KR101273618B1 - High Resolution Patterning Method by Using Solvent-Mediated Nano Transfer Direct Printing - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 패턴이 형성된 스탬프를 준비하는 단계; 상기 패턴이 형성된 스탬프의 음각 부분에만 선택적으로 기능성 재료를 채우는 형성하는 단계; 피전사 기판을 준비하는 단계; 상기 피전사 기판의 표면에 용매를 뿌려 액체 유동층을 형성하는 단계; 상기 음각 부분에만 선택적으로 기능성 재료가 채워진 스탬프를 상기 액체 유동층이 형성된 피전사 기판에 접촉시켜 상기 기능성 재료의 패턴을 상기 피전사 기판 위에 전사시키는 단계; 및 상기 피전사 기판과 접촉된 스탬프를 상기 피전사 기판으로부터 분리시키는 단계를 포함하는, 액체 유동층을 매개로한 나노 전사 직접 인쇄법을 이용한 미세 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention comprises the steps of preparing a stamp in which the pattern is formed; Selectively filling only the intaglio portion of the patterned stamp with the functional material; Preparing a transfer substrate; Spraying a solvent on a surface of the transfer substrate to form a liquid fluidized layer; Transferring a pattern of the functional material onto the transfer substrate by contacting a stamp with the functional material selectively filled only with the intaglio portion to the transfer substrate on which the liquid fluid layer is formed; And separating the stamp in contact with the substrate to be transferred from the substrate to be transferred, using the liquid transfer layer-mediated nano-pattern direct printing method.

액체 유동층, 기능성 재료, 패턴 형성 방법 Liquid fluidized bed, functional material, pattern formation method

Description

액체 유동층을 매개로한 나노 전사 직접 인쇄법을 이용한 미세 패턴 형성 방법 {High Resolution Patterning Method by Using Solvent-Mediated Nano Transfer Direct Printing}High Pattern Patterning Method by Using Solvent-Mediated Nano Transfer Direct Printing

본 발명은 기능성 재료의 미세 패턴 형성 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 액체 유동층을 매개로 하는 나노 전사 직접 인쇄법을 이용한 기능성 재료의 미세 패턴 형성 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of forming a fine pattern of a functional material, and more particularly to a method of forming a fine pattern of a functional material using a nano-transfer direct printing method through a liquid fluidized bed.

정보저장 및 디스플레이, 멤스(MEMS), 소형센서, 마이크로 유체 소자, 바이오 칩, 광결정 및 광학소자의 제작에 있어서 패터닝 기법이 실질적으로 매우 중요한 요소이다. 이러한 패터닝 기법은 전통은 광식각 공정에서부터 전자빔 식각공정 및 자기조립을 기반으로 하는 바텀업 공정까지 다양한 방법들이 시도되고 있다. 각각의 패터닝 방법들 중에서 특정한 방법을 선택하는 것은 적용기술에 따라서 달라지게 되고, 특히 요구되는 패턴의 크기 및 밀도에 따라서 용이한 방법을 선택해야 한다. Patterning techniques are a very important factor in the fabrication of information storage and display, MEMS, small sensors, microfluidic devices, biochips, photonic crystals and optical devices. This patterning technique has been tried a variety of methods from the photo-etching process to the electron beam etching process and bottom-up process based on self-assembly. The selection of a particular method among the respective patterning methods will depend on the application technique, and in particular the easy method should be selected depending on the size and density of the pattern required.

한편, 종래의 패터닝 방법들은 각각 문제점들을 갖고 있는 바 그 적용의 한계를 갖고 있다. 구체적으로, 포토 리소그라피의 경우 고가의 장비를 필요로 하 며, 복잡한 공정이 요구되는 단점이 있으며, 소프트 리소그라피의 경우 소프트 스탬프의 사용으로 대면적 및 연속 프린팅이 어려우며 불량율이 높고, 패터닝하고자 하는 물질의 직접 프린팅이 어려워 후속 공정이 추가로 필요하다는 문제점이 있다. On the other hand, the conventional patterning methods each have problems, and there is a limit of its application. Specifically, photolithography requires expensive equipment, and requires a complicated process. Soft lithography uses a soft stamp to make large area and continuous printing difficult, a high defect rate, and a pattern of material to be patterned. Direct printing is difficult and there is a problem that additional processing is required.

임프린팅 (imprinting)의 경우 대면적 패터닝이 어렵고 패터닝하고자 하는 물질의 직접 프린팅이 어려워 후속 공정이 추가로 필요하다는 문제점이 있다. 잉크 젯트 프린팅의 경우 수 십 마이크로 이하의 정밀 패터닝이 어렵다.In the case of imprinting, large area patterning is difficult and direct printing of the material to be patterned is difficult, so that a subsequent step is additionally required. For ink jet printing, precision patterning of tens of micrometers or less is difficult.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 패터닝 방법들의 문제점을 해결하기 위하여, 액체 유동층을 매개로 하는 나노 전사 직접 인쇄법을 이용한 미세 패턴 형성 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 이러한 본 발명에 따른 액체 유동층을 매개로 하는 나노 전사 직접 인쇄법을 이용한 미세 패턴 형성 방법에 의하여, 소프트 및 하드 스탬프를 모두 사용할 수 있어 쉽게 변형이 일어나는 소프트 스탬프가 가지는 문제점을 해결할 수 있으며, 유기분자, 고분자, 나노 입자 등을 포함하는 기능성 액상 재료를 이용하여 기능성 재료를 피전사 기판에 직접 패터닝하는 방법으로 후속 공정이 간단하고, 스탬프와 피전사 기판 사이에 액체 유동층을 이용함으로써 스탬프와 피전사 기판 사이에 액체 브릿지 (liquid bridge)를 형성하므로 밀접한(conformal) 접촉이 가능하다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a fine pattern formation method using a nano-transfer direct printing method through a liquid fluidized bed in order to solve the problems of the conventional patterning methods as described above. By the method of fine pattern formation using the nano-transfer direct printing method through the liquid fluidized bed according to the present invention, both soft and hard stamps can be used to solve the problem of soft stamps that easily deform, organic molecules The process is simple by directly patterning the functional material onto the transfer substrate using a functional liquid material containing a polymer, nanoparticles, nanoparticles, etc., and the stamp and the transfer substrate are used by using a liquid fluidized layer between the stamp and the transfer substrate. The formation of a liquid bridge between them allows for close contact.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 하기 단계를 포함하는, 액체 유동층을 매개로 하는 나노 전사 직접 인쇄법을 이용한 미세 패턴 형성 방법을 제공한다:In order to achieve the above object, the present invention provides a method of forming a fine pattern using a nano-transfer direct printing method through a liquid fluidized bed, comprising the following steps:

패턴이 형성된 스탬프를 준비하는 단계;Preparing a stamp having a pattern formed thereon;

상기 패턴이 형성된 스탬프의 음각 부분에만 선택적으로 기능성 재료를 채우는 단계;Selectively filling functional material only in the intaglio portion of the patterned stamp;

피전사 기판을 준비하는 단계;Preparing a transfer substrate;

상기 피전사 기판의 표면에 용매를 뿌려 액체 유동층을 형성하는 단계;Spraying a solvent on a surface of the transfer substrate to form a liquid fluidized layer;

상기 음각 부분에만 선택적으로 기능성 재료가 채워진 스탬프를 상기 액체 유동층이 형성된 피전사 기판에 접촉시켜 상기 기능성 재료의 패턴을 상기 피전사 기판 위에 전사시키는 단계; 및Transferring a pattern of the functional material onto the transfer substrate by contacting a stamp with the functional material selectively filled only with the intaglio portion to the transfer substrate on which the liquid fluid layer is formed; And

상기 피전사 기판과 접촉된 스탬프를 상기 피전사 기판으로부터 분리시키는 단계. Separating the stamp in contact with the transfer substrate from the transfer substrate.

본 발명의 액체 유동층을 매개로 하는 나노 전사 직접 인쇄법을 이용한 미세 패턴 형성 방법은, 소프트 및 하드 스탬프를 모두 사용할 수 있어 쉽게 변형이 일어나는 소프트 스탬프가 가지는 문제점을 해결할 수 있으며, 유기분자, 고분자, 나노 입자 등을 포함하는 기능성 액상 재료를 이용하여 기능성 재료를 피전사 기판에 직접 패터닝하는 방법으로 후속 공정이 간단하고, 종래의 하드 스탬프는 유연성이 적어 피전사 기판과의 접촉(contact)에 문제가 많으나, 본 발명에서는 스탬프와 피전사 기판 사이에 액체 유동층을 이용함으로써 스탬프와 피전사 기판 사이에 액체 브릿지 (liquid bridge)를 형성하므로 밀접한(conformal) 접촉이 가능하다. 또한, 본 발명의 액체 유동층을 매개로 하는 나노 전사 직접 인쇄법을 이용한 미세 패턴 형성 방법은, 연속 생산 방식으로 대면적에 기능성 재료를 직접 프린팅하는 것이 가능하기 때문에 저가격/대면적 소자 제작에 있어서 매우 유리하며, 상온에서 모든 공정이 이루어질 수 있기 때문에 기판의 종류에 관계없이 모든 소자 및 패널 제작에 쉽게 적용될 수 있으며, 특히, 미세 패터닝을 통해 소자의 집적화가 요구되는 전자 및 디스플레이 소자 제작에 응용할 수 있는 첨단 인쇄 공정 중에서 가장 주목 받을 기술이 될 수 있다.The method of forming a fine pattern using the nano-transfer direct printing method through the liquid fluidized bed of the present invention can solve the problem of the soft stamp, which is easily deformed because both soft and hard stamps can be used, and organic molecules, polymers, Subsequent processes are simple by patterning the functional material directly onto the transfer substrate using a functional liquid material containing nanoparticles, and the like, and the conventional hard stamp is less flexible, which causes problems in contact with the transfer substrate. In many embodiments of the present invention, a liquid bridge is formed between the stamp and the transfer substrate to form a liquid bridge between the stamp and the transfer substrate, so that a close contact is possible. In addition, the fine pattern formation method using the nano-transfer direct printing method through the liquid fluidized bed of the present invention is very suitable for low cost / large area device fabrication because it is possible to directly print a functional material on a large area by a continuous production method. It is advantageous and can be easily applied to all device and panel fabrication regardless of substrate type since all processes can be performed at room temperature. In particular, it can be applied to fabrication of electronic and display devices requiring device integration through fine patterning. It may be the most noteworthy technology among the advanced printing process.

본 발명의 액체 유동층을 매개로 하는 나노 전사 직접 인쇄법을 이용한 미세 패턴 형성 방법은 하기 단계를 포함할 수 있다:The method of forming a fine pattern using the nanotransferred direct printing method through the liquid fluidized bed of the present invention may include the following steps:

패턴이 형성된 스탬프를 준비하는 단계;Preparing a stamp having a pattern formed thereon;

상기 패턴이 형성된 스탬프의 음각 부분에만 선택적으로 기능성 재료를 채우는 단계;Selectively filling functional material only in the intaglio portion of the patterned stamp;

피전사 기판을 준비하는 단계;Preparing a transfer substrate;

상기 피전사 기판의 표면에 용매를 뿌려 액체 유동층을 형성하는 단계;Spraying a solvent on a surface of the transfer substrate to form a liquid fluidized layer;

상기 음각 부분에만 선택적으로 기능성 재료가 채워진 스탬프를 상기 액체 유동층이 형성된 피전사 기판에 접촉시켜 상기 기능성 재료의 패턴을 상기 피전사 기판 위에 전사시키는 단계; 및Transferring a pattern of the functional material onto the transfer substrate by contacting a stamp with the functional material selectively filled only with the intaglio portion to the transfer substrate on which the liquid fluid layer is formed; And

상기 피전사 기판과 접촉된 스탬프를 상기 피전사 기판으로부터 분리시키는 단계. Separating the stamp in contact with the transfer substrate from the transfer substrate.

본 발명의 구현예에 있어서, 상기 음각 부분에만 선택적으로 기능성 재료가 채워진 스탬프를 상기 액체 유동층이 형성된 피전사 기판에 접촉시킴으로써, 상기 기능성 재료의 패턴을 상기 피전사 기판 위에 전사시킬 수 있으며, 예를 들어, 상기 피전사 기판과 상기 기능성 재료가 채워져 있는 스탬프 사이에 액체 브릿지(bridge)가 형성되어 상기 기능성 재료의 패턴이 상기 피전사 기판 위에 전사될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the pattern of the functional material may be transferred onto the transfer substrate by contacting a stamp with the functional material selectively filled only with the engraved portion on the transfer substrate on which the liquid fluid layer is formed. For example, a liquid bridge may be formed between the transfer substrate and a stamp filled with the functional material so that a pattern of the functional material may be transferred onto the transfer substrate.

본 발명의 구현예에 있어서, 상기 패턴이 형성된 스탬프를 준비하는 단계는, 패턴된 마스터 몰드에 성형층을 형성시킨 후 경화시켜 스탬프를 제작한 후 상기 마스터 몰드로부터 상기 스탬프를 분리시켜 패턴된 스탬프를 형성하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 스탬프로서 당업계에서 사용되는 스탬프를 제한 없이 사용할 수 있으며, 특히, 소프트 스탬프 및 하드 스탬프 모두 사용할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the preparing of the stamp having the pattern is formed by forming a molding layer on the patterned master mold and hardening to produce a stamp, and then separating the stamp from the master mold to form a patterned stamp. It may include forming, but is not limited thereto. In addition, the stamp used in the art as the stamp can be used without limitation, in particular, both soft stamp and hard stamp can be used.

상기 기능성 재료는 당업계에서 패턴을 형성하는 데 사용될 수 있는 재료라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 금속, 반도체, 절연체 등을 포함하는 기능성 재료를 사용할 수 있다.The functional material is not particularly limited as long as it can be used to form a pattern in the art, and for example, a functional material including a metal, a semiconductor, an insulator, or the like may be used.

본 발명의 구현예에 있어서, 상기 기능성 재료는 액상일 수 있으며, 이러한 액상 기능성 재료로서 당업계에서 패턴을 형성하는 데 사용될 수 있는 재료라면 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 상기 기능성 액상 재료로는 금속 잉크 또는 산화물 잉크를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 잉크는 Ag, Au 또는 Cu 등을 포함하는 잉크이고, 상기 산화물 잉크는 반도체 산화물 또는 절연체 산화물을 포함하는 기능성 잉크일 수 있으며, 예를 들어, ZnO, TiO2, 또는 Al2O3 등을 포함하는 잉크일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In an embodiment of the present invention, the functional material may be a liquid, and is not particularly limited as long as it is a material that can be used to form patterns in the art as such a liquid functional material. Specifically, a metal ink or an oxide ink may be used as the functional liquid material. For example, the metal ink may be an ink including Ag, Au, Cu, or the like, and the oxide ink may be a functional ink including a semiconductor oxide or an insulator oxide, for example, ZnO, TiO 2 , or Al 2. It may be an ink including O 3 , but is not limited thereto.

본 발명의 구현예에 있어서, 상기 액상의 기능성 재료를 사용하는 경우, 상기 기능성 재료가 용매에 용해 또는 분산된 용액을 사용할 수 있으며, 상기 용매로 는 상기 패턴된 스탬프의 음각 부분에만 상기 기능성 재료의 용액이 채워질 수 있도록 하는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다. In an embodiment of the present invention, when the liquid functional material is used, a solution in which the functional material is dissolved or dispersed in a solvent may be used, and as the solvent, only the intaglio portion of the patterned stamp may be used. Anything that allows the solution to be filled can be used without limitation.

또한, 본 발명의 구현예에 있어서, 상기 액상 기능성 재료가 음각 부분에만 선택적으로 채워진 스탬프를 건조시켜 상기 액상 기능성 재료를 고형화하는 것을 추가로 포함할 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the liquid functional material may further include solidifying the liquid functional material by drying the stamp selectively filled only in the intaglio portion.

본 발명의 구현예에 있어서, 상기 기능성 재료가 음각 부분에만 선택적으로 채워진 스탬프를 상기 액체 유동층이 형성된 피전사 기판에 접촉시킨 후 상기 기판을 건조시키는 것을 추가로 포함함으로써, 상기 피전사 기판과 상기 기능성 재료가 채워져 있는 스탬프 사이에 액체 브릿지가 형성되어 상기 기능성 재료의 패턴이 상기 피전사 기판 위에 전사되는 것을 가속화할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the method further comprises contacting the transfer substrate having the liquid fluidized layer formed thereon with a stamp in which the functional material is selectively filled only in the intaglio portion, thereby drying the substrate. A liquid bridge can be formed between the stamps filled with material to accelerate the transfer of the pattern of functional material onto the transfer substrate.

상기 피전사 기판 표면에 액체 유동층을 형성하는 용매는 할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 물, 알코올류 (메탄올, 에탄올 등), 극성 유기 용매 및 이들의 혼합물 등의 극성 용매를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The solvent for forming the liquid fluidized layer on the surface of the transfer substrate is not particularly limited as long as it can. For example, polar solvents such as water, alcohols (methanol, ethanol, and the like), polar organic solvents, and mixtures thereof may be used, but are not limited thereto.

상기 피전사 기판으로는 당업계에서 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 피전사 기판으로서 실리콘, 금속, 폴리머, 유리, 산화물 기판 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 피전사 기판은 적합한 용매로 세척하여 N2 가스를 퍼징(purging)하여 기판의 오염물질을 제거하여 사용한다. 예를 들어, 피전사 기판을 증류수, 아세톤 및 에탄올 순으로 각각 사용하여 세척하고, 각각의 세척 단계 사이에 N2 가스를 퍼지 (purging)하여 기판의 오염물질을 제거하여 사용할 수 있다.The transfer substrate is not particularly limited as long as it is used in the art. For example, silicon, a metal, a polymer, glass, an oxide substrate, or the like may be used as the transfer substrate, but is not limited thereto. The transfer substrate is washed with a suitable solvent and purged with N 2 gas to remove contaminants from the substrate. For example, the transfer substrate may be washed with distilled water, acetone, and ethanol, respectively, and purged with N 2 gas between each washing step to remove contaminants from the substrate.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도면 1a 내지 도 1h는 본 발명의 일 구현예에 따른 액체 유동층을 매개로 하는 나노 전사 직접 인쇄법을 이용한 미세 패턴 형성 방법의 각 단계를 나타내는 개략도이다.1A to 1H are schematic diagrams illustrating each step of a method for forming a fine pattern using a nano-transfer direct printing method through a liquid fluidized bed according to an embodiment of the present invention.

구체적으로, 도면 1a는 마스터 몰드(20)를 이용한 패턴된 스탬프(10)의 제작 단계를 나타낸다. 구체적으로, 상기 패턴된 스탬프(10)의 제작은, 패턴된 마스터 몰드(20)에 성형층을 형성시킨 후 경화시켜 스탬프를 제작한 후 상기 마스터 몰드(20)로부터 상기 스탬프를 분리시켜 패턴된 스탬프(10)를 형성하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 스탬프로는 소프트 스탬프 및 하드 스탬프 모두 사용할 수 있다.Specifically, FIG. 1A shows the manufacturing steps of the patterned stamp 10 using the master mold 20. Specifically, the fabrication of the patterned stamp 10, after forming a molding layer on the patterned master mold 20 and hardened to produce a stamp and then separated the stamp from the master mold 20 patterned stamp It may include forming (10), but is not limited thereto. In addition, both the soft stamp and the hard stamp may be used as the stamp.

도 1b는 상기와 같이 제작된 패턴된 스탬프(10)를 나타낸다.1B shows the patterned stamp 10 produced as above.

도 1c는 액상 기능성 재료를 상기 패턴된 스탬프(10)의 음각 부분에만 선택적으로 채우는 단계를 나타낸다. 구체적으로, 상기 액상 기능성 재료로서 금속 잉크 또는 산화물 잉크를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 상기 금속 잉크는 Ag, Au 또는 Cu 등을 포함하는 잉크이고, 상기 산화물 잉크는 ZnO 또는 Al2O3 등을 포함하는 잉크일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 극성 용매에 분산된 Ag, Au 또는 Cu 등을 포함하는 금속 잉크를 상기 패턴된 스탬프 위에 뿌리면 패턴된 스탬프(10)의 음각 부분에만 선택적으로 상기 금속 잉크가 채워지게 된다 (도 2). FIG. 1C illustrates the step of selectively filling a liquid functional material only in the intaglio portion of the patterned stamp 10. Specifically, a metal ink or an oxide ink may be used as the liquid functional material. For example, the metal ink may be an ink containing Ag, Au, Cu, or the like, and the oxide ink may be ZnO or Al 2 O 3 . It may be an ink containing, but is not limited thereto. For example, sprinkling a metal ink including Ag, Au or Cu dispersed in a polar solvent on the patterned stamp selectively fills only the intaglio portion of the patterned stamp 10 (FIG. 2). .

도 1d는 상기 패턴된 스탬프(10)의 음각 부분에 선택적으로 채워진 액상 기능성 재료(30)를 건조하여 고형화하는 단계를 나타낸다. 예를 들어, 상기 액상 기능성 재료의 건조는 예열된 오븐에서 소프트 드라잉(soft drying)을 하여 상기 스탬프의 음각 부분에만 채워진 금속 잉크의 유동성을 감소시켜 고형화할 수 있다. FIG. 1D illustrates a step of drying and solidifying the liquid functional material 30 selectively filled in the intaglio portion of the patterned stamp 10. For example, the drying of the liquid functional material can be solidified by soft drying in a preheated oven to reduce the fluidity of the metal ink filled only in the intaglio portion of the stamp.

도 1e는 액체 유동층(50)이 형성된 피전사 기판(40) 위에 상기 고형화된 기능성 재료(30)가 음각 부분에만 선택적으로 채워진 스탬프(10)를 접촉하는 단계를 나타낸다. 상기 액체 유동층을 형성하는 용매는, 예를 들어, 극성 용매일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 피전사 기판으로는 실리콘, 금속, 폴리머, 유리, 산화물 등을 사용할 수 있다. 실리콘 기판을 사용하는 경우, 실리콘 기판을 증류수, 아세톤, 에탄올의 순서로 각각 세척하고, 각각의 세척 단계 사이에는 N2 가스를 퍼지 (purging)하여 기판의 오염물질을 제거하여 사용한다. 이와 같이 준비된 피전사 기판(40) 표면에 마이크로 피펫을 사용하여 극성 용매를 뿌려서 피전사 기판(40) 표면에 극성 액체 유동층(50)을 형성한다. 이러한 피전사 기판(40) 표면에 형성된 액체 유동층(50)은, 도 1f에 대하여 후술하는 바와 같이, 피전사 기판(40)과 기능성 재료가 채워져 있는 스탬프(10)가 접촉하였을 때 이들 사이에 액체 브릿지를 형성하는 역할을 하게 된다. FIG. 1E illustrates the step of contacting the stamp 10 with the solidified functional material 30 selectively filled only in the intaglio portion on the transfer substrate 40 on which the liquid fluidized layer 50 is formed. The solvent for forming the liquid fluidized bed may be, for example, a polar solvent, but is not limited thereto. Silicon, a metal, a polymer, glass, an oxide, etc. can be used as said transfer substrate. In the case of using a silicon substrate, the silicon substrate is washed in the order of distilled water, acetone, and ethanol, and the N 2 gas is purged between each washing step to remove contaminants from the substrate. The polar liquid is sprayed onto the surface of the transfer substrate 40 prepared by using a micro pipette to form a polar liquid fluidized layer 50 on the surface of the transfer substrate 40. The liquid fluidized layer 50 formed on the surface of the transfer substrate 40 has a liquid therebetween when the transfer substrate 40 and the stamp 10 filled with the functional material come into contact with each other, as described later with reference to FIG. 1F. It will serve to form a bridge.

도 1f는, 상기 음각 부분에만 선택적으로 기능성 재료(30)가 채워진 스탬프(10)를 상기 액체 유동층(50)이 형성된 피전사 기판(40)에 접촉시킴으로써, 상기 피전사 기판(40)과 상기 기능성 재료(30)가 채워져 있는 스탬프(10) 사이에 액체 브릿지(bridge)가 형성되는 것을 나타낸다. FIG. 1F shows that the transfer substrate 40 and the functionalities are brought into contact with the transfer substrate 40 on which the liquid fluid layer 50 is formed by bringing the stamp 10 filled with the functional material 30 only to the intaglio portion. It is shown that a liquid bridge is formed between the stamp 10 filled with the material 30.

도 1g는 피전사 기판(40)으로의 기능성 재료(30)의 패턴이 전사된 것을 나타낸다, 1G shows that the pattern of the functional material 30 to the transfer substrate 40 is transferred,

도 1h는 상기 피전사 기판(40) 위에 형성된 기능성 재료(30)의 패턴을 나타낸다.1H shows a pattern of the functional material 30 formed on the transfer substrate 40.

이하 본 발명을 실시예에 의해 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the scope of the present invention is not limited by the following examples.

패턴이 형성되어 있는 마스터 몰드를 준비한 후, 실리콘 탄성중합체인 실가드(sylgard) 184A(Dow Corning Inc.)와 경화제인 실가드(sylgard) 184B(Dow Corning Inc.)를 10:1 비율로 섞은 다음 두 물질이 잘 혼합되도록 충분히 섞어 혼합된 실리콘 폴리머를 패턴이 형성되어 있는 마스터 몰드에 붓고 60℃ 오븐에서 60분간 열경화시켰다. 이어서, 상기 실리콘 폴리머를 마스터 몰드로부터 분리하여 원하는 패턴이 형성된 PDMS 스탬프를 제작하였다.After preparing a master mold with a pattern formed therein, a silicone elastomer, sylgard 184A (Dow Corning Inc.) and a curing agent, sylgard 184B (Dow Corning Inc.) were mixed in a 10: 1 ratio. The mixed silicone polymer was poured into the patterned master mold sufficiently to mix the two materials well and thermally cured for 60 minutes in an oven at 60 ° C. The silicone polymer was then separated from the master mold to produce a PDMS stamp with the desired pattern.

그 후 패턴 된 상기 PDMS 위에 극성 용매에 분산되어 있는 Ag 입자를 포함하는 잉크 용액을 분산시키면 패턴 된 PDMS의 음각 부분에만 선택적으로 Ag 잉크가 채워지게 된다. 그 후 70℃ 오븐에서 10분간 소프트 드라잉(soft drying)을 하여 Ag 잉크의 유동성을 줄여주었다.Thereafter, when the ink solution including Ag particles dispersed in the polar solvent is dispersed on the patterned PDMS, Ag ink is selectively filled only in the intaglio portion of the patterned PDMS. Thereafter, soft drying in a 70 ° C. oven for 10 minutes reduced the flow of Ag ink.

피전사 기판으로는 실리콘 기판을 사용하여, 실리콘 기판을 증류수, 아세톤, 에탄올 순으로 각각 세척하고, 각각의 세척 단계 사이에는 N2 가스를 퍼지 (purging)하여 기판의 오염물질을 제거하였다. 그 후 마이크로 피펫을 사용하여 상기 세척된 실리콘 기판 표면에 증류수를 뿌려서 극성 액체 유동층을 형성하였다. 그리고 나서, 음각 부분에만 Ag 입자가 채워져 있는 상기 스탬프를 상기 극성 액체 유동층이 형성된 피전사 실리콘 기판 위에 접촉시킴으로써, 상기 스탬프와 피전사 기판 사이에 극성 액체 브릿지가 형성되어 Ag 입자의 패턴이 피전사 실리콘 기판 표면으로 전사되었다. 결과적으로 피전사 실리콘 기판 표면에 Ag 금속 패턴이 형성되었으며, 상기 패턴의 SEM 이미지를 도 3 및 도 4에 나타내었다.A silicon substrate was used as the transfer substrate, and the silicon substrate was washed in the order of distilled water, acetone, and ethanol, and the N 2 gas was purged between each washing step to remove contaminants from the substrate. Thereafter, distilled water was sprayed onto the washed silicon substrate surface using a micro pipette to form a polar liquid fluidized bed. Then, the stamp, in which the Ag particles are filled only in the intaglio portion, is brought into contact with the transfer silicon substrate on which the polar liquid fluid layer is formed, whereby a polar liquid bridge is formed between the stamp and the transfer substrate so that the pattern of Ag particles is transferred. Transferred to the substrate surface. As a result, an Ag metal pattern was formed on the surface of the transfer silicon substrate, and SEM images of the pattern are shown in FIGS. 3 and 4.

도 3 및 도 4의 SEM 이미지로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 액체 유동층을 매개로 하는 나노 전사 직접 인쇄법을 이용한 미세 패턴 형성 방법에 의하여 균일한 금속 패턴이 형성되었음을 확인할 수 있다.As can be seen from the SEM images of FIGS. 3 and 4, it can be seen that a uniform metal pattern is formed by a method of forming a micro pattern using a nano-transfer direct printing method through a liquid fluidized bed of the present invention.

또한, 도 5는 이와 같은 방법으로 형성된 기능성 재료의 멀티 패턴을 나타낸다.5 also shows the multi-pattern of the functional material formed in this way.

이상, 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 여러 가지 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함이 명백하다.As mentioned above, the present invention has been described in detail by way of examples, but the present invention is not limited to the above embodiments, and may be modified in various forms, and within the technical spirit of the present invention, there is a general knowledge in the art. It is obvious that many variations are possible by the possessor.

도 1은 본 발명의 구현예예 따른 액체 유동층을 매개로 하는 나노 전사 직접 인쇄법을 이용한 미세 패턴 형성 방법의 개략도를 나타내는 것으로서,1 shows a schematic diagram of a method for forming a fine pattern using a nano-transfer direct printing method through a liquid fluidized bed according to an embodiment of the present invention.

도 1a은 마스터 몰드를 이용한 패턴된 스탬프의 제작 단계를 나타내고,1A shows a step of making a patterned stamp using a master mold,

도 1b는 패턴된 스탬프를 나타내고, 1B shows a patterned stamp,

도 1c는 기능성 액상 재료를 스탬프의 음각 부분에만 선택적으로 채우는 단계를 나타내고,1C shows the step of selectively filling the functional liquid material only in the intaglio portion of the stamp,

도 1d는 스탬프의 음각 부분에 선택적으로 채워진 기능성 액상 재료를 건조하는 단계를 나타내고,1D shows the step of drying the functional liquid material selectively filled in the intaglio portion of the stamp,

도 1e는 극성 액체 유동층이 형성된 피전사 기판 위에 기능성 재료가 음각 부분에만 선택적으로 채워진 스탬프를 접촉하는 단계를 나타내고, FIG. 1E illustrates contacting a stamp in which a functional material is selectively filled only in the intaglio portion on the transfer substrate having a polar liquid fluidized layer formed thereon;

도 1f는 극성 액체 유동층에 의한 액체 브릿지의 형성을 나타내고,1f illustrates the formation of a liquid bridge by a polar liquid fluidized bed,

도 1g는 피전사 기판으로의 기능성 재료 패턴의 전사를 나타내고, 1G illustrates the transfer of a functional material pattern onto a transfer substrate,

도 1h는 상기 피전사 기판 위에 형성된 기능성 재료의 패턴을 나타낸다.1H shows a pattern of a functional material formed on the transfer substrate.

도 2는 본 발명의 일 구현예에 있어서 패턴된 스탬프의 SEM 이미지 (a) 및 스탬프의 음각 부분에 선택적으로 채워진 기능성 재료의 SEM 이미지 (b)를 나타낸다.2 shows an SEM image (a) of a patterned stamp and an SEM image (b) of a functional material selectively filled in the intaglio portion of the stamp in one embodiment of the invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 있어서 피전사 기판 위에 전사된 기능성 재료의 패턴의 표면 SEM 이미지를 나타낸다.3 shows a surface SEM image of a pattern of functional material transferred onto a transfer substrate in one embodiment of the invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서 피전사 기판 위에 전사된 기능성 재료 패턴의 단면 SEM 이미지를 나타낸다.Figure 4 shows a cross-sectional SEM image of the functional material pattern transferred on the transfer substrate in one embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어서 피전사 기판에 전사된 기능성 재료의 멀티 패턴의 SEM 이미지를 나타낸다.FIG. 5 shows an SEM image of multiple patterns of a functional material transferred to a transfer substrate in an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

10 : 스탬프10: stamp

20 : 마스터 몰드20: master mold

30 : 기능성 재료30: functional material

40 : 피전사 기판40: transfer substrate

50 : 액체 유동층50: liquid fluidized bed

Claims (8)

하기 단계를 포함하는, 액체 유동층을 매개로 하는 나노 전사 직접 인쇄법을 이용한 미세 패턴 형성 방법:A method of forming a fine pattern using a nanofluid transfer direct printing method through a liquid fluidized bed, comprising the following steps: 패턴이 형성된 스탬프를 준비하는 단계;Preparing a stamp having a pattern formed thereon; 상기 패턴이 형성된 스탬프의 음각 부분에만 선택적으로 기능성 재료를 채우는 단계;Selectively filling functional material only in the intaglio portion of the patterned stamp; 피전사 기판을 준비하는 단계;Preparing a transfer substrate; 상기 피전사 기판의 표면에 용매를 뿌려 액체 유동층을 형성하는 단계;Spraying a solvent on a surface of the transfer substrate to form a liquid fluidized layer; 상기 음각 부분에만 선택적으로 기능성 재료가 채워진 스탬프를 상기 액체 유동층이 형성된 피전사 기판에 접촉시켜 상기 기능성 재료의 패턴을 상기 피전사 기판 위에 전사시키는 단계; 및Transferring a pattern of the functional material onto the transfer substrate by contacting a stamp with the functional material selectively filled only with the intaglio portion to the transfer substrate on which the liquid fluid layer is formed; And 상기 피전사 기판과 접촉된 스탬프를 상기 피전사 기판으로부터 분리시키는 단계. Separating the stamp in contact with the transfer substrate from the transfer substrate. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 음각 부분에만 선택적으로 기능성 재료가 채워진 스탬프를 상기 액체 유동층이 형성된 피전사 기판에 접촉시킴으로써, 상기 피전사 기판과 상기 기능성 재료가 채워져 있는 스탬프 사이에 액체 브릿지(bridge)가 형성되어 상기 기능성 재료의 패턴이 상기 피전사 기판 위에 전사되는 것인, 액체 유동층을 매개로 하는 나노 전사 직접 인쇄법을 이용한 미세 패턴 형성 방법. By contacting a stamp filled with the functional material selectively with only the intaglio portion to a transfer substrate having the liquid fluidized layer formed thereon, a liquid bridge is formed between the transfer substrate and the stamp filled with the functional material to form a portion of the functional material. The pattern is transferred onto the transfer substrate, fine pattern formation method using a nano-transfer direct printing method via a liquid fluidized bed. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 패턴이 형성된 스탬프를 준비하는 단계는, 패턴된 마스터 몰드에 성형층을 형성시킨 후 경화시켜 스탬프를 제작한 후 상기 마스터 몰드로부터 상기 스탬프를 분리시켜 패턴된 스탬프를 형성하는 것을 포함하는 것인, 액체 유동층을 매개로 하는 나노 전사 직접 인쇄법을 이용한 미세 패턴 형성 방법.Preparing the stamp in which the pattern is formed includes forming a patterned layer on the patterned master mold and curing to form a stamp, and then separating the stamp from the master mold to form a patterned stamp. Micro pattern formation method using the nano transcription direct printing method through a liquid fluidized bed. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 기능성 재료가 액상인, 액체 유동층을 매개로 하는 나노 전사 직접 인쇄법을 이용한 미세 패턴 형성 방법.A fine pattern forming method using the nano-transfer direct printing method through the liquid fluidized bed, the functional material is a liquid. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 패턴이 형성된 스탬프의 음각 부분에만 선택적으로 기능성 재료를 채우는 단계 이후에, 상기 액상 기능성 재료가 음각 부분에만 선택적으로 채워진 스탬프를 건조시켜 상기 액상 기능성 재료를 고형화하는 것을 추가로 포함하는, 액체 유동층을 매개로 한 나노 전사 직접 인쇄법을 이용한 미세 패턴 형성 방법. After the step of selectively filling the functional material only in the intaglio portion of the patterned stamp, the liquid fluidized layer further comprising solidifying the liquid functional material by drying the stamp in which the liquid functional material is selectively filled in the intaglio portion only; Micro pattern formation method using a medium-transfer direct printing method. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 액상 기능성 재료는 금속 잉크 또는 산화물 잉크인, 액체 유동층을 매개로 한 나노 전사 직접 인쇄법을 이용한 미세 패턴 형성 방법. And the liquid functional material is a metal ink or an oxide ink. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 금속 잉크는 Ag, Au 또는 Cu를 포함하는 잉크이고, 상기 산화물 잉크는 ZnO 또는 Al2O3를 포함하는 잉크인, 액체 유동층을 매개로 하는 나노 전사 직접 인쇄법을 이용한 미세 패턴 형성 방법. The metal ink is an ink containing Ag, Au or Cu, the oxide ink is an ink containing ZnO or Al 2 O 3 , a fine pattern formation method using a nano-transfer direct printing method via a liquid fluidized bed. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 기능성 재료가 음각 부분에만 선택적으로 채워진 스탬프를 상기 액체 유동층이 형성된 피전사 기판에 접촉시킨 후 상기 기판을 건조시키는 것을 추가로 포함하는, 액체 유동층을 매개로 하는 나노 전사 직접 인쇄법을 이용한 미세 패턴 형성 방법. The micro pattern using the liquid transfer layer-mediated nano transfer direct printing method, further comprising the step of contacting the stamp on which the functional material is selectively filled only in the intaglio portion to the transfer substrate on which the liquid fluid layer is formed and drying the substrate. Forming method.
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