 구부러지게 형성되지 않은 한, 캐리어 뒷면과 가열 표면 사이의 열 저항과 연결되어야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점들을 해결하는 데 있다.
상기 목적은 청구범위에 기재된 특징들로 해결된다. 본 발명의 유리한 변형예들은 종속항들에 기술된다. 발명의 설명, 청구범위 및/또는 도면에 기술되고 도시된 2개 이상의 특징들의 모든 조합은 본 발명의 범위에 속한다. 값 범위가 명시되어 있는 한, 임의의 중간값은 한계값으로 기술된 것으로 간주되어야 한다.
본 발명에 따르면, 소프트 스탬프(soft stamp) 및 소프트 스탬프에 고정된 캐리어(carrier)를 포함하는 스탬프(stamp)가 제공되는데, 캐리어는 하나 이상의 가열 요소(heating element)를 포함한다.
캐리어 및 소프트 스탬프는, 바람직하게는 접착력에 의해서만, 특히 캐리어 상에 엠보싱되는 소프트 스탬프에 의해 함께 고정되는 것이 바람직하다. 하지만, 소프트 스탬프가, 캐리어 상에 위치한 고정 요소에 의해 캐리어와 함께 형성되고 고정되는 것도 고려할 수 있다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 스탬프, 뿐만 아니라, 하나 이상의 가열 요소를 조절하기 위한 컨트롤 유닛(control unit), 특히 전류원(current source) 및/또는 전압원(voltage source)을 포함하는 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 엠보싱 화합물을 엠보싱 하기 위해 본 발명에 따른 스탬프의 사용방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 스탬프로 엠보싱 화합물을 엠보싱하기 위한 방법이 제공되는데, 상기 방법은, 특히, 하기 순서로, 하기 단계들을 포함하되, 이 단계들은:
- 엠보싱 화합물로 기판을 코팅하는 단계,
- 스탬프를 기판에 대해 정렬하는 단계,
- 스탬프에 의해 엠보싱 화합물을 엠보싱 하는 단계,
- 캐리어의 하나 이상의 가열 요소에 의해 엠보싱 화합물을 가열하는 단계,
- 엠보싱 화합물로부터 스탬프를 제거하는 단계이다.
본 발명은, 특히 기술적으로 매우 상이한 특성을 가진 2개의 구성요소들로부터 핫 엠보싱을 위한 스탬프를 형성하는 개념에 따른다. 스탬프는 직접 가열할 수 있는 캐리어, 및 부드럽고 변형가능한 재료로 제조된 구조적 부분(소프트 스탬프)을 포함한다. 캐리어는 직접 가열할 수 있도록 구성되는데 즉 가열 요소는 캐리어의 고체-상태 구조에서 직접 구성된다. 따라서, 캐리어는 기계적 구조적 요소 뿐만 아니라 히터, 특히 박층 히터(thin layer heater)로서 사용된다.
본 발명에 따른 스탬프 및 상응하는 소프트 스탬프가 접촉할 수 있는 종래 기술의 구성요소들 사이에서 구분되는 특징은, 본 발명에 따른 스탬프 및 캐리어도 변형 가능하고 그에 상응하게 낮은 굽힘 저항(bending resistance)을 갖는다는 것이다. 게다가, 캐리어는 낮은 굽힘 저항 외에 하나 이상의 가열 요소를 포함한다.
본 발명의 본질은, 특히, 스탬프의 캐리어에서 직접, 고체 상태의 물리적 공정에 의해, 특히 줄 열(Joule heat)의 생성에 의해 가열이 생성되는 스탬프를 제공하는 데 있다. 특히, 박층 히터이다. 히터는, 특히, 수 밀리미터 두께의 캐리어에 공간을 가지도록 구성된다.
엠보싱 화합물의 경화에 필요한 열은 유리하게는 엠보싱 화합물에 가능한 최대한 가깝게 생성된다. 따라서, 먼 거리에 걸쳐 열 전달이 발생하지 않거나 혹은 대부분 열 손실이 최소화된다. 스탬프는, 전체적으로, 현저히 작고 비용이 적게 든다.
본 발명에 따른 스탬프는 소프트 스탬프 및 소프트 스탬프에 고정된 캐리어를 포함하며, 캐리어는 하나 이상의 가열 요소를 포함한다.
캐리어, 특히, 후면 플레이트(back plate)는 소프트 스탬프를 위한 안정화 요소, 특히 구조적 요소를 의미하는 것으로 이해하면 된다. 캐리어는, 특히, 플레이트 또는 필름일 수 있다. 캐리어는 하나 이상의 능동 및/또는 수동 히터를 포함한다.
소프트 스탬프는 엠보싱 화합물이 엠보싱 되는 구조물들을 포함하는 엠보싱 요소(embossing element)를 의미하는 것으로 이해하면 된다. 소프트 스탬프는 캐리어에, 특히, 가역적으로(reversibly), 즉 탈착식으로(detachably) 고정된다.
소프트 스탬프를 제조하기 위한 소프트 스탬프 재료는 특히 UV 경화성 재료 또는 열 경화성 재료일 수 있다. 보다 일반적으로는, 경화는 전자기 복사, 열, 전류, 자기장 및/또는 그 밖의 다른 방법들에 의해 수행될 수 있다. 소프트 스탬프는 예를 들어 마스터 스탬프(master stamp)의 네거티브(negative)로 몰딩된다.
소프트 스탬프 재료의 탄성계수는, 1000 GPa 미만, 바람직하게는 500 GPa 미만, 보다 바람직하게는 200 GPa 미만, 가장 바람직하게는 100 GPa 미만, 그 중에서도 최고로 바람직하게는 20 GPa 미만이다.
스탬프는 캐리어 및 소프트 스탬프의 조합을 의미하는 것으로 이해하면 된다.
특히, 낮은 굽힘 저항을 갖는 캐리어의 굽힘성 및 하나 이상의 가열 요소와 함께 소프트 스탬프의 부드러운 구조는 종래 기술에 비해 보다 신뢰할 수 있는 제거를 가능하게 한다.
엠보싱 화합물 (하기에서, 엠보싱 재료로도 지칭됨)은, 엠보싱 되고 따라서 스탬프, 특히 소프트 스탬프에 의해 구조화된(structured) 폴리머를 의미하는 것으로 이해하면 된다.
엠보싱 재료는, 특히 열경화성 재료, 열성형 가능한 재료(thermally moldable material), 특히 열가소성 재료 및/또는 하이브리드 재료 일 수 있으며, 이는 열 공정 및 전자기 방사선 조사의 조합에 의해 형성될 수 있다.
이러한 하이브리드 재료에 대한 바람직한 실시예는, UV 광을 조사하기 전에는 열가소성 특성을 가지며 그 후 UV 광 조사에 의해 경화되는 재료이다. 경화 공정은 바람직하게는 동시 가열에 의해 가속될 수 있다.
기판은 본 발명에 따른 스탬프에 의해 엠보싱 되어야 하는 엠보싱 화합물이 증착되는(deposited) 대상을 의미하는 것으로 이해하면 된다.
그 밖의 다른 바람직한 실시예들은:
다음과 같이, 제공되는데,
- 캐리어는 소프트 스탬프에 탈착식으로 고정되거나 및/또는
- 스탬프는 온도-조절식 캐리어 홀더(carrier holder)를 포함하거나 및/또는
- 하나 이상의 가열 요소는, 특히 구불구불한(meandering), 스트립 컨덕터, 특히 금속성 및/또는 n-도핑된 영역(n-doped region)으로서 구성되거나 및/또는
- 하나 이상의 가열 요소 코일, 특히 평평한 코일로서 구성되거나 및/또는
- 소프트 스탬프는 전도성 나노입자들을 포함하거나 및/또는
- 하나 이상의 가열 요소는 전도층으로서 캐리어 내에 및/또는 캐리어 상에 구성되며, 캐리어는, 바람직하게는 적어도 부분적으로, 더 바람직하게는 전체적으로, 전도성 재료, 특히 금속으로 제조되거나 및/또는
- 캐리어 내에서, 0.01 A/m2 내지 1 MA/m2 사이, 바람직하게는 0.1 A/m2 내지 1 MA/m2 사이, 보다 바람직하게는 1 A/m2 내지 1 MA/m2 사이, 그보다 더 바람직하게는 10 A/m2 내지 1 MA/m2 사이, 가장 바람직하게는 100 A/m2 내지 1 MA/m2 사이, 그 중에서도 최고로 바람직하게는 1000 A/m2 내지 1 MA/m2 사이의 전류 밀도가 생성될 수 있거나 및/또는
- 캐리어는 플레이트로서 구성되며, 플레이트의 두께는, 0.01 mm 내지 20 mm 사이, 바람직하게는 0.05 mm 내지 15 mm 사이, 보다 바람직하게는 0.1 mm 내지 10 mm 사이, 그보다 더 바람직하게는 0.5 mm 내지 5 mm 사이, 가장 바람직하게는 0.75 mm 내지 2.5 mm 사이, 그 중에서도 최고로 바람직하게는 1 mm 내지 2 mm 사이이거나 및/또는
- 캐리어는 필름, 특히 유기 반도체(organic semiconductor)를 포함하는 필름으로서 구성되며, 필름의 두께는, 0.01 mm 내지 5 mm 사이, 바람직하게는 0.05 mm 내지 2.5 mm 사이, 보다 바람직하게는 0.1 mm 내지 2 mm 사이, 그보다 더 바람직하게는 0.5 mm 내지 1.5 mm 사이, 가장 바람직하게는 0.75 mm 내지 1.25 mm 사이, 그 중에서도 최고로 바람직하게는 1 mm 내지 1.25 mm 사이이다.
본 발명에 따른 스탬프는 적어도 캐리어 및 소프트 스탬프를 포함한다.
본 장치는 바람직하게는 엠보싱 화합물이 증착되는 기판을 고정하는 기판 홀더(substrate holder)를 포함한다.
본 장치는 바람직하게는 온도-조절식일 수 있는, 특히 냉각될 수 있는 캐리어 홀더를 포함한다. 캐리어 홀더는 본 장치의 중요한 부분이며, 그 목적은, 본 발명에 따른 스탬프를 고정하거나 및/또는 변형하거나 및/또는, 특히 캐리어의 하나 이상의 가열 요소에 의한 가열 공정 후에는, 스탬프를 다시 신속하고 효율적으로 냉각시키기 위한 것이다. 캐리어 홀더는 특히 열전도율이 최대이거나 또는 열 저항이 최소가 되도록 구성된다. 본 발명의 후속 과정에서, 캐리어 홀더에 의해 스탬프의 효율적인 온도 조절, 특히 냉각이 수행될 수 있도록 설계 특징이 특정된다.
본 발명에 따른 스탬프는, 유리하게는, 특히, 캐리어 홀더와 조합하여, 컴팩트한 구조 및 그와 관련된 감소된 열 질량(thermal mass) 및 열 전도를 위한 짧은 경로(path)로 인해 종래 기술의 해결책보다 훨씬 빠른 가열 및 냉각 램프(ramp)를 가능하게 한다. 따라서, 처리량이 현저하게 증가하여, 제조 비용이 크게 절감된다.
유리하게는, 가능한 가열 속도(heating rate)는, >40℃/분, 바람직하게는 >100℃/분, 보다 바람직하게는 >20℃/초, 그보다 더 바람직하게는 >50℃/초, 가장 바람직하게는 >100℃/초 이다.
냉각 속도(cooling rate)는, 특히 >20℃/분, 바람직하게는 >40℃/분, 보다 바람직하게는 >100℃/분, 그보다 더 바람직하게는 >40℃/초에 도달한다.
캐리어에 통합될(incorporated) 수 있는 본 발명에 따른 히터의 모든 실시예들은 기판 홀더 및/또는 캐리어 홀더에 통합될 수 있다. 이는, 엠보싱 화합물이 대칭으로 가열될 때, 즉 상측면 및 하측면이 가열될 때, 특히 바람직하다. 그에 따라, 더 명확하게 하기 위해, 히터의 모든 실시예들이 캐리어와 함께 기술된다. 하지만, 모든 특징들은 기판 홀더 및/또는 캐리어 홀더와 함께, 히터에 동일하게 적용된다.
캐리어는 특히 다음 재료들 중 하나 이상의 재료로 제조될 수 있다.
● 금속, 특히,
○ Ca, Ag, Au, Al, Fe, Ni, Co, Pt, W, Cr, Pb, Ti, Ta, Zn, Sn
● 반도체, 특히,
○ Ge, Si, 알파-Sn, 풀러렌, B, Se, Te
● 화합물 반도체, 특히,
○ GaAs, GaN, InP, InxGal-xN, InSb, InAs, GaSb, AlN, InN, GaP, BeTe, ZnO, CuInGaSe2, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, Hg(1-x)Cd(x)Te, BeSe, HgS, AlxGal-xAs, GaS, GaSe, GaTe, InS, InSe, InTe, CuInSe2, CuInS2, CuInGaS2, SiC, SiGe
● 폴리머, 특히,
○ 아크릴 에스테르-스티렌-아크릴로니트릴, 아크릴로니트릴/메틸메타크릴레이트, 아크릴로니트릴/부타디엔/아크릴레이트, 아크릴로니트릴/염소화 폴리에틸렌/스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 아크릴 폴리머, 알키드 수지, 부타디엔 고무, 부틸 고무, 카제인 플라스틱, 합성 혼, 셀룰로오스 아세테이트 , 셀룰로오스 에테르 및 유도체, 셀룰로오스 수화물, 셀룰로오스 질산염, 키틴, 키토산, 클로로프렌 고무, 시클로-올레핀 코폴리머, 균일한 폴리비닐클로라이드, 에폭시 수지, 에틸렌-에틸아크릴레이트 코폴리머, 에틸렌 폴리비닐 아세테이트, 에틸렌 프로필렌 코폴리머, 에틸렌 프로필렌 디엔 고무, 에틸렌 비닐 아세테이트, 팽창성 폴리스티렌, 불소화 고무, 우레아 포름알데히드 수지, 우레아 수지, 이소프렌 고무, 리그닌, 멜라민 포름알데히드 수지, 멜라민 수지, 메틸아크릴레이트/부타디엔/스티렌, 천연 고무, 퍼플루오로알콕시알칸, 페놀 포름알데히드 수지, 폴리아세탈, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드, 폴리부틸렌 숙시네이트 , 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리카프로락톤, 폴리카보네이트, 복수의 폴리 카보네이트, 폴리트리클로로이트리플로로-에틸렌, 폴리에스테르, 폴리에스테르 아미드, 폴리에테르 알코올, 폴리에테르-블록-아미드, 폴리에테르 이미드, 폴리에테르 케톤, 폴리에테르 술폰, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리히드록시알카노에이트, 폴리히드록시부티레이트, 폴리이미드, 폴리이소부틸렌, 폴리락타이드 (폴리락트산), 폴리메타크릴메틸이미드, 폴리메틸 메타크릴 레이트, 폴리메틸 펜텐, 폴리옥시메틸렌 또는 폴리아세탈, 폴리페닐렌 에테르, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리프탈아미드, 폴리프로필렌, 폴리프로필렌 코폴리머, 폴리피롤, 폴리스티렌, 폴리술폰, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트, 폴리우레탄, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 클로라이드 (경질 PVC), 폴리비닐클로라이드(연질 PVC), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐피롤리돈, 스티렌-아크릴로니트릴 코폴리머리세이트, 스티렌-부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔-스티렌, 합성 고무, 열가소성 폴리우레탄, 불포화 폴리에스테르, 비닐 아세테이트 코폴리머, 비닐 클로라이드/에틸렌/메타크릴레이트, 비닐 클로라이드/에틸렌, 비닐 클로라이드-비닐 아세테이트 코폴리머, 가소화된 폴리비닐클로라이드
● 금속성 유리
● 비-금속성 유리, 특히,
○ 유기 비-금속성 유리
○ 무기 비-금속성 유리, 특히,
- 비-산화 유리, 특히,
● 할로겐화 유리
● 칼코게나이드 유리
- 산화 유리, 특히
● 포스페이트 유리
● 실리케이트 유리, 특히
○ 알루미노실리케이트 유리
○ 리드 실리케이트 유리
○ 알칼리 실리케이트 유리, 특히
알칼리 알칼린-토 실리케이트 유리
○ 보로실리케이트 유리
○ 석영 유리
- 붕산염 유리, 특히
○ 알칼리 붕산염 유리
●
유리로 지칭되지만 그렇지 않은 재료
○ 사파이어 크리스탈.
본 발명에 따른 한 바람직한 실시예에서, 캐리어는 반도체 및/또는 화합물 반도체 재료를 포함하며, 바람직하게는 하나 이상의 전도성 영역(conductive region)을 포함한다.
특히, 하나 이상의 가열 요소와 별개로, 그 밖의 다른 기능 유닛, 특히 센서, 바람직하게는 온도 센서, 메모리 및/또는 마이크로칩이 캐리어에 존재할 수 있다. 특히, 컨트롤 루프(control loop)를 위한 완전한 컨트롤 장치는 가열 요소, 센서 및/또는 마이크로칩을 사용하여 캐리어에서 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 바람직한 실시예에서, 전류가 흐를 수 있는 하나 이상의 전도성 영역은 복수의 공정 단계에 의해 캐리어에서 직접 형성될 수 있다. 첫 번째 공정 단계에서, 상기 목적을 위해 특히 감광성 래커(lacquer)가 캐리어에 증착된다. 두 번째 공정 단계에서, 래커는 특히 임프린트(imprint) 및/또는 포토 리소그래피 공정에 의해 구조화된다(structured). 제3 공정 단계에서, 래커는 현상된다(developed). 추가 공정 단계에서, 이렇게 형성된 래커는 반도체 재료가 도핑 요소(doping element)에 접근 가능한 영역에서 도핑되는 도핑 공정(doping process) 동안 도핑 마스크(doping mask)로서 제공된다. 추가 공정 단계에서, 래커는 제거된다. 예로서 기술된 상기 공정에 의해, 하나 이상의 전도성 영역을 가진 반도체 캐리어가 생성될 수 있다.
본 발명에 따른 특정의 바람직한 실시예에서, 캐리어는 유전체(dielectric)를 포함하며, 하나 이상의 전도성 영역, 특히 금속성 영역을 포함한다.
특히, 캐리어는 하나 이상의 전도성 영역, 특히 금속성 영역이 복수의 상이한 공정에 의해 제공되는 유전체를 포함한다. 제1 공정 단계에서, 특히, 감광성 래커가 유전체 캐리어에 증착된다. 두 번째 공정 단계에서, 래커는 특히 임프린트(imprint) 및/또는 포토 리소그래피 공정에 의해 구조화된다(structured). 제3 공정 단계에서, 래커는 현상된다(developed). 추가 공정 단계에서, 이렇게 형성된 래커는 반도체 재료가 에칭 물질(etching substance)에 접근 가능한 영역에서 에칭되는 에칭 공정(etching process) 동안 에칭 마스크(etching mask)로서 제공된다. 추가 공정 단계에서, 래커는 제거된다. 추가 공정 단계에서, 전기 재료가 캐리어 상에 증착되고 특히 에지 영역(edge region)을 채운다. 추가 공정 단계에서, 캐리어의 코팅면은 전체 금속이 상측면에서 제거되고 유전체 캐리어의 오직 에칭된 영역만 채워진 상태로 남아 있을 때까지 얇아진다. 예로서 기술된 상기 공정에 의해, 전도성 영역들을 가진 유전체 캐리어가 생성될 수 있다.
하나 이상의 전도성 영역은 특히 열이 생성되는 구조물을 형성하기 위해 사용된다. 특히, 줄 열(Joule heat) 즉 파워 발산 열(power dissipation heat)이 생성된다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 캐리어는 하나 이상의 코일, 특히 평평한 코일을 포함한다. 이를 위하여, 평평한 코일들은 캐리어 내에 형성될 수 있다. 평평한 코일들은, 주파 교류가 그들을 통해 흐르는 한, 특히 유도에 의해 인접한 전도성 영역들에서 열을 생성할 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 소프트 스탬프는 전도성 나노입자(conductive nanoparticle)들을 포함한다. 특히, 전도성 나노입자들이 소프트 스탬프에 존재하기 때문에 캐리어에 생성되는 고주파 교류 자기장(magnetic alternating field)이 소프트 스탬프의 나노입자들을 가열한다.
캐리어는, 바람직하게는, 코일, 특히 편평한 코일로 구성된 전도성 영역들을 포함한다. 바람직하게는, 교류는 코일을 통해 흐르며 시간이 지남에 따라 변하는 자기장을 생성한다. 코일은 바람직하게는 서로 직접 연결되고 바람직하게는 캐리어 위에 균일하게 분포되어 가능한 최대한 다수의 자기장원(magnetic field source)이 존재한다. 가능한 최대한 균일한 자기장이 다수의 코일에 의해 생성되는 것이 유리하다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 캐리어는, 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히, 전도성 재료, 특히 금속으로 제조된다. 가열은 금속 캐리어에서 생성되는 높은 전류 밀도에 의해 생성된다. 캐리어의 횡단면적이 작으면 작을수록 전류 밀도가 커진다. 캐리어의 길이와 폭은 소프트 스탬프의 크기에 따라 결정되고 특정된다. 캐리어의 필요한 기계적 안정성이 유지되는 한, 캐리어의 두께는 일반적으로 자유롭게 선택될 수 있다. 따라서 캐리어의 두께는 바람직하게는 최소이다.
전류 밀도는, 특히, 98%의 3-시그마 신뢰 수준에서, 0.01 A/m2 내지 1 MA/m2 사이, 바람직하게는 0.1 A/m2 내지 1 MA/m2 사이, 보다 바람직하게는 1 A/m2 내지 1 MA/m2 사이, 그보다 더 바람직하게는 10 A/m2 내지 1 MA/m2 사이, 가장 바람직하게는 100 A/m2 내지 1 MA/m2 사이, 그 중에서도 최고로 바람직하게는 1000 A/m2 내지 1 MA/m2 사이이다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 캐리어는 플레이트이다.
플레이트의 두께는, 특히, 98%의 3-시그마 신뢰 수준에서, 0.01 mm 내지 20 mm 사이, 바람직하게는 0.05 mm 내지 15 mm 사이, 보다 바람직하게는 0.1 mm 내지 10 mm 사이, 그보다 더 바람직하게는 0.5 mm 내지 5 mm 사이, 가장 바람직하게는 0.5 mm 내지 2.5 mm 사이, 그 중에서도 최고로 바람직하게는 0.5 mm 내지 2 mm 사이이다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 캐리어는 필름, 특히 유기 반도체를 포함하는 필름이다.
필름의 두께는, 특히, 98%의 3-시그마 신뢰 수준에서, 0.01 mm 내지 5 mm 사이, 바람직하게는 0.05 mm 내지 2.5 mm 사이, 보다 바람직하게는 0.1 mm 내지 2 mm 사이, 그보다 더 바람직하게는 0.5 mm 내지 1.5 mm 사이, 가장 바람직하게는 0.5 mm 내지 1.25 mm 사이, 그 중에서도 최고로 바람직하게는 0.5 mm 내지 1.25 mm 사이이다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 스탬프는, 캐리어에 의해 생성된 열 흐름의 방향이 목표한 방식으로 안내될 수 있도록 구성된 장치의 일부분이다. 엠보싱 화합물의 경화 동안, 본 장치는 바람직하게는 경화되어야 하는 엠보싱 화합물의 방향으로만 캐리어의 열을 전달한다. 엠보싱 화합물의 경화 후에, 스탬프, 특히 캐리어 및/또는 엠보싱 화합물의 냉각은 열을 엠보싱 화합물의 맞은편에 위치된 쪽으로 편향시킴으로써(deflecting) 보조된다. 이러한 편향은 열 저항 R의 변화에 의해 발생한다. 열 저항 R은 온도 차이 Δ델타 T) 및 열 흐름의 몫 dQ/dt이다.
따라서 열 저항 R은 순수한 재료 매개변수(material parameter)가 아니지만 주변 매개변수, 특히 외부 온도 TA에 따라 좌우된다. 따라서 열 저항 R은 적절한 냉각 시스템에 의해 매우 쉽게 영향을 받을 수 있다.
열 저항은 순수 재료와 기하학적 매개변수로 정의될 수 있다.
여기서, l 및 A는 열이 흐르는 (균질한) 몸체, 특히 캐리어 홀더의 두께와 횡단면이며 λ는 열 전도도이다. 캐리어 홀더의 상대적으로 작은 두께에 의해, 열 저항은 디자인에 관한 방식으로 매우 쉽게 감소될 수 있다.
본 장치는, 특히 스탬프의 뒷면에서, 스탬프의 온도 조절, 특히 냉각을 위한 장치를 가진다. 특히 바람직한 실시예에서, 캐리어는 냉각가능한 캐리어 홀더와 접촉한다. 캐리어 홀더는, 특히 냉각 요소, 특히 냉각 리브(cooling rib)를 포함한다. 또한, 펠티에 요소(Peltier element) 또는 리세스, 특히 냉각 유체가 펌핑되는 호스 또는 파이프라인도 고려할 수 있다. 캐리어 홀더에 의해 흡수되는 열량을, 디자인에 의해, 가능한 최대한 효율적으로 제거하는 것이 중요하다. 이러한 제거는 바람직하게는 냉각 유체로 수행된다.
본 장치에서, 스탬프, 특히 소프트 스탬프 및 캐리어, 및/또는 기판 홀더 및/또는 기판은 열 경화 및 전자기 경화의 사용을 결합하기 위해 전자기 복사를 위해 투명할 수 있다.
전자기 복사는, 10 nm 내지 2000 nm 사이, 바람직하게는 50 nm 내지 1500 nm 사이, 보다 바람직하게는 100 nm 내지 1000 nm 사이, 가장 바람직하게는 150 nm 내지 500 nm 사이, 그 중에서도 최고로 바람직하게는 200 nm 내지 370 nm 사이 범위의 파장을 가진다.
본 발명에 따라 바람직한 본 발명의 또 다른 양태는, 캐리어에 신규하고, 신선하며, 마모가 적고 손상이 덜한 신규한 소프트 스탬프를 제공하기 위해, 소프트 스탬프가 캐리어로부터 제거될 수 있다는 사실에 있다. 소프트 스탬프는 복수의 엠보싱 공정 후에 너무 많이 마모될 수 있어서, 교체가 절대적으로 필요할 수 있다. 특히, 소프트 스탬프가 새로 제공되기 전에 캐리어는 세척된다. 따라서, 제조하기가 상대적으로 비싼 캐리어를 반복적으로 사용하는 것도 가능하다.
소프트 스탬프의 제거는, 예를 들어, 다음 방법들 및/또는 이러한 방법들의 조합 중 하나에 의해 수행 될 수 있는데, 이 방법들은, 열적으로, 예를 들어 유리 전이 온도 이상으로 증가되는 온도에 의해, 기계적으로, 물리적으로 및/또는 화학-물리적으로, 예를 들어, 플라즈마, 특히 O2 플라즈마로 애싱(ashing)에 의해, 화학적으로, 예를 들어 용매, 가령, 피라냐(Piranha) 또는 용매 혼합물로 화학적 세척을 포함한다. 완전한 제거는, 특히, 화학적 용해 또는 열 처리 및 기계적 작용의 조합에 의해 수행될 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 모든 가능하고 고려할 수 있는 반도체 구성요소들은 캐리어에서 직접 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 가열 요소들과는 별도로, 캐리어에 복수의 상이한 능동 및 수동 구성요소들을 제공하기 위하여, 측정을 위한 마이크로칩, 온도 센서, 굽힘 센서 등이 캐리어에 직접 통합될 수 있다. 따라서 캐리어는 순수 구조적 요소(structural element)에서 기능적 요소(functional element)로 변경된다.
방법
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 스탬프로 엠보싱 화합물을 엠보싱하기 위한 방법, 및 엠보싱 화합물을 엠보싱 하기 위해 본 발명에 따른 스탬프를 사용하는 사용방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 제1 공정 단계에서, 기판은 엠보싱 화합물로 코팅된다. 기판은 기판 홀더 상에 위치하며 바람직하게는 기판 홀더에 의해 고정되어 기판이 이동(displacement)되는 것이 더 이상 가능하지 않다.
본 발명에 따른 제2 공정 단계에서, 스탬프는 특히 광학 보조장치를 사용하여 기판에 대해 정렬된다. 이러한 정렬은, 바람직하게는, 한편으로는, 캐리어, 보다 바람직하게는 소프트 스탬프 상에 위치되고, 다른 한편으로는, 기판 상에 위치된 정렬 마크(alignment mark)로 수행된다. 따라서 소프트 스탬프의 매우 정밀한 위치배열이 가능하다. 캐리어 및 소프트 스탬프 및/또는 기판 및 기판 홀더가 특히 정렬에 사용되는 전자기 복사를 위해 투명한 경우, 두 물체의 정렬은 바람직하게는 소위 면대면 정렬(face-to-face alignment)에 의해 수행된다.
본 발명에 따른 제3 공정 단계에서, 엠보싱 화합물의 엠보싱은 스탬프에 의해, 특히 소프트 스탬프에 의해 수행된다. 엠보싱은, 소프트 스탬프가, 기판 및 캐리어가 서로를 향해 상대적으로 접근함으로써 엠보싱 화합물과 접촉하고 가능한 최대한 균일하게 엠보싱 공정을 실행하는 방식으로, 수행될 수 있다. 스탬프를 볼록하게, 특히 동심 방향으로(concentrically) 만곡하고 따라서 먼저 중앙 부분을 가압하여 엠보싱 화합물 안으로 들어가게 하기 위하여, 변형 요소를 사용하는 것도 고려해 볼 수 있다.
변형 동안, 캐리어는 특히 주변(periphery)에서 캐리어 홀더에 연결된 상태로 유지되거나 또는 캐리어 홀더로부터 완전히 분리될 수 있다. 특히, 공보 WO2015161868를 참조하라. 스탬프가 변형되지 않고도, 스탬프 및 엠보싱 화합물이 서로에 대해 보다 가깝게 이동되는 것도 고려해 볼 수 있다.
본 발명에 따른 제4 공정 단계에서, 엠보싱 화합물의 가열은 본 발명에 따른 실시예에 의해 수행된다. 본 발명에 따르면, 가열은 캐리어의 가열 요소에서, 즉 엠보싱 화합물에 가능한 최대한 가깝게 수행된다.
본 발명에 따른 제5 공정 단계에서, 스탬프, 특히 소프트 스탬프의 변형은 엠보싱 화합물에 의해 수행된다.
본 발명의 추가 이점, 특징 및 세부 사항은 바람직한 실시예의 다음 설명과 도면의 도움으로 나타난다. 도면에서:
도 1a는 본 발명에 따른 제1 실시예의 측면도,
도 1b는 본 발명에 따른 제1 실시예의 평면도,
도 2a는본 발명에 따른 제2 실시예의 측면도,
도 2b는 본 발명에 따른 제2 실시예의 평면도,
도 3a는 본 발명에 따른 제3 실시예의 측면도,
도 3b는 본 발명에 따른 제3 실시예의 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 장치.
동일한 구성요소 또는 동일한 기능을 가진 구성요소는 똑같은 도면부호로 도면에 표시된다.
도 1a는 본 발명에 따른 제1 실시예의 측면도,
도 1b는 본 발명에 따른 제1 실시예의 평면도,
도 2a는본 발명에 따른 제2 실시예의 측면도,
도 2b는 본 발명에 따른 제2 실시예의 평면도,
도 3a는 본 발명에 따른 제3 실시예의 측면도,
도 3b는 본 발명에 따른 제3 실시예의 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 장치.
동일한 구성요소 또는 동일한 기능을 가진 구성요소는 똑같은 도면부호로 도면에 표시된다.
도 1a는 본 발명에 따른 스탬프(3)의 제1 실시예의 상부도로서, 캐리어(1) 및 소프트 스탬프(2)(상부도에는 도시되지 않음)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 캐리어(1)는 가열 요소(4)들을 포함한다. 가열 요소(4)들은 도 1a에서 단일의, 구불구불한 스트립 컨덕터들로서 도시된다. 전류가 스트립 컨덕터들을 통해 흐른다. 본 발명에 따른 가열 공정을 수행하기 위하여, 고전류 밀도가 충분한 줄(Joule)의 열을 생성한다. 캐리어(1)가 유전체(dielectric)인 경우, 가열 요소(4)들은 금속으로 제조되는 것이 바람직하다. 캐리어(1)가 반도체 재료인 경우에는, 가열 요소(4)들은, 예를 들어, 도핑된, 특히 n-도핑된, 영역들일 수 있다.
도 1b는 본 발명에 따른 스탬프(3)의 제1 실시예의 측면도로서, 캐리어(1) 및 소프트 스탬프(2)를 포함한다. 스탬프(3)의 부분들은 명시성을 향상시키기 위해 실측으로 도시되지 않는다. 특히, 소프트 스탬프 구조물(2s)들은 소프트 스탬프(2)의 전체 크기에 비해 몇배 더 작을 수 있다.
도 2a는 본 발명에 따른 스탬프(3)의 제2 실시예의 상부도로서, 캐리어(1) 및 소프트 스탬프(2)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 캐리어(1)는 코일 형태의 가열 요소(4')들을 포함한다. 전류가 스트립 컨덕터들을 통해 흐른다. 본 발명에 따른 가열 공정을 수행하기 위하여, 고전류 밀도가 충분한 줄(Joule)의 열을 생성한다. 하지만, 본 발명에 따르면, 자기 플럭스(magnetic flux) 내에 표시된 일시적 변화를 생성하기 위하여, 고주파 교류가 코일 형태의 가열 요소(4')들을 통해 흐르는 것이 바람직하다.
도 2b는 본 발명에 따른 스탬프(3)의 제2 실시예의 측면도로서, 캐리어(1) 및 소프트 스탬프(2)를 포함한다. 코일 형태의 가열 요소(4')들 중 하나를 위한 예로서, 자기장선(5)들이 도시된다. 2개의 다른 가열 요소(4')들을 위한 자기장선(5)들은 명확성을 위해 생략된다.
자기장이 일시적으로 변화하면, 자기장선(5)들이 통과하는 유전체 내에 전압을 유도하여 유전체 내에 전류가 생성되게 한다. 이 전류는 다시 줄 열(Joule heat)을 생성한다. 특히, 소위 표면 효과(skin effect)에 의해, 이렇게 유도된 전류는 유전체의 표면에서만 존재하고 그에 상응하게 유전체를 강하게 가열시킨다.
특히, 소프트 스탬프(2) 내에 존재하는 금속성 입자(6)들을 가열시키는 것도 고려해 볼 수 있다. 이러한 가열은, 소프트 스탬프(2) 가까이에서, 따라서 엠보싱 화합물(embossing compound) 가까이에서 수행되는 것이 유리하다. 가열 요소(4')들은 캐리어(1)에 직접 통합되고(incorporated) 캐리어와 함께 변형하게 되어 캐리어에 적응된다(adapt).
도 3a는 본 발명에 따른 스탬프(3)의 제3 실시예의 상부도로서, 캐리어(1) 및 소프트 스탬프(2)를 포함한다. 상기 특정 실시예에서, 전체 캐리어(1)는 전도성을 지니며 전류가 전체 영역을 통해 흐른다. (특히 단일의) 가열 요소(4'')들은 금속 또는 도핑된 반도체일 수 있다.
도 3b는 본 발명에 따른 스탬프(3)의 제3 실시예의 측면도로서, 캐리어(1) 및 소프트 스탬프(2)를 포함한다. 가열 요소(4'')는 특히 작은 두께(t)에 걸쳐서만 연장된다. 작은 두께(t)로 인해, 전류 밀도 및 그에 따라 줄 열이 가능한 최대한 높아진다.
도 4는 장치의 측면도로서, 스탬프(3), 캐리어(1) 및 소프트 스탬프(2), 캐리어 홀더(10), 캐리어(1)를 캐리어 홀더(10)에 고정시키는 고정 요소(11)들, 스탬프(3)를 변형시키기 위한 변형 요소(13), 캐리어 홀더(10) 및 그에 따라 스탬프(3)를 냉각시키는 냉각 요소(12)들, 뿐만 아니라 엠보싱 화합물(8)이 증착되는(deposited) 기판(7)을 수용하는 기판 홀더(9)를 포함한다. 각각의 경우에 사용되는 본 발명에 따른 실시예에 따른 전류원(15)은, 직류원 또는 교류원 일 수 있다. 캐리어(1) 내의 가열 요소(4)들에는 전류 회로(14)에 의해 전류가 공급된다.
가열 요소(4)들을 캐리어(1) 내에 통합하는 개념은, 캐리어 홀더(10)에 의해 스탬프(3)의 능동 및/또는 수동 냉각이 가능할 수 있다는 개념으로 확장된다. 특히, 냉각 요소(12)들, 바람직하게는 그 주위로 유체가 흐르는 리브들에 의한 능동 냉각을 사용함으로써, 캐리어(1)는 매우 신속하게 냉각될 수 있다.
1
: 캐리어
2 : 소프트 스탬프
2s : 소프트 스탬프 구조물들
3 : 스탬프
4, 4', 4'': 가열 요소들
5 : 자기장선들
6 : 입자, 특히 나노입자
7 : 기판
8 : 엠보싱 화합물
9 : 기판 홀더
10 : 캐리어 홀더
11 : 고정 요소
12 : 냉각 요소
13 : 곡률 요소
14 : 전류 회로
15 : 전류원
t : 가열 요소들의 두께
2 : 소프트 스탬프
2s : 소프트 스탬프 구조물들
3 : 스탬프
4, 4', 4'': 가열 요소들
5 : 자기장선들
6 : 입자, 특히 나노입자
7 : 기판
8 : 엠보싱 화합물
9 : 기판 홀더
10 : 캐리어 홀더
11 : 고정 요소
12 : 냉각 요소
13 : 곡률 요소
14 : 전류 회로
15 : 전류원
t : 가열 요소들의 두께
Claims (13)
- 소프트 스탬프(2) 및 소프트 스탬프(2)에 고정된 캐리어(1)를 포함하는 스탬프(3)에 있어서, 캐리어(1)는 하나 이상의 가열 요소(4, 4', 4'')를 포함하는 것을 특징으로 하는 스탬프(3).
- 제1항에 있어서, 캐리어(1)는 소프트 스탬프(2)에 탈착식으로 고정되는 것을 특징으로 하는 스탬프(3).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 스탬프(3)는 온도-조절식 캐리어 홀더(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스탬프(3).
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 가열 요소(4)는, 특히 구불구불한 스트립 컨덕터로서, 특히 금속성 및/또는 n-도핑된 영역으로서 구성되는 것을 특징으로 하는 스탬프(3).
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 가열 요소(4')는 코일, 특히 평평한 코일로서 구성되는 것을 특징으로 하는 스탬프(3).
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 소프트 스탬프(2)는 전도성 나노입자(6)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 스탬프(3).
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 가열 요소(4'')는 전도층으로서 캐리어(1) 내에 및/또는 캐리어(1) 상에 구성되며, 캐리어(1)는, 바람직하게는 적어도 부분적으로, 더 바람직하게는 전체적으로, 전도성 재료, 특히 금속으로 제조되는 것을 특징으로 하는 스탬프(3).
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 캐리어(1) 내에서, 0.01 A/m2 내지 1 MA/m2 사이, 바람직하게는 0.1 A/m2 내지 1 MA/m2 사이, 보다 바람직하게는 1 A/m2 내지 1 MA/m2 사이, 그보다 더 바람직하게는 10 A/m2 내지 1 MA/m2 사이, 가장 바람직하게는 100 A/m2 내지 1 MA/m2 사이, 그 중에서도 최고로 바람직하게는 1000 A/m2 내지 1 MA/m2 사이의 전류 밀도가 생성될 수 있는 것을 특징으로 하는 스탬프(3).
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 캐리어(1)는 플레이트로서 구성되며, 플레이트의 두께는, 0.01 mm 내지 20 mm 사이, 바람직하게는 0.05 mm 내지 15 mm 사이, 보다 바람직하게는 0.1 mm 내지 10 mm 사이, 그보다 더 바람직하게는 0.5 mm 내지 5 mm 사이, 가장 바람직하게는 0.75 mm 내지 2.5 mm 사이, 그 중에서도 최고로 바람직하게는 1 mm 내지 2 mm 사이인 것을 특징으로 하는 스탬프(3).
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 캐리어(1)는 필름, 특히 유기 반도체를 포함하는 필름으로서 구성되며, 필름의 두께는, 0.01 mm 내지 5 mm 사이, 바람직하게는 0.05 mm 내지 2.5 mm 사이, 보다 바람직하게는 0.1 mm 내지 2 mm 사이, 그보다 더 바람직하게는 0.5 mm 내지 1.5 mm 사이, 가장 바람직하게는 0.75 mm 내지 1.25 mm 사이, 그 중에서도 최고로 바람직하게는 1 mm 내지 1.25 mm 사이인 것을 특징으로 하는 스탬프(3).
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 스탬프(3), 뿐만 아니라, 하나 이상의 가열 요소(4, 4', 4'')를 조절하기 위한 컨트롤 유닛(15), 특히 전류원 및/또는 전압원을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 엠보싱 화합물을 엠보싱 하기 위한, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 스탬프(3)의 사용방법.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 스탬프(3)로 엠보싱 화합물(8)을 엠보싱하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은, 특히, 하기 순서로, 하기 단계들을 포함하되, 이 단계들은:
- 엠보싱 화합물(8)로 기판(7)을 코팅하는 단계,
- 스탬프(3)를 기판(7)에 대해 정렬하는 단계,
- 스탬프(3)에 의해 엠보싱 화합물(8)을 엠보싱 하는 단계,
- 캐리어(1)의 하나 이상의 가열 요소(4, 4', 4'')에 의해 엠보싱 화합물(8)을 가열하는 단계,
- 엠보싱 화합물(8)로부터 스탬프(3)를 제거하는 단계인 것을 특징으로 하는 엠보싱 방법.
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| PCT/EP2018/061584 WO2019210976A1 (de) | 2018-05-04 | 2018-05-04 | Stempel und verfahren zum prägen |
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