KR102031825B1 - Method for manufacturing a micro/nano pattern using spontaneous separation and selective wetting of solution materials - Google Patents
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Abstract
개시된 미세패턴 제조방법은, 베이스 기판 상에 친수성 화합물과 소수성 화합물을 포함하는 코팅 조성물을 코팅하고, 자발적 상분리를 통해 친수성 코팅층 및 상기 친수성 코팅층 위에 배치된 소수성 코팅층을 형성하는 단계, 상기 친수성 코팅층 및 상기 소수성 코팅층을 패터닝하여 친수성 영역 및 소수성 영역을 갖는 복합 패턴을 형성하는 단계, 상기 복합 패턴 상에, 선택적 젖음에 따라 상기 친수성 영역 또는 상기 소수성 영역에 선택적으로 패턴 형성 조성물을 배치하는 단계 및 상기 패턴 형성 조성물을 건조 또는 경화하여 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.The disclosed micropattern manufacturing method comprises coating a coating composition comprising a hydrophilic compound and a hydrophobic compound on a base substrate, and forming a hydrophilic coating layer and a hydrophobic coating layer disposed on the hydrophilic coating layer through spontaneous phase separation, the hydrophilic coating layer and the Patterning a hydrophobic coating layer to form a composite pattern having a hydrophilic region and a hydrophobic region, selectively placing a pattern forming composition on the hydrophilic region or the hydrophobic region upon selective wetting, and forming the pattern Drying or curing the composition to form a pattern.
Description
본 발명은 미세패턴 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용액재료의 자발적 상분리와 선택적 젖음을 이용해 마이크로/나노 패턴을 형성하는 미세패턴 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a micropattern, and more particularly, to a method for manufacturing a micropattern using a spontaneous phase separation and selective wetting of a solution material to form a micro / nano pattern.
마이크로/나노 패터닝 공정은 전자기기나 광학기기 등을 제작하기 위한 필수적인 기술로, 이러한 마이크로/나노 패턴을 제작하기 위한 다양한 방법이 개발되고 있다. Micro / nano patterning process is an essential technology for manufacturing electronic devices, optical devices, and the like, and various methods for manufacturing such micro / nano patterns have been developed.
대표적인 예로, 포토리소그래피(photolithography)를 이용한 식각기술을 통해 마이크로/나노 패턴을 제작하거나, 임프린팅(imprinting)을 이용한 전사기술 또는 식각기술을 통해 마이크로/나노 패턴을 제작하거나, 나노크기의 재료에서 나노입자의 성장법을 이용하여 나노 패턴을 제작하거나, 프린팅(printing)을 이용하여 마이크로 패턴을 제작하는 것 등이 알려져 있다. As a representative example, a micro / nano pattern may be manufactured through an etching technique using photolithography, a micro / nano pattern may be manufactured through a transfer technique or an etching technique using imprinting, or a nano-material may be formed from a nano-sized material. It is known to produce a nano-pattern using the growth method of the particles, or to produce a micro-pattern using printing.
그러나, 현재까지 제안되고 있는 기술들의 경우, 포토리소그래피 공정 또는 식각기술을 포함하는 경우 공정 비용이 상대적으로 높으며, 임프린팅을 이용한 전사기술은 대면적 공정이 어려운 단점이 있으며, 나노 입자 성장법의 경우 패턴의 균일성 또는 수율 확보가 어려우며, 프린팅 기술의 경우 미세패턴을 제작하는 것이 어려운 등의 문제가 있다. However, in the case of the technologies proposed to date, the process cost is relatively high in the case of including the photolithography process or the etching technique, and the transfer technique using imprinting has a disadvantage in that a large area process is difficult. It is difficult to secure uniformity or yield of patterns, and in the case of printing technology, it is difficult to produce fine patterns.
특히, 나노패턴의 경우, 기존에는 고가, 고성능의 제품에 주로 적용되어 왔으나 최근 전자 또는 광학 제품의 다양성이 가속화되고 있고, 이에 대응하기 위해 저비용, 대면적 공정성, 수율 및 균일성의 확보를 모두 달성할 수 있는 공정에 대한 요구가 증가하고 있으나, 현재까지 이를 만족시키는 기술의 개발은 미흡한 상황이다. Particularly, nanopatterns have been mainly applied to high-priced and high-performance products, but recently, the diversity of electronic or optical products is accelerating, and in order to cope with this, low cost, large area fairness, yield and uniformity can be secured. There is an increasing demand for possible processes, but the development of technology that satisfies this has been insufficient.
한편, 상기와 같은 종래의 미세패턴 제작기술의 문제를 해결하기 위해 많은 기술들이 개발되고 있으며, 대표적인 선행기술로 대한민국 공개특허 제10-2014-0077624호에서는 플라스틱 기판 상에 음각 패턴을 형성하고 닥터 블레이딩 방법으로 잉크를 물리적으로 채워 넣는 공정을 개시하고 있다. On the other hand, a number of techniques have been developed to solve the problems of the conventional micropattern manufacturing techniques as described above, in the Republic of Korea Patent Publication No. 10-2014-0077624 as a representative prior art to form the intaglio pattern on the plastic substrate and the doctor blade A process of physically filling ink by a ding method is disclosed.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 패턴의 폭 및 두께의 용이한 조절이 가능하며 대면적 패턴의 제작이 가능하고, 패턴의 수율 및 균일성이 향상되며 공정비용을 절감할 수 있고, 패턴의 최소 한계치를 더 감소시킬 수 있는 미세패턴 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the technical problem of the present invention has been conceived in this respect, the object of the present invention is to easily control the width and thickness of the pattern and to produce a large area pattern, the yield and uniformity of the pattern is improved and the process It is possible to reduce the cost and to provide a fine pattern manufacturing method that can further reduce the minimum limit of the pattern.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 미세패턴 제조방법은, 베이스 기판 상에 친수성 화합물과 소수성 화합물을 포함하는 코팅 조성물을 코팅하고, 자발적 상분리를 통해 친수성 코팅층 및 상기 친수성 코팅층 위에 배치된 소수성 코팅층을 형성하는 단계, 상기 친수성 코팅층 및 상기 소수성 코팅층을 패터닝하여 친수성 영역 및 소수성 영역을 갖는 복합 패턴을 형성하는 단계, 상기 복합 패턴 상에, 선택적 젖음에 따라 상기 친수성 영역 또는 상기 소수성 영역에 선택적으로 패턴 형성 조성물을 배치하는 단계 및 상기 패턴 형성 조성물을 건조 또는 경화하여 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.The micropattern manufacturing method according to an embodiment for realizing the object of the present invention, the coating composition comprising a hydrophilic compound and a hydrophobic compound on the base substrate, and through the spontaneous phase separation on the hydrophilic coating layer and the hydrophilic coating layer Forming a disposed hydrophobic coating layer, patterning the hydrophilic coating layer and the hydrophobic coating layer to form a composite pattern having a hydrophilic region and a hydrophobic region, on the composite pattern, the hydrophilic region or the hydrophobic region upon selective wetting Optionally disposing a pattern forming composition and drying or curing the pattern forming composition to form a pattern.
일 실시예에 따르면, 상기 코팅 조성물은, 중합성 불포화 결합을 포함하는 친수성 화합물, 소수성 화합물 및 광개시제를 적어도 포함한다.According to one embodiment, the coating composition comprises at least a hydrophilic compound, a hydrophobic compound and a photoinitiator comprising a polymerizable unsaturated bond.
일 실시예에 따르면, 상기 중합성 불포화 결합을 포함하는 친수성 화합물은, 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 폴리우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 올리고머, 폴리에스터 아크릴레이트 및 폴리에테르 아크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.According to one embodiment, the hydrophilic compound comprising a polymerizable unsaturated bond, at least one selected from the group consisting of urethane acrylate oligomer, polyurethane acrylate, epoxy acrylate oligomer, polyester acrylate and polyether acrylate Include.
일 실시예에 따르면, 상기 소수성 화합물은, 중합성 불포화 결합을 포함하도록 개질된 퍼플루오로폴리에테르를 포함한다.According to one embodiment, the hydrophobic compound comprises a perfluoropolyether modified to include a polymerizable unsaturated bond.
일 실시예에 따르면, 상기 소수성 화합물은, 옥타플루오로펜틸 메타크릴레이트, 옥타플루오로펜틸 아크릴레이트, 글리시딜 옥타플루오로펜틸 에테르 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.According to one embodiment, the hydrophobic compound comprises at least one selected from the group consisting of octafluoropentyl methacrylate, octafluoropentyl acrylate, glycidyl octafluoropentyl ether, and derivatives thereof.
일 실시예에 따르면, 상기 코팅 조성물은, 알코올계 용매를 더 포함한다.According to one embodiment, the coating composition further comprises an alcohol solvent.
일 실시예에 따르면, 상기 친수성 코팅층 및 상기 소수성 코팅층을 패터닝하는 단계는, 상기 친수성 코팅층 및 상기 소수성 코팅층을 임프린팅 몰드로 가압하는 단계 및 상기 임프린팅 몰드가 결합된 상태에서 광경화를 진행하여, 개구부를 갖는 소수성 패턴 및 상기 개구부에 대응되는 리세스를 갖는 친수성 패턴을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 소수성 패턴은 상기 소수성 영역에 대응되고, 상기 친수성 패턴의 리세스는 상기 친수성 영역에 대응되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment, the patterning of the hydrophilic coating layer and the hydrophobic coating layer may include pressing the hydrophilic coating layer and the hydrophobic coating layer with an imprinting mold and photocuring in a state in which the imprinting mold is combined. Forming a hydrophobic pattern having an opening and a hydrophilic pattern having a recess corresponding to the opening, wherein the hydrophobic pattern corresponds to the hydrophobic region, and the recess of the hydrophilic pattern corresponds to the hydrophilic region. It features.
일 실시예에 따르면, 상기 소수성 코팅층은 상기 친수성 코팅층 보다 작은 두께를 갖는다.According to one embodiment, the hydrophobic coating layer has a smaller thickness than the hydrophilic coating layer.
일 실시예에 따르면, 상기 패턴 형성 조성물은, 금속 입자, 무기물 입자, 금속 전구체, 무기물 전구체, 저분자 유기 화합물 또는 고분자를 포함한다.In example embodiments, the pattern forming composition may include metal particles, inorganic particles, metal precursors, inorganic precursors, low molecular weight organic compounds, or polymers.
일 실시예에 따르면, 상기 친수성 코팅층 및 상기 소수성 코팅층을 패터닝하는 단계는, 상기 소수성 코팅층 위에 개구부를 갖는 마스크를 형성하는 단계, 및 상기 마스크를 이용하여 상기 개구부를 통해 노출된 상기 소수성 코팅층 및 상기 친수성 코팅층을 식각하는 단계를 포함한다.According to an embodiment, the patterning of the hydrophilic coating layer and the hydrophobic coating layer may include forming a mask having an opening on the hydrophobic coating layer, and the hydrophobic coating layer and the hydrophilic layer exposed through the opening using the mask. Etching the coating layer.
일 실시예에 따르면, 상기 친수성 코팅층 및 상기 소수성 코팅층을 형성하는 단계는, 상기 베이스 기판 상에 상기 코팅 조성물을 코팅하는 단계, 및 상기 코팅 조성물을 60℃ 내지 100℃에서 가열하여 자발적 상분리를 촉진하는 단계를 포함한다.According to one embodiment, the forming of the hydrophilic coating layer and the hydrophobic coating layer, coating the coating composition on the base substrate, and heating the coating composition at 60 ℃ to 100 ℃ to promote spontaneous phase separation Steps.
본 발명의 실시예들에 의하면, 임프린팅 몰드 상에 형성되는 마이크로/나노 패턴이 그대로 구현되므로, 다양하고 미세한 패턴을 용이하게 형성할 수 있다. According to embodiments of the present invention, since the micro / nano pattern formed on the imprinting mold is implemented as it is, various and fine patterns may be easily formed.
또한, 친수성막 및 소수성막의 두께 및 상기 임프린팅 몰드 상에 형성되는 패턴의 깊이를 바탕으로 다양한 두께의 패턴을 용이하게 형성할 수 있으며, 대면적의 미세패턴을 형성할 수 있다. In addition, a pattern having various thicknesses may be easily formed on the basis of the thickness of the hydrophilic film and the hydrophobic film and the depth of the pattern formed on the imprinting mold, and a fine pattern of a large area may be formed.
또한, 롤투롤(roll-to-roll) 또는 롤투플레이트(roll-to-plate) 방식의 임프린팅을 이용할 수 있으며, 미세패턴의 형성을 위해 사용되는 용액에서 불필요한 손실이 없으므로, 제조 경제성을 개선할 수 있다.In addition, roll-to-roll or roll-to-plate imprinting may be used, and there is no unnecessary loss in the solution used for forming the micropattern, thereby improving manufacturing economics. Can be.
특히, 소수성층과 친수성층의 자발적 상분리를 이용함으로써, 소수성 조성물과 친수성 조성물을 각각 코팅하지 않고 한번에 복합 코팅층을 형성할 수 있어 공정상 유리하다.In particular, by using spontaneous phase separation of the hydrophobic layer and the hydrophilic layer, the composite coating layer can be formed at once without coating the hydrophobic composition and the hydrophilic composition, which is advantageous in the process.
또한, 소수성 코팅층을 친수성 코팅층 위에 별도로 형성하는 경우, 도막 두께 증가에 따라 코팅층 강도가 증가한다. 따라서, 임프린팅의 미세화가 용이하지 않으나, 본 발명에 따르면, 자발적 상분리를 이용함으로써, 매우 얇은 두께, 예를 들어, 100nm 이하의 소수성 코팅층을 얻을 수 있으며, 경화 전에 임프린팅을 수행함으로써, 임프린팅 한계를 패턴폭 100nm 이하까지 축소시킬 수 있다.In addition, when the hydrophobic coating layer is formed separately on the hydrophilic coating layer, the coating layer strength increases as the coating film thickness increases. Therefore, the imprinting is not easy to refine, but according to the present invention, by using spontaneous phase separation, a very thin thickness, for example, a hydrophobic coating layer of 100 nm or less can be obtained, and imprinting is performed by performing imprinting before curing. The limit can be reduced to a pattern width of 100 nm or less.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세패턴 제조방법을 도시한 단면도들이다.
도 8 내지 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세패턴 제조방법을 도시한 단면도들이다.1 to 7 are cross-sectional views showing a method for manufacturing a fine pattern according to an embodiment of the present invention.
8 to 12 are cross-sectional views showing a method for manufacturing a fine pattern according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. As the inventive concept allows for various changes and numerous modifications, the embodiments will be described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In this application, the terms "comprise" or "consist of" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세패턴 제조방법을 도시한 단면도들이다.1 to 7 are cross-sectional views showing a method for manufacturing a fine pattern according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 기판(10) 위에 친수성 화합물과 소수성 화합물을 포함하는 경화성 조성물을 제공하여, 미경화 친수성 코팅층(24) 및 상기 미경화 친수성 코팅층(24) 위에 배치되는 미경화 소수성 코팅층(22)을 형성한다. Referring to FIGS. 1 and 2, a curable composition including a hydrophilic compound and a hydrophobic compound is provided on a
일 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 것과 같이, 상기 경화성 조성물에 의해 혼합 코팅층(20)이 먼저 형성된 후, 상기 경화성 조성물의 성분들의 성질 차이를 이용한 자발적 상분리에 의해 상기 미경화 친수성 코팅층(24)과 상기 미경화 소수성 코팅층(22)이 형성될 수 있다.According to an embodiment, as shown in FIG. 1, the mixed
일 실시예에 따르면, 상기 자발적 상분리를 촉진하고, 상기 경화성 조성물이 용매를 포함하는 경우, 용매를 제거하기 위하여, 상기 혼합 코팅층(20)은 가열될 수 있다. 예를 들어, 상기 혼합 코팅층(20)은, 40℃ 내지 120℃에서 가열될 수 있으며, 바람직하게는 60℃ 내지 100℃에서 가열될 수 있다. 상기 가열 온도가 과도하게 낮은 경우, 상분리가 이루어지는 시간이 길어질 수 있으며, 과도하게 높은 경우, 균일하지 않은 코팅층이 형성될 수 있다.According to one embodiment, in order to promote spontaneous phase separation and the curable composition includes a solvent, the mixed
일 실시예에 따르면, 상기 경화성 조성물은 광경화성 조성물일수 있다. 예를 들어, 상기 광경화성 조성물은, 중합성 불포화 결합을 포함하는 친수성 화합물, 소수성 화합물 및 광개시제를 적어도 포함할 수 있다.According to one embodiment, the curable composition may be a photocurable composition. For example, the photocurable composition may include at least a hydrophilic compound, a hydrophobic compound, and a photoinitiator including a polymerizable unsaturated bond.
상기 중합성 불포화 결합을 포함하는 친수성 화합물은 자발적 상분리에 의해 상기 미경화 친수성 코팅층(24)을 형성할 수 있다. The hydrophilic compound including the polymerizable unsaturated bond may form the uncured
예를 들어, 상기 중합성 불포화 결합은, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 에폭시기, 비닐에테르기 또는 옥세탄기일 수 있다. For example, the polymerizable unsaturated bond may be an acryloyl group, methacryloyl group, acryloyloxy group, methacryloyloxy group, epoxy group, vinyl ether group or oxetane group.
예를 들어, 상기 중합성 불포화 결합을 포함하는 친수성 화합물은, 중합성 불포화 결합을 포함하는 모노머, 중합성 불포화 결합을 포함하는 올리고머 및 중합성 불포화 결합을 포함하는 프리폴리머 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 중합성 불포화 결합을 포함하는 친수성 화합물은, 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 폴리우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 올리고머, 폴리에스터 아크릴레이트, 폴리에테르 아크릴레이트 등을 포함할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다. 보다 구체적인 예로서, NOA(Norland Optical Adhesive) 시리즈와 같은 폴리우레탄 아크릴레이트가 사용될 수 있다.For example, the hydrophilic compound including the polymerizable unsaturated bond may include at least one selected from a monomer including a polymerizable unsaturated bond, an oligomer including a polymerizable unsaturated bond, and a prepolymer including a polymerizable unsaturated bond. have. Specifically, the hydrophilic compound including the polymerizable unsaturated bond may include a urethane acrylate oligomer, polyurethane acrylate, epoxy acrylate oligomer, polyester acrylate, polyether acrylate and the like. These may each be used alone or in combination. As a more specific example, polyurethane acrylates such as NOA (Norland Optical Adhesive) series can be used.
상기 중합성 불포화 결합을 포함하는 친수성 화합물은, 광개시제에 의해 활성화 되어 서로 반응함으로써, 경화 코팅층을 형성할 수 있다.The hydrophilic compound including the polymerizable unsaturated bond may be activated by a photoinitiator and react with each other to form a cured coating layer.
상기 소수성 화합물은, 자발적 상분리에 의해 상기 미경화 소수성 코팅층(22)을 형성할 수 있다.The hydrophobic compound may form the uncured hydrophobic coating layer 22 by spontaneous phase separation.
예를 들어, 상기 소수성 화합물은, 함불소 화합물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 소수성 화합물은, 개질된 퍼플루오로폴리에테르(PFPE)를 포함할 수 있다. 상기 개질된 퍼플루오로폴리에테르(PFPE)는 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 에폭시기, 비닐에테르기 또는 옥세탄기 등과 같은 중합성 불포화 결합을 포함할 수 있다. 보다 구체적인 예로서 DAIKIN사의 OPTOOL DAC-HP 등이 사용될 수 있다.For example, the hydrophobic compound may include a fluorine-containing compound. Specifically, the hydrophobic compound may include a modified perfluoropolyether (PFPE). The modified perfluoropolyether (PFPE) may include a polymerizable unsaturated bond such as acryloyl group, methacryloyl group, acryloyloxy group, methacryloyloxy group, epoxy group, vinyl ether group or oxetane group. Can be. More specifically, DAIKIN's OPTOOL DAC-HP may be used.
다른 실시예에서, 상기 소수성 화합물은, 옥타플루오로 유도체를 포함할 수 있다. 상기 옥타플루오로 유도체는, 모노머, 올리고머 또는 프리폴리머일 수 있다. 예를 들어, 상기 소수성 화합물은, 옥타플루오로펜틸 메타크릴레이트, 옥타플루오로펜틸 아크릴레이트, 글리시딜 옥타플루오로펜틸 에테르 또는 이들의 유도체를 포함할 수 있다.In another embodiment, the hydrophobic compound may include an octafluoro derivative. The octafluoro derivative may be a monomer, oligomer or prepolymer. For example, the hydrophobic compound may include octafluoropentyl methacrylate, octafluoropentyl acrylate, glycidyl octafluoropentyl ether, or derivatives thereof.
상기 광 개시제의 예로는 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 아세토페논, 벤조페논, 크산톤, 3-메틸아세토페논, 4-클로로벤조페논, 4,4'-디메톡시벤조페논, 벤조인프로필에테르, 벤질디메틸케탈, N,N,N',N'-테트라메틸-4,4'-디아미노벤조페논, 및 1-(4-이소프로필페닐)-2-하이드록시메틸프로판-1-온 등을 들 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 화합물 이외에도 이 분야에 사용 가능한 것으로 알려진 광개시제가 특별한 한정 없이 사용될 수 있다.Examples of the photoinitiator include 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, acetophenone, benzophenone, xanthone, 3-methylacetophenone, 4-chlorobenzophenone, 4,4'-dimethoxybenzophenone, Benzoinpropyl ether, benzyl dimethyl ketal, N, N, N ', N'-tetramethyl-4,4'-diaminobenzophenone, and 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxymethylpropane- 1-one etc. are mentioned. However, the present invention is not limited thereto. In addition to the compound, a photoinitiator known to be usable in the art may be used without particular limitation.
일 실시예에 따르면, 상기 광경화성 조성물은, 코팅성, 점도 등의 물성을 조절하기 위하여 용매를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 용매는 알코올류, 케톤류, 에스테르류, 아미드류, 에테르류 및 탄화수소류로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 알코올류는 이소프로판올, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 벤질알코올, 프로필렌글리콜 및 에틸렌글리콜로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 케톤류는 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥산논 및 메틸시클로헥산논으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 에스테르류는 초산메틸, 초산에틸, 초산프로필, 초산부틸, 포름산에틸, 포름산프로필, 포름산부틸, 및 유산에틸로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 아미드류는 디메틸포름아미드, 디케틸아세트아미드 및 n-메틸피롤리돈으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 에테르류는 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 디옥산, 테트라하이드로퓨란, 에틸렌글리콜 디메틸에테르, 프로필렌글리콜 및 디메틸에테르로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 용매는 알코올류를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the photocurable composition may further include a solvent in order to control physical properties such as coating properties, viscosity. For example, the solvent may include at least one selected from the group consisting of alcohols, ketones, esters, amides, ethers, and hydrocarbons. The alcohols may include at least one selected from the group consisting of isopropanol, methanol, ethanol, propanol, butanol, benzyl alcohol, propylene glycol and ethylene glycol. The ketones may include at least one selected from the group consisting of methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone and methylcyclohexanone. The esters may include at least one selected from the group consisting of methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, ethyl formate, propyl formate, butyl formate, and ethyl lactate. The amides may include at least one selected from the group consisting of dimethylformamide, diketylacetamide and n-methylpyrrolidone. The ethers may include at least one selected from the group consisting of propylene glycol monomethyl ether, dioxane, tetrahydrofuran, ethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol and dimethyl ether. Preferably, the solvent may include alcohols.
상기 광경화성 조성물이 용매를 포함하지 않는 경우, 예를 들어, 상기 광경화성 조성물은, 상기 중합성 불포화 결합을 포함하는 친수성 화합물 95 중량% 내지 99.5 중량% 및 상기 소수성 화합물 0.5 중량% 내지 5 중량%를 포함할 수 있다.When the photocurable composition does not include a solvent, for example, the photocurable composition may include 95 wt% to 99.5 wt% of a hydrophilic compound including the polymerizable unsaturated bond and 0.5 wt% to 5 wt% of the hydrophobic compound. It may include.
상기 광경화성 조성물이 용매를 포함하는 경우, 예를 들어, 상기 광경화성 조성물은, 상기 중합성 불포화 결합을 포함하는 친수성 화합물 20 중량% 내지 50 중량%, 상기 소수성 화합물 0.5 중량% 내지 5 중량% 및 여분의 용매를 포함할 수 있다.When the photocurable composition includes a solvent, for example, the photocurable composition may include 20% by weight to 50% by weight of a hydrophilic compound including the polymerizable unsaturated bond, 0.5% by weight to 5% by weight of the hydrophobic compound, and Extra solvent may be included.
다른 실시예에서, 상기 광경화성 조성물 대신 열경화성 조성물이 사용될 수도 있다.In other embodiments, a thermosetting composition may be used instead of the photocurable composition.
도 3을 참조하면, 상기 미경화 친수성 코팅층(24)과 상기 미경화 소수성 코팅층(22)을 몰드(29)로 가압하여 임프린트 공정을 수행한다. 상기 몰드(29)는 베이스 기판으로부터 상기 코팅층을 향하여 돌출되는 돌출부를 포함할 수 있다. 상기 임프린트 공정에 의해, 상기 몰드(29)의 돌출부는 상기 미경화 소수성 코팅층(22)을 관통하여, 상기 미경화 친수성 코팅층(24)으로 삽입될 수 있다. 상기 몰드(29)의 형상 및 패턴의 배열 등은, 형성하고자 하는 미세패턴의 형상 및 크기에 대응되도록 정해질 수 있다.Referring to FIG. 3, an imprint process is performed by pressing the uncured
다음으로, 상기 몰드(29)가 상기 코팅층에 결합된 상태에서, 상기 미경화 코팅층을 노광하여, 상기 미경화 친수성 코팅층(24)과 상기 미경화 소수성 코팅층(22)을 경화한다. 이에 따라, 경화 친수성 패턴(28) 및 경화 소수성 패턴(26)이 형성될 수 있다.Next, in the state in which the
상기 경화 친수성 패턴(28) 및 상기 경화 소수성 패턴(26)의 두께는, 상기 코팅 조성물의 함량 등에 의해 조절될 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 미경화 친수성 코팅층(24) 및 상기 미경화 소수성 코팅층(22)은 자발적 상분리를 이용하여 형성된다. 따라서, 상기 미경화 소수성 코팅층(22) 및 이로부터 형성된 경화 소수성 패턴(26)은 매우 얇은 두께, 예를 들어, 100nm 이하, 수 nm 내지 수십 nm의 두께를 가질 수 있다. 상기 미경화 친수성 코팅층(24) 및 이로부터 형성된 경화 친수성 패턴(28)은, 상기 미경화 소수성 코팅층(22) 및 이로부터 형성된 경화 소수성 패턴(26)보다 큰 두께, 예를 들어, 수백 nm 내지 수 ㎛의 두께를 가질 수 있다.The thickness of the cured
도 4를 참조하면, 상기 경화 소수성 패턴(26)은, 상기 몰드(29)에 의해 패터닝되어, 상기 경화 친수성 패턴(28)의 일부를 커버하며, 상기 경화 친수성 패턴(28)의 상면을 노출하는 개구부를 갖는다. 상기 경화 친수성 패턴(28)은, 상기 몰드(29)에 의해 패터닝 되어 음각 패턴을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 경화 친수성 패턴(28)은 상기 개구부와 중첩하며, 음각 패턴되어 형성된 리세스를 가질 수 있으며, 상기 리세스가 노출 될 수 있다. 평면도 상에서, 상기 경화 소수성 패턴(26)이 배치된 부분은 소수성 영역(A1)으로 정의될 수 있으며, 상기 경화 친수성 패턴(28)이 노출된 영역 또는 상기 경화 소수성 패턴(26)의 개구부와 중첩하는 영역은 친수성 영역(A2)으로 정의될 수 있다. 상기 경화 소수성 패턴(26) 및 상기 경화 친수성 패턴(28)은 복합 패턴으로 지칭될 수 있다.Referring to FIG. 4, the cured
도 5를 참조하면, 상기 소수성 영역(A1)과 친수성 영역(A2)을 갖는 복합 패턴 위에 패턴 형성 조성물(30)을 제공한다. 상기 패턴 형성 조성물(30)은 친수성 또는 소수성을 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 패턴 형성 조성물은 친수성을 갖는다. 따라서, 반발력에 의해 상기 소수성 영역(A1) 상에는 배치되지 않고, 선택적 젖음에 의해 상기 친수성 영역(A2)에만 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 패턴 형성 조성물(30)은 상기 경화 친수성 패턴(28)의 리세스 내에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 5, the
다른 실시예에서, 상기 패턴 형성 조성물(30)은 소수성을 가질 수도 있다. 예를 들어, 소수성 영역이 리세스를 가지고, 상기 리세스 안에 소수성을 갖는 패턴 형성 조성물이 선택적으로 배치될 수 있다. 또 다른 실시예에서, Cytop 등과 같은 물질로 소수성 영역을 형성하는 경우, 상기 소수성 영역은 클로로 벤젠 등과 같은 소수성 용매에 대하여 반발력을 가지므로, 소수성 패턴 형성 조성물을 이용한 선택적 배치가 가능할 수 있다.In another embodiment, the
상기 패턴 형성 조성물은, 목적하는 패턴에 따라, 금속 입자, 무기물 입자, 금속 전구체, 무기물 전구체, 저분자 유기 화합물, 고분자 등 다양한 물질을 포함할 수 있으며, 스핀 코팅, 딥코팅, 슬롯-다이 코팅, 잉크젯 인쇄 등 다양한 방법으로 제공될 수 있다.The pattern forming composition may include various materials such as metal particles, inorganic particles, metal precursors, inorganic precursors, low molecular weight organic compounds, and polymers according to a desired pattern, and may include spin coating, dip coating, slot-die coating, and inkjet. It may be provided by various methods such as printing.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 패턴 형성 조성물을 건조 또는 경화하여 미세패턴(32)을 형성한다. 일 실시예에 따르면, 상기 미세패턴(32)의 두께는 상기 리세스의 깊이보다 작거나 같거나 클 수도 있다. 또한, 상기 패턴 형성 조성물의 성분 농도를 다르게 하거나 또는 도포와 건조를 여러 번 반복하여 미세패턴(32)의 두께를 조절할 수 있다.6 and 7, the pattern forming composition is dried or cured to form a
또한, 도포와 건조를 여러 번 반복하여 미세패턴(32)을 형성하는 경우, 1 종류 이상의 용액을 사용하여 서로 다른 종류의 물질을 포함하는 다층막 미세패턴을 제작할 수도 있다. In addition, when the
필요에 따라, 상기 경화 소수성 패턴(26) 및 상기 경화 친수성 패턴(28)의 적어도 일부는 제거될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 것과 같이, 상기 미세패턴(32)을 마스크로 이용하여, 상기 경화 소수성 패턴(26) 및 상기 경화 친수성 패턴(28)을 식각할 수 있다. 상기 미세패턴(32) 하부에 배치된 상기 경화 친수성 패턴(28)은 잔류하여 잔류 패턴(34)을 형성할 수 있다.If necessary, at least some of the cured
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 임프린팅 몰드 상에 형성되는 마이크로/나노 패턴이 그대로 구현되므로, 다양하고 미세한 패턴을 용이하게 형성할 수 있다. According to the embodiments of the present invention as described above, since the micro / nano pattern formed on the imprinting mold is implemented as it is, it is possible to easily form a variety of fine patterns.
또한, 친수성막 및 소수성막의 두께 및 상기 임프린팅 몰드 상에 형성되는 패턴의 깊이를 바탕으로 다양한 두께의 패턴을 용이하게 형성할 수 있으며, 대면적의 미세패턴을 형성할 수 있다. In addition, a pattern having various thicknesses may be easily formed on the basis of the thickness of the hydrophilic film and the hydrophobic film and the depth of the pattern formed on the imprinting mold, and a fine pattern of a large area may be formed.
또한, 롤투롤(roll-to-roll) 또는 롤투플레이트(roll-to-plate) 방식의 임프린팅을 이용할 수 있으며, 미세패턴의 형성을 위해 사용되는 용액에서 불필요한 손실이 없으므로, 제조 경제성을 개선할 수 있다.In addition, roll-to-roll or roll-to-plate imprinting may be used, and there is no unnecessary loss in the solution used for forming the micropattern, thereby improving manufacturing economics. Can be.
특히, 소수성층과 친수성층의 자발적 상분리를 이용함으로써, 소수성 조성물과 친수성 조성물을 각각 코팅하지 않고 한번에 복합 코팅층을 형성할 수 있어 공정상 유리하다.In particular, by using spontaneous phase separation of the hydrophobic layer and the hydrophilic layer, the composite coating layer can be formed at once without coating the hydrophobic composition and the hydrophilic composition, which is advantageous in the process.
또한, 소수성 코팅층을 친수성 코팅층 위에 별도로 형성하는 경우, 도막 두께 증가에 따라 코팅층 강도가 증가한다. 따라서, 임프린팅의 미세화가 용이하지 않으나, 본 발명에 따르면, 자발적 상분리를 이용함으로써, 매우 얇은 두께, 예를 들어, 100nm 이하의 소수성 코팅층을 얻을 수 있으며, 경화 전에 임프린팅을 수행함으로써, 임프린팅 한계를 패턴폭 100nm 이하까지 축소시킬 수 있다.In addition, when the hydrophobic coating layer is formed separately on the hydrophilic coating layer, the coating layer strength increases as the coating film thickness increases. Therefore, the imprinting is not easy to refine, but according to the present invention, by using spontaneous phase separation, a very thin thickness, for example, a hydrophobic coating layer of 100 nm or less can be obtained, and imprinting is performed by performing imprinting before curing. The limit can be reduced to a pattern width of 100 nm or less.
도 8 내지 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세패턴 제조방법을 도시한 단면도들이다.8 to 12 are cross-sectional views showing a method for manufacturing a fine pattern according to another embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 기판(10) 위에 친수성 화합물과 소수성 화합물을 포함하는 경화성 조성물을 제공하여, 친수성 코팅층(44) 및 상기 친수성 코팅층(44) 위에 배치되는 소수성 코팅층(42)을 형성한다. Referring to FIG. 8, a curable composition including a hydrophilic compound and a hydrophobic compound is provided on a
상기 친수성 코팅층(44) 및 상기 소수성 코팅층(42)은, 기설명된 실시예와 유사한 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 중합성 불포화 결합을 포함하는 친수성 화합물 및 소수성 화합물을 포함하는 경화성 조성물을 기판(10) 위에 제공한 후, 자발적 상분리에 의해 친수성 코팅층(44) 및 소수성 코팅층(42)을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 친수성 코팅층(44) 및 소수성 코팅층(42)은 광경화 등에 의해 경화될 수 있다.The
도 9를 참조하면, 상기 소수성 코팅층(42) 위에 마스크(50)를 형성한다. 상기 마스크(50)는 상기 소수성 코팅층(42)을 부분적으로 노출하는 개구부를 가질 수 있다. 상기 마스크(50)는 다양한 방법을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 소수성 코팅층(42) 위에 포토레지스트 조성물을 도포한 후, 노광 및 현상을 통해 형성될 수 있다. 다른 예에서, 상기 소수성 코팅층(42) 위에 경화성 조성물을 도포한 후, 임프린팅 등을 통해 패터닝을 진행하여 상기 마스크(50)를 형성할 수도 있다.Referring to FIG. 9, a
도 10을 참조하면, 상기 마스크(50)를 이용하여, 상기 친수성 코팅층(44) 및 소수성 코팅층(42)을 패터닝할 수 있다. 예를 들어, 이방성 건식 식각 등을 통해, 상기 친수성 코팅층(44) 및 소수성 코팅층(42)을 패터닝할 수 있다. 이에 따라, 친수성 패턴(48) 및 상기 친수성 패턴(48) 위에 배치되는 소수성 패턴(46)이 형성될 수 있다. 상기 소수성 패턴(46)은 개구부를 가질 수 있으며, 상기 친수성 패턴(48)은 상기 소수성 패턴(46)의 개구부와 중첩하는 개구부를 가질 수 있다.Referring to FIG. 10, the
도 10에서는, 상기 친수성 패턴(48)이 제거되어, 상기 기판(10)의 상면을 노출하는 개구부가 형성되는 것으로 도시되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 도 6에 도시된 것과 같이, 상기 친수성 패턴(48)은 상기 기판(10)의 상면을 전체적으로 커버할 수도 있다.In FIG. 10, although the
도 11을 참조하면, 상기 마스크(50)를 제거하여, 상기 소수성 패턴(46)의 상면을 노출시킨다. 평면도 상에서, 상기 소수성 패턴(46)이 배치된 부분은 소수성 영역(A1)으로 정의될 수 있으며, 상기 소수성 패턴(46)의 개구부와 중첩하는 부분은 친수성 영역(A2)으로 정의될 수 있다. 상기 소수성 패턴(46) 및 상기 친수성 패턴(48)은 복합 패턴으로 지칭될 수 있다.Referring to FIG. 11, the
도 12를 참조하면, 상기 소수성 영역(A1)과 친수성 영역(A2)을 갖는 복합 패턴 위에 패턴 형성 조성물(60)을 제공한다. 상기 패턴 형성 조성물(60)은 친수성 또는 소수성을 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 패턴 형성 조성물은 친수성을 갖는다. 따라서, 반발력에 의해 상기 소수성 영역(A1) 상에는 배치되지 않고, 선택적 젖음에 의해 상기 친수성 영역(A2)에만 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 패턴 형성 조성물(60)은 상기 친수성 패턴(48)의 개구부 또는 리세스 내에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 12, the
다음으로, 상기 패턴 형성 조성물을 건조 또는 경화하여 미세패턴을 형성한다.Next, the pattern forming composition is dried or cured to form a fine pattern.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.
본 발명에 따른 미세패턴 제조방법은 전자기기, 광학기기 등의 제작에 사용되는 마이크로/나노 패턴의 제작에 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다. The micropattern manufacturing method according to the present invention has industrial applicability that can be used for the production of micro / nano patterns used for manufacturing electronic devices, optical devices, and the like.
10 : 베이스 기판 20 : 혼합 코팅층
22 : 미경화 소수성 코팅층 24 : 미경화 친수성 코팅층
26 : 경화 소수성 패턴 38 : 경화 친수성 패턴
29 : 임프린팅 몰드 30, 60 : 패턴 형성 조성물
32: 미세패턴
A1 : 소수성 영역 A2 : 친수성 영역10
22: uncured hydrophobic coating layer 24: uncured hydrophilic coating layer
26: curing hydrophobic pattern 38: curing hydrophilic pattern
29: imprinting
32: fine pattern
A1: hydrophobic region A2: hydrophilic region
Claims (11)
상기 친수성 코팅층 및 상기 소수성 코팅층을 패터닝하여 친수성 영역 및 소수성 영역을 갖는 복합 패턴을 형성하는 단계;
상기 복합 패턴 상에, 선택적 젖음에 따라 상기 친수성 영역 또는 상기 소수성 영역에 선택적으로 패턴 형성 조성물을 배치하는 단계; 및
상기 패턴 형성 조성물을 건조 또는 경화하여 패턴을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 친수성 코팅층 및 상기 소수성 코팅층을 패터닝하는 단계는,
상기 친수성 코팅층 및 상기 소수성 코팅층을 돌출부를 갖는 임프린팅 몰드로 가압하여, 상기 돌출부가 상기 소수성 코팅층을 관통하여 상기 친수성 코팅층과 접촉하는 단계; 및
상기 임프린팅 몰드가 결합된 상태에서 광경화를 진행하여, 개구부를 갖는 소수성 패턴 및 상기 개구부에 대응되는 리세스를 갖는 친수성 패턴을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 소수성 패턴은 상기 소수성 영역에 대응되고, 상기 친수성 패턴의 리세스는 상기 친수성 영역에 대응되는 것을 특징으로 하는 미세패턴의 제조방법.Coating a coating composition comprising a hydrophilic compound and a hydrophobic compound on a base substrate, and forming a hydrophilic coating layer and a hydrophobic coating layer disposed on the hydrophilic coating layer through spontaneous phase separation;
Patterning the hydrophilic coating layer and the hydrophobic coating layer to form a composite pattern having a hydrophilic region and a hydrophobic region;
Selectively placing a pattern forming composition on the composite pattern in the hydrophilic region or the hydrophobic region upon selective wetting; And
Drying or curing the pattern forming composition to form a pattern,
Patterning the hydrophilic coating layer and the hydrophobic coating layer,
Pressing the hydrophilic coating layer and the hydrophobic coating layer with an imprinting mold having protrusions so that the protrusions penetrate the hydrophobic coating layer and contact the hydrophilic coating layer; And
Photocuring while the imprinting mold is coupled to form a hydrophobic pattern having an opening and a hydrophilic pattern having a recess corresponding to the opening;
The hydrophobic pattern corresponds to the hydrophobic region, and the recess of the hydrophilic pattern corresponds to the hydrophilic region.
The method of claim 2, wherein the hydrophilic compound containing a polymerizable unsaturated bond, at least one selected from the group consisting of urethane acrylate oligomer, polyurethane acrylate, epoxy acrylate oligomer, polyester acrylate and polyether acrylate Method for producing a fine pattern, characterized in that it comprises a.
상기 베이스 기판 상에 상기 코팅 조성물을 코팅하는 단계; 및
상기 코팅 조성물을 60℃ 내지 100℃에서 가열하여 자발적 상분리를 촉진하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세패턴의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the forming of the hydrophilic coating layer and the hydrophobic coating layer,
Coating the coating composition on the base substrate; And
Method of producing a micropattern, characterized in that to promote the spontaneous phase separation by heating the coating composition at 60 ℃ to 100 ℃.
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