KR100904644B1 - Manufactory method of nano-master with hybrid nano-pattern - Google Patents

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Abstract

본 발명은 나노매스터 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실리콘웨이퍼(11) 상부로 알루미늄층(12)을 증착하고, 상기 알루미늄층(12)에 대해 양극산화를 하여 나노패턴을 형성하여 나노패턴의 형상 기술의 난이성에 비하여 제조과정이 간단하고 비용이 저렴하도록 하고, 보다 안정적인 형태의 나노패턴을 형성하도록 하는 하이브리드 나노패턴을 갖는 나노매스터 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a nanomaster, and more particularly, to deposit an aluminum layer 12 on the silicon wafer 11, and to anodize the aluminum layer 12 to form a nanopattern to form a nanopattern Compared to the difficulty of the shape technology of the present invention, the manufacturing process is simple and inexpensive, and relates to a nanomaster manufacturing method having a hybrid nanopattern to form a more stable nanopattern.

알루미늄, 나노패턴, 나노매스터, 양극산화 Aluminum, Nanopattern, Nanomaster, Anodization

Description

하이브리드 나노패턴을 갖는 나노매스터 제조방법{MANUFACTORY METHOD OF NANO-MASTER WITH HYBRID NANO-PATTERN}MANUFACTORY METHOD OF NANO-MASTER WITH HYBRID NANO-PATTERN}

본 발명은 나노매스터 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실리콘웨이퍼 상부의 알루미늄층에 의한 나노매스터를 제조하여 나노패턴의 형상 기술의 난이성에 비하여 제조과정이 간단하고 비용이 저렴하도록 하고 보다 안정적인 형태의 나노패턴을 형성하도록 하는 하이브리드 나노패턴을 갖는 나노매스터 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a nanomaster, and more particularly, to manufacture a nanomaster by using an aluminum layer on the silicon wafer, the manufacturing process is simpler, cheaper and more stable than the difficulty of the shape technology of the nanopattern. It relates to a nanomaster manufacturing method having a hybrid nanopattern to form a nanopattern.

일반적으로 나노 산업은 근래의 첨단과학산업사회에서 날로 비중이 더해지는 분야 중 하나이다.In general, the nano-industry is one of the areas where the weight of the high-tech science society is increasing day by day.

특히 그 단위 크기는 작으나 그 활용도가 점차 넓게 확대되어 가고 있어 수요가 증대되나, 실제적으로 다양한 형태의 나노제품을 적절하게 생산하기란 여러 난제에 의하여 쉽게 해결되지 않고 있어, 계속해서 연구되고 있다.In particular, the unit size is small, but its utilization has been gradually expanded to increase the demand, but the practical production of various types of nano products properly is not easily solved by various difficulties, and continues to be studied.

그리고 과거 mm 산업에서 마이크로미터 산업으로, 이제 마이크로미터 산업에 서 나노미터 산업으로 점차 변화되면서, 좀더 다양한 종류의 나노 제품의 생산이 요구되며, 현재에도 반도체분야, 필터분야 등 다양한 산업분야에 나노제품들이 이용되고 있는 것이다.And as the transition from the mm industry to the micrometer industry and now from the micrometer industry to the nanometer industry, the production of a wider variety of nano products is required. Is being used.

그러나 현재의 나노제품들은 대부분이 Laser 또는 E-Beam 등을 이용하여 나노급 패턴을 패터닝(Patterning) 가공을 하고 있기 때문에, 제작비용이 고가이고, 대면적을 가공하기에는 레이져의 특성상 곤란한 기술적인 문제점이 있는 것이 한계이다. 또한 다양한 형태의 나노패턴을 갖는 제품을 연속해서 간단한 공정으로 만들기에는 곤란한 공정상, 기술상 문제점이 있는 것이다.However, the current nano products are patterned by nano-patterns using laser or E-Beam, so the manufacturing cost is high and the technical problem that is difficult due to the characteristics of the laser is difficult to process a large area. There is a limit. In addition, there is a problem in the process and technology, which is difficult to make a product having various types of nanopatterns in a continuous simple process.

상기와 같은 문제점을 극복하기 위한 본 발명은 하이브리드 나노패턴을 갖는 기능성 표면제품을 생산하기 위한 나노매스터를 제조하는 것으로, 나노패턴의 패터닝 가공 형상 기술의 난이성에 비하여 제조과정이 간단하고 비용이 저렴하게 구현할 수 있도록 하는 목적이 있다.The present invention for overcoming the above problems is to manufacture a nanomaster for producing a functional surface product having a hybrid nanopattern, compared to the difficulty of the patterning shape technology of nanopatterns, the manufacturing process is simple and inexpensive The goal is to make it possible.

또한 실리콘웨이퍼에 알루미늄을 증착한 후 알루미늄층을 형성하여 보다 안정적인 형태의 나노패턴을 형성함으로써 생산효과가 극대화되도록 하는 목적이 있다.In addition, by depositing aluminum on a silicon wafer to form an aluminum layer to form a more stable nano-pattern has the purpose of maximizing the production effect.

나아가 알루미늄 양극산화 시 전해질의 농도, 전압 등 양극산화 조건을 다양하게 변화하여 하이브리드 나노패턴의 형태가 다양하게 형성되도록 하며, 그리하여 생산되는 하이브리드 나노패턴의 나노매스터에 의해 사출제조되는 기능성 제품을 다양한 형태로 생산되도록 하는 목적이 있다. 특히 하나의 하이브리드 나노패턴을 갖는 나노매스터가 제조되면, 이러한 나노매스터를 사출장치에 장착하여 많은 수의 하이브리드 나노패턴이 형성되는 기능성 제품들이 연속해서 만들어지도록 하는 목적이 있다.Furthermore, the anodic oxidation conditions such as electrolyte concentration and voltage are variously changed during the anodization of aluminum to form various types of hybrid nanopatterns. Thus, the functional products produced by injection of the hybrid nanopattern nanomasters are produced in various forms. It is intended to be produced as. In particular, when a nanomaster having one hybrid nanopattern is manufactured, the purpose of mounting the nanomaster in an injection apparatus is to make functional products in which a large number of hybrid nanopatterns are formed continuously.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 나노패턴을 갖는 나노매스터 제조방법은,Nanomaster manufacturing method having a hybrid nanopattern according to the present invention for achieving the above object,

실리콘웨이퍼(11) 상부로 스퍼터링(sputtering)에 의하여 알루미늄층(12)을 형성하는 알루미늄층형성단계(S01);An aluminum layer forming step (S01) of forming an aluminum layer 12 by sputtering onto the silicon wafer 11;

상기 알루미늄층(12)의 상부면에 대해 전해연마 작업을 하는 전해연마단계(S02);An electrolytic polishing step of performing electrolytic polishing on the upper surface of the aluminum layer 12 (S02);

상기 전해연마단계가 진행된 상기 알루미늄층(12)의 상부의 산화된 산화알루미늄층을 에칭하는 산화알루미늄층 에칭단계(S03);An aluminum oxide layer etching step (S03) of etching the oxidized aluminum oxide layer on the upper part of the aluminum layer 12 in which the electrolytic polishing step is performed;

상기 실리콘웨이퍼(11) 상부의 전해연마된 알루미늄층(12)에 대해 양극산화를 진행하는 양극산화단계(S04);Anodizing step (S04) for anodizing the electropolished aluminum layer 12 on the silicon wafer (11);

양극산화의 산화알루미늄층(13)을 에칭에 의하여 제거하여 알루미늄층 상부로 나노패턴(141)이 형성되도록 하는 나노에칭단계(S05);A nanoetching step (S05) in which the anodized aluminum oxide layer 13 is removed by etching to form the nanopattern 141 on the aluminum layer;

상기 실리콘웨이퍼(11) 상부의 나노패턴(141)이 형성된 알루미늄층(12) 상부로 Ni을 이용한 전주(electroforming)로 하여 나노패턴(142)이 형성된 Ni 스탬퍼(20)를 제조하는 스탬퍼 전주단계(S06);Stamper electroplating step of manufacturing the Ni stamper 20 in which the nanopattern 142 is formed by electroforming using Ni on the aluminum layer 12 on which the nanopattern 141 on the silicon wafer 11 is formed ( S06);

상기 Ni 스탬퍼(20)로부터 상기 알루미늄층(12) 및 상기 실리콘웨이퍼(11)를 제거하여 나노패턴(14)이 형성된 Ni 스탬퍼(20)의 금형을 제조하는 나노매스터제조단계(S07)가 포함되어 구비되는 것을 특징으로 한다.The nano-master manufacturing step (S07) includes removing the aluminum layer 12 and the silicon wafer 11 from the Ni stamper 20 to manufacture a mold of the Ni stamper 20 on which the nanopattern 14 is formed. Characterized in that it is provided.

이에 상기 전해연마단계(S02)는 과염소산(HClO4) : 에탄올(C2H5OH) = 1 : 4의 비율로 하여, 전압은 5 ~ 10 V를 인가하며, 음극과 양극의 거리는 5 ~ 10 cm, 반응온도는 7 ~ 10 ℃로 하여 수행되도록 구비되며, 상기 산화알루미늄층 에칭단계(S03)는 전해액이 크롬산 1.8 중량부에 대하여, 인산이 6 중량부가 포함되도록 구비되고, 60 ~ 70 ℃로 50 ~ 70 분간 수행되도록 구비되며, 상기 양극산화단계는 옥살산(C2H2O4)로 되는 전해질 내에 백금의 음극을 구비하고, 상기 알루미늄층(12)이 양극으로 하여, 음극과 양극 사이가 5 ~ 10 cm가 되고 4 ~ 7 ℃로 되도록 구비되어 전압 70 ~ 100 V로 1 ~ 5분 동안 인가하여 양극산화되도록 구비될 수 있다.The electropolishing step (S02) is a perchloric acid (HClO4): ethanol (C2H5OH) = 1: 4 ratio, the voltage is applied 5 ~ 10V, the distance between the cathode and anode is 5 ~ 10 cm, the reaction temperature is It is provided to be performed at 7 ~ 10 ℃, the aluminum oxide layer etching step (S03) is provided with an electrolyte solution containing 1.8 parts by weight of chromic acid, 6 parts by weight of phosphoric acid, it is carried out at 60 ~ 70 ℃ 50 to 70 minutes The anodization step is provided with a cathode of platinum in the electrolyte made of oxalic acid (C2H2O4), the aluminum layer 12 as an anode, between 5 and 10 cm between the cathode and the anode and 4 ~ 7 ℃ It may be provided so as to be anodized by applying for 1 to 5 minutes at a voltage of 70 ~ 100 V.

또한 상기 나노에칭단계는 전해용액이 크롬산 약 1.8 중량부, 인산이 약 6중량부로 포함되도록 구비되어, 60 ~ 70 ℃로 50 ~ 70분간 에칭되도록 구비될 수 있다.In addition, the nano-etching step is provided so that the electrolytic solution is about 1.8 parts by weight of chromic acid, about 6 parts by weight of phosphoric acid, it may be provided to be etched for 50 to 70 minutes at 60 ~ 70 ℃.

나아가 상기 나노매스터제조단계에 의하여 제조된 Ni 스탬퍼(20)의 나노패턴(14) 면으로 하여 전주(electroforming)에 의하여 2차 Ni 스탬퍼(21)를 형성한 후, Ni 스탬퍼(20)를 제거하여 상기 2차 Ni 스탬퍼(21)의 금형을 제조하는 2차나노매스터제조단계(S08)가 더 포함되어 구비될 수 있다.
즉 본 발명에 따른 하이브리드 나노패턴을 갖는 나노매스터 제조방법은,
실리콘웨이퍼(11) 상부로 스퍼터링(sputtering)에 의하여 알루미늄층(12)을 형성하는 알루미늄층형성단계(S01);
상기 알루미늄층(12)의 상부면에 대해 전해연마 작업을 하는 전해연마단계(S02);
상기 전해연마단계가 진행된 상기 알루미늄층(12)의 상부의 산화된 산화알루미늄층을 에칭하는 산화알루미늄층 에칭단계(S03);
상기 실리콘웨이퍼(11) 상부의 전해연마된 알루미늄층(12)에 대해 양극산화를 진행하는 양극산화단계(S04);
양극산화의 산화알루미늄층(13)을 에칭에 의하여 제거하여 알루미늄층 상부로 나노패턴(141)이 형성되도록 하는 나노에칭단계(S05);
상기 실리콘웨이퍼(11) 상부의 나노패턴(141)이 형성된 알루미늄층(12) 상부로 Ni을 이용한 전주(electroforming)로 하여 나노패턴(142)이 형성된 Ni 스탬퍼(20)를 제조하는 스탬퍼 전주단계(S06);
상기 Ni 스탬퍼(20)로부터 상기 알루미늄층(12) 및 상기 실리콘웨이퍼(11)를 제거하여 나노패턴(14)이 형성된 Ni 스탬퍼(20)의 금형을 제조하는 나노매스터제조단계(S07);
상기 나노매스터제조단계(S07)에 의하여 제조된 Ni 스탬퍼(20)의 나노패턴(14) 면으로 하여 전주(electroforming)에 의하여 2차 Ni 스탬퍼(21)를 형성한 후, Ni 스탬퍼(20)를 제거하여 상기 2차 Ni 스탬퍼(21)의 금형을 제조하는 2차나노매스터제조단계(S08)가 포함되어 구비되는 나노매스터 제조방법에 있어서,
상기 전해연마단계(S02)는 과염소산(HClO4) : 에탄올(C2H5OH) = 1 : 4의 비율로 하여, 전압은 5 ~ 10 V를 인가하며, 음극과 양극의 거리는 5 ~ 10 cm, 반응온도는 7 ~ 10 ℃로 하여 수행되도록 구비되며,
상기 산화알루미늄층 에칭단계(S03)는 전해액이 크롬산 1.8 중량부에 대하여, 인산이 6 중량부가 포함되도록 구비되고, 60 ~ 70 ℃로 50 ~ 70 분간 수행되도록 구비되며,
상기 양극산화단계(S04)는 옥살산(C2H2O4)로 되는 전해질 내에 백금의 음극을 구비하고, 상기 알루미늄층(12)이 양극으로 하여, 음극과 양극 사이가 5 ~ 10 cm가 되고 4 ~ 7 ℃로 되도록 구비되어 전압 70 ~ 100 V로 1 ~ 5분 동안 인가하여 양극산화되도록 구비되고,
상기 나노에칭단계(S05)는 전해용액이 크롬산 1.8 중량부, 인산이 6중량부로 포함되도록 구비되어, 60 ~ 70 ℃로 50 ~ 70분간 에칭되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.Furthermore, after forming the secondary Ni stamper 21 by electroforming on the surface of the nano pattern 14 of the Ni stamper 20 manufactured by the nanomaster manufacturing step, the Ni stamper 20 is removed. A secondary nanomaster manufacturing step (S08) for manufacturing a mold of the secondary Ni stamper 21 may be further included.
That is, the method of manufacturing a nanomaster having a hybrid nanopattern according to the present invention,
An aluminum layer forming step (S01) of forming an aluminum layer 12 by sputtering onto the silicon wafer 11;
An electrolytic polishing step of performing electrolytic polishing on the upper surface of the aluminum layer 12 (S02);
An aluminum oxide layer etching step (S03) of etching the oxidized aluminum oxide layer on the upper part of the aluminum layer 12 in which the electrolytic polishing step is performed;
Anodizing step (S04) for anodizing the electropolished aluminum layer 12 on the silicon wafer (11);
A nanoetching step (S05) in which the anodized aluminum oxide layer 13 is removed by etching to form the nanopattern 141 on the aluminum layer;
Stamper electroplating step of manufacturing the Ni stamper 20 in which the nanopattern 142 is formed by electroforming using Ni on the aluminum layer 12 on which the nanopattern 141 on the silicon wafer 11 is formed ( S06);
A nanomaster manufacturing step (S07) of removing the aluminum layer 12 and the silicon wafer 11 from the Ni stamper 20 to manufacture a mold of the Ni stamper 20 having the nanopattern 14 formed thereon;
After forming the secondary Ni stamper 21 by electroforming on the surface of the nano pattern 14 of the Ni stamper 20 manufactured by the nanomaster manufacturing step (S07), the Ni stamper 20 was formed. In the method of manufacturing a nano master, which includes a secondary nanomaster manufacturing step (S08) for removing the secondary Ni stamper 21 by manufacturing a mold,
The electrolytic polishing step (S02) is a ratio of perchloric acid (HClO4): ethanol (C2H5OH) = 1: 4, the voltage is applied 5 ~ 10V, the distance between the cathode and anode is 5 ~ 10 cm, the reaction temperature is 7 It is provided to be carried out at ~ 10 ℃,
The aluminum oxide layer etching step (S03) is provided so that the electrolytic solution contains 1.8 parts by weight of chromic acid, 6 parts by weight of phosphoric acid, it is provided to be carried out at 60 ~ 70 ℃ 50 to 70 minutes,
The anodization step (S04) is provided with a cathode of platinum in the electrolyte made of oxalic acid (C2H2O4), the aluminum layer 12 as an anode, between 5 and 10 cm between the cathode and the anode and at 4 ~ 7 ℃ Is provided to be applied to the voltage 70 ~ 100 V for 1 to 5 minutes to be anodized,
The nano-etching step (S05) is provided so that the electrolytic solution is included 1.8 parts by weight of chromic acid, 6 parts by weight of phosphoric acid, it is characterized in that it is provided to be etched for 50 to 70 minutes at 60 ~ 70 ℃.

상기와 같이 구비되는 본 발명은 하이브리드 나노패턴을 갖는 기능성 표면제품을 생산하기 위한 나노매스터를 제조하는 것으로, 나노패턴의 형상 기술의 난이성에 비하여 제조과정이 간단하고 비용이 저렴하게 구현할 수 있는 장점이 있다.The present invention provided as described above is to manufacture a nano master for producing a functional surface product having a hybrid nanopattern, compared to the difficulty of the shape technology of the nanopattern has the advantage that the manufacturing process is simple and can be implemented at low cost have.

또한 실리콘웨이퍼에 알루미늄을 증착한 후 알루미늄 양극산화로 나노패턴을 형성하기 때문에 보다 안정적인 형태의 나노패턴을 형성할 수 있어 생산효과를 극대화할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the nano-pattern is formed by aluminum anodization after depositing aluminum on the silicon wafer, more stable nano-patterns can be formed, thereby maximizing the production effect.

나아가 알루미늄 양극산화 시 전해질의 농도, 전압 등 양극산화 조건을 다양하게 변화하여 하이브리드 나노패턴의 형태를 다양하게 형성할 수 있어, 이로부터 생산되어지는 하이브리드 나노패턴을 갖는 나노매스터에 의하여 사출제조되는 기능성 제품을 다양하게 제조할 수 있으며, 그리하여 다양한 산업분야에 적용이 가능하도록 하는 장점이 있는 것이다.Furthermore, it is possible to form various types of hybrid nanopatterns by varying the anodization conditions such as electrolyte concentration and voltage during aluminum anodization, and thus the functionality produced by injection by nanomasters having hybrid nanopatterns produced therefrom. It is possible to manufacture a variety of products, and thus has the advantage of being applicable to a variety of industries.

특히 하나의 하이브리드 나노패턴을 갖는 나노매스터를 제조하게 되면, 이러한 나노매스터를 사출장치에 장착하여 많은 수의 하이브리드 나노패턴을 갖는 기능성 제품들을 연속해서 만들 수 있도록 하는 장점이 있다.In particular, when manufacturing a nanomaster having a single hybrid nanopattern, there is an advantage that can be made in a series of functional products having a large number of hybrid nanopattern by mounting the nanomaster in the injection device.

이하 첨부되는 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 나노매스터 제조방법에 대한 흐름도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 나노매스터 제조과정에 대한 개략적인 예시도이다.1 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a nanomaster according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are schematic diagrams of a nanomaster manufacturing process according to the present invention.

또한 도 4는 본 발명에 따른 나노매스터의 다른 실시예의 제조과정에 대한 개략적인 예시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 나노매스터를 제조하기 위한 알루미늄 양극산화 시스템의 구조에 대한 개략적인 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 나노매스터를 이용한 사출장치의 구성도를 각각 도시한 것이다.In addition, Figure 4 is a schematic illustration of the manufacturing process of another embodiment of the nanomaster according to the present invention, Figure 5 is a schematic configuration diagram of the structure of the aluminum anodization system for producing a nanomaster according to the present invention. 6 is a block diagram of the injection apparatus using a nanomaster according to the present invention, respectively.

즉 본 발명 하이브리드 나노패턴을 갖는 나노매스터 제조방법은 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 나노 크기의 나노패턴이 형성되는 나노매스터의 제조방법에 관한 것이다. 이러한 나노매스터를 이용하여 사출에 의한 사출물을 제조할 수 있는 것이다.That is, the method of manufacturing a nanomaster having a hybrid nanopattern according to the present invention relates to a method of manufacturing a nanomaster, in which nanoscale nanopatterns are formed, as shown in FIGS. 1 to 6. It is possible to manufacture an injection-molded product by using such a nanomaster.

이와 같은 본 발명의 하이브리드 나노패턴을 갖는 나노매스터 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the manufacturing method of the nanomaster having a hybrid nanopattern of the present invention as follows.

즉 실리콘웨이퍼(11) 상부로 스퍼터링(sputtering)에 의하여 알루미늄층(12)을 형성하는 알루미늄층형성단계(S01)를 진행한다.That is, the aluminum layer forming step (S01) of forming the aluminum layer 12 by sputtering (sputtering) on the silicon wafer 11 is performed.

이와 같이 알루미늄에 대한 스퍼터링 공정을 이용하는 것은, 스퍼터링(sputtering) 공정으로 고른 알루미늄 면을 형성하여 표면 조도를 확보하기 위한 것으로 광학특성의 저하을 방지하기 위한 것이다. 그리하여 광학제품 특성상, 작은 디펙트(defect)로 인하여 광학특성이 저해되는 것을 방지하기 위한 것이며, 이러한 알루미늄층은 고유 특성 자체가 무르기 때문에 표면가공하기 곤란하여 스퍼터링 공정을 이용하게 되는 것이다. 이후 실리콘 웨이퍼 상에 Al 막이 증착되고, 그 막 위에 AAO 공정을 수행하게 되는 것이다.In this way, the sputtering process for aluminum is used to form an even surface of aluminum by a sputtering process to secure surface roughness and to prevent degradation of optical characteristics. Therefore, in order to prevent the optical properties from being impaired due to small defects due to the characteristics of the optical product, the aluminum layer is difficult to process the surface due to its inherent characteristics, and thus the sputtering process is used. After that, an Al film is deposited on the silicon wafer, and an AAO process is performed on the film.

이후 실리콘웨이퍼(11) 상부에 형성된 상기 알루미늄층(12)은 스퍼터링에 의하여 증착되었기 때문에 패턴을 형성하기 위해서는 고른면을 이루도록 하여야 한다. 따라서 상기 알루미늄층(12)의 상부면에 대해 전해연마 작업을 통하여 연마작업을 수행하는 전해연마단계(S02)를 진행한다.Since the aluminum layer 12 formed on the silicon wafer 11 is deposited by sputtering, it is necessary to form an even surface to form a pattern. Therefore, the electropolishing step (S02) of performing the polishing operation through the electropolishing operation on the upper surface of the aluminum layer 12 is carried out.

전해 연마 과정 그리고 이후의 에칭 과정에서 사용되는 시스템 및 구조는 AAO 공정과 동일한 장비를 사용할 수 있으며, 약품 및 전압 등 조건을 아래와 같이 구비될 수 있다.The system and structure used in the electropolishing process and the subsequent etching process may use the same equipment as the AAO process, and may be provided with chemical and voltage conditions as follows.

즉 전해연마단계(S02)에 이용되는 전해액은 고른면을 이루기 위한 것으로, 과염소산(HClO4) : 에탄올(C2H5OH) = 1 : 4의 비율로 하여, 전압은 5 ~ 10 V를 인 가하며, 음극과 양극의 거리는 5 ~ 10 cm, 반응온도는 7 ~ 10 ℃로 하여 수행한다. 그리고 수조내의 반응 온도를 유지하기 위하여 마그네틱 바를 이용하여 교반 작업을 수행할 수도 있다.In other words, the electrolytic solution used in the electrolytic polishing step (S02) is to achieve an even surface, the perchloric acid (HClO4): ethanol (C2H5OH) = 1: 4, the voltage is 5 ~ 10V, the negative electrode and the positive electrode The distance is 5 ~ 10 cm, the reaction temperature is carried out to 7 ~ 10 ℃. And in order to maintain the reaction temperature in the water bath may be performed using a magnetic bar.

그리고 상기 전해연마단계에 의하여 상기 알루미늄층(12)의 상부에 형성된 산화된 산화알루미늄층(12')이 생성되기 때문에, 이를 에칭으로 하여 제거하는 산화알루미늄층 에칭단계(S03)를 진행한다. 이때의 전해액은 크롬산이 약 1.8 중량부, 인산이 약 6 중량부로 포함되도록 하여 구비되며, 60 ~ 70 ℃로 50 ~ 70 분간 전압인가 없이 진행한다. 그리하여 알루미늄층(12)의 상면이 고르고 평탄한 면을 이루도록 구비하는 것이다.In addition, since the oxidized aluminum oxide layer 12 ′ formed on the aluminum layer 12 is generated by the electrolytic polishing step, an aluminum oxide layer etching step S03 is performed to remove the oxidized aluminum oxide layer 12 ′ by etching. At this time, the electrolyte solution is provided to include about 1.8 parts by weight of chromic acid, about 6 parts by weight of phosphoric acid, and proceeds without applying a voltage at 60 to 70 ℃ for 50 to 70 minutes. Thus, the upper surface of the aluminum layer 12 is provided to form an even and flat surface.

상기와 같이 실리콘웨이퍼 상부로 알루미늄층을 증착에 의하여 형성하되, 나노패턴을 형성하기 위하여 알루미늄의 상면이 평탄하도록 준비하여 이후 나노패턴을 형성하기 위한 준비를 완료하게 된다.As described above, the aluminum layer is formed on the silicon wafer by deposition, but the upper surface of the aluminum is prepared to be flat to form the nanopattern, and then the preparation for forming the nanopattern is completed.

그리고 상기 실리콘웨이퍼(11) 상부의 전해연마된 알루미늄층(12)에 대해 양극산화를 진행하여 알루미늄층(12)에 양극산화가 일어나도록 하는 양극산화단계(S04)를 진행한다.Then, anodization is performed on the electropolished aluminum layer 12 on the silicon wafer 11 to perform anodization step S04 to cause anodization on the aluminum layer 12.

이에 양극산화과정은 도 5에서와 같이 양극산화시스템을 이용하여 진행할 수도 있다.In this case, the anodization process may be performed using an anodization system as shown in FIG. 5.

이러한 양극산화과정의 일실시예를 좀더 구체적으로 살펴보면, 수산(Oxalic acid), 황산, 인산 등으로 되는 전해질을 이용할 수 있다. 이러한 전해질에 대하여 수산(옥살산)의 경우 농도는 0.04 ~ 0.3 M, 반응온도는 4 ~ 7 ℃, 반응 전압은 70 ~ 100 V, 반응 시간은 1 ~ 5 분으로 함이 바람직하다.Looking at one embodiment of the anodization process in more detail, it is possible to use an electrolyte consisting of oxalic acid, sulfuric acid, phosphoric acid. In the case of hydroxyl (oxalic acid), the electrolyte has a concentration of 0.04 to 0.3 M, a reaction temperature of 4 to 7 ° C, a reaction voltage of 70 to 100 V, and a reaction time of 1 to 5 minutes.

그리하여 전체 알루미늄층(12) 1 ㎛ 에 대하여 40 ~ 60 % 정도인 대략 500 ~ 600 nm 정도의 두께가 되도록 양극산화에 의하여 산화알루미늄층(13)이 형성되도록 구비할 수 있는 것이다. 이때 기공의 크기는 50 ~ 100 nm가 되고, 깊이는 100 ~ 400 nm로 구비될 수 있다.Thus, the aluminum oxide layer 13 may be formed by anodization so as to have a thickness of about 500 to 600 nm, which is about 40 to 60% with respect to 1 μm of the entire aluminum layer 12. In this case, the pore size may be 50 to 100 nm, and the depth may be provided at 100 to 400 nm.

특히 이러한 상기 양극산화단계는 옥살산(C2H2O4)로 되는 전해질 내에 백금의 음극을 구비하고, 상기 알루미늄층(12)이 양극으로 하여, 음극과 양극 사이가 5 ~ 10 cm가 되고 4 ~ 7 ℃로 되도록 구비되어 전압 70 ~ 100 V로 1 ~ 5분 동안 인가하여 양극산화되도록 구비될 수 있다. 그리하여 형성되어진 양극산화에 의한 산화알루미늄층(13)의 기공은 그 크기가 50 ~ 100 nm 가 되고, 깊이는 100 ~ 400 nm로 되어 형성될 수 있는 것이다.In particular, the anodization step includes a cathode of platinum in an electrolyte made of oxalic acid (C 2 H 2 O 4), and the aluminum layer 12 serves as an anode, so that between the cathode and the anode becomes 5 to 10 cm and becomes 4 to 7 ° C. It may be provided to be anodized by applying for 1 to 5 minutes at a voltage of 70 ~ 100 V. Thus, the pores of the aluminum oxide layer 13 formed by anodization have a size of 50 to 100 nm and a depth of 100 to 400 nm.

이후 양극산화에 의하여 형성된 산화알루미늄층(13)을 에칭에 의하여 제거하여 알루미늄층(12) 상부로 나노패턴(141)이 형성되도록 하는 나노에칭단계(S05)를 진행한다. 따라서 나타난 알루미늄층(12) 상부의 나노패턴(141)의 크기는 대체로 10 ~ 400 nm 정도의 크기를 갖게 된다.Thereafter, the aluminum oxide layer 13 formed by anodization is removed by etching to perform the nanoetching step S05 to form the nanopattern 141 on the aluminum layer 12. Therefore, the size of the nano-pattern 141 on the aluminum layer 12 is approximately 10 ~ 400 nm size.

이러한 상기 나노에칭단계는 전해용액으로 크롬산이 약 1.8 중량부, 인산이 약 6중량부가 포함되도록 구비되어, 60 ~ 70 ℃로 50 ~ 70분간 에칭되도록 구비될 수 있다.The nano-etching step is provided to include about 1.8 parts by weight of chromic acid, about 6 parts by weight of phosphoric acid as an electrolytic solution, it may be provided to be etched for 50 to 70 minutes at 60 ~ 70 ℃.

그리고 상기 실리콘웨이퍼(11) 상부의 나노패턴(141)이 형성된 알루미늄층(12) 상부로 Ni을 이용하여 전주(Electroformin)방법으로 하여 나노패턴(142)이 형성된 Ni 스탬퍼(20)를 제조하는 스탬퍼 전주단계(S06)를 진행한다.The stamper for manufacturing the Ni stamper 20 having the nanopattern 142 formed thereon by using an electroformin method on the aluminum layer 12 on which the nanopattern 141 on the silicon wafer 11 is formed. Proceed to the previous step (S06).

이후 상기 Ni 스탬퍼(20)로부터 상기 알루미늄층(12) 및 상기 실리콘웨이퍼(11)를 제거하여 나노패턴(14)이 형성된 Ni 스탬퍼(20)의 금형을 제조하는 나노매스터제조단계(S07)를 진행하여, 하이브리드 나노패턴(14)을 갖는 Ni 스탬퍼(20)로 되는 나노매스터의 제조를 완료하게 된다.Thereafter, the aluminum layer 12 and the silicon wafer 11 are removed from the Ni stamper 20, and a nanomaster manufacturing step (S07) of manufacturing a mold of the Ni stamper 20 having the nanopattern 14 formed therein is performed. Thus, the production of the nanomaster made of the Ni stamper 20 having the hybrid nanopattern 14 is completed.

상기에서 제조된 나노매스터인 Ni 스탬퍼(20)의 하이브리드 나노패턴(14)은 양각으로 돌출된 나노 형상의 돌기 형상이다. 이에 음각의 홈을 형성하는 하이브리드 나노패턴(14)의 나노매스터를 제조하기 위하여 Ni 스탬퍼(20)에 다시 한번 전주에 의하여 나노매스터를 제조할 수 있다.The hybrid nanopattern 14 of the Ni stamper 20, which is the nanomaster prepared above, has a nano-shaped protrusion protruding in relief. Accordingly, in order to manufacture the nanomaster of the hybrid nanopattern 14 forming the recessed groove, the nanomaster may be manufactured by electric pole again to the Ni stamper 20.

즉 상기 나노매스터제조단계에 의하여 제조된 Ni 스탬퍼(20)의 나노패턴(14) 면으로 하여 일반적인 전주(electroforming) 방법에 의하여 2차 Ni 스탬퍼(21)를 형성하게 된다. 그리고 Ni 스탬퍼(20)를 제거하여 상기 알루미늄층(12)의 나노패턴(141)과 동일한 형상의 나노패턴(14a)이 형성된 상기 2차 Ni 스탬퍼(21)의 금형을 제조하는 2차나노매스터제조단계(S08)가 더 포함되도록 진행하여 구비될 수 있다.That is, the secondary Ni stamper 21 is formed by a general electroforming method using the nanopattern 14 surface of the Ni stamper 20 manufactured by the nanomaster manufacturing step. Second nano-nano master manufacturing is performed to remove the Ni stamper 20 to manufacture a mold of the secondary Ni stamper 21 on which the nanopattern 14a having the same shape as the nanopattern 141 of the aluminum layer 12 is formed. Step S08 may be further provided to further include.

따라서 1차로 제조된 나노매스터인 Ni 스탬퍼(20)가 양각의 하이브리드 나노 패턴(14)인 것에 대하여, 2차로 제조된 나노매스터인 2차 Ni 스탬퍼(21)는 음각의 하이브리드 나노패턴(14a)이 형성되는 것이다.Therefore, the Ni-stamper 20, which is the first manufactured nanomaster, is the hybrid nanopattern 14 having an embossment, whereas the second Ni-stamper 21, which is the second manufactured nanomaster, is formed with the negative hybrid nanopattern 14a. It is formed.

이와 같이 제조되는 나노패턴을 갖는 나노매스터는 알루미늄층을 양극산화하여 제조하는 것으로, 산화알루미늄층 기공의 크기와 깊이가 불균일한 것을 이용하지 않고 알루미늄층에 형성된 나노패턴을 이용하기 때문에 균일한 형태의 크기와 깊이를 갖는 나노매스터를 제조할 수 있는 장점이 있다. 특히 알루미늄 표면의 패턴을 형성하는 공정에서 강한 전압이 짧은 시간 동안 가해지도록 하여 균일한 형태의 나노패턴이 형성되도록 한 것이다.The nanomaster having the nanopattern manufactured as described above is manufactured by anodizing an aluminum layer, and uses a nanopattern formed in the aluminum layer without using nonuniform size and depth of pores of the aluminum oxide layer. There is an advantage that can produce a nanomaster having a size and depth. In particular, in the process of forming the pattern of the aluminum surface, a strong voltage is applied for a short time to form a nano pattern of a uniform shape.

특히 이러한 알루미늄층은 실리콘웨이퍼에 알루미늄을 증착하여 형성하는 것으로, 균일한 구조의 알루미늄층을 이루기 때문에 알루미늄 양극산화로 나노패턴이 형성되어도 보다 안정적인 형태의 나노패턴을 형성할 수 있어 생산효과를 극대화 할 수 있는 장점이 있는 것이다.In particular, the aluminum layer is formed by depositing aluminum on a silicon wafer. Since the aluminum layer has a uniform structure, it is possible to form a more stable nano pattern even when the nano pattern is formed by aluminum anodization, thereby maximizing the production effect. There is an advantage that can be.

이와 같이 제조된 하이브리드의 나노패턴(14)(14a)이 형성되는 Ni 스탬퍼(20) 및 2차 Ni 스탬퍼(21)로 되는 나노매스터를 이용하여 사출로 성형물을 제조할 수 있다.The molded article may be manufactured by injection using a nano master formed of the Ni stamper 20 and the secondary Ni stamper 21 on which the nanopatterns 14 and 14a of the hybrid thus manufactured are formed.

즉 도 6의 사출 시스템을 예로 하여 개략적인 설명을 하면, 사출 금형틀에 나노매스터인 Ni 스탬퍼(20)를 장착한 후, 사출성형기로부터 플라스틱계열 수지(PC, PMMA 등) 의 액상 사출주입물을 주입하여 사출성형하여, 하이브리드 나노패 턴을 갖는 기능성 표면 제품을 생산하게 되는 것이다.That is, a schematic description will be made by taking the injection system of FIG. 6 as an example. After the Ni stamper 20, which is a nanomaster, is mounted on the injection mold, a liquid injection molding product of a plastic resin (PC, PMMA, etc.) is injected from the injection molding machine. Injection and injection molding will produce functional surface products with hybrid nanopatterns.

이러한 기능성 표면 제품은 하이브리드 나노패턴이 형성되어지는 것으로, 그 크기가 10 ~ 400 nm 의 크기를 갖기 때문에 육안으로는 쉽게 판별하기 곤란할 정도로 매끄러운 표면을 갖게 된다. 그러나 하이브리드 나노패턴이 형성되어 있기 때문에 난반사를 유도하여, 햇빛 반사에 난반사를 유도하거나 모니터 등의 가전제품의 패널로 이용할 경우에는 주위로부터 다른 빛이 비춰지더라도 용이하게 표시내용을 확인할 수 있는 장점이 있는 것이다.This functional surface product is a hybrid nanopattern is formed, the size is 10 ~ 400 nm because it has a smooth surface that is difficult to distinguish easily with the naked eye. However, since hybrid nanopatterns are formed, it is possible to induce diffused reflections, induce diffused reflections in sunlight reflection, or use them as panels for home appliances such as monitors. It is.

특히 하나의 하이브리드 나노패턴을 갖는 나노매스터를 제조하게 되면, 이러한 나노매스터를 사출장치에 장착하여 많은 수의 하이브리드 나노패턴을 갖는 기능성 제품들을 연속해서 만들 수 있는 장점이 있는 것이다.In particular, when manufacturing a nano master having a single hybrid nanopattern, such a nanomaster is equipped with an injection device has the advantage that can be made in successive functional products having a large number of hybrid nanopatterns.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below In the present invention can be carried out by various modifications or variations.

도 1은 본 발명에 따른 나노매스터 제조방법에 대한 흐름도.1 is a flow chart for a nanomaster manufacturing method according to the present invention.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 나노매스터 제조과정에 대한 개략적인 예시도.2 and 3 is a schematic illustration of a nanomaster manufacturing process according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 나노매스터의 다른 실시예의 제조과정에 대한 개략적인 예시도.Figure 4 is a schematic illustration of the manufacturing process of another embodiment of the nanomaster according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 나노매스터를 제조하기 위한 알루미늄 양극산화 시스템의 구조에 대한 개략적인 구성도.Figure 5 is a schematic diagram of the structure of the aluminum anodization system for producing a nanomaster according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 나노매스터를 이용한 사출장치의 구성도.6 is a block diagram of an injection apparatus using a nanomaster according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

11 : 실리콘웨이퍼 12 : 알루미늄층11 silicon wafer 12 aluminum layer

20 : Ni 스탬퍼 14 : 나노패턴20: Ni stamper 14: Nano pattern

Claims (4)

실리콘웨이퍼(11) 상부로 스퍼터링(sputtering)에 의하여 알루미늄층(12)을 형성하는 알루미늄층형성단계(S01);An aluminum layer forming step (S01) of forming an aluminum layer 12 by sputtering onto the silicon wafer 11; 상기 알루미늄층(12)의 상부면에 대해 전해연마 작업을 하는 전해연마단계(S02);An electrolytic polishing step of performing electrolytic polishing on the upper surface of the aluminum layer 12 (S02); 상기 전해연마단계가 진행된 상기 알루미늄층(12)의 상부의 산화된 산화알루미늄층을 에칭하는 산화알루미늄층 에칭단계(S03);An aluminum oxide layer etching step (S03) of etching the oxidized aluminum oxide layer on the upper part of the aluminum layer 12 in which the electrolytic polishing step is performed; 상기 실리콘웨이퍼(11) 상부의 전해연마된 알루미늄층(12)에 대해 양극산화를 진행하는 양극산화단계(S04);Anodizing step (S04) for anodizing the electropolished aluminum layer 12 on the silicon wafer (11); 양극산화의 산화알루미늄층(13)을 에칭에 의하여 제거하여 알루미늄층 상부로 나노패턴(141)이 형성되도록 하는 나노에칭단계(S05);A nanoetching step (S05) in which the anodized aluminum oxide layer 13 is removed by etching to form the nanopattern 141 on the aluminum layer; 상기 실리콘웨이퍼(11) 상부의 나노패턴(141)이 형성된 알루미늄층(12) 상부로 Ni을 이용한 전주(electroforming)로 하여 나노패턴(142)이 형성된 Ni 스탬퍼(20)를 제조하는 스탬퍼 전주단계(S06);Stamper electroplating step of manufacturing the Ni stamper 20 in which the nanopattern 142 is formed by electroforming using Ni on the aluminum layer 12 on which the nanopattern 141 on the silicon wafer 11 is formed ( S06); 상기 Ni 스탬퍼(20)로부터 상기 알루미늄층(12) 및 상기 실리콘웨이퍼(11)를 제거하여 나노패턴(14)이 형성된 Ni 스탬퍼(20)의 금형을 제조하는 나노매스터제조단계(S07);A nanomaster manufacturing step (S07) of removing the aluminum layer 12 and the silicon wafer 11 from the Ni stamper 20 to manufacture a mold of the Ni stamper 20 having the nanopattern 14 formed thereon; 상기 나노매스터제조단계(S07)에 의하여 제조된 Ni 스탬퍼(20)의 나노패턴(14) 면으로 하여 전주(electroforming)에 의하여 2차 Ni 스탬퍼(21)를 형성한 후, Ni 스탬퍼(20)를 제거하여 상기 2차 Ni 스탬퍼(21)의 금형을 제조하는 2차나노매스터제조단계(S08)가 포함되어 구비되는 나노매스터 제조방법에 있어서,After forming the secondary Ni stamper 21 by electroforming on the surface of the nano pattern 14 of the Ni stamper 20 manufactured by the nanomaster manufacturing step (S07), the Ni stamper 20 was formed. In the method of manufacturing a nano master, which includes a secondary nanomaster manufacturing step (S08) for removing the secondary Ni stamper 21 by manufacturing a mold, 상기 전해연마단계(S02)는 과염소산(HClO4) : 에탄올(C2H5OH) = 1 : 4의 비율로 하여, 전압은 5 ~ 10 V를 인가하며, 음극과 양극의 거리는 5 ~ 10 cm, 반응온도는 7 ~ 10 ℃로 하여 수행되도록 구비되며,The electrolytic polishing step (S02) is a ratio of perchloric acid (HClO4): ethanol (C2H5OH) = 1: 4, the voltage is applied 5 ~ 10V, the distance between the cathode and anode is 5 ~ 10 cm, the reaction temperature is 7 It is provided to be carried out at ~ 10 ℃, 상기 산화알루미늄층 에칭단계(S03)는 전해액이 크롬산 1.8 중량부에 대하여, 인산이 6 중량부가 포함되도록 구비되고, 60 ~ 70 ℃로 50 ~ 70 분간 수행되도록 구비되며,The aluminum oxide layer etching step (S03) is provided so that the electrolytic solution contains 1.8 parts by weight of chromic acid, 6 parts by weight of phosphoric acid, it is provided to be carried out at 60 ~ 70 ℃ 50 to 70 minutes, 상기 양극산화단계(S04)는 옥살산(C2H2O4)로 되는 전해질 내에 백금의 음극을 구비하고, 상기 알루미늄층(12)이 양극으로 하여, 음극과 양극 사이가 5 ~ 10 cm가 되고 4 ~ 7 ℃로 되도록 구비되어 전압 70 ~ 100 V로 1 ~ 5분 동안 인가하여 양극산화되도록 구비되고,The anodization step (S04) is provided with a cathode of platinum in the electrolyte made of oxalic acid (C2H2O4), the aluminum layer 12 as an anode, between 5 and 10 cm between the cathode and the anode and at 4 ~ 7 ℃ Is provided to be applied to the voltage 70 ~ 100 V for 1 to 5 minutes to be anodized, 상기 나노에칭단계(S05)는 전해용액이 크롬산 1.8 중량부, 인산이 6중량부로 포함되도록 구비되어, 60 ~ 70 ℃로 50 ~ 70분간 에칭되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 나노패턴을 갖는 나노매스터 제조방법.The nano-etching step (S05) is provided with an electrolyte solution containing 1.8 parts by weight of chromic acid, 6 parts by weight of phosphoric acid, nanomaster having a hybrid nanopattern, characterized in that it is provided to be etched for 50 to 70 minutes at 60 ~ 70 ℃ Manufacturing method. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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