KR20230043825A - 업스케일링된 마스터를 생성하기 위한 용접 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 임프린팅 공정을 위한 업스케일링된 마스터를 생성하는 방법에 관한 것이다. 적어도 2개의 마스터들이 함께 용접되고, 적어도 하나의 마스터는 적어도 부분적으로 적어도 하나의 텍스처링된 영역을 포함한다. 상기 적어도 2개의 마스터들 사이에 감광성 수지가 도포되고, 광원의 광이 도파관 시스템 내에서 안내되어, 상기 감광성 수지가 상기 도파관 시스템과 접촉할 때 상기 적어도 2개의 서브마스터들 사이에서 감광성 수지를 적어도 경화시킨다. 본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법에 의해 얻어지는 업스케일링된 마스터, 상기 업스케일링된 마스터로부터 얻어지는 임프린팅 제품 및 상기 방법을 수행함으로써 업스케일링된 마스터를 제조하기 위한 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 업스케일링된 나노(upscaled nano) 및/또는 마이크로텍스처링된 마스터 몰드(microtextured master mold)를 제조하는 방법에 관한 것이다.
나노 및 마이크로텍스처링된 표면은 점점 더 많은 응용 분야에서 발견될 수 있다. 이와 같은 응용 분야들에 있어서, 텍스처링된 표면은 장치의 기능(예를 들면, 광전지 모듈의 효율성)을 높이거나 또는 완전히 새로운 기능(예를 들면, 홀로그램 디스플레이)을 가능하게 할 수 있다. 이와 같은 텍스처링된 표면은 종종 사출 성형 또는 나노임프린트 리소그래피와 같은 방법을 사용하여 마스터로부터 텍스처(texture)를 카피하여 제품에 도포된다.
마스터의 제작은 종종 비용과 시간이 많이 소요된다. 또한 마스터링 기술은 텍스처가 도포될 수 있는 최대 표면적에 있어서 제약을 갖는다. 일부 응용 프로그램들은 마스터링 기술의 한계를 넘어서는 텍스처링된 표면 영역을 필요로 한다. 이와 같은 응용 프로그램의 경우, 치수 요구 사항을 충족시키기 위해 더 작은 마스터를 업스케일링시킬 수 있다. 다른 응용 프로그램의 경우, 요구되는 텍스처링된 표면적을 갖는 마스터를 생성하는 것이 가능하지만, 경제적인 이유로 업스케일링된 마스터가 선호된다. 예를 들어, 복제 주기당 다수 개의 소형 제품들을 복제하기 위해 업스케일링된 마스터가 사용될 수 있다. 텍스처링된 마스터를 업스케일링하는 대부분의 방법은 두 가지 범주로 나눌 수 있다.
첫 번째 범주는 (일반적으로 동일한) 텍스처링된 패턴들을 더 큰 기판상에 여러 번 프린팅하기 위해 단계별 반복을 사용하는 방법으로 구성된다. 프린팅된 서브 셀들은 일반적으로 특허 US20130153534A1에 설명된 것과 같이 텍스처링되지 않은 밴드로 분리되거나, 또는 M.K. Kwak 등에 의해 Material Horizons Vol. 2, 2015, p. 86-90 (doi:10.1039/c4mh00159a)에 설명된 것과 같이 서로 겹쳐진다. UV 나노임프린트 리소그래피가 임프린트 기술로서 사용되는 두 가지 예에 있어서는, UV 경화 수지가 원하지 않는 위치들로 흘러 서브 셀들 사이에 교차 오염을 일으키는 것을 방지하는 데 상당한 어려움을 갖는다. 이와 같은 시도는 사용할 수 있는 텍스처, 임프린트 압력 및 수지의 유형에 제한을 둔다.
업스케일링된 마스터를 제조하기 위한 두 번째 범주는 특허 CN 105911815 및 동일 출원인 명의의 공개되지 않은 특허 출원 EP 19202151.7에 설명된 것과 같은 업스케일링된 마스터를 형성하기 위해 여러 개의 소형 마스터들을 함께 물리적으로 접합시키는 방법으로 구성된다. 이와 같은 접근 방법에서는, 일반적으로 서브 셀들 사이의 교차 오염 위험은 없다. 그러나, 상이한 마스터들이 이음매들로 연결되어, 업스케일링된 텍스처의 외관을 방해할 수 있고 또한 후속 임프린트 공정을 방해하거나 그리고/또는 시간이 지남에 따라 성능이 저하될 수 있다. 따라서, 원활하고 얇고 내구성 있는 이음매를 얻는 것이 종종 바람직하다. 특허 CN 105911815는, 이음매를 밀봉 및 붙여넣기 위해 박리 가능한 접착 테이프를 사용하는 동시에 뒤쪽에서 이음매를 경화성 수지로 충전시키는 방식으로, 고품질의 이음매를 달성하기 위한 방법을 설명한다. 특허 CN 107121890A는 이음매 영역에 음영 스트립들(예를 들면, 금속 또는 흑색 수지)을 사용하여 투명 기판에 광경화성 수지를 사용하여 대면적 나노 몰드를 생성하는 방법을 설명한다. 경화되지 않은 수지와 음영 스트립들은 임프린팅 후 제거될 수 있다.
문헌 KR 2012/0082266에는 대면적 나노 템플릿을 생성하기 위한 측면 접합 공정이 개시되어 있다. 이와 같은 공정을 위해, 상이한 유닛들 사이에 경화성 수지가 사용된다. 문헌 US 2016/0033818은 대형 패턴의 제조를 교시하며, 이에 의해 복수의 패턴 구조 유닛들이 동일한 평면상에 위치하고 상기 유닛들 사이의 수지를 통해 연결된다.
문헌 US 2018/0113242는 패턴 구조를 제조하는 방법을 개시한다. 이와 같은 문서의 주요 초점은 웨이퍼가 상이한 표면들로 절단되는 공정에 있다. 그러나, 이와 같은 문헌은 또한 상이한 유닛 패턴 구조들이 함께 정렬되는 것을 개시하고 있다. 상이한 유닛 패턴 구조들의 조합을 위해, 제1 유닛 패턴 구조와 제2 유닛 패턴 구조 사이에 액상 수지가 구비되며, 상기 수지는 열경화성 또는 광경화성 수지이다.
본 발명은 제어 가능한 방식으로 다수의 마스터를 함께 물리적으로 용접하여 높은 광학적 및 기계적 품질을 갖는 용접 이음매들을 유발시키는 대안적인 방법을 설명한다.
결과적으로, 본 발명은 임프린팅 공정을 위한 업스케일링된 마스터를 생성하는 방법에 관한 것이다. 적어도 2개의 마스터들이 함께 용접되며, 적어도 하나의 마스터는 적어도 하나의 텍스처링된 영역을 포함한다. 상기 적어도 2개의 마스터들 사이에 감광성 수지가 도포되며, 광원의 광이 도파관 시스템 내에서 안내되어, 상기 감광성 수지가 상기 도파관 시스템과 접촉할 때 적어도 2개의 서브마스터들 사이에서 상기 감광성 수지를 적어도 경화시킨다.
상기 방법은 서로 근접하고 또한 광학 도파관 시스템에 근접하거나 또는 직접 접촉하는 여러 텍스처링된 (서브)마스터 배치를 수반한다. 자외선 및/또는 가시광이 상기 도파관 시스템의 하나 또는 다중 에지에서 또는 하나 이상의 인-커플링 구조를 통해 상기 도파관 내에 커플링된다. 상기 도파관 시스템에서 광에 민감한 광경화성 수지는 모세관 및/또는 중력의 영향하에 상기 이음매 영역 내로 유동하는 상기 (서브)마스터들의 후면 인터페이스로부터 상기 이음매에 도포된다. 상기 수지가 상기 도파관 시스템의 도파관과 국부적으로 접촉할 때, 상기 도파관으로부터의 광은, 상기 수지가 상기 마스터들의 (텍스처링된) 인터페이스들을 따라 (바람직하지 않게) 번지기 전에, 통제 가능한 방식으로 상기 수지를 탈출시키고 경화시킬 수 있다. 이것이 작동하기 위해, 경화되지 않은 상태에서 수지의 굴절률은, 도파관 재료 내에서 광의 내부 전반사를 방해할 수 있도록, 바람직하게는 0.2 미만, 보다 바람직하게는 0.1 미만, 가장 바람직하게는 0.05 미만의 값을 갖는 도파관 재료의 굴절률과 상이하다. 상기 수지가 경화되면,상기 2개의 마스터들 사이에 용접 이음매가 생성된다. 용접 공정이 완료되면, 업스케일링된 마스터의 후면에 백킹 플레이트 또는 시트가 선택적으로 부착된 후, 상기 도파관은 상기 업스케일링된 마스터로부터 제거될 수 있다.
획득한 업스케일링된 마스터는 더 큰 마스터 어레이를 형성하기 위해 함께 용접되는 여러 개의 소형 유닛들(마스터들)로 구성된다. 상기 소형 마스터들 사이의 스플라이스(splice) 또는 용접 이음매들은 광학 도파관 시스템의 광과 접촉하는 광경화성 수지로 제조되어, 원활하고 내구성 있는 이음매를 유발시킨다. 따라서, 얻어진 임프린팅 제품은 또한 종래 기술과 비교하여 이음매의 높이와 폭의 변화가 적고 품질이 우수하다.
본 발명은 또한 상기 업스케일링된 마스터로부터 얻어지는 임프린팅된 제품에 관한 것이다.
청구항 1에 따르면 적어도 2개의 마스터들이 함께 용접된다. 그러나, 상기 업스케일링된 마스터는, 함께 용접되어 업스케일링된 마스터를 형성하는, 3개, 4개, 5개 또는 6개 이상의 마스터들을 포함할 수 있다. 상기 마스터들 중 적어도 하나는 적어도 부분적으로 텍스처링된 영역을 포함한다. 상기 텍스처링된 영역은 기판상에 임프린팅 텍스처의 역 구조인 릴리프 패턴을 갖는다. 일 실시예에 있어서, 상기 마스터들의 전부 또는 1개 이상, 바람직하게는 2개, 보다 바람직하게는 3개, 가장 바람직하게는 절반 이상이 적어도 부분적으로 텍스처링된 영역을 포함한다. 상기 텍스처링된 영역은 상기 전체 마스터 영역에 걸쳐 또는 상기 마스터들의 일부에만 걸쳐 확장될 수 있다. 상기 텍스처링된 영역이 마스터의 일부 영역들만에 걸쳐 확장되는 경우, 상기 마스터 영역의 바람직하게는 적어도 60%, 보다 바람직하게는 적어도 80%, 가장 바람직하게는 적어도 90%가 상기 텍스처링된 영역을 포함한다. 상이한 텍스처링된 영역들을 갖는 마스터들(이는 상이한 릴리프 패턴들을 의미함)을 사용하는 것이 또한 가능하며, 그리고/또는 상기 텍스처링된 영역은 상이한 크기들을 갖는다(이는 상기 텍스처링된 영역의 크기에 따라 상기 마스터들이 서로 상이함을 의미함).
일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 마스터는 상기 적어도 하나의 마스터의 적어도 하나의 텍스처링된 영역이 상기 도파관 시스템을 향해 배향되고 그리고/또는 상기 마스터들 중 적어도 하나가 상기 도파관 시스템과 적어도 부분적으로 접촉하도록 위치된다. "부분적으로 접촉"이라는 용어는 바람직하게는 직접 접촉하는 것을 의미한다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 마스터는 텍스처링된 영역을 포함하고, 상기 적어도 하나의 마스터의 텍스처링된 영역은 상기 도파관 시스템과 직접 접촉한다. "직접 접촉"이라는 용어는 상기 텍스처링된 영역 및/또는 상기 마스터가 상기 도파관 시스템과 물리적으로 접촉하며 도파관 시스템과 텍스처링된 영역 사이에 더 이상의 물질(층, 공기)이 존재하지 않음을 의미한다. 이와 같은 배열로 인해, 상기 수지가 상기 도파관 시스템과 접촉할 때 상기 도파관 시스템의 광이 직접 빠져나갈 수 있으며, 상기 수지를 지체 없이 신속하게 경화시킨다. 따라서, 상기 마스터들의 일부(예를 들어 텍스처링된 영역)에 걸친 수지의 원치 않는 번짐이 방지될 수 있다. 상기 도파관 시스템에 대한 상기 텍스처링된 영역과 마주하는 상기 마스터의 바람직한 배열로 인해, 유발되는 용접 이음매는 상기 텍스처링된 영역의 높이와 대략적으로 균일한 수준에 있게 된다. 따라서, 상기 임프린팅 공정 동안, 상기 기판상의 힘 분포는 상기 기판의 모든 부분들에 걸쳐 이음매와 동일하고 독립적이며, 이는 최종 임프린팅 제품의 품질을 향상시킨다.
일 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 마스터는 상기 적어도 하나의 마스터의 적어도 하나의 텍스처링된 영역이 상기 도파관 시스템으로부터 멀어지게 배향되고 및/또는 상기 마스터들 중 적어도 하나의 후면이 상기 도파관 시스템과 적어도 부분적으로 접촉하도록 위치된다. "부분적으로 접촉"이라는 용어는 바람직하게는 직접 접촉하는 것을 의미한다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 마스터는 텍스처링된 영역을 포함하고, 상기 적어도 하나의 마스터의 텍스처링된 영역은 상기 도파관 시스템과 직접 접촉한다. "직접 접촉"이라는 용어는 상기 마스터의 후면이 상기 도파관 시스템과 물리적으로 접촉하고 또한 도파 시스템과 상기 적어도 하나의 마스터의 후면 사이에 어떠한 추가 물질(층, 공기)도 존재하지 않음을 의미한다. 이와 같은 배열에 있어서, 상기 수지는 상기 적어도 2개의 마스터들 사이의 갭들에 국부적으로 도포될 때 상기 마스터들의 텍스처링된 영역들로부터 벗어나 유지될 수 있다. 상기 도파관 시스템의 후면을 향하는 상기 마스터의 배열로 인해, 유발되는 용접 이음매는 상기 마스터들의 후면과 하나의 평면에 위치하여, 예를 들면 진공 청크(vacuum chunk)에 의해 상기 업스케일링된 마스터의 취급을 크게 단순화하는 원활한 후면을 초래한다. 일 실시예에 있어서, 상기 광원은 일렬로 배치되거나 또는 슬릿 커튼(slit curtain) 뒤에 배치되는 수은-증기 램프 또는 UV-LED 스트립이며 그리고/또는 사기 광원의 광은 커플링 수단을 통해 상기 도파관 시스템에 커플링된다. "커플링 수단"이라는 용어는 예를 들어 프리즘 및/또는 광학 격자를 의미한다. 상기 커플링 수단의 사용으로 인해, 상기 광원의 위치는 상기 도파관 시스템의 위치와 독립적이며, 따라서 상이한 장치의 배열에 더 큰 자유가 주어진다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 광원은 상기 도파관 시스템의 측면에 위치되고, 상기 광은 상기 도파관 시스템의 측면으로부터 상기 도파관 시스템에 커플링된다.
일 실시예에 있어서, 상기 텍스처링된 영역들 중 적어도 하나에 수직인 적어도 2개의 마스터들상에 힘이 가해진다. 예를 들어, 이는 상기 도파관과 접촉하지 않고 상기 적어도 2개의 마스터들의 외부 측면들상에 가해지는 무게 또는 기압 제어 힘에 의해, 또는 대안적으로 도파관 플레이트에 통합되는 진공 채널의 사용에 의해 야기되는 중력일 수 있다. 힘은 100 N/cm2 미만, 바람직하게는 50 N/cm2 미만의 범위에 있다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 적어도 2개의 마스터들은 상기 도파관 시스템에 직접 접촉하고, 상기 텍스처링된 영역은 상기 도파관 시스템을 향하고 그것과 직접 접촉한다. 힘이 상기 도파관 시스템상의 마스터들을 누르면, 상기 업스케일링된 마스터 내에서 상기 마스터들의 동일 평면성이 증가할 수 있다. 수지로 인한 오염과 용접 이음매의 바람직하지 않은 엠보싱이 방지될 수 있으며, 상기 업스케일링된 마스터의 품질이 향상된다.
일 실시예에 있어서, 상기 적어도 2개의 마스터들은 상기 도파관 시스템의 전파 방향의 관점에서 서로에 대해 0 내지 500 ㎛의 측면 거리에 나란히 위치된다. 상기 마스터들 사이의 측면 거리는 나중에 업스케일링된 마스터에서 마스터들 사이의 용접 이음매의 폭에 대응한다. 상이한 마스터들 사이에서, 상기 업스케일링된 마스터 내에서의 상이한 거리가 고려될 수 있다. 상기 거리 및 그에 따른 용접 이음매들은 상기 업스케일링된 마스터를 상이한 유닛들로 분할하기 위해 사용될 수 있다. 상기 용접 이음매들은 임프린팅 공정에서 상기 업스케일링된 마스터의 위치를 감지하기 위한 일종의 마커(marker)로서도 사용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 적어도 2개의 마스터들의 위치 및/또는 상기 적어도 2개의 마스터들 사이의 측면 거리 및/또는 상기 적어도 2개의 마스터들과 상기 도파관 시스템 사이의 수직 거리 및/또는 감광성 수지의 양은 적어도 하나의 제어 장치에 검출 및/또는 조절된다. 모든 종류의 제어 장치가 사용될 수 있다: 예를 들어, (컴퓨터와 같은) 추가의 평가 유닛들을 갖거나 갖지 않은 센서 또는 카메라들. 상기 마스터들의 위치가 감지되면, 수지를 도포하기 위한 위치를 알 수 있으며, 수지 도포 장치를 통해 이와 같은 위치들에 수지가 도포될 수 있다. 또한, 상기 마스터들 사이의 측면 거리에 따라, 상기 수지의 양이 제어될 수 있으며, 각각의 거리에 맞게 조정된다. 상기 수직 거리의 값은 상기 마스터에 작용할 힘의 기준이 될 수 있다. 또한, 감광성 수지의 양은 상기 도파관 시스템에 커플링되는 광도의 기준이 될 수 있다. 또한, 측정된 양은 생성된 업스케일링된 마스터의 품질을 확인하는 데에도 유용할 수 있다. 초과 시에, 저장된 한계 값들은 용접 공정의 시작을 방지하는 것으로도 고려될 수 있다. 이는 자원을 절약하고 업스케일링된 마스터의 품질을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 감광성 수지는 용접 공정 동안 라미네이팅 및/또는 분배 및/또는 프린팅 및/또는 모세관력을 통해 도포된다. 상기 수지를 국부적으로 도포하면 수지의 양이 잘 조절될 수 있고 이면을 청결하게 유지할 수 있다는 장점을 갖는다. 다른 한편으로, 라미네이팅을 통한 수지의 도포는 마스터들의 정확한 위치를 알지 못할 때조차도 마스터들 사이의 모든 용적을 수지로 충전시킬 수 있게 한다.
일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 마스터는 광원으로부터의 광에 투명하고 기본 도파관 시스템 외에 추가적인 도파관 시스템으로서 작용하는 재료를 포함한다. 상기 추가적인 도파관 시스템으로 인해, 광이 특히 효과적으로 전송되고 손실량이 감소한다. 특히 복수의 마스터들에 의해 제조된 대형 업스케일링된 마스터들의 경우, 상기 추가적인 도파관 시스템은 전체 마스터 배열에 걸쳐 동일한 광도를 보장한다. 또한, 상기 추가적인 도파관 시스템은 수지가 상기 기본 도파관 시스템과 접촉하기 전에 경화 공정을 시작할 수 있다. 이와 같은 방식의 사전 경화를 통해, 원하지 않는 수지의 번짐이 더욱 방지되고, 더욱 양호한 품질의 이음매가 생성될 수 있다.
하나의 추가적인 실시예에 있어서, 적어도 2개의 마스터들 및/또는 도파관 시스템은 ISO 19403-2:2017에 따라 측정된 15 mN/m 미만의 표면 자유 에너지를 갖는다. 상기 마스터들 및/또는 도파관 시스템의 바람직한 표면 자유 에너지 값으로 인해, 예를 들어 텍스처링된 영역으로 수지가 바람직하지 않게 번질 위험이 추가적으로 감소된다. 또한, 상기 도파관의 낮은 표면 자유 에너지는 상기 이음매들과 도파관 사이의 접착력을 감소시켜, 업스케일링 공정 후 상기 도파관 제거를 용이하게 한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 예를 들어 EP 3256907에 개관된 것과 같은 도파관 시스템은 적어도 부분적으로 릴리프 구조 및/또는 광학 구조 및/또는 도핑을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 상기 릴리프 구조는 상기 적어도 하나의 마스터의 릴리프 패턴에 대응한다. 예를 들어, 상기 릴리프 구조는 임프린팅 스탬프의 시작 영역을 생성하고, 임프린팅 공정이 시작되는 스탬프의 영역이다. 추가의 일 실시예에 있어서, 상기 도파관 시스템은 적어도 부분적으로 광학 구조를 포함하며, 상기 광원의 광은 상기 광학 구조를 통해 상기 도파관 시스템에 커플링된다. 상기 광학 구조로 인해, 광 커플링 위치는 자유롭게 선택될 수 있다. 추가적인 일 실시예에 있어서, 상기 도파관 시스템은 도핑을 포함하며, 이는 광이 선택된 영역에서 상기 도파관 시스템을 빠져나갈 수 있게 한다. 본 실시예에 있어서, 상기 마스터들의 일부는 경화되지 않은 수지로 인한 오염을 피하기 위해 조사될 수 있다. 상기 도핑으로 인해 상기 도파관 시스템의 광도를 조정하는 것도 가능해질 수 있다. 따라서, 상기 도파관 시스템의 일부는 다른 부분보다 더 높은 광 출력을 가질 수 있고, 상기 수지에 대한 접촉과는 독립적일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 도파관 시스템은 시트 형태를 가지며 그리고/또는 적어도 부분적으로 유리, 용융 실리카, 석영, 폴리머 또는 이들의 혼합물로 제조된다. 상기 전체 도파관 시스템도 유리, 용융 실리카, 석영, 폴리머 또는 이들의 혼합물로 제조되는 것이 가능하며, 상기 도파관 시스템은 바람직하게는 일체형으로 제조된다. 또 다른 일 실시예에 있어서, 상기 도파관 시스템은 상이한 부품들로 제조되며, 각각의 부품은 동일하거나 상이한 재료로 제조된다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 있어서, 상기 도파관 시스템은 적어도 하나의 센서 장치를 포함한다. 상기 센서 장치는 도파관 자체의 일부이거나 또는 상기 도파관으로부터 분리된 장치이다. 상기 센서 장치는 감광성 수지의 양 및/또는 광원의 강도 및/또는 마스터 및/또는 수지 도포 시스템의 조정을 제어하는 제어기 유닛에 연결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 주제는 상기 언급된 방법에 의해 제조된 업스케일링된 마스터이다. 상기 업스케일링된 마스터는 적어도 2개의 마스터를 포함하고, 적어도 하나의 마스터는 적어도 부분적으로 적어도 하나의 텍스처링된 영역을 포함하고, 상기 적어도 2개의 마스터들 사이에 용접 이음매(용접된 영역)가 위치되며, 하나의 텍스처링된 마스터와 상기 용접 이음매 사이의 높이 차이는 5 ㎛ 미만이다. 이는 상기 업스케일링된 마스터가 용접된 영역(이음매)의 영향을 받지 않거나 거의 영향을 받지 않는 균일한 높이를 갖는다는 사실을 의미한다. 이로 인해, 상기 상이한 마스터들 사이의 용접된 이음매들이 방해되는 단점 없이 복수의 마스터들에 의해 정확한 업스케일링된 마스터가 생성된다. 획득한 업스케일링된 마스터는 저렴한 공정으로 제조되며, 마스터들의 치수와 수량은 실제 요구 조건에 용이하게 적용된다.
다른 실시예에 있어서, 상기 업스케일링된 마스터는 상기 업스케일링된 마스터를 확대하기 위해 하나 이상의 측면 타일과 조합된 하나 이상의 마스터로 이루어진다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 마스터 일 측면 타일 사이에 용접 이음매(용접된 영역)가 위치되며, 이 마스터와 상기 용접 이음매 사이 및/또는 상기 용접 이음매와 측면 타일 사이의 높이 차이가 5 ㎛ 미만이다. 이는 상기 마스터 외부에 수지 흐름을 수집하기 위한 영역을 생성한다는 장점을 제공한다. 상기 하나 이상의 마스터 및 측면 타일은 상기 업스케일링된 마스터로부터 제거될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 용접 이음매는 상기 업스케일링된 마스터 내에 파괴점들을 생성한다. 상기 제거된 텍스처링된 마스터들은 다시 사용되어, (추가적인 용접 공정에서) 동일한 업스케일링된 마스터를 구축하거나 또는 상이한 업스케일링된 마스터를 구축할 수 있다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 하나 이상의 측면 타일과 조합된 하나 이상의 마스터로 이루어진 업스케일링된 마스터는 상기 업스케일링된 마스터의 전체 표면적에 걸쳐 5 ㎛ 미만의 평균 높이 차이를 갖는다. 상기 측면 타일들(또는 프레임들)은 어떠한 제품 텍스처도 갖지 않는 타일인 것이 바람직하지만, 동일한 마스터 텍스처 또는 수지 흐름 또는 임프린트 갭/압력을 제어하기 위한 다른 텍스처를 가질 수도 있다. 일반적으로, 상기 측면 타일들은 적어도 하나의 차원에서 상기 마스터 타일들보다 길다. 이와 같은 방식은 상기 마스터 타일들을 공통 기준으로 정렬하는 데 도움을 줄 수 있다.
측면 타일들의 기준에 관해서는 (아직 공개되지 않은) 출원 중인 EP 20188862.5를 참조한다.
일 실시예에 있어서, 상기 업스케일링된 마스터는 복수의 마스터들로 구성되며, 상기 마스터들은 상기 업스케일링된 마스터로부터 제거될 수 있다. 또한, 본 실시예에 있어서, 상기 용접된 영역들은 상기 업스케일링된 마스터 내에 파괴점들을 생성한다. 상기 제거된 마스터들은 다시 사용되어, (추가 용접 공정에서) 동일한 업스케일링된 마스터를 구축하거나 또는 상이한 업스케일링된 마스터를 구축할 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 업스케일링된 마스터는 표면적을 가지며, 상기 전체 표면적에 걸쳐 평균 높이 차이는 5 ㎛ 미만이다. 이는 상이한 마스터들 사이의 높이 차이뿐만 아니라 용접된 영역들과 마스터들 사이의 높이 차이가 상기 값보다 작다는 사실을 의미한다. 획득된 업스케일링된 마스터는 평평한 표면적을 가지며, 이는 다양한 응용 분야에 특히 유리하다.
본 발명의 추가 주제는 상기 방법에 따라 생성된 업스케일링된 마스터에 의해 얻어지는 임프린팅 제품이다. 이는 상기 임프린팅 제품이 업스케일링된 마스터가 기판상에 임프린팅되는 임프린팅 공정을 통해 제조된다는 사실을 의미한다. 상기 업스케일링된 마스터는 적어도 2개의 마스터로 구성되며, 상기 마스터들 중 적어도 하나는 텍스처링된 영역을 포함하고, 상기 획득된 제품은 적어도 부분적으로 상기 텍스처링된 영역의 역 릴리프 패턴을 포함한다.
본 발명의 추가 주제는 상기 방법에 따라 생성된 업스케일링된 마스터를 생성하기에 적합한 장치이다. 상기 업스케일링된 마스터는 적어도 2개의 마스터들로 구성되며, 상기 마스터들 중 적어도 하나는 텍스처링된 영역을 포함한다.
상기 장치는 광원을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 광원은 가시 광원이다. 일 실시예에 있어서, 상기 광원은 UV 광원이다. 일 실시예에 있어서, 상기 광원은 UV 광원 및 가시 광원 모두이다. 일 실시예에 있어서, 상기 장치의 광원은 수은 증기 램프 또는 일렬로 배치되거나 또는 슬릿 커튼(slit curtain) 뒤의 유리 에지들 옆에 배치되는 UV-LED 스트립이며, 그리고/또는 상기 광원의 광은 커플링 수단을 통해 상기 도파관 시스템에 커플링된다. 상기 "커플링 수단"이라는 용어는 예를 들어 프리즘 및/또는 광학 격자를 의미한다. 상기 커플링 수단의 사용으로 인해, 상기 도파관으로의 광의 인커플링(incoupling)이 더 효율적으로 되고(결과적으로 더 높은 강도를 초래함), 이는 장점이다. 또한, 상기 광원은 다양한 방향들로 배치될 수 있어서 배치가 더 자유로워진다. 일 실시예에 있어서, 상기 광원은 상기 도파관 시스템의 측면에 위치되고, 상기 광은 상기 도파관 시스템의 측면으로부터 상기 도파관 시스템에 커플링된다.
상기 장치는 도파관 시스템을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 도파관 시스템은 시트 형태를 가지며 그리고/또는 적어도 부분적으로 유리, 용융 실리카, 석영, 폴리머 또는 이들의 혼합물로 제조된다. 일 실시예에 있어서, 상기 전체 도파관 시스템은 유리, 용융 실리카, 석영, 폴리머 또는 이들의 혼합물로 제조되며, 상기 도파관 시스템은 일체형으로 제조된다. 또 다른 실시예에 있어서, 상기 도파관 시스템은 상이한 부품들로 제조되며, 각각의 부품은 동일하거나 상이한 재료로 제조된다. 상기 부품들은 부품 재료의 굴절률과 최대 +/- 0.03, 바람직하게는 최대 +/- 0.01만큼 상이한 굴절률을 갖는 접착제로 연결될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 장치의 도파관 시스템은 센서 장치를 포함한다. 상기 센서 장치는 상기 도파관 시스템 자체의 일부이거나 또는 상기 도파관 시스템으로부터 분리되는 장치일 수 있다. 상기 센서 장치는 감광성 수지의 양 및/또는 광원의 강도 및/또는 마스터 및/또는 수지 도포 시스템의 조정을 제어하는 제어기 유닛에 연결될 수 있다.
추가적인 일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 장치의 도파관 시스템은 적어도 부분적으로 광학 구조를 포함하며, 상기 광원의 광은 상기 광학 구조를 통해 상기 도파관 시스템에 커플링된다. 상기 광학 구조로 인해, 광 커플링 위치는 자유롭게 선택될 수 있다. 추가적인 일 실시예에 있어서, 상기 장치의 도파관 시스템은 도핑을 포함하며, 이는 광이 선택된 영역에서 상기 도파관 시스템을 나갈 수 있게 한다. 본 실시예에 있어서, 상기 마스터들의 일부는 경화되지 않은 수지로 인한 오염을 피하기 위해 조사될 수 있다. 상기 도핑으로 인해, 상기 장치의 도파관 시스템의 광도를 조정하는 것도 가능해진다. 따라서, 상기 장치의 도파관 시스템의 일부는 다른 부분보다 더 높은 광 출력을 가질 수 있으며, 상기 수지에 대한 접촉으로부터 독립적일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 있어서, 상기 도파관 시스템은 적어도 하나의 센서 장치를 포함한다. 상기 센서 장치는 상기 도파관 자체의 일부이거나 또는 상기 도파관으로부터 분리된 장치이다. 상기 센서 장치는 감광성 수지의 양 및/또는 광원의 강도 및/또는 마스터 및/또는 수지 도포 시스템의 조정을 제어하는 제어기 유닛에 연결될 수 있다.
상기 장치는 적어도 상기 적어도 2개의 마스터들의 도파관과 접촉하지 않고도 외측에 힘을 가하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 힘을 가하는 수단은 상기 적어도 2개의 마스터들상에서 해제될 수 있는 중량이다. 일 실시예에 있어서, 상기 힘을 가하는 수단은 공압식 또는 유압식으로 구동되는 스탬프이다. 일 실시예에 있어서, 상기 힘을 가하는 수단은 기계적으로 또는 전기적으로 구동되는 스탬프이다.
상기 장치는 상기 적어도 2개의 마스터들에 감광성 수지를 도포하는 수단을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 수단은 슬롯-다이 코터(slot-dye coater), 스크린-프린터 또는 가능한 스핀-코터일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 감광성 수지를 도포하는 수단은 상기 적어도 2개의 마스터들의 후면상에 액상 수지를 떨어뜨리거나 프린팅하는 분배 장치일 수 있다. 상기 후면을 감광성 수지로 라미네이팅하기 위해, 상기 분배 장치는 이동 가능한 닥터 블레이드(doctor blade) 또는 이동 가능한 롤러와 결합될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 감광성 수지를 도포하기 위한 수단은 상기 적어도 2개의 마스터들의 후면 전체에 걸쳐 또는 국부적으로 감광성 수지를 방출하는 잉크젯 프린터의 노즐에 필적하는 적어도 하나의 가동 노즐일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 수지는 모세관력을 사용하여 텍스처 표면 위로 흐른다.
상기 장치는 적어도 2개의 마스터들의 위치 및/또는 상기 적어도 2개의 마스터들과 상기 도파관 시스템 사이의 측면 거리 및/또는 감광성 수지의 양을 검출 및 제어하기에 적합한 제어 장치를 포함할 수 있다. 임의의 종류의 제어 장치가 사용될 수 있다: 예를 들어, (컴퓨터와 같은) 추가 평가 유닛을 갖거나 갖지 않는 센서 또는 카메라들. 마스터의 위치가 감지되면, 수지를 도포하기 위한 위치가 알려지고, 상기 수지는 수지를 도포하는 수단을 통해 그와 같은 위치들에 도포될 수 있다. 또한, 마스터들 사이의 측면 거리에 따라, 수지의 양은 제어될 수 있고 각각의 거리에 맞게 조정된다. 수직 거리의 값은 힘을 가하는 수단에 의해 상기 마스터에 가해져야 하는 힘의 기초가 될 수 있다. 또한, 상기 감광성 수지의 양은 상기 도파관 시스템에 커플링되는 광도의 기초가 될 수 있다. 또한, 측정된 양은 생성된 업스케일링된 마스터의 품질을 확인하기 위해서도 유용할 수 있다. 한계 값을 저장하여, 초과 시, 용접 공정 시작을 방지하는 것도 고려될 수 있다. 이는 자원을 절약하고 업스케일링된 마스터의 품질을 향상시킬 수 있다.
상기 장치는 상기 도파관 시스템의 표면상에 적어도 2개의 마스터들을 위치시키기에 적합한 그리고/또는 상기 도파관 시스템의 표면으로부터 업스케일링된 마스터를 리프팅시키기에 적합한 하나 이상의 리프팅 장치(lifting device)를 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 리프팅 장치는 하나 이상의 로봇일 수 있다. 상기 하나 이상의 리프팅 장치는 하나 이상의 델타 로봇일 수 있다. 상기 하나 이상의 리프팅 장치에는 평활한 표면에 일시적으로 부착하기 위한 진공 청크가 장착될 수 있다. 상기 하나 이상의 리프팅 장치에는 강자성 아이템에 일시적으로 부착하기 위한 전자석이 장착될 수 있다.
상기 장치는 예를 들어 먼지와 같은 오염으로부터 도파관 시스템, 마스터 및 수지의 표면을 보호하는 하우징을 포함할 수 있다. 상기 하우징은 또한 강한 광으로부터 피고용인들을 보호하고 이와 같은 유형의 외부 광원이 상기 구성으로 진입하는 것을 방지하기 위해 경화 공정 중에 사용되는 광에 대해 불투명할 수 있다. 상기 하우징의 적어도 일부는 제거될 수 있거나 또는 상기 하우징은 장치의 내부에 접근하기 위한 도어를 포함할 수 있다. 보안상의 이유로, 상기 하우징은 상기 하우징이 완전히 폐쇄되어 있을 때만 광원이 활성화되게 하는 스위치를 포함할 수 있다.
본 발명은 이하의 도면들을 참조하여 보다 상세하게 설명되며, 본 발명의 범위는 상기 도면들에 의해 제한되지 않는다.
도 1은 용접 방법에 대한 배열을 개략적으로 도시한다.
도 1b는 측면 타일뿐만 아니라 업스케일링된 마스터의 안정성을 위해 백플레이트를 사용하는 용접 방법에 대한 배치를 개략적으로 도시한다.
도 2 및 도 2b는 용접 영역(용접 이음매)을 갖는 업스케일링된 마스터의 일부 이미지를 도시한다.
도 3은 용접된 업스케일링된 마스터의 높이 프로파일 측정의 3D 표현을 개략적으로 도시한다.
도 1은 용접 방법에 대한 배열을 개략적으로 도시한다.
도 1b는 측면 타일뿐만 아니라 업스케일링된 마스터의 안정성을 위해 백플레이트를 사용하는 용접 방법에 대한 배치를 개략적으로 도시한다.
도 2 및 도 2b는 용접 영역(용접 이음매)을 갖는 업스케일링된 마스터의 일부 이미지를 도시한다.
도 3은 용접된 업스케일링된 마스터의 높이 프로파일 측정의 3D 표현을 개략적으로 도시한다.
도 1에는 업스케일링된 마스터를 제조하는 방법이 도시되어 있다. 도 1에 있어서, 2개의 마스터들(2, 2')이 도파관 시스템(5)을 향하는 텍스처링된 영역(4)을 갖는 도파관 시스템(5)상에 위치되고 그와 접촉한다. 경화성 감광성 수지(3)가 상기 2개의 마스터들(2, 2') 사이에 존재한다. 광원(6)이 상기 도파관 시스템(5)의 에지 영역에 위치하고, 상기 도파관 시스템(5) 내에서 광을 안내한다. 상기 경화성 감광성 수지(3)가 상기 도파관 시스템(5)과 접촉하는 경우, 상기 광은 상기 도파관 시스템(5)을 떠나 상기 수지(3)를 경화시킨다. 상기 경화된 수지는 용접 이음매(용접된 영역)를 통해 상기 마스터들(2, 2')을 함께 용접하여 업스케일링된 마스터를 형성한다.
도 1b에 있어서, 백플레이트(8)가 상기 마스터들(2, 2')과 측면 타일들(9, 9')상에 장착되어 있다. 상기 백플레이트(8)는 취급 안정성을 위해 사용될 수 있다. 상기 백플레이트 재료는 예를 들어 폴리머 포일, 유리 플레이트 또는 금속 시트와 같은 임의의 시트일 수 있다. 상기 장착은 예를 들어 접착제, 감압성 또는 경화성 수지와 함께 라미네이션 단계를 사용하여 수행할 수 있다. 상기 측면 타일들(9, 9')은 상기 업스케일링된 마스터를 확대하기 위해 사용될 수 있다. 상기 측면 타일들(9, 9')은 경화된 수지(3)에 의해 상기 마스터상에 장착되며, 따라서 동일한 방식으로 추가의 마스터들이 상기 경화성 수지(3)에 의해 함께 연결된다. 또한, 여기에서 마스터와 측면 타일들 사이에 이음매가 생성되며, 하나의 마스터와 상기 용접 이음매 사이의 높이 차이도 바람직하게는 5 ㎛ 미만이다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 적어도 2개의 마스터들(2.2')과 적어도 하나의 측면 타일(9, 9')로 제조된 업스케일링된 마스터(1)는 전체 표면적에 걸쳐 5㎛ 미만의 평균 높이 차이를 갖는다. 상기 마스터들(2, 2')의 외부 영역은 수지 수집하기 위해 사용될 수 있다.
도 2 및 또한 도 2b에는 업스케일링된 마스터(1)의 레이저 현미경 이미지가 도시되어 있다. 이와 같은 이미지에 있어서, 2개의 마스터들(2, 2`)은 용접 이음매(7)에 의해 함께 용접된다. 상기 용접 이음매(7)는 경화된 수지로 제조된다. 도 2의 우측상의 높이 프로파일은 상기 용접 이음매(7)의 높이가 상기 마스터들(2, 2')의 평면으로부터 50 nm 미만만큼 벗어나 있음을 보여준다.
도 3은 본 명세서에 기술된 바와 같이 함께 용접된 2개의 텍스처링된 마스터들(2, 2')의 높이 프로파일 측정을 나타낸다. 상기 용접 이음매(7)는 상기 2개의 마스터들(2, 2`) 사이에 위치하며, 상기 용접 이음매(7)의 높이는 상기 마스터들(2, 2`)의 높이에 대응한다.
Claims (17)
- 임프린팅 공정(imprinting process)을 위한 업스케일링된 마스터(upscaled master; 1)를 생성하기 위한 용접 방법으로서,
적어도 2개의 마스터들(2,2')이 함께 용접되고, 적어도 하나의 마스터는 적어도 부분적으로 적어도 하나의 텍스처링된 영역(textured area; 4)을 포함하고, 상기 적어도 2개의 마스터들(2,2`) 사이에 적어도 감광성 수지(3)가 도포되고, 광원(6)의 광이 도파관 시스템(5) 내에서 안내되어, 상기 감광성 수지(3)가 상기 도파관 시스템(5)과 접촉할 때 상기 적어도 2개의 마스터들(2,2`) 사이에서 상기 감광성 수지(3)를 적어도 경화시키는, 용접 방법. - 제1 항에 있어서, 상기 적어도 2개의 마스터들은 상기 적어도 2개의 마스터들 중 상기 적어도 하나의 텍스처링된 영역(4)이 상기 도파관 시스템(5)을 향해 배향되도록 그리고/또는 상기 마스터들 중 적어도 하나가 상기 광 안내 시스템(5)과 적어도 부분적으로 접촉하도록 위치되는, 용접 방법.
- 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원(6)은 수은-증기 램프 또는 UV-LED 스트립이고 그리고/또는 상기 광원(6)의 광은 커플링 수단을 통해 상기 도파관 시스템(5) 내에 커플링되는, 용접 방법.
- 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 2개의 마스터들(2,2')상에 상기 텍스처링된 영역들(4) 중 적어도 하나에 대해 수직으로의 힘이 가해지는, 용접 방법.
- 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 2개의 마스터들(2,2`)은 0 내지 500 ㎛의 측면 거리로 나란히 위치되는, 용접 방법.
- 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 2개의 마스터들(2,2`)의 위치 및/또는 상기 적어도 2개의 마스터들(2,2`) 사이의 측면 거리 및/또는 상기 적어도 2개의 마스터들(2,2`)과 상기 도파관 시스템(5) 사이의 수직 거리 및/또는 상기 감광성 수지(3)의 양은 적어도 하나의 제어 장치에 의해 검출 및/또는 조절되는, 용접 방법.
- 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감광성 수지(3)는 라미네이팅 및/또는 분배 및/또는 프린팅 및/또는 모세관력을 통해 첨가되는, 용접 방법.
- 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 마스터는 상기 광원(6)으로부터의 광에 투명하고 추가의 도파관 시스템으로서 작용하는 재료를 포함하는, 용접 방법.
- 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 2개의 마스터들(2,2`) 및/또는 상기 도파관 시스템(5)은 ISO 19403-2:2017에 따른 접촉 각도 측정에 따라 측정된 표면 자유 에너지가 15 mN/m 미만인, 용접 방법.
- 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도파관 시스템(5)은 적어도 부분적으로 릴리프 구조 및/또는 광학 구조 및/또는 도핑을 포함하는, 용접 방법.
- 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도파관 시스템(5)은 시트 형상을 가지며 그리고/또는 적어도 부분적으로 유리, 용융 실리카, 석영, 중합체 또는 이들의 혼합물로 제조되는, 용접 방법.
- 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도파관 시스템(5)은 적어도 하나의 센서 장치를 포함하는, 용접 방법.
- 제1 항 내지 제12 항 중 어느 항에 따른 방법에 의해 제조되는 업스케일링된 마스터(1)로서,
상기 업스케일링된 마스터는 적어도 2개의 마스터들(2,2')을 포함하고, 적어도 하나의 마스터는 적어도 부분적으로 적어도 하나의 텍스처링된 영역(4)을 포함하고, 상기 적어도 2개의 마스터들 사이에 용접 이음매(7)가 위치하며, 하나의 텍스처링된 마스터와 상기 용접 이음매(7) 사이의 높이 차이가 5 ㎛ 미만인, 업스케일링된 마스터(1). - 제13 항에 있어서, 상기 업스케일링된 마스터(1)는 적어도 하나의 측면 타일(9)을 포함하는, 업스케일링된 마스터(1).
- 제13 항 또는 제14 항에 있어서, 상기 업스케일링된 마스터(1)는 표면적을 가지며, 상기 전체 표면적에 걸친 평균 높이 차이는 5 ㎛ 미만인, 업스케일링된 마스터(1).
- 제13 항에 따른 업스케일링된 마스터(1)에 의해 제조되는 임프린팅 제품.
- 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 따른 용접 방법을 수행함으로써 업스케일링된 마스터를 제조하기 위한 장치.
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