임프린트 기술의 핵심, 원반 가공 기술

미세구조가 필름에 형성되는 흐름

덱세리얼즈의 롤투롤 임프린트 공정은 수백 나노미터에서 수백 마이크로미터에 이르는 미세 구조를 최대 수백 미터 길이의 필름에 연속적으로 형성할 수 있습니다.

아래 그림은 롤투롤 임프린팅 공정의 개념을 보여줍니다. UV 경화 수지가 도포된 베이스 필름은 왼쪽에서 들어와 중앙의 미세 구조를 위한 원통형 마스터 몰드에 밀착된 후 오른쪽으로 이동합니다. 베이스 필름이 마스터 몰드 아래로 지나가면서 수지는 몰드에 의해 형상화되고 UV 경화를 통해 미세 구조 패턴이 기판 표면에 전사됩니다.

원활하고 정밀한 원통형 원반을 만드는 방법

당사는 필름 기재에 미세 구조를 전사할 때 사용하는 원반을 만드는 방법으로서 「리소그래피 가공」과 「정밀 기계 가공」의 2개의 기술을 가지고 있습니다. 아래 그림은 레이저 묘화에 의한 리소그래피 가공으로 원통 형상의 모재에 미세 구조의 형태를 그린 모식도입니다. 원통 형상의 모재의 표면에는 레지스트라 불리는 수지가 도포되어 있어, 레이저광이 미리 계산된 움직임으로 패턴을 레지스트에 그린 후에, 플라즈마화한 가스를 맞추는 드라이 에칭이라고 불리는 처리를 실시하는 것으로 미세 구조를 형성합니다. 리소그래피 가공은 나노미터 순서의 정밀한 패턴을 원반에 새길 수 있습니다.

또 하나의 원반 만드는 방법이 기계에 의한 정밀 가공입니다. 이쪽은 금속제의 원통 형상의 모재를 회전시키면서, 다이아몬드등의 고경도인 아르바이트(칼날)로 깎아 가는 것으로 표면에 미세 구조를 형성해 갑니다. 바이트 블레이드의 모양과 크기에 따라 다양한 모양의 패턴을 새길 수 있습니다.

정밀 기계 가공의 경이의 가공 정밀도

정밀 기계 가공에 의한 원반 제작에서는, 작은 것으로 단위의 미세 구조 형성이 가능하고, 높은 정밀도로의 가공을 실현하고 있습니다. 원통 원반은 스테인리스나 철 등의 금속을 모재로 하고, 그 길이는 1600mm로 크고, 한 번에 대면적에 대해 미세 구조를 전사하는 것이 가능합니다.

정밀 기계 가공에서 중요한 것은 가공 환경의 제어입니다. 가공 중에 실내 온도가 1°C 상승하면 길이 1600mm의 금속의 경우 열팽창으로 약 20μm(0.02mm) 길어집니다. 가공하고 싶은 미세 구조가 수 µm 사이즈라고 하면, 매우 무시할 수 없는 변화가 됩니다. 또, 바이트로 절삭하고 있는 부분에서는 마찰열등도 발생합니다. 고정밀도로 기계가공을 하기 위해서는 안정된 가공환경이 필수적입니다. 덱세리얼즈에서는 무인으로의 자동 가공은 물론, 실온, 모재 온도 등 가공 정밀도에 영향을 주는 수많은 파라페이터를 시비아에 제어해, 의도하는 형상을 고정밀도로 가공하고 있습니다.

원반 가공 절삭 공정

여기는 정밀 기계 가공의 프로세스를 나타낸 차트입니다. 우선, 모재 위에 베풀어진 쾌삭성의 도금층에, 목적으로 하는 미세한 패턴을 적절한 바이트로 새겨 넣습니다. 다음으로 시험적으로 UV 필름을 형성하고, 주사 전자 현미경(SEM)에서의 계측·평가를 실시한 후, 세정과 이형 처리※를 실시해, 임프린트용 원통 원반이 완성됩니다.

※형 눌러진 수지가 원반으로부터 벗겨지기 쉽게 하는 가공.

정밀 기계 가공에 의한 미세 형상의 사례

여기의 사진은 정밀 기계 가공으로 원반을 사용하여 작성된 「액정 TV용의 휘도 향상 렌즈 필름」의 전자 현미경에 의한 확대 화상입니다. 표면에 새기는 산형의 크기나 형상은, 절삭하는 칼의 크기・형상에 따라 다양하게 변화시킬 수 있습니다.

정밀 기계 가공 기술에 의해 태어난 미세 구조는 그 형태에 따라 빛과 열의 반사를 다양하게 제어할 수 있습니다. 덱세리얼즈는 임프린트용 원통 원반의 정밀 기계 가공 기술을 바탕으로 소재만으로는 할 수 없는 기능의 실현을 향해서 연구 개발을 진행시켜 새로운 제품의 가능성을 추구해 가겠습니다.