KR20220100583A - 보상 재료를 가지는 플레이트 캐리어를 포함하는 롤-투-플레이트 임프린팅 공정을 위한 장치 - Google Patents

보상 재료를 가지는 플레이트 캐리어를 포함하는 롤-투-플레이트 임프린팅 공정을 위한 장치 Download PDF

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KR20220100583A
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메우렌 얀 마티스 테르
브람 요한네스 티투라에르
에르펜 아드리아누스 요한네스 판
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모포토닉스 홀딩 비.브이.
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Abstract

본 발명은 가요성 마스터(105), 플레이트 캐리어(101) 및 기판(102)를 포함하는 롤-투-플레이트 공정을 위한 임프린팅 장치에 관한 것으로, 가요성 마스터는 임프린팅 공정 동안 기판을 가압 가능하고, 플레이트 캐리어는 기판을 홀딩하고, 플레이트 캐리어는 보상 재료(114)를 포함한다. 보상 재료는 기판의 면적보다 크고 기판의 경계들과 보상 재료의 경계들을 접촉하지 않는다.

Description

보상 재료를 가지는 플레이트 캐리어를 포함하는 롤-투-플레이트 임프린팅 공정을 위한 장치
본 발명은 롤-투-플레이트 공정을 위한 임프린팅 장치에 관한 것이다.
롤-투-플레이트 공정을 위한 임프린팅 장치는 공지되어 있으며, 롤러, 임프린팅 패턴을 가지는 가요성 마스터, 플레이트 캐리어 및 기판을 포함한다. 기판은 플레이트 캐리어 상에 위치된다. 가요성 스탬프는 원하는 제품에 필요한 역 구조(inverse structure)(임프린팅 패턴 또는 릴리프 구조)를 가지고 있으며, 기판 및/또는 가요성 마스터는 경화성 수지(래커로서 지칭됨)를 함유한다. 임프린팅 공정 동안, 가요성 마스터는 롤러의 사용에 의해 경화성 수지를 사이에 두고 기판을 가압한다. 경화 동안, 수지는 예를 들어 열 및/또는 UV에 의해 응고되며, 그리고 가요성 마스터를 제거한 후에, 요구되는 제품 구조를 가지는 응고된 수지가 전사되어 기판 상에 잔류한다.
롤-투-플레이트 임프린팅 공정은 개별 임프린팅 공정이다. 이는 연속 롤-투-롤 임프린팅 공정과 다르다. 롤-투-롤 공정에서, 임프린팅 동안 카운터 압력은 제2 롤러를 사용하여 제공된다. 롤-투-플레이트 임프린트 공정에서, 플레이트 캐리어가 사용되며, 카운터 압력은 플레이트 캐리어 아래에 배열된 하부 임프린팅 롤러를 통해 플레이트 캐리어에 의해 직접 또는 간접적으로 주어진다.
본 발명에 따른 플레이트 캐리어는 캐리어 표면을 포함하는 일종의 플레이트이며, 이에 의해, 캐리어 표면의 면적은 캐리어 표면에 직각인 플레이트의 두께보다 크다. 플레이트 캐리어의 폭 및 길이는 기판의 면적보다 크다.
롤-투-플레이트 임프린팅 장치를 위한 공지된 선행 기술은 예를 들어 WO 2016128493에 기술되어 있다.
문헌 JP 2016207950은 미세 패턴을 형성하기 위한 임프린팅 장치에 관한 것이다. 미세 패턴의 전사 품질을 향상시키고, 이에 의해, 전사 타겟의 두께에서의 차이가 제조 공정에서 보상되는 것이 목적이다.
"가요성 마스터"라는 용어는 임프린팅 패턴을 위한 캐리어로서 유연하고 적합한 임의의 디바이스에 대해 본 발명에서 사용된다. 바람직하게, 가요성 마스터는 가요성 스탬프 또는 가요성 니켈 심(flexible nickel shim)이다.
롤-투-플레이트 임프린팅 장치를 사용하여, 상단에 수지가 있는 대면적 표면들이 경화성 임프린팅 제품을 얻기 위해 임프린팅될 수 있다. 이러한 대면적 표면은 대형 플레이트 캐리어의 사용에 의해 운반되거나 취급할 수 있다. 플레이트 캐리어의 목적은 기판을 안내하고 운반하는 것이다. 플레이트 캐리어를 가지는 것은 가요성 마스터와 기판의 정렬을 가능하게 하거나 용이하게 할 수 있다. 플레이트 캐리어는 또한 임프린팅 롤러에 카운터 압력을 제공할 수 있다. 다른 설정에서, 카운터 압력은 기판와 플레이트 캐리어 밑에 있는 하부 임프린팅 롤러에 의해 제공된다.
플레이트 캐리어 크기가 클수록, 플레이트 캐리어의 평평한 표면을 만드는 것이 더 복잡하다. 플레이트 캐리어가 완벽하게 평평하지 않으면, 기판(플레이트 캐리어 위에 위치된) 상의 카운터 압력은 상단에서의 롤러의 라인 압력과 결합하여 임프린팅 공정 동안 국부적으로 달라진다. 이러한 것은 최종 제품에서 국부적인 두께 변화를 초래할 것이다. 아울러, (대형) 기판(플레이트 캐리어와 접촉하고 있는)의 배면이 두께 변화, 결함 또는 오염(예를 들어, 먼지 입자)으로 인해 균일하게 평평하지 않으면, 임프린팅 동안 압력 변화가 또한 발생할 것이다. 또한, 임프린팅 롤러의 불균일성은 또한 임프린팅 공정 동안 압력 변동을 초래한다. 이 모든 것은 국부적으로 더 얇거나 더 두꺼운 잔류 층 두께를 초래할 것이다. 그러므로, 기판의 불균일한 배면 표면은 기판의 전면(이는 래커 면을 의미하며)에서 가시적인 결함을 유발할 수 있으며, 임프린팅된 최종 제품의 품질에 영향을 미친다.
롤-투-롤 임프린팅 공정은 플레이트 캐리어를 사용하지 않는다. 롤-투-롤 임프린팅은 개별 기판이나 제품 상에서 질감의 복제가 아니라 질감화된 필름의 생산에 초점이 맞추어진다. 제품에 대한 가요성 마스터의 정렬은 롤-투-롤 임프린팅에서 문제가 되지 않는다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 롤-투-플레이트 임프린팅 장치의 단점을 보상하거나 적어도 최소화하는 것이다.
이러한 목적은 롤-투-플레이트 공정을 위한 임프린팅 장치로 달성되며, 플레이트 캐리어는 보상 재료를 포함하고, 기판은 보상 재료 위에 위치되고, 보상 재료의 면적은 기판의 면적보다 더 크고, 기판의 경계들과 보상 재료의 경계들은 접촉하지 않는다. 보상 재료의 사용으로 인해, 기판 및/또는 플레이트 캐리어 및/또는 임프린팅 롤러의 불균일한 평탄도의 단점은 보상 재료에 의해 완화되거나 감소될 수 있다.
기판은 보상 재료 위로 보상 재료의 경계 영역들로부터 일정 거리를 놓인다. 바람직하게, 보상 재료의 경계까지의 기판의 경계들의 거리는 적어도 3 mm, 바람직하게 적어도 0.5 cm, 더욱 바람직하게 적어도 3 cm, 가장 바람직하게 적어도 5 cm 이상, 가장 바람직하게 적어도 10 cm이다.
보상 재료의 경계 영역들은 보상 재료의 측면과 가장자리를 의미한다. 둥근 형상의 보상 재료가 사용되면, 둥근 형상의 재료는 하나의 측면만을 가지며, 기판은 이러한 하나의 측면과 거리를 두고 위치된다.
본 발명의 제1 아이디어에 따르면, 보상 재료의 치수는 기판의 치수보다 크고, 기판은 기판이 보상 재료의 측면까지 일정 거리를 가지는 방식으로 보상 재료 위에 위치된다. 즉, 기판의 경계들과 보상 재료의 경계들은 서로 접촉하지 않는다. 기판은 바람직하게 보상 재료의 중앙 영역에 위치되고, 기판의 어떠한 측면도 보상 재료의 측면과 일직선이 아니거나,2 또는 어떠한 기판도 보상 재료 너머로 돌출되지 않는다. 기판 측면 캐리어 지지대는 동일한 보상 재료에 배치될 수 있거나, 또는 측면 캐리어 지지대는 보상 재료로 만들어질 수 있다. 특히 비정사각형 기판에 대해, 기판 위의 압력은 아래의 층(예를 들어, 플레이트 캐리어)이 기판과 측면 캐리어 지지대로 균등하게 분할되지 않기 때문에 다양할 것이다. 예로서, 원형 웨이퍼를 기판으로서 시작할 때, 보상 재료가 거의 없고, 롤러가 굽혀지지 않을 것이다. 기판으로서 원형 웨이퍼의 중간에서, 롤러는 굽혀질 수 있다. 여기에서, 기판에서의 압력은 더 높아진다. 기판과 측면 지지대 아래에 어떠한 보상 재료도 없으면, 압력은 원형 기판의 중간 및 측면에서 동일하게 가해질 것이다. 그러므로, 보상 재료는 기판보다 더 큰 치수를 가지며, 이에 의해 기판은 보상 재료의 경계 영역들과 거리를 두고 위치되는 것이 특히 유리하다.
목적은 또한 가요성 마스터, 플레이트 캐리어, 및 기판을 포함하는 롤-투-플레이트 공정을 위한 임프린팅 장치로 달성되며, 가요성 마스터는 임프린팅 공정 동안 기판을 가압 가능하고, 플레이트 캐리어는 기판을 홀딩하고, 이에 의해, 플레이트 캐리어는 유체를 포함하는 추가 층의 형태로 보상 재료를 포함한다.
보상 재료라는 용어는 가역적인 압력 보상 특성을 가지는 모든 재료를 의미한다. 본 발명의 한 형태에서, 보상 재료는 유체이다. 유체는 바람직하게 플레이트 캐리어에 직접 등각 접촉하는(conformal contact) 추가 층의 형태로 존재한다. "직접 접촉"이라는 용어는 추가 층이 플레이트 캐리어에 기계적으로 접촉하는 것을 의미한다. 예를 들어, 추가 층은 기판과 플레이트 캐리어 사이에 배치된다. 하나의 바람직한 실시예에서, 유체는 기체 또는 액체이다. 기체로서, 아르곤, 질소 또는 공기가 바람직하다. 물, 오일, 아크릴레이트 유체 또는 경화성 아크릴레이트 유체는 바람직한 액체 매질이다. 하나의 추가적인 바람직한 실시예에서, 유체는 점탄성 유체이다. 유체의 형태를 하는 추가 층은, 유체가 유체 자체로 만들어진 층을 생성하거나, 유체가 랩핑 내로 충전되고 기판이 랩핑 위에 놓이거나, 또는 기판이 유체 자체에 또는 유체 자체 안에 놓이는 것을 의미한다. 또한, 추가 층은 유체가 충전되는 일종의 쿠션일 수도 있다. 유체의 형태를 하는 추가 층은 임프린팅 공정 동안 플레이트 캐리어 대신 기판을 홀딩하는데 사용되는 일종의 함몰부가 아니라는 것을 의미한다. 유체로 인해, 일종의 유동층이 생성되고, 이는 임프린팅 공정 동안 상이한 압력 변화를 보상할 수 있다.
유체는 바람직하게 플레이트 캐리어에 간접적으로 등각 접촉하는 추가 층의 형태로 존재한다. 유체는 유체를 제자리에서 홀딩하기 위해 용기에 존재할 수 있다. 예로서, 유체는 백에 존재하여, 가역적인 압력 보상 특성을 가진 풍선 또는 워터 베드를 생성한다. 유체는 기체 또는 액체일 수 있다. 문헌 JP 2016207950에는 흡인 구멍들의 사용이 개시되어 있다. 흡인 구멍들로 인해, 기판은 흡인에 의해 적소에서 홀딩된다. 이 문헌에 따르면, 유체로 만들어진 층은 흡인 구멍들에 의해 생성되지 않는다.
일종의 유체 시스템은 보상 재료로서 에어 베드와 같은 유체를 포함하는 추가 층의 형태로 보상 재료를 생성할 수 있으며, 이에 의해, 기판은 보상 카운터 압력을 가지는 동안 비접촉으로 장착된다. 추가 예에서, 유체 시스템은 보상 재료로서 액체 베드를 생성하도록 사용되며, 이에 의해, 기판은 보상 카운터 압력을 가지는 동안 비접촉으로 장착된다. 언급된 에어 베드 및/또는 액체 베드는 등각 용기에서 존재하여, 유체를 제자리에 홀딩하기 위해 풍선 또는 액체 베드를 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 형태에서, 보상 재료는 가요성 재료이다. "가요성"이라는 용어는 재료가 가역적으로 압축될 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 것은 가요성 재료가 유리나 금속에 비해 탄력적이라는 것을 의미한다. 바람직하게, 가요성 재료는 ASTM E111에 따라서 측정된 0.1 기가 파스칼(GPa) 내지 10 기가 파스칼(GPa)의 영률, 보다 바람직하게 0.5 기가 파스칼 내지 5 기가 파스칼의 영률을 가진다. 예로서, 가요성 재료는 고무, 엘라스토머, 섬유 재료, EPDM, 폴리클로로프렌, 폴리우레탄 또는 기타 플라스틱 또는 위에 언급된 재료의 혼합물일 수 있다. 본 출원 내에서, ASTM E111에 따라서 측정된 영률이 50 GPa 이상인 재료는 경질 재료로서 지칭된다.
하나의 추가의 바람직한 실시예에서, 보상 재료는 ASTM D2240에 따라서 측정된 쇼어 A 스케일 80 미만의 쇼어 값을 가진다.
기판은 보상 재료 위에 위치된다. "위에 위치된다"라는 용어는 기판이 보상 재료 위에 직접 또는 간접적으로(예를 들어, 추가 층을 사이에 두고) 보상 재료 위에 위치되는 것을 의미한다. 기판과 보상 재료 사이의 직접적인 등각 접촉으로 인해, 어떠한 불균일도 따를 수 있고. 원하지 않는 효과가 감소될 수 있다. 하나의 바람직한 실시예에서, 기판은 보상 재료에 매립된다.
하나의 바람직한 실시예에서, 플레이트 캐리어는 적어도 하나의 캐비티를 가진다. "캐비티"라는 용어는 플레이트 캐리어의 기판에 대한 저장 영역의 적어도 하나의 세그먼트의 특정 감소 또는 상승을 의미한다(도 5a, 도 5b 및 도 5c 참조). 이러한 것은 예를 들어 하나 이상의 측벽을 포함하는 플레이트 캐리어 내의 오목부뿐만 아니라, 그루브 또는 프레임 구조의 형태로 플레이트 캐리어 내에 있는 갭을 포함한다. 저장 영역은 플레이트 캐리어의 일부이며, 기판이 플레이트 캐리어 상에 또는 내에 위치되는 영역이다.
바람직하게, 기판은 플레이트 캐리어의 캐비티 내에 위치된다. 적어도 하나의 캐비티으로 인해, 가요성 마스터는 기판 위에서 안내되고, 가요성 마스터의 가장자리들은 플레이트 캐리어 위에서 이동한다. 이러한 캐리어 설계로 인해, 기판 상에서의 가요성 마스터의 압력은 기판 위에서 균등하게 분배된다.
하나의 바람직한 실시예에서, 캐비티는 기판 두께와 거의 동일한 높이를 가진다. 이해를 위해, 기판은 전파 방향을 가지며, 기판의 두께는 그 전파 방향에 직각이다. 즉, 기판은 수지가 임프린팅되는 표면을 가지며, 기판의 두께는 임프린팅 표면에 직각이다. 이러한 바람직한 실시예로 인해, 기판의 전체 표면이 가요성 마스터와 접촉하는 것이 보장되고, 이에 의해 일정한 압력이 기판에 인가된다.
다른 바람직한 실시예에서, 캐비티는 기판 두께와 가요성 마스터의 두께의 합과 대략 동일한 높이를 가진다. 이러한 경우에, 가요성 마스터의 폭은 캐비티의 폭보다 작고, 가요성 마스터의 측면들은 캐비티 내에 위치된다. 또한, 이 실시예에서, 기판뿐만 아니라 가요성 마스터가 수지를 사이에 두고 서로 밀접하고 완전한 표면 접촉을 가지는 것이 보장되며, 이에 의해 접촉 면적 위에 일정한 압력이 제공된다.
기판의 상단 또는 가요성 마스터 상에, 래커로 명명된 경화성 수지가 존재하고, 가요성 마스터는 이러한 수지 내로 구조를 임프린팅한다는 것이 분명해야 한다. 하기에서, 가요성 마스터가 기판과 접촉하는 것이 언급될 때, 이는 가요성 마스터의 패턴이 기판 상에 존재하는 수지로 전사된다는 것을 의미한다. 임프린팅 공정 및 임프린팅 장치의 추가 장치 수단에 대해, WO 2018/011208 문헌을 참조한다.
하나의 바람직한 실시예에서, 플레이트 캐리어는 적어도 2개의 부품, 즉 적어도 하나의 제1 플레이트 캐리어 부품 및 적어도 하나의 제2 플레이트 캐리어 부품으로 만들어진다.
바람직하게, 제1 플레이트 캐리어 부품은 제1 재료로 만들어지고, 제2 플레이트 캐리어 부품은 제2 재료로 만들어지며, 이에 의해, 제1 재료와 제2 재료는 서로 상이하다. 바람직하게, 플레이트 캐리어의 2개의 부품 중 적어도 하나는 보상 재료를 포함하거나 생성한다. 하나의 바람직한 실시예에서, 제1 플레이트 캐리어 부품은 보상 재료로서 에어 베드 또는 액체 베드를 생성하기 위한 유체 시스템을 가지며, 플레이트 캐리어의 제2 플레이트 캐리어 부품은 강성 재료로 만들어진다. 다른 실시예에서, 가요성 재료는 캐비티를 포함하거나 생성한다. 하나의 바람직한 실시예에서, 예를 들어 플레이트 캐리어는 유리 재료의 제1 부품 및 가요성 재료의 제2 부품으로 만들어지며, 이에 의해, 캐비티는 제2 부품의 일부이다. 두 부품의 사용으로 인해, 두 부품은 서로 다른 재료로 만들어질 수 있으며, 유연성이 증가하더라도 플레이트 캐리어의 안정성은 감소되지 않을 것이다.
바람직하게, 제1 플레이트 캐리어 부품 및/또는 제2 플레이트 캐리어 부품은 보상 재료로 만들어진다. "~로 만들어진다"는 캐리어 부품이 거의 100% 보상 재료로 만들어진다는 것을 의미한다. 예를 들어, 플레이트 캐리어는 제1 플레이트 캐리어 부품으로서 비가요성 재료(유리)로 만들어지고, 제2 플레이트 캐리어 부품으로서 가요성 재료로 만들어질 수 있다. 캐비티가 존재하면, 캐비티는 제1 부품 또는 제2 부품의 일부일 수 있거나 두 부품 모두 위에서 연장될 수 있다. 보상 재료가 유체인 경우에, 플레이트 캐리어는 공기 또는 액체 보상 재료 층을 생성하기 위한 유체 시스템을 포함하는 제2 플레이트 캐리어 부품과, 더욱 강성인 베이스 플레이트를 포함하는 제1 플레이트 캐리어 부품의 조합일 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 보상 재료는 플레이트 캐리어에 가역적으로 연결 가능하고, 바람직하게, 가요성 재료는 플레이트 캐리어에 가역적으로 연결 가능하다. 바람직하게, 보상 재료(가요성 재료가 바람직함)는 제1 플레이트 캐리어 부품 및/또는 제2 플레이트 캐리어 부품에 가역적으로 연결 가능하다. 바람직하게, 보상 재료는 가요성 매트의 형태를 하는 가요성 재료이다. 이러한 가요성 매트는 플레이트 캐리어(예를 들어, 플레이트 캐리어의 캐비티) 상에 놓인다. 이러한 예에서, 가요성 매트는 캐비티를 넘어갈 수 있거나, 또는 캐비티에 의해 구속될 수 있다.
바람직하게, 플레이트 캐리어의 적어도 2개의 부품(제1 플레이트 캐리어 부품 및 제2 플레이트 캐리어 부품)은 서로 가역적으로 연결될 수 있다. "가역적으로 연결 가능"은 두 부품이 부품 중 하나를 파괴하지 않고 서로 분리될 수 있다는 것을 의미한다. 두 부품 사이의 연결은 진공 시스템, 하나 또는 두 부품 상의 접착 표면, 접착제 및/또는 플러그 연결(예를 들어, 레일 시스템 또는 위치 설정 핀) 및/또는 나사 시스템 및/또는 자기적으로 또는 위에서 명명된 시스템의 조합을 통해 달성될 수 있다. 플레이트 캐리어의 두 부품 구조로 인해, 플레이트 캐리어를 상이한 기판 두께(수지 두께) 또는 가요성 마스터 두께에 적응하는 것이 용이하다. 아울러, 하나의 부품으로서 가요성 재료를 사용하는 것에 의해, 이러한 부품은 비가요성 재료로 만들어진 부품보다 높은 내마모성을 가진다. 그러므로, 플레이트 캐리어의 한 부품만이 교체되면 된다(완전한 플레이트 캐리어 대신).
하나의 바람직한 실시예에서, 제1 플레이트 캐리어 부품 및/또는 제2 플레이트 캐리어 부품은 기판을 위한 프레임 구조를 가진다. 하나의 바람직한 실시예에서, 캐비티는 기판의 형태와 동일하다. 이 문맥에서 "형태와 동일하다"는 예를 들어 캐비티가 둥글지 않고 기판이 각을 이루는 것을 의미한다. 바람직하게, 캐비티는 기판이 삽입될 수 있는 일종의 포켓을 형성한다. 이 실시예에서, 기판은 임프린팅 공정 동안 플레이트 캐리어를 통해 기판의 모든 측면 영역에서 보호된다. 기판이 플레이트 캐리어 내에서 형태 맞춤 방식으로 놓이는 방식으로 캐비티를 치수화하고 임프린팅 공정 동안 미끄러짐을 방지하는 것이 또한 가능하다. 그러나, 캐비티가 전체 플레이트 캐리어 위에서 연장되는 일종의 넓은 그루브로서 형성되는 것도 고려될 수 있다.
하나의 바람직한 실시예에서, 플레이트 캐리어는 3:1의 두께 비율로 제1 플레이트 캐리어 부품 및 제2 플레이트 캐리어 부품을 포함한다.
하나의 바람직한 실시예에서, 유체 흐름 시스템은 플레이트 캐리어 상에 또는 내에 위치되며, 이러한 것은 유체를 포함하는 추가 층의 형태를 하는 보상 재료와 혼동되어서는 안 된다. 유체 흐름 시스템은 제2 플레이트 캐리어 부품을 홀딩 또는 장착하기 위해 제1 플레이트 캐리어 부품 상에 있을 수 있고, 및/또는 기판을 홀딩 또는 장착하기 위해 제2 플레이트 캐리어 부품 상에 있을 수 있다. 플레이트 캐리어의 캐비티 또는 평평한 상단 표면은 예를 들어 진공 구멍들을 가질 수 있으며, 더 낮은 압력이 진공 구멍들을 통해 생성될 수 있다. 진공은 캐비티 내의 한정된 위치에 기판을 홀딩하여 임프린팅 공정을 개선한다.
하나의 추가의 바람직한 실시예에서, 플레이트 캐리어는 배치 시스템을 포함한다. 배치 시스템은 바람직하게 리프팅 핑거들 및/또는 푸셔들을 포함하며, 이에 의해, 기판은 예를 들어 로봇의 사용에 의해 캐비티 내의 동일한 위치에 항상 배치될 수 있다.
하나의 바람직한 실시예에서, 기판 위치 설정 시스템은 플레이트 캐리어 상에 위치된다. 예를 들어, 정렬 핀들은 제2 플레이트 캐리어 부품 표면 상에 또는 캐비티 내에 추가될 수 있다. 정렬 핀들은 기판 위치를 변경할 수 있다. 그 결과, 임프린팅 공정이 항상 기판의 동일한 지점에서 시작될 것이기 때문에 공정 정확도는 유리하게 증가될 수 있다.
임프린팅 장치에 대해 언급된 모든 실시예는 롤-투-플레이트 공정에도 적용할 수 있다.
하기에서, 본 발명의 아이디어는 도면에 의해 추가로 설명된다.
도 1은 롤-투-플레이트 임프린팅 공정을 개략적으로 도시한다.
도 2는 불균일한 잔류 층 두께를 초래하는 임프린팅 공정 내의 교란을 개략적으로 도시한다.
도 3은 가요성 임프린트 캐리어의 경우에 교란의 제한된 영향을 개략적으로 도시한다.
도 4는 플레이트 캐리어의 설계를 개략적으로 도시한다.
도 5a는 플레이트 캐리어의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 5b는 포켓 형태의 캐비티를 포함하는 플레이트 캐리어를 개략적으로 도시한다.
도 5c는 제1 및 제2 부품을 포함하는 플레이트 캐리어를 개략적으로 도시한다.
도 6은 보상 재료 위의 보상 재료의 경계 영역들로부터 거리를 두고 위치된 기판을 도시한다.
도 1은 임프린팅 설정 및 임프린팅 공정을 도시한다. 제품 질감에 필요한 역구조(음)의 임프린팅 패턴(105A)을 가지는 가요성 마스터(105)는 임프린팅 롤러(104A)를 사용하여 기판(102) 상에 위치된 경화성 수지(103) 상에 프레스된다. 기판 두께(102B)를 가지는 기판(102)은 플레이트(예를 들어, 강성 유리로 제조되지만 이에 제한되지 않음)이고, 상이한 형상을 가질 수 있다. 이러한 기판(102)은 운반 또는 정렬, 가능하게 카운터 압력을 가능하게 하기 위해 플레이트 캐리어(101) 상에 배치된다. 플레이트 캐리어(101)는 특히 유리 또는 금속으로 제조될 수 있다. UV 광원(106)으로부터의 UV 광(106A)을 사용하여 수지(103)를 경화시킨 후에, 가요성 마스터(105)는 박리 롤러(104B)에 의해 박리되고, 필요한 제품 질감(107A) 및 아래에 잔류 층(107B)을 가지는 경화된 수지(107)는 기판(102) 상으로 전사된다.
도 2에는 임프린팅 공정 내의 교란으로 인해 불균일한 잔류 층 두께가 초래되는 다양한 예가 도시되어 있다. 도 2a에서, 잔류 층 두께(107B)는 플레이트 캐리어(101)의 불균일성으로 인해 국부적으로 상이할 것이다. 가요성 마스터(105)의 임프린팅 패턴(105A)은 수지(103)로 전사된다. 플레이트 캐리어(101)의 불균일성으로 인해, 기판(102) 상의 다양한 잔류 층 두께(107B-1 및 107B-2)를 가지는 경화된 수지(107)에서의 임프린팅 패턴(105A)은 국부적으로 상이할 것이다.
도 2b에서, 불균일한 기판(102) 두께에 의해 불균일성이 야기된다. 예로서, 불균일한 강화 유리가 기판(102)으로서 사용된다. 이러한 기판 불균일성으로 인한 압력 차이는 상이한 잔류 층 두께(107B-1 및 107B-2)를 초래할 것이다.
도 2c에서, 불균일성은 오염 물질(예를 들어, 먼지 얼룩)로 인해 야기된다. 기판(102) 아래의 결함 및 입자(108)는 기판(102)을 국부적으로 상승시킬 것이다. 이러한 불균일성으로 인한 압력 차이는 상이한 잔류 층 두께(107B-1 및 107B-2)를 초래할 것이다.
도 3은 보상 재료, 예를 들어 가요성 재료(114)를 포함하는 플레이트 캐리어(101)의 긍정적인 효과를 도시한다. 가요성 재료(114)는 국부적인 압력 증가를 흡수할 것이다. 증가된 압력은 플레이트 캐리어(101)의 가요성 재료(114)를 압축할 것이며, 이에 의해, 잔류 층 두께(107B)는 일정하게 유지된다. 도 3a 및 도 3b는 기판(102) 아래에서 보상 재료에 대한 한 실시예로서 가요성 재료(114)(소위 가요성 플레이트 캐리어(101))로 만들어진 플레이트 캐리어(101)의 압축을 도시한다. 도 3a는 보상 재료(114)로 만들어지면 보상될 수 있는 불균일한 플레이트 캐리어 두께(101)를 도시한다. 도 3b의 경우에, 불균일 기판 두께(102)는 보상 재료(114)에서 보상된다. 도 3c는 결함(108)으로 인한 가요성 플레이트 캐리어(101)의 국부적인 압축을 도시한다. 불균일성(108)이 플레이트 캐리어 부품(100)의 가요성 재료(114)로 인해 보상되기 때문에, 가요성 마스터(105)의 가요성 마스터 패턴(105A)은 경화된 수지(107)에서 정확하게 전사된다. 도 3의 모든 실시예에서, 보상 재료(114)의 치수는 기판(102)의 치수보다 크고, 기판(102)이 보상 재료(114)의 가장자리까지의 거리에 위치되는 것이 도시된다. 이러한 것은 기판(102)이 경계 영역이 아닌 보상 재료(114)의 중앙 영역에 놓이고 아래에 있는 보상 재료(114)의 측면과 일렬로 놓이는 것을 의미한다.
플레이트 캐리어(101)가 카운터 압력을 제공하는데 필요하지 않은(즉, 플레이트 캐리어(101) 아래의 스테이지 또는 제2 롤러가 카운터 압력을 제공하는 데 사용되는) 경우에, 플레이트 캐리어(101)는 보상 재료, 바람직하게 가요성 재료(114)(가요성 플레이트 캐리어)로 완전히 만들어질 수 있다. 이러한 경우, 로딩/언로딩 또는 정렬 메커니즘과 같은 캐리어 기능을 추가하는 것이 더 복잡하게 된다.
도 4는 2개의 부품으로 구축된 플레이트 캐리어(101)의 다른 설계를 도시한다. 도시된 바와 같이, 플레이트 캐리어(101)는 제1 플레이트 캐리어 부품(101A) 및 제2 플레이트 캐리어 부품(101B)을 가진다. 이러한 제2 플레이트 캐리어 부품(101B)은 제1 플레이트 캐리어 부품(101A)에 고정될 수 있다. 고정은 제거 가능하거나 분리 불가능하다(한 부분을 파괴하지 않고는). 도 4는 임프린팅 동안 기판(102)을 안정되게 홀딩하기 위한 진공 구멍(110)들을 가지는 캐리어 설계를 도시한다. 도 4는 상하로 이동할 수 있는 리프팅 핑거(111)들을 도시한다. 위쪽 위치에서, 기판(102)은 예를 들어 로봇을 사용하여 배치될 수 있다. 기판(102)은 리프팅 핑거(111)가 하강되면 플레이트 캐리어(101) 상에 배치된다. 그리고, 도 4는 기판(102) 배치를 허용하도록 내측 및 외측으로 이동할 수 있는 위치 설정 핀들로 만들어진 위치 설정 정렬 시스템(109)을 도시하며, 핀들은 외향하여 배치되고, 핀들이 내측으로 이동된 후 정렬되어 위치 설정된다. 이러한 제2 플레이트 캐리어 부품(101B)은 가요성 재료(114)(이 도면에 도시되지 않음)로 만들어질 수 있다. 예로서, 이러한 제2 플레이트 캐리어(101B)는 가요성 매트일 수 있다. 제2 예에서, 제2 플레이트 캐리어 부품(101B)은 보상 층을 생성하기 위해 에어 베드 또는 액체 베드를 생성하는 유체 시스템일 수 있다.
도 5는 캐비티(112)를 포함하는 플레이트 캐리어(101)의 상이한 구성을 도시한다. 이러한 캐비티(112)는 캐비티(112) 내에 배치된 기판(102) 위에 균일한 임프린트 압력을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 경우에, 캐비티 높이(도 1 참조)는 중요한 제어 파라미터가다. 캐비티(112)의 폭만큼 넓은 가요성 마스터(105)에 대하여, 캐비티(112)의 높이는 기판(102B)(도 5에 도시되지 않음)의 높이와 대략 동일해야 한다. 캐비티(112)의 폭만큼 더 작은, 캐비티(112) 내에 끼워져 배치되는 가요성 마스터(105)에 대하여, 캐비티(112)의 높이는 기판 높이와 가요성 마스터(105)의 두께의 합이어야 한다. 캐비티(112)는 정사각형, 직사각형일 수 있고, 그루브 형상을 가질 수 있거나 기판(102)과 정확히 동일한 형상을 가질 수 있다.
도 5a 및 도 5b에서의 플레이트 캐리어(101)는 제1 플레이트 캐리어 부품(101A) 및 제2 플레이트 캐리어 부품(101B)을 포함하는 2-부품 형태로 구성된다. 캐비티(112)는 제2 부품(101B)에 위치된다. 제1 플레이트 캐리어 부품(101A)의 재료는 제2 플레이트 캐리어 부품(101B)과 동일하거나 상이할 수 있다. 둘 모두 동일한 가요성 재료(114), 예를 들어 고무로 만들어질 수 있다. 대부분의 경우에, 제1 플레이트 캐리어 부품(101A)은 제2 플레이트 캐리어 부품(101B)과 비교하여 다른 재료로 만들어진다. 예로서, 제1 플레이트 캐리어 부품(101A)은 강성 재료, 예를 들어 유리 또는 금속 또는 더 높은 강성을 가지는 재료, 예를 들어 100보다 큰 쇼어를 가지는 고무로 만들어지는 반면에, 제2 플레이트 캐리어 부품(101B)은 보다 가요성 재료 또는 유체 필름으로 제조된다.
도 5a에서, 제2 플레이트 캐리어 부품(101B) 내에 위치된 기판(102)을 배치하기 위한 캐비티(112)는 개방되어 있다. 기판(102)은 제1 플레이트 캐리어 부품(101A) 상에 배치될 것이다. 이 경우에, 제1 플레이트 캐리어 부품(101A)의 재료는 보상 재료로 만들어지는 반면에, 제2 플레이트 캐리어 부품(101B)은 동일한 보상 재료 또는 더 강성이고 덜 가요성인 재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 예로서, 101A와 101B는 모두 고무로 만들어질 수 있다. 다른 예에서, 제1 플레이트 캐리어 부품(101A)은 에어 베드 또는 워터 베드의 형태를 하는 보상 재료를 생성하는 유체 시스템을 가지는 반면, 제2 플레이트 캐리어 부품(101B)은 더 강성인 홀더이다.
도 5b에서 기판(102)을 배치하기 위한 캐비티(112)는 제2 플레이트 캐리어 부품(101B)의 재료에 의해 완전히 봉입된다. 이러한 경우에, 제2 플레이트 캐리어 부품(101B)의 재료는 가요성이고 가요성 재료(114)를 사용하는 것이 바람직하다.
도 5c에서 플레이트 캐리어(101)는 캐비티(112)를 포함하고, 이에 의해, 가요성 재료(114)는 캐비티(112)의 내부에 위치된다. 이 실시예에서, 플레이트 캐리어(101)는 더 강성인 재료로 만들어진다. 기판(101)의 배면이 결함이나 두께 변화로 인해 균일하게 평평하지 않으면, 임프린팅 동안 압력 변화가 있을 것이다. 이러한 것은 수지의 국부적으로 더 얇은 잔류층 두께를 초래할 것이다. 불균일한 배면 패턴은 임프린팅된 제품의 전면에서 보일 것이다. 캐비티(112)의 내부에 배치된 가요성 재료(114)의 사용으로 인해, 이러한 효과는 또한 회피되거나 감소될 수 있다. 가요성 재료(114)는 고무 또는 플라스틱 호일의 얇은 시트일 수 있다. 바람직하게, 가요성 재료(114)는 캐비티(112) 내에 뿐만 아니라 캐비티(112) 주위의 직립 측면에 배치된다.
도 6에서, 기판(102)은 보상 재료 위로 보상 재료의 경계 영역으로부터 거리를 두고 놓인다. 경계 영역들은 보상 재료의 측면(A')들로부터 기인한다. 기판(102)은 기판의 어떠한 측면(A)도 일직선이 아니고 보상 재료의 측면(A')들 위에 배열되면 경계 영역까지의 거리에 위치된다. 기판의 측면(A)과 보상 재료(A')의 측면 사이의 거리는 모든 측면에 대해 동일하거나 상이할 수 있다.

Claims (15)

  1. 가요성 마스터(105), 플레이트 캐리어(101) 및 기판(102)을 포함하는 롤-투-플레이트 공정을 위한 임프린팅 장치로서, 상기 가요성 마스터(105)는 임프린팅 공정 동안 상기 기판(102)을 가압하고, 상기 플레이트 캐리어(101)는 상기 기판(102)을 홀딩하며, 이에 의해, 상기 플레이트 캐리어(101)는 보상 재료를 포함하는, 상기 임프린팅 장치에 있어서,
    상기 기판(102)은 상기 보상 재료 위에 위치되고, 이에 의해, 상기 보상 재료의 면적은 상기 기판(102)의 면적보다 더 크고, 상기 기판(102)의 경계들과 상기 보상 재료의 경계들은 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는, 임프린팅 장치.
  2. 가요성 마스터(105), 플레이트 캐리어(101) 및 기판(102)을 포함하는 롤-투-플레이트 공정을 위한 임프린팅 장치로서,
    상기 가요성 마스터(105)는 임프린팅 공정 동안 상기 기판(102)을 가압하고, 상기 플레이트 캐리어(101)는 상기 기판(102)을 홀딩하며, 이에 의해, 상기 플레이트 캐리어(101)는 유체를 포함하는 추가 층의 형태를 하는 보상 재료를 포함하는, 임프린팅 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 보상 재료는 가요성 재료(114)인, 임프린팅 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 플레이트 캐리어(101)는 상기 기판(102)이 위치 가능한 적어도 하나의 캐비티(112)를 가지는, 임프린팅 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 적어도 하나의 항에 있어서, 상기 기판(102)은 상기 보상 재료에 매립 가능한, 임프린팅 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 적어도 하나의 항에 있어서, 상기 플레이트 캐리어(101)는 적어도 하나의 제1 플레이트 캐리어 부품(101A) 및 적어도 하나의 제2 플레이트 캐리어 부품(101B)을 포함하며, 상기 제1 및/또는 제2 플레이트 캐리어 부품(101A, 101B)은 보상 재료를 포함하는, 임프린팅 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 플레이트 캐리어 부품(101A)은 제1 재료로 만들어지고, 상기 제2 플레이트 캐리어 부품(101B)는 제2 재료로 만들어지며, 이에 의해 상기 제1 재료 및 상기 제2 재료는 상이한, 임프린팅 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 제1 플레이트 캐리어 부품(101A)은 연결 수단을 통해 상기 제2 플레이트 캐리어 부품(101B)에 가역적으로 연결 가능한, 임프린팅 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 플레이트 캐리어(101)는 보상 재료로 만들어지는, 임프린팅 장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 제1 플레이트 캐리어 부품(101A) 또는 상기 제2 플레이트 캐리어 부품(101B)은 보상 재료로 만들어지는, 임프린팅 장치.
  11. 제6항에 있어서, 상기 보상 재료는 상기 제1 플레이트 캐리어 부품(101A) 및/또는 상기 제2 플레이트 캐리어 부품(101B)에 가역적으로 연결 가능한, 임프린팅 장치.
  12. 제1항 또는 제3항에 있어서, 보상 재료로서 가요성 매트(114)가 사용되는, 임프린팅 장치.
  13. 제3항에 있어서, 상기 보상 재료는 ASTM E111에 따라서 측정된 0.1 기가 파스칼(GPa) 내지 10 기가 파스칼(GPa)의 영률을 가지는 가요성 재료인, 임프린팅 장치.
  14. 제3항에 있어서, 상기 보상 재료는 ASTM D2240에 따라서 측정된 80 미만의 쇼어 A 값을 가지는, 임프린팅 장치.
  15. 제2항에 있어서, 상기 유체는 아르곤 가스, 질소 가스, 공기, 또는 점탄성 유체인, 임프린팅 장치.
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