KR101357087B1 - Method for Manufacturing 3-dimensional Nanostructures by Imprint Lithography and 3-dimensional Nanostructures thereby - Google Patents

Method for Manufacturing 3-dimensional Nanostructures by Imprint Lithography and 3-dimensional Nanostructures thereby Download PDF

Info

Publication number
KR101357087B1
KR101357087B1 KR1020110135977A KR20110135977A KR101357087B1 KR 101357087 B1 KR101357087 B1 KR 101357087B1 KR 1020110135977 A KR1020110135977 A KR 1020110135977A KR 20110135977 A KR20110135977 A KR 20110135977A KR 101357087 B1 KR101357087 B1 KR 101357087B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
pattern
imprint
pattern layer
thin film
Prior art date
Application number
KR1020110135977A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130068668A (en
Inventor
박형호
이병오
신현범
강호관
고철기
Original Assignee
(재)한국나노기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (재)한국나노기술원 filed Critical (재)한국나노기술원
Priority to KR1020110135977A priority Critical patent/KR101357087B1/en
Publication of KR20130068668A publication Critical patent/KR20130068668A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101357087B1 publication Critical patent/KR101357087B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0002Lithographic processes using patterning methods other than those involving the exposure to radiation, e.g. by stamping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures

Abstract

본 발명은 임프린트 리소그래피를 이용한 3차원 나노구조체 제조방법 및 이에 의해 제조된 3차원 나노구조체에 관한 것으로, 본 발명의 3차원 나노구조체 제조방법은 기판 또는 박막의 상부에 임프린트 레진 층 또는 감광성 금속-유기물 전구체 층을 형성하는 단계와, 상기 임프린트 레진 층 또는 상기 감광성 금속-유기물 전구체 층을 제1 패턴이 형성된 제1 임프린트용 스탬프(Imprint Stamp)로 가압하고, 가열 또는 빛 조사 방법 중 어느 하나 또는 이들이 혼용된 방법으로 1차 레진 패턴 층 또는 1차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계와, 상기 1차 레진 패턴 층 또는 1차 금속 산화박막 패턴 층을 상기 제1 임프린트용 스탬프와 다른 제2 패턴을 가진 이종의 제2 임프린트용 스탬프로 가압하고, 가열 또는 빛 조사 방법 중 어느 하나 또는 이들이 혼용된 방법으로 2차 레진 패턴 층 또는 2차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계를 포함하여, 이종의 선폭 및 패턴형태를 가진 레진 패턴 층 또는 금속 산화박막 패턴 층을 형성함으로써, 복수의 임프린트 스탬프를 사용하여 다양한 형태의 3차원 패턴형성이 가능하여 저가 및 대면적으로 나노점, 나노튜브, 나노원뿔 등과 같은 다양한 3차원 나노구조체 제조를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional nanostructure using imprint lithography and a three-dimensional nanostructure produced by the present invention, the method for manufacturing a three-dimensional nanostructure of the present invention is an imprint resin layer or photosensitive metal-organic on the substrate or thin film Forming a precursor layer, pressing the imprint resin layer or the photosensitive metal-organic precursor layer with a first imprint stamp having a first pattern formed thereon, and any one of heating or light irradiation methods or a combination thereof Forming a primary resin pattern layer or a primary metal oxide thin film pattern layer by a method; and forming the primary resin pattern layer or primary metal oxide thin film pattern layer with a second pattern different from the first imprint stamp. Pressurized with a heterogeneous second imprint stamp, and any of heating or light irradiation methods or a method in which these are mixed Forming a resin pattern layer or metal oxide thin film pattern layer having heterogeneous line widths and pattern shapes, including forming a secondary resin pattern layer or a secondary metal oxide thin film pattern layer with a plurality of imprint stamps, Various types of three-dimensional patterns can be formed, thereby making it easy to manufacture various three-dimensional nanostructures such as nano dots, nanotubes, nano-cones, etc. at low cost and large area.

Description

임프린트 리소그래피를 이용한 3차원 나노구조체 제조방법 및 이에 의해 제조된 3차원 나노구조체{Method for Manufacturing 3-dimensional Nanostructures by Imprint Lithography and 3-dimensional Nanostructures thereby}Method for manufacturing 3-dimensional nanostructures by using imprint lithography and manufactured by 3D nanostructures {Method for Manufacturing 3-dimensional Nanostructures by Imprint Lithography and 3-dimensional Nanostructures}

본 발명은 임프린트 리소그래피를 이용한 3차원 나노구조체 제조방법 및 이에 의해 제조된 3차원 나노구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 임프린트 스탬프를 사용하여 다양한 형태의 3차원 패턴형성이 가능하여 저가 및 대면적으로 나노점, 나노튜브, 나노원뿔 등과 같은 다양한 3차원 나노구조체 제조를 용이하게 하는 임프린트 리소그래피를 이용한 3차원 나노구조체 제조방법 및 이에 의해 제조된 3차원 나노구조체에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional nanostructure using imprint lithography and to a three-dimensional nanostructure manufactured by the present invention. More specifically, a plurality of imprint stamps can be used to form various types of three-dimensional patterns, thereby making it inexpensive and expensive. The present invention relates to a three-dimensional nanostructure manufacturing method using imprint lithography that facilitates the production of various three-dimensional nanostructures, such as nano dots, nanotubes, nanocones, and the like, and to three-dimensional nanostructures produced thereby.

나노기술(NT; Nano Technology)은 물리학, 화학, 생물학, 전자공학, 및 재료공학 등 여러 과학기술 분야가 융합되어, 기존 기술의 한계를 극복하고, 다양한 산업 분야에 기술혁신을 야기함으로써, 인류의 삶의 질을 획기적으로 향상시킬 것으로 기대되고 있으며, 정보기술(IT; Information Technology) 및 생명공학기술(BT; BioTechnology)와 더불어 21세기 산업 발전을 주도할 새로운 패러다임의 기술로서 주목받고 있다.Nano Technology (NT) is a convergence of various scientific and technological fields such as physics, chemistry, biology, electronics, and materials engineering, overcoming the limitations of existing technologies, and inducing technological innovation in various industries. It is expected to dramatically improve the quality of life, and is attracting attention as a new paradigm technology that will lead industrial development in the 21st century along with Information Technology (IT) and Biotechnology (BT).

또한, 나노기술은 접근 방법에 따라 크게 위로부터 아래로의 접근 방식(Top-down) 방식과 아래로부터 위로의 접근 방식(Bottom-up)으로 나누어질 수 있다. In addition, nanotechnology can be divided into a top-down approach and a bottom-up approach according to the approach.

위로부터 아래로의 접근 방식의 대표적인 예로는 기존의 반도체 소자 제조 공정에 사용되고 있는 광학 리소그래피(Optical Lithography) 기술을 들 수 있다.A representative example of the approach from top to bottom is the optical lithography technique used in existing semiconductor device manufacturing processes.

그러나 광학 리소그래피 기술은 레이저의 선폭의 한계로 100nm 이하의 피치 제작이 어렵다는 단점이 있어서 최근 나노 임프린트 기술을 이용한 공정 개발이 많이 시도되고 있다.However, optical lithography has a disadvantage in that it is difficult to fabricate a pitch of 100 nm or less due to the limitation of the line width of the laser, and thus, there have been many attempts to develop a process using nanoimprint technology.

나노 임프린트 기술은 전자 빔 리소그래피나 다른 방법을 이용하여 나노 스케일의 패턴을 갖는 스탬프를 제작하고, 스탬프를 고분자 박막에 각인하여 나노 구조물을 전사하고 이를 반복 사용함으로써, 전자 빔 리소그래피의 낮은 생산성 문제를 해결한다.Nanoimprint technology solves the low productivity problem of electron beam lithography by fabricating a stamp with a nanoscale pattern using electron beam lithography or other methods, imprinting the stamp on the polymer thin film to transfer the nanostructures, and using them repeatedly. do.

그러나 나노 임프린트 공정의 경우에는 임프린트 후 제작되는 패턴과 기판 사이에 잔류층이 남게 되는 문제점이 있다.However, in the case of the nanoimprint process, there is a problem in that a residual layer remains between the pattern and the substrate fabricated after imprinting.

잔류층은 폴리머층이 스탬프의 빈 공간 사이로 스며들지 못하고 남아 있는 층으로서, 이 잔류층이 제거되어야 원하는 형상의 패턴을 얻을 수 있다. The residual layer is a layer in which the polymer layer does not penetrate between the empty spaces of the stamp, and the residual layer must be removed to obtain a pattern of a desired shape.

따라서, 잔류층을 제거시키기 위해서 플라즈마 에칭과 같은 후속 공정이 진행되는데, 잔류층을 용이하게 제거하기 위한 선행기술로서, 등록특허 10-0881233호는 패턴 사이에 스탬프의 요철부로 인하여 형성된 잔류층을 제거하기 위하여, 상기 스탬프를 상기 폴리머층에서 분리한 후, 상기 요철부가 형성된 상기 잔류층을 에칭하여 제거하는 단계를 포함하는 임프린트 리소그래피 방법을 개시한다. Accordingly, a subsequent process such as plasma etching is performed to remove the residual layer. As a prior art for easily removing the residual layer, Patent No. 10-0881233 removes the residual layer formed due to the uneven portion of the stamp between the patterns. To this end, after the stamp is separated from the polymer layer, an imprint lithography method comprising the step of etching to remove the residual layer on which the uneven portion is formed.

그러나, 상기 종래기술의 경우, 임프린트 공정 후 식각 공정이 반드시 필요하였으므로, 3차원 구조의 나노구조체를 형성하기 위해서는 나노 리소그래피(nanolithography) 및 식각 공정을 두 번 반복해야 하기 때문에, 공정이 복잡한 문제점이 있다.However, since the etching process is necessary after the imprint process in the related art, the process is complicated because the nanolithography and etching processes have to be repeated twice to form a nanostructure having a three-dimensional structure. .

또한, 식각 공정 시 패턴이 과도하게 에칭되어 패턴의 높이가 작아질 수 있는 문제점이 있으며, 이를 방지하기 위해서 폴리머층을 얇게 도포하는 경우에는 폴리머층이 스탬프의 패턴 사이로 제대로 스며들지 못하여 적정한 패턴의 높이를 확보할 수 없는 문제가 발생한다. In addition, there is a problem that the pattern is excessively etched during the etching process to reduce the height of the pattern, in order to prevent this, when the polymer layer is thinly applied, the polymer layer does not penetrate properly between the patterns of the stamp so that the proper height of the pattern There is a problem that can not be secured.

따라서, 상술한 문제점들을 해결하기 위해 식각 공정을 생략함으로써, 공정을 단순화하는 기술이 요구되어 왔다. Therefore, a technique for simplifying the process has been required by omitting the etching process to solve the above-mentioned problems.

본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위하여 안출한 것으로, 임프린트 공정 시 식각 공정을 생략하여 공정을 단순화할 수 있는 임프린트 리소그래피를 이용한 3차원 나노구조체 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to meet the above requirements, and an object thereof is to provide a method for manufacturing a three-dimensional nanostructure using imprint lithography, which may simplify the process by omitting an etching process during an imprint process.

또한, 임프린트 레진 또는 감광성 금속-유기물 전구체의 패턴형성을 위해 완전경화 dose 값 전후로 자외선을 조사하여 다단계로 임프린트 공정을 진행함으로써, 용이하게 3차원 나노구조체를 형성할 수 있는 3차원 나노구조체 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. In addition, a method of manufacturing a three-dimensional nanostructure that can easily form a three-dimensional nanostructure by proceeding the imprint process in a multi-step by irradiating ultraviolet rays before and after the full curing dose value for the pattern formation of the imprint resin or photosensitive metal-organic precursor. The purpose is to provide.

또한, 2종 이상의 스탬프를 사용하여 다단계로 임프린트 공정을 진행함으로써, 마이크로 및 나노 하이브리드 패턴 또는 나노 하이브리드 패턴 또는 마이크로 하이브리드 패턴 등의 3차원의 폴리머 나노구조체 또는 금속산화물 나노구조체를 형성할 수 있는 3차원 나노구조체 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. In addition, a three-dimensional polymer nanostructure or a metal oxide nanostructure, such as a micro and nano hybrid pattern or a nano hybrid pattern or a micro hybrid pattern, may be formed by performing an imprint process in two steps using two or more stamps. The purpose is to provide a method for producing a nanostructure.

또한, 복수의 임프린트 스탬프를 사용하여 나노크기의 구, 점, 튜브, 원뿔, 반구, 다각뿔, 다각기둥 등 다양한 형태의 혼합된 3차원 패턴 형성이 가능한 3차원 나노구조체를 제공하는데 그 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a three-dimensional nanostructure capable of forming a mixed three-dimensional pattern of various shapes such as nano-sized spheres, dots, tubes, cones, hemispheres, polygonal pyramids, and polygonal pillars using a plurality of imprint stamps.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 기판 또는 박막의 상부에 임프린트 레진 층 또는 감광성 금속-유기물 전구체 층을 형성하는 단계와, 상기 임프린트 레진 층 또는 상기 감광성 금속-유기물 전구체 층을 제1 패턴이 형성된 제1 임프린트용 스탬프(Imprint Stamp)로 가압하고, 가열 또는 빛 조사 방법 중 어느 하나 또는 이들이 혼용된 방법으로 1차 레진 패턴 층 또는 1차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계와, 상기 1차 레진 패턴 층 또는 1차 금속 산화박막 패턴 층을 상기 제1 임프린트용 스탬프와 다른 제2 패턴을 가진 이종의 제2 임프린트용 스탬프로 가압하고, 가열 또는 빛 조사 방법 중 어느 하나 또는 이들이 혼용된 방법으로 2차 레진 패턴 층 또는 2차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계를 포함하여, 이종의 선폭 및 패턴형태를 가진 레진 패턴 층 또는 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체 제조방법이 제공된다.In order to achieve the above object, in the present invention, forming an imprint resin layer or photosensitive metal-organic precursor layer on the substrate or the thin film, and the first pattern of the imprint resin layer or the photosensitive metal-organic precursor layer Pressing the formed first imprint stamp and forming a primary resin pattern layer or a primary metal oxide thin film pattern layer by any one of heating or light irradiation methods or a mixed method thereof; The primary resin pattern layer or the primary metal oxide thin film pattern layer is pressed with a heterogeneous second imprint stamp having a second pattern different from the first imprint stamp, and any of heating or light irradiation methods or a method in which these are mixed Forming a secondary resin pattern layer or a secondary metal oxide thin film pattern layer with a different line width and pattern form; Provided is a method of manufacturing a three-dimensional nanostructure, wherein the resin pattern layer or the metal oxide thin film pattern layer is formed.

본 발명에서, n차 레진 패턴 층 또는 n차 금속 산화박막 패턴 층을 상기 제n 임프린트용 스탬프와 다른 제n+1 패턴을 가진 제n+1 임프린트용 스탬프로 가압하고, 가열 또는 빛 조사 방법 중 어느 하나 또는 이들이 혼용된 방법으로 n+1차 레진 패턴 층 또는 n+1차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. In the present invention, the n-th resin pattern layer or the n-th metal oxide thin film pattern layer is pressed with an n + 1 imprint stamp having an n + 1 pattern different from the n-th imprint stamp, and during heating or light irradiation The method may further include forming an n + primary resin pattern layer or an n + primary metal oxide thin film pattern layer by using any one or a mixed method thereof.

여기서, 상기 n은 2 이상의 정수로 이루어진다. Here, n is an integer of 2 or more.

또한, 상기 n+1차 레진 패턴 층 또는 n+1차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계는 반복적으로 수행되는 것이 가능하다. In addition, the forming of the n + primary resin pattern layer or the n + primary metal oxide thin film pattern layer may be performed repeatedly.

본 발명에서, 상기 제1 패턴, 제2 패턴 및 제n+1 패턴은, 선폭, 간격 및 깊이 중 적어도 어느 하나가 같거나 또는 다르게 이루어지며, 양각 또는 음각으로 이루어질 수 있다. In the present invention, the first pattern, the second pattern and the n + 1 pattern, at least one of the line width, spacing and depth is the same or different, it may be made of embossed or intaglio.

또한, 상기 제1 패턴, 제2 패턴 및 제n+1 패턴은 마이크로 패턴 또는 나노 패턴 중 선택된 어느 하나로 형성되어, 상기 이종의 선폭 및 패턴형태를 가진 레진 패턴 층 또는 금속 산화박막 패턴 층은 마이크로 및 나노 하이브리드 패턴 또는 나노 하이브리드 패턴 또는 마이크로 하이브리드 패턴이 형성될 수 있다. The first pattern, the second pattern, and the n + 1 pattern may be formed of any one selected from a micro pattern or a nano pattern, and the resin pattern layer or the metal oxide thin film pattern layer having the heterogeneous line width and pattern shape may be formed of micro and Nano hybrid pattern or nano hybrid pattern or micro hybrid pattern can be formed.

본 발명에 있어서, 상기 임프린트 레진 층 또는 상기 감광성 금속-유기물 전구체 층의 패턴형성을 위한 완전경화 dose 값을 경계점으로, 상기 1차 레진 패턴 층 또는 1차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계에서는 상기 완전경화 dose 값 보다 적게 조사하고, 상기 2차 레진 패턴 층 또는 2차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계에서는 상기 완전경화 dose 값 이상을 조사할 수 있다. In the present invention, the step of forming the primary resin pattern layer or the primary metal oxide thin film pattern layer at the boundary point of the complete curing dose value for the pattern formation of the imprint resin layer or the photosensitive metal-organic precursor layer In the step of irradiating less than the complete curing dose value, and forming the secondary resin pattern layer or the secondary metal oxide thin film pattern layer may be irradiated more than the complete curing dose value.

또한, 상기 임프린트 레진 층 또는 상기 감광성 금속-유기물 전구체 층의 패턴형성을 위한 완전경화 dose 값을 경계점으로, 상기 1차, 2차 레진 패턴 층 또는 1차, 2차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계에서는 상기 완전경화 dose 값 보다 적게 조사하고, 상기 n+1차 레진 패턴 층 또는 n+1차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계에서는 상기 완전경화 dose 값 이상을 조사할 수 있다. In addition, the primary, secondary resin pattern layer or the primary, secondary metal oxide thin film pattern layer to form a boundary point of the complete curing dose value for the pattern formation of the imprint resin layer or the photosensitive metal-organic precursor layer In the step of irradiating less than the fully cured dose value, and in the step of forming the n + primary resin pattern layer or the n + primary metal oxide thin film pattern layer may be irradiated more than the full curing dose value.

여기서, 상기 기판은 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP), 갈륨비소인(GaAsP), SiC, GaN, ZnO, MgO, 사파이어, 석영, 유리 중 어느 하나 이상을 포함하는 무기물 기판 또는 폴리카보네이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리노르보넨, 폴리아크릴레이드, 폴리비닐알콜, 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르설폰 중 어느 하나 이상을 포함하는 폴리머 기판으로 이루어질 수 있다. Here, the substrate is an inorganic material including any one or more of silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP), gallium arsenide (GaAsP), SiC, GaN, ZnO, MgO, sapphire, quartz, glass Substrate or a polymer substrate comprising any one or more of polycarbonate, polyethylene naphthalate, polynorbornene, polyacrylate, polyvinyl alcohol, polyimide, polyethylene terephthalate, polyethersulfone.

또한, 상기 감광성 금속-유기물 전구체 층은, 리튬(Li), 베릴륨(Be), 붕소(B), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 규소(Si), 인듐(In), 황(S), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 스칸듐(Sc), 타이타늄(Ti), 바나듐(V), 크로뮴(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 저마늄(Ge), 비소(As), 셀레늄(Se), 루비듐(Rb), 스트론튬(Sr), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 인듐(In), 주석(Sn), 텔루륨(Te), 안티몬(Sb), 바륨(Ba), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 이리듐(Ir), 납(Pb), 비스무스(Bi), 폴로늄(Po)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 금속 원소를 포함할 수 있다. In addition, the photosensitive metal-organic precursor layer is lithium (Li), beryllium (Be), boron (B), sodium (Na), magnesium (Mg), aluminum (Al), silicon (Si), indium (In) , Sulfur (S), potassium (K), calcium (Ca), scandium (Sc), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co) , Nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), gallium (Ga), germanium (Ge), arsenic (As), selenium (Se), rubidium (Rb), strontium (Sr), yttrium (Y ), Zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), indium (In), tin (Sn), tellurium (Te), antimony (Sb), barium At least one metal element selected from the group consisting of (Ba), hafnium (Hf), tantalum (Ta), tungsten (W), iridium (Ir), lead (Pb), bismuth (Bi), and polonium (Po) It may include.

상기 감광성 금속-유기물 전구체 층은, 에틸헥사노에이트(Ethylhexanoate), 아세틸아세토네이트(Acetylacetonate), 디알킬디티오카바메이트(Dialkyldithiocarbamates), 카르복실산(Carboxylic acids), 카르복실레이트(Carboxylates), 피리딘(Pyridine), 디아민(Diamines), 아르신(Arsines), 디아르신(Diarsines), 포스핀(Phosphines), 디포스핀(Diphosphines), 부톡사이드(Butoxide), 이소프로팍사이드(Isopropoxide), 에톡사이드(Ethoxide), 클로라이드(Chloride), 아세테이트(Acetate), 카르보닐(Carbonyl), 카르보네이트(Carbonate), 하이드록사이드(Hydroxide), 아레네스(Arenas), 베타-디케토네이트(Beta-Diketonate), 2-니트로벤잘디하이드(2-Nitrobenzaldehyde), 아세테이트 디하이드레이트(Acetate Dihydrate) 중 어느 하나 이상의 유기물 리간드로 이루어질 수 있다. The photosensitive metal-organic precursor layer is ethyl hexanoate, acetylacetonate, Acetylacetonate, Dialkyldithiocarbamates, Carboxylic acids, Carboxylates, Pyridine (Pyridine), Diamines, Arsines, Diarsines, Phosphines, Diphosphines, Butoxide, Isopropoxide, Ethoxide Ethoxide, Chloride, Acetate, Carbonyl, Carbonate, Hydroxide, Arenas, Beta-Diketonate, 2-nitrobenzaldehyde (2-Nitrobenzaldehyde), acetate dihydrate (Acetate Dihydrate) may be composed of any one or more of the organic ligand.

본 발명에 있어서, 상기 감광성 금속-유기물 전구체 층은, 헥산, 4-메틸-2-펜타논(4-Methyl-2-Pentanone), 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 메틸 에틸 케톤, 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 디메틸설폭사이드(Dimethyl Sulfoxide: DMSO), 디메틸포름아마이드(Dimethylformamide: DMF), N-메틸피롤리돈, 아세톤, 아세토니트릴, 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran: THF), 테칸, 노난, 옥탄, 헵탄, 펜탄, 2-메톡시에탄올(E-Methoxyethanol)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나 이상의 용매를 이용해 생성할 수 있다. In the present invention, the photosensitive metal-organic precursor layer is hexane, 4-methyl-2-pentanone, ketone, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, water, methanol, ethanol Propanol, isopropanol, butanol, pentanol, hexanol, dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), N-methylpyrrolidone, acetone, acetonitrile, tetrahydrofuran (Tetrahydrofuran: THF), tecan, nonane, octane, heptane, pentane, 2-methoxyethanol (E-Methoxyethanol) can be produced using at least one solvent selected from the group consisting of.

또한, 상기 제1 임프린트 스탬프 또는 제2 임프린트 스탬프는 실리콘(Si), 산화실리콘(SiO2), 석영(Quartz), 니켈(Ni), 구리(Cu) 중 어느 하나로 이루어지거나, PDMS(Polydimethylsiloxane), PUA(Polyurethane acrylate), ETFE(Ethylene Tetrafluoroethylene), PFA(Perfluoroalkyl acrylate), PFPE(Perfluoropolyether), PTFE(Polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나 이상을 포함하는 폴리머 스탬프를 사용할 수 있다. The first imprint stamp or the second imprint stamp may be made of any one of silicon (Si), silicon oxide (SiO 2 ), quartz (Quartz), nickel (Ni), copper (Cu), polydimethylsiloxane (PDMS), Polymer stamps including any one or more of Polyurethane acrylate (PUA), Ethylene Tetrafluoroethylene (ETFE), Perfluoroalkyl acrylate (PFA), Perfluoropolyether (PFPE), and Polytetrafluoroethylene (PTFE) may be used.

상기 제1 임프린트용 스탬프(Imprint Stamp) 또는 제2 임프린트용 스탬프(Imprint Stamp)로 가압하고 빛을 조사하는 경우, 자외선, 마이크로웨이브(Microwave), X선 및 감마선 중 어느 하나를 상기 임프린트 레진 층 또는 감광성 금속-유기물 전구체 층에 조사하며, 상기 자외선 조사 시 조사시간은 1초~5시간인 것을 특징으로 한다. When pressurized with the first imprint stamp or the second imprint stamp and irradiated with light, any one of ultraviolet rays, microwaves, X-rays, and gamma rays may be applied to the imprint resin layer or the like. Irradiating to the photosensitive metal-organic precursor layer, the irradiation time is characterized in that the irradiation time is 1 second to 5 hours.

상기 제1 임프린트용 스탬프(Imprint Stamp) 또는 제2 임프린트용 스탬프(Imprint Stamp)로 가압하고 가열하는 경우, 가열 온도는 30~300℃의 범위에서 진행되며, 1초~5시간 동안 상기 임프린트 레진 층 또는 감광성 금속-유기물 전구체 층을 가열할 수 있다. When pressurized and heated with the first imprint stamp or the second imprint stamp, the heating temperature is in the range of 30 to 300 ° C., and the imprint resin layer for 1 second to 5 hours. Or the photosensitive metal-organic precursor layer may be heated.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 다양한 형태의 3차원 패턴이 형성되는 3차원 나노구조체가 제공된다. In addition, in order to achieve the above object, the present invention provides a three-dimensional nanostructure in which a three-dimensional pattern of various forms is formed.

본 발명에서의 상기 패턴은 구, 점, 튜브, 원뿔, 반구, 다각뿔, 다각기둥 및 원기둥 중 어느 하나 또는 이들의 혼합된 형상으로 이루어질 수 있다. The pattern in the present invention may be made of any one or a mixture of spheres, points, tubes, cones, hemispheres, polygonal pyramids, polygonal cylinders and cylinders.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 임프린트 공정 시 식각 공정을 생략하여 공정을 단순화할 수 있는 효과가 있다. As described above, according to the present invention, the etching process may be omitted in the imprint process, thereby simplifying the process.

또한, 임프린트 레진 또는 감광성 금속-유기물 전구체의 패턴형성을 위해 완전경화 dose 값 전후로 자외선을 조사하여 2단계(two step)로 임프린트 공정을 진행함으로써, 3차원 나노구조체의 형성을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.In addition, to form the imprint resin or the photosensitive metal-organic precursor by irradiating ultraviolet rays before and after the fully cured dose value in two steps (imprint process), the effect of being able to facilitate the formation of three-dimensional nanostructures There is.

또한, 이종의 스탬프를 사용하여 2단계로 임프린트 공정을 진행함으로써, 마이크로/나노 하이브리드된 3차원의 폴리머 나노구조체 또는 금속산화물 나노구조체를 형성할 수 있는 효과가 있다. In addition, by performing an imprint process in two steps using heterogeneous stamps, there is an effect that can form a three-dimensional polymer nanostructure or metal oxide nanostructures micro / nano hybrid.

또한, 복수의 임프린트 스탬프의 패턴 선폭, 간격 및 깊이를 다르게 하거나, 패턴의 양각 및 음각의 형태가 다른 것을 사용하여 나노크기의 구, 점, 튜브, 원뿔, 반구, 다각뿔, 다각기둥 등 다양한 형태의 혼합된 3차원 패턴 형성이 가능한 3차원 나노구조체 형성이 용이하다.In addition, various patterns such as nano-sized spheres, dots, tubes, cones, hemispheres, polygonal pyramids, and polygonal pillars may be formed by varying the pattern line width, spacing, and depth of a plurality of imprint stamps, or by using different patterns of embossed and engraved patterns. It is easy to form a three-dimensional nanostructure capable of forming a mixed three-dimensional pattern.

도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 3차원 나노구조체 제조방법을 단계별로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 3차원 나노구조체의 SEM사진이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 분석된 ZnO 레진의 자외선 sensitivity 분석을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 형성된 ZnO 마이크로/나노-하이브리드 나노구조체의 SEM 사진이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 형성된 ZnO 마이크로/나노-하이브리드 나노구조체의 AFM 사진이다.
도 6은 도 5에서의 나노구조체 길이 분석 그래프이다.
1A to 1F are perspective views showing step-by-step methods of manufacturing a three-dimensional nanostructure of the present invention.
2 is a SEM photograph of a three-dimensional nanostructure prepared according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing ultraviolet sensitivity analysis of ZnO resins analyzed according to an embodiment of the present invention.
4 is a SEM photograph of a ZnO micro / nano-hybrid nanostructure formed in accordance with an embodiment of the present invention.
5 is an AFM photograph of a ZnO micro / nano-hybrid nanostructure formed in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph illustrating nanostructure length analysis in FIG. 5.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 임프린트 리소그래피를 이용한 3차원 나노구조체 제조방법 및 이에 의해 제조된 3차원 나노구조체의 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail an embodiment of a method for producing a three-dimensional nanostructure using the imprint lithography of the present invention and the three-dimensional nanostructure manufactured thereby.

도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 3차원 나노구조체 제조방법을 단계별로 나타낸 사시도이다. 1A to 1F are perspective views showing step-by-step methods of manufacturing a three-dimensional nanostructure of the present invention.

우선, 본 발명에 따른 3차원 나노구조체 제조방법은 도 1a에서 보는 바와 같이, 기판(10) 또는 박막의 상부에 임프린트 레진 층(20) 또는 감광성 금속-유기물 전구체 층을 형성하는 단계로 시작된다. First, the method for manufacturing a three-dimensional nanostructure according to the present invention begins with forming an imprint resin layer 20 or a photosensitive metal-organic precursor layer on top of a substrate 10 or a thin film, as shown in FIG. 1A.

후술할 본 발명의 일실시예에서는 상기 기판(10) 상에 임프린트 레진 층(20)이 형성되는 것을 예로 들어 설명하도록 한다. In an embodiment of the present invention to be described below, the imprint resin layer 20 is formed on the substrate 10.

그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 기판(10) 대신 박막을 적용하여 본 발명의 3차원 나노구조체를 제조할 수 있을 뿐 아니라, 상기 임프린트 레진 층(20) 대신 상기 기판(10) 또는 박막 상에 감광성 금속-유기물 전구체 층을 형성하는 것도 본 발명의 기술내용에 포함됨은 물론이다. However, the present invention is not limited thereto, and the thin film may be applied instead of the substrate 10 to manufacture the three-dimensional nanostructure of the present invention, and instead of the imprint resin layer 20, the substrate 10 or Forming a photosensitive metal-organic precursor layer on a thin film is, of course, included in the technical details of the present invention.

본 공정에 사용되는 기판(10)으로는 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP), 갈륨비소인(GaAsP), SiC, GaN, ZnO, MgO, 사파이어, 석영, 유리 중 어느 하나 이상을 포함하는 무기물 기판이 적용될 수 있다. The substrate 10 used in this process may be any one of silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP), gallium arsenide (GaAsP), SiC, GaN, ZnO, MgO, sapphire, quartz, and glass. An inorganic substrate including one or more may be applied.

또한, 상기 기판(10)은 폴리카보네이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리노르보넨, 폴리아크릴레이드, 폴리비닐알콜, 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르설폰 중 어느 하나 이상을 포함하는 폴리머 기판으로 이루어질 수 있다. In addition, the substrate 10 may be made of a polymer substrate including any one or more of polycarbonate, polyethylene naphthalate, polynorbornene, polyacrylate, polyvinyl alcohol, polyimide, polyethylene terephthalate, polyethersulfone. .

또한, 본 발명에서 상기 기판(10) 또는 박막 상에 형성되는 상기 감광성 금속-유기물 전구체 층은, 리튬(Li), 베릴륨(Be), 붕소(B), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 규소(Si), 인듐(In), 황(S), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 스칸듐(Sc), 타이타늄(Ti), 바나듐(V), 크로뮴(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 저마늄(Ge), 비소(As), 셀레늄(Se), 루비듐(Rb), 스트론튬(Sr), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 인듐(In), 주석(Sn), 텔루륨(Te), 안티몬(Sb), 바륨(Ba), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 이리듐(Ir), 납(Pb), 비스무스(Bi), 폴로늄(Po) 으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 금속 원소를 포함할 수 있다. In addition, in the present invention, the photosensitive metal-organic precursor layer formed on the substrate 10 or the thin film may include lithium (Li), beryllium (Be), boron (B), sodium (Na), magnesium (Mg), Aluminum (Al), Silicon (Si), Indium (In), Sulfur (S), Potassium (K), Calcium (Ca), Scandium (Sc), Titanium (Ti), Vanadium (V), Chromium (Cr), Manganese (Mn), Iron (Fe), Cobalt (Co), Nickel (Ni), Copper (Cu), Zinc (Zn), Gallium (Ga), Germanium (Ge), Arsenic (As), Selenium (Se) , Rubidium (Rb), strontium (Sr), yttrium (Y), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), indium (In), tin (Sn) ), Tellurium (Te), antimony (Sb), barium (Ba), hafnium (Hf), tantalum (Ta), tungsten (W), iridium (Ir), lead (Pb), bismuth (Bi), polonium ( Po) may include any one or more metal elements selected from the group consisting of.

이뿐 아니라, 상기 감광성 금속-유기물 전구체 층은, 에틸헥사노에이트(Ethylhexanoate), 아세틸아세토네이트(Acetylacetonate), 디알킬디티오카바메이트(Dialkyldithiocarbamates), 카르복실산(Carboxylic acids), 카르복실레이트(Carboxylates), 피리딘(Pyridine), 디아민(Diamines), 아르신(Arsines), 디아르신(Diarsines), 포스핀(Phosphines), 디포스핀(Diphosphines), 부톡사이드(Butoxide), 이소프로팍사이드(Isopropoxide), 에톡사이드(Ethoxide), 클로라이드(Chloride), 아세테이트(Acetate), 카르보닐(Carbonyl), 카르보네이트(Carbonate), 하이드록사이드(Hydroxide), 아레네스(Arenas), 베타-디케토네이트(Beta-Diketonate), 2-니트로벤잘디하이드(2-Nitrobenzaldehyde), 아세테이트 디하이드레이트(Acetate Dihydrate) 중 어느 하나 이상의 유기물 리간드로 이루어질 수 있다. In addition, the photosensitive metal-organic precursor layer may include ethyl hexanoate, acetylacetonate, dialkyldithiocarbamates, carboxylic acids, and carboxylates. ), Pyridine, Diamines, Arsines, Diarsines, Phosphines, Diphosphines, Butoxide, Butoxide, Isopropoxide, Ethoxide, Chloride, Acetate, Carbonyl, Carbonate, Hydroxide, Arenas, Beta-diketonate Diketonate), 2-nitrobenzaldehyde (2-Nitrobenzaldehyde), acetate dihydrate (Acetate Dihydrate) may be composed of any one or more of the organic ligand.

본 발명에 있어서, 상기 감광성 금속-유기물 전구체 층은, 헥산, 4-메틸-2-펜타논(4-Methyl-2-Pentanone), 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 메틸 에틸 케톤, 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 디메틸설폭사이드(Dimethyl Sulfoxide: DMSO), 디메틸포름아마이드(Dimethylformamide: DMF), N-메틸피롤리돈, 아세톤, 아세토니트릴, 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran: THF), 테칸, 노난, 옥탄, 헵탄, 펜탄, 2-메톡시에탄올(E-Methoxyethanol)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나 이상의 용매를 이용해 생성할 수 있다. In the present invention, the photosensitive metal-organic precursor layer is hexane, 4-methyl-2-pentanone, ketone, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, water, methanol, ethanol Propanol, isopropanol, butanol, pentanol, hexanol, dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), N-methylpyrrolidone, acetone, acetonitrile, tetrahydrofuran (Tetrahydrofuran: THF), tecan, nonane, octane, heptane, pentane, 2-methoxyethanol (E-Methoxyethanol) can be produced using at least one solvent selected from the group consisting of.

이와 같이, 상기 임프린트 레진 층(20) 또는 감광성 금속-유기물 전구체 층이 형성된 기판(10)은 임프린트 공정을 진행하게 된다. As such, the substrate 10 on which the imprint resin layer 20 or the photosensitive metal-organic precursor layer is formed is subjected to an imprint process.

즉, 상기 임프린트 레진 층(20) 또는 상기 감광성 금속-유기물 전구체 층을 제1 패턴(42)이 형성된 제1 임프린트용 스탬프(Imprint Stamp)(40)로 가압한다.That is, the imprint resin layer 20 or the photosensitive metal-organic precursor layer is pressed by the first imprint stamp 40 on which the first pattern 42 is formed.

여기서, 상기 제1 임프린트용 스탬프(40)는 실리콘(Si), 산화실리콘(SiO2), 석영(Quartz), 니켈(Ni), 구리(Cu) 중 어느 하나로 이루어지거나, PDMS(Polydimethylsiloxane), PUA(Polyurethane acrylate), ETFE(Ethylene Tetrafluoroethylene), PFA(Perfluoroalkyl acrylate), PFPE(Perfluoropolyether), PTFE(Polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나 이상을 포함하는 폴리머 스탬프를 사용할 수 있다. Here, the first imprint stamp 40 is made of any one of silicon (Si), silicon oxide (SiO 2 ), quartz (Quartz), nickel (Ni), copper (Cu), PDMS (Polydimethylsiloxane), PUA (Polyurethane acrylate), ETFE (Ethylene Tetrafluoroethylene), PFA (Perfluoroalkyl acrylate), PFPE (Perfluoropolyether), PTFE (Polytetrafluoroethylene) may be used a polymer stamp containing any one or more.

상기 제1 임프린트용 스탬프(40)는 2중 구조로 이루어질 수 있으며, 상기 제1 임프린트용 스탬프(40)의 상면에 PET 재질의 기판(30)이 더 구비될 수 있다. The first imprint stamp 40 may have a double structure, and a substrate 30 made of PET may be further provided on an upper surface of the first imprint stamp 40.

본 발명에서 제안한 일실시예의 상기 제1 패턴(42)은 홀(hole) 타입의 패턴이며, 패턴의 크기가 마이크로 단위인 마이크로 패턴을 적용하였다. The first pattern 42 of the embodiment proposed by the present invention is a hole type pattern, and a micro pattern having a pattern size of micro units is applied.

이와 같이, 상기 제1 패턴(42)이 형성된 제1 임프린트용 스탬프(Imprint Stamp)(40)로 상기 임프린트 레진 층(20) 또는 상기 감광성 금속-유기물 전구체 층을 가압한 후, 가열 또는 빛 조사 방법 중 어느 하나 또는 이들이 혼용된 방법으로 상기 임프린트 레진층(20) 또는 감광성 금속-유기물 전구체 층을 경화한다(도 1b).As such, after pressing the imprint resin layer 20 or the photosensitive metal-organic precursor layer with the first imprint stamp 40 on which the first pattern 42 is formed, a heating or light irradiation method The imprint resin layer 20 or the photosensitive metal-organic precursor layer is cured in any one or in a mixed manner (FIG. 1b).

여기서, 빛을 조사하여 상기 임프린트 레진층(20) 또는 감광성 금속-유기물 전구체 층을 경화하는 경우, 자외선, 마이크로웨이브(Microwave), X선 및 감마선 중 어느 하나를 상기 임프린트 레진 층(20) 또는 감광성 금속-유기물 전구체 층에 조사하며, 상기 자외선 조사 시 조사시간은 1초~5시간이 될 수 있다. Here, when curing the imprint resin layer 20 or the photosensitive metal-organic precursor layer by irradiation with light, any one of ultraviolet rays, microwaves, X-rays and gamma rays to the imprint resin layer 20 or photosensitive Irradiating the metal-organic precursor layer, the irradiation time may be 1 second to 5 hours during the ultraviolet irradiation.

상기 자외선 경화시간이 1초 미만에서는 자외선 경화시간이 부족하여 패턴형성이 되지 않으며, 자외선 경화시간이 5시간을 초과할 때는 과도한 자외선 조사시간으로 인하여 임프린트용 스탬프의 변형이 발생되므로 바람직하지 않다. When the UV curing time is less than 1 second, the UV curing time is insufficient and pattern formation is not performed. When the UV curing time exceeds 5 hours, the deformation of the stamp for imprint occurs due to excessive UV irradiation time.

또한, 가열하는 방법으로 상기 임프린트 레진층(20) 또는 감광성 금속-유기물 전구체 층을 경화하는 경우, 가열 온도는 30~300℃의 범위에서 진행되며, 1초~5시간 동안 상기 임프린트 레진 층(20) 또는 감광성 금속-유기물 전구체 층을 가열할 수 있다.In addition, when curing the imprint resin layer 20 or the photosensitive metal-organic precursor layer by a heating method, the heating temperature is in the range of 30 ~ 300 ℃, the imprint resin layer 20 for 1 second to 5 hours ) Or the photosensitive metal-organic precursor layer can be heated.

상기 가열로 경화되는 시간이 1초 미만에서는 가열에 의한 경화시간 부족으로 인하여 패턴형성이 되지 않으며, 가열 경화온도가 300℃에서 5시간 이루어질 경우에는 임프린트용 스탬프가 가압되는 상황에서 Si 또는 금속산화물 나노입자의 뭉침(Agglomeration)현상 발생 및 금속 산화박막의 결정상(Crystalline phase) 형성으로 인해 패턴층의 균열(Crack)이 발생되며 또한, 임프린트용 스탬프의 변형이 발생되므로 바람직하지 않다.When the curing time by the heating is less than 1 second, the pattern is not formed due to the lack of curing time due to heating. When the curing temperature is 5 hours at 300 ° C., the Si or metal oxide nano is pressed under the imprinting stamp. Aggregation of particles and formation of a crystalline phase of a metal oxide thin film cause cracks in the pattern layer, and deformation of the imprint stamp is not preferable.

이후, 상기 제1 임프린트용 스탬프(40)를 떼어내어 1차 레진 패턴 층(22) 또는 1차 금속 산화박막 패턴 층을 형성한다(도 1c).Thereafter, the first imprint stamp 40 is removed to form a primary resin pattern layer 22 or a primary metal oxide thin film pattern layer (FIG. 1C).

한편, 본 발명에서는 상기 임프린트 레진 층(20) 또는 상기 감광성 금속-유기물 전구체 층의 패턴형성을 위한 완전경화 dose 값을 경계점으로, 상기 1차 레진 패턴 층(22) 또는 1차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계에서는 상기 완전경화 dose 값 보다 적게 조사하는데, 그 특징이 있다. Meanwhile, in the present invention, the primary resin pattern layer 22 or the primary metal oxide thin film pattern layer is formed based on a perfect curing dose value for patterning the imprint resin layer 20 or the photosensitive metal-organic precursor layer. In forming the step of irradiating less than the value of the full cure dose, there is a characteristic.

즉, 본 발명의 3차원 나노구조체 제조방법은 임프린트 레진 층(20) 또는 상기 감광성 금속-유기물 전구체 층의 패턴형성을 위한 완전경화 dose 값을 경계점으로 2단계(two step)의 임프린트 공정을 진행함으로써, 용이하게 3차원 나노구조체를 형성할 수 있는 것이다. That is, the three-dimensional nanostructure manufacturing method of the present invention by performing a two-step (imprint) process of the imprint resin layer 20 or the photocurable metal-organic precursor layer to the boundary point of the fully cured dose value for the pattern formation To be able to easily form a three-dimensional nanostructure.

이와 같이, 상기 1차 레진 패턴 층(22) 또는 1차 금속 산화박막 패턴 층을 형성한 후, 상기 제1 임프린트용 스탬프(40)와 다른 제2 패턴(62)을 가진 이종의 제2 임프린트용 스탬프(60)를 준비한다. As such, after forming the primary resin pattern layer 22 or the primary metal oxide thin film pattern layer, the second imprint for heterogeneous second imprint having a second pattern 62 different from the first imprint stamp 40. The stamp 60 is prepared.

여기서, 상기 제2 임프린트용 스탬프(60)는 실리콘(Si), 산화실리콘(SiO2), 석영(Quartz), 니켈(Ni), 구리(Cu) 중 어느 하나로 이루어지거나, PDMS(Polydimethylsiloxane), PUA(Polyurethane acrylate), ETFE(Ethylene Tetrafluoroethylene), PFA(Perfluoroalkyl acrylate), PFPE(Perfluoropolyether), PTFE(Polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나 이상을 포함하는 폴리머 스탬프를 사용할 수 있다. Here, the second imprint stamp 60 is made of any one of silicon (Si), silicon oxide (SiO 2 ), quartz (Quartz), nickel (Ni), copper (Cu), PDMS (Polydimethylsiloxane), PUA (Polyurethane acrylate), ETFE (Ethylene Tetrafluoroethylene), PFA (Perfluoroalkyl acrylate), PFPE (Perfluoropolyether), PTFE (Polytetrafluoroethylene) may be used a polymer stamp containing any one or more.

상기 제2 임프린트용 스탬프(60)는 2중 구조로 이루어질 수 있으며, 상기 제2 임프린트용 스탬프(60)의 상면에 PET 재질의 기판(50)이 더 구비될 수 있다. The second imprint stamp 60 may have a double structure, and a substrate 50 made of PET may be further provided on an upper surface of the second imprint stamp 60.

본 발명에서 제안한 일실시예의 상기 제2 패턴(62)은 원기둥(pillar) 타입의 패턴이며, 패턴의 크기가 나노 단위인 나노 패턴을 적용하였다. The second pattern 62 of the embodiment proposed by the present invention is a pillar-type pattern, and a nano pattern having a pattern size of nano unit is applied.

이와 같이 본 발명에서 제조하는 3차원 나노구조체는 복수의 임프린트 스탬프를 사용하여 다양한 형태의 3차원 패턴형성이 가능하며, 상기 제1 패턴(42)과 제2 패턴(62)은, 선폭, 간격 및 깊이 중 적어도 어느 하나가 같거나 또는 다르게 이루어질 수 있다. As described above, the three-dimensional nanostructure manufactured according to the present invention may be formed in various shapes by using a plurality of imprint stamps, and the first pattern 42 and the second pattern 62 may have line widths, spacings, and the like. At least one of the depths may be the same or different.

특히, 상기 제1 패턴(42)은 마이크로 패턴으로 형성되고, 상기 제2 패턴(62)은 나노 패턴으로 형성되어, 본 발명을 통해 제조된 레진 패턴 층 또는 금속 산화박막 패턴 층은 마이크로 및 나노 하이브리드 패턴이 형성될 수 있다. In particular, the first pattern 42 is formed as a micro pattern, the second pattern 62 is formed as a nano pattern, the resin pattern layer or metal oxide thin film pattern layer prepared through the present invention is a micro and nano hybrid A pattern can be formed.

또한, 상기 제1 패턴(42)과 제2 패턴(62)은 마이크로 패턴 또는 나노 패턴 중 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다. In addition, the first pattern 42 and the second pattern 62 may be formed of any one selected from a micro pattern or a nano pattern.

즉, 상기 제1 패턴(42)은 나노 패턴으로 형성되고, 상기 제2 패턴(62)은 마이크로 패턴으로 형성되어, 본 발명을 통해 제조된 레진 패턴 층 또는 금속 산화박막 패턴 층은 나노/마이크로 하이브리드 패턴이 형성될 수 있다. That is, the first pattern 42 is formed as a nano pattern, the second pattern 62 is formed as a micro pattern, and the resin pattern layer or metal oxide thin film pattern layer manufactured according to the present invention is nano / micro hybrid. A pattern can be formed.

또한, 상기 제1 패턴(42)과 제2 패턴(62) 모두 나노 패턴으로 형성되거나 상기 제1 패턴(42)과 제2 패턴(62) 모두 마이크로 패턴으로 형성될 수 있다. In addition, both the first pattern 42 and the second pattern 62 may be formed as a nano pattern, or both the first pattern 42 and the second pattern 62 may be formed as a micro pattern.

또한, 본 발명의 이종의 패턴(42)(62)은 양각 또는 음각으로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 제1 패턴(42)과 제2 패턴(62)은 모두 양각 또는 모두 음각 또는 양각과 음각이 혼합된 형태로 이루어질 수 있다.In addition, the heterogeneous patterns 42 and 62 of the present invention may be embossed or engraved. That is, the first pattern 42 and the second pattern 62 may both be embossed or intaglio or a mixture of embossed and intaglio.

이후, 상기 제2 패턴(62)을 가진 제2 임프린트용 스탬프(60)를 이용하여 상기 1차 레진 패턴 층(22) 또는 1차 금속 산화박막 패턴 층을 가압하고, 가열 또는 빛 조사 방법 중 어느 하나 또는 이들이 혼용된 방법으로 2차 레진 패턴 층(24) 또는 2차 금속 산화박막 패턴 층을 형성한다(도 1f). Thereafter, the first resin pattern layer 22 or the first metal oxide thin film pattern layer is pressed using the second imprint stamp 60 having the second pattern 62, and any of heating or light irradiation methods is used. One or a mixture thereof forms the secondary resin pattern layer 24 or the secondary metal oxide thin film pattern layer (FIG. 1F).

여기서, 상기 2차 레진 패턴 층(24) 또는 2차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계에서는 상기 완전경화 dose 값 이상을 조사하는 것을 특징으로 한다.Here, in the step of forming the secondary resin pattern layer 24 or the secondary metal oxide thin film pattern layer, it is characterized in that to irradiate more than the complete curing dose value.

즉, 본 발명에서는 상기 임프린트 레진 층(20) 또는 상기 감광성 금속-유기물 전구체 층의 패턴형성을 위한 완전경화 dose 값을 경계점으로, 상기 1차 레진 패턴 층(22) 또는 1차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계에서는 상기 완전경화 dose 값 보다 적게 조사하고, 상기 2차 레진 패턴 층(24) 또는 2차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계에서는 상기 완전경화 dose 값 이상을 조사하는 것이다. That is, in the present invention, the primary resin pattern layer 22 or the primary metal oxide thin film pattern layer based on a perfect curing dose value for pattern formation of the imprint resin layer 20 or the photosensitive metal-organic precursor layer. In the step of forming the irradiated less than the fully cured dose value, and in the step of forming the secondary resin pattern layer 24 or the secondary metal oxide thin film pattern layer is to irradiate more than the fully cured dose value.

여기서, 빛을 조사하여 상기 1차 레진 패턴 층(22) 또는 1차 금속 산화박막 패턴 층을 경화하는 경우, 자외선, 마이크로웨이브(Microwave), X선 및 감마선 중 어느 하나를 조사하며, 상기 자외선 조사 시 조사시간은 1초~5시간이 될 수 있다. Herein, when curing the primary resin pattern layer 22 or the primary metal oxide thin film pattern layer by irradiating light, one of ultraviolet rays, microwaves, X-rays, and gamma rays is irradiated, and the ultraviolet rays are irradiated. City survey time can be from 1 second to 5 hours.

상기 자외선 경화시간이 1초 미만에서는 자외선 경화시간이 부족하여 패턴형성이 되지 않으며, 자외선 경화시간이 5시간을 초과할 때는 과도한 자외선 조사시간으로 인하여 임프린트용 스탬프의 변형이 발생되므로 바람직하지 않다. When the UV curing time is less than 1 second, the UV curing time is insufficient and pattern formation is not performed. When the UV curing time exceeds 5 hours, the deformation of the stamp for imprint occurs due to excessive UV irradiation time.

또한, 가열하는 방법으로 상기 1차 레진 패턴 층(22) 또는 1차 금속 산화박막 패턴 층을 경화하는 경우, 가열 온도는 30~300℃의 범위에서 진행되며, 1초~5시간 동안 가열할 수 있다.In addition, when curing the primary resin pattern layer 22 or the primary metal oxide thin film pattern layer by a heating method, the heating temperature is in the range of 30 ~ 300 ℃, can be heated for 1 second to 5 hours. have.

상기 가열로 경화되는 시간이 1초 미만에서는 가열에 의한 경화시간 부족으로 인하여 패턴형성이 되지 않으며, 가열 경화온도가 300℃에서 5시간 이루어질 경우에는 임프린트용 스탬프가 가압되는 상황에서 Si 또는 금속산화물 나노입자의 뭉침(Agglomeration)현상 발생 및 금속 산화박막의 결정상(Crystalline phase) 형성으로 인해 패턴층의 균열(Crack)이 발생되며 또한, 임프린트용 스탬프의 변형이 발생되므로 바람직하지 않다.When the curing time by the heating is less than 1 second, the pattern is not formed due to the lack of curing time due to heating. When the curing temperature is 5 hours at 300 ° C., the Si or metal oxide nano is pressed under the imprinting stamp. Aggregation of particles and formation of a crystalline phase of a metal oxide thin film cause cracks in the pattern layer, and deformation of the imprint stamp is not preferable.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 3차원 나노구조체의 SEM사진이다. 2 is a SEM photograph of a three-dimensional nanostructure prepared according to an embodiment of the present invention.

이와 같이, 본 발명의 3차원 나노구조체 제조방법은 임프린트 레진 또는 감광성 금속-유기물 전구체의 패턴형성을 위해 완전경화 dose 값 전후로 자외선을 조사하여 2단계(two step)로 임프린트 공정을 진행함으로써, 종래 기술에서의 식각 공정을 생략하면서도 3차원 패턴의 나노구조체를 제조할 수 있다. As described above, the method of manufacturing a three-dimensional nanostructure of the present invention is performed by performing an imprint process in two steps by irradiating ultraviolet rays before and after a full curing dose value for pattern formation of an imprint resin or photosensitive metal-organic precursor. The nanostructure of the three-dimensional pattern can be prepared while omitting the etching process in.

또한, 상기 패턴의 형상을 구, 점, 튜브, 원뿔, 반구, 다각뿔, 다각기둥, 원기둥 등 다양한 형태로 가능하며, 이들의 혼합된 형상으로도 할 수 있다. In addition, the shape of the pattern may be in various forms such as spheres, points, tubes, cones, hemispheres, polygonal pyramids, polygonal cylinders, cylinders, and can also be a mixed shape thereof.

또한, 본 발명의 3차원 나노구조체 제조방법은 서로 다른 패턴형태의 임프린트용 스탬프를 3개 이상 사용하여 다단계로 3차원 구조체를 형성할 수 있다. In addition, the three-dimensional nanostructure manufacturing method of the present invention can form a three-dimensional structure in a multi-step by using three or more imprint stamps of different patterns.

즉, 상기 2차 레진 패턴 층 또는 2차 금속 산화박막 패턴 층을 상기 제2 임프린트용 스탬프와 다른 제3 패턴을 가진 제3 임프린트용 스탬프로 가압하고, 가열 또는 빛 조사 방법 중 어느 하나 또는 이들이 혼용된 방법으로 3차 레진 패턴 층 또는 3차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. That is, the secondary resin pattern layer or the secondary metal oxide thin film pattern layer is pressed with a third imprint stamp having a third pattern different from the second imprint stamp, and any one of heating or light irradiation methods or these are mixed The method may further include forming the tertiary resin pattern layer or the tertiary metal oxide thin film pattern layer in a predetermined manner.

여기서, 이와 같이 상기 3차 레진 패턴 층 또는 3차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계는 반복적으로 수행되는 것이 가능하므로, 본 발명의 3차원 나노구조체 제조방법에 의하며, 4차, 5차 이상의 다양한 형태의 패턴이 형성된 나노구조체의 형성이 가능하다. Here, the step of forming the tertiary resin pattern layer or the tertiary metal oxide thin film pattern layer in this way can be performed repeatedly, according to the manufacturing method of the three-dimensional nanostructure of the present invention, a variety of fourth, fifth or more It is possible to form a nanostructure in which the pattern of the form is formed.

이 경우, 상기 임프린트 레진 층 또는 상기 감광성 금속-유기물 전구체 층의 패턴형성을 위한 완전경화 dose 값을 경계점으로, 상기 1차, 2차 레진 패턴 층 또는 1차, 2차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계에서는 상기 완전경화 dose 값 보다 적게 조사하고, 상기 3차 레진 패턴 층 또는 3차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계에서는 상기 완전경화 dose 값 이상을 조사할 수 있다.
In this case, the primary and secondary resin pattern layers or the primary and secondary metal oxide thin film pattern layers may be formed based on a perfect curing dose value for patterning the imprint resin layer or the photosensitive metal-organic precursor layer. In the step of irradiating less than the fully cured dose value, and in the step of forming the tertiary resin pattern layer or the tertiary metal oxide thin film pattern layer may be irradiated more than the full curing dose value.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

본 출원인은 임프린트 공정을 위한 ZnO 레진을 합성하기 위하여, Zinc acetate dihydrate (Sigma-Aldrich Co., 미국), Monoethanolamine (Sigma-Aldrich Co., 미국), 2-nitrobenzenaldehyde (Sigma-Aldrich Co., 미국) 및 2-methoxyethanol (Sigma-Aldrich Co., 미국)을 일정양 혼합하여 감광성 ZnO 레진을 합성하였으며, 임프린트용 1차 마이크로 스탬프는 실리콘 마스터 스탬프(1 ㎛ pillar 선폭 및 1.3 ㎛ pillar 높이를 가진 Pillar-type Si Stamp) 상단에 PFPE(Perfluoropolyether) 레진을 적하시키며 PET (polyethylene-terephthalate) 기판을 압착시킨 후, 자외선을 3분 조사하여 Hole-type PFPE 마이크로 스탬프를 제작하였다. Applicant has described Zinc acetate dihydrate (Sigma-Aldrich Co., USA), Monoethanolamine (Sigma-Aldrich Co., USA), 2-nitrobenzenaldehyde (Sigma-Aldrich Co., USA) to synthesize ZnO resin for the imprint process. And photosensitive ZnO resins were synthesized by mixing a certain amount of 2-methoxyethanol (Sigma-Aldrich Co., USA), and the primary micro stamp for imprint was a silicon master stamp (pillar-type having a 1 μm pillar line width and a 1.3 μm pillar height). After dropping PFPE (Perfluoropolyether) resin on the top of the Si Stamp, the PET (polyethylene-terephthalate) substrate was pressed, and then irradiated with ultraviolet rays for 3 minutes to produce a hole-type PFPE micro stamp.

또한, 도 3에서 보는 바와 같이, 합성된 ZnO 레진의 자외선 sensitivity(D1.0) curve 분석을 위하여 실리콘 기판 상단에 상기 합성된 ZnO 레진을 1000rpm, 60초 동안 스핀코팅 한 후 80℃ 120초 동안 baking을 하였으며, 상기 제조된 Hole-type PFPE 마이크로 스탬프를 압착시킨 후, 자외선을 2분, 2.5분, 3분, 3.5분, 4분, 4.25분, 4.5분, 5분, 5.5분, 6분, 7분, 9분 및 11분 동안 각각 조사한 후 PFPE 스탬프를 분리(Demolding)하여 Pillar-type 및 1 ㎛ pillar 선폭과 1.3 ㎛ pillar 높이를 가진 ZnO 패턴들을 형성하였다. In addition, as shown in Figure 3, for the ultraviolet sensitivity (D 1.0 ) curve analysis of the synthesized ZnO resin spin-coated the synthesized ZnO resin at 1000rpm, 60 seconds on the silicon substrate on top of the baking 80 ℃ 120 seconds 120 seconds After compressing the prepared hole-type PFPE micro stamp, UV, 2 minutes, 2.5 minutes, 3 minutes, 3.5 minutes, 4 minutes, 4.25 minutes, 4.5 minutes, 5 minutes, 5.5 minutes, 6 minutes, 7 minutes After 9 minutes and 11 minutes of irradiation, the PFPE stamps were separated (Demolding) to form ZnO patterns with Pillar-type and 1 μm pillar line width and 1.3 μm pillar height.

합성된 ZnO 레진을 자외선 완전경화 dose 분석을 위하여 다양한 자외선 조사시간에 따라 형성된 Pillar-type ZnO 샘플들을 solvent로 사용한 2-methoxyethanol에 5분간 담그어서 완전한 자외선 경화 여부를 확인하였다. The ZnO resin synthesized was immersed in 2-methoxyethanol for 5 minutes using a Pillar-type ZnO sample formed according to various UV irradiation time for solvents for UV full curing dose analysis.

즉, 2-methoxyethanol에 담근 후 AFM 측정을 통해 용매세정 전후의 ZnO 패턴 높이 변화를 분석하였다. Hole-type PFPE 스탬프의 패턴 depth인 1.3㎛를 1(100%)으로 기준하여 normalized pattern height 분석한 그래프가 도 3에 있다. That is, the change in ZnO pattern height before and after solvent cleaning was analyzed by AFM measurement after soaking in 2-methoxyethanol. 3 shows a graph of normalized pattern height analysis based on a pattern depth of 1.3 μm of a hole-type PFPE stamp as 1 (100%).

Normalized pattern height 값이 1인 즉, 합성된 ZnO 레진의 자외선 완전경화 dose 값은 8.25 J/cm2 이었다. 따라서, 마이크로 패턴된 스탬프를 이용한 1차 임프린트 공정에서는 완전경화 dose 값 이하인 6.0 J/cm2 dose의 자외선을 조사하여 마이크로 패턴된 ZnO 패턴을 형성하였으며, 2차 임프린트 공정에서는 마이크로 패턴된 ZnO 상단에 나노패턴된 Pillar-type PFPE 스탬프를 압착하고 추가적으로 ZnO 패턴을 완전히 경화시키기 위하여 4.5 J/cm2 dose의 자외선을 추가 조사하여 마이크로/나노-하이브리드 패턴된 ZnO 구조체를 형성하였다.The normalized pattern height value was 1, that is, the UV fully cured dose value of the synthesized ZnO resin was 8.25 J / cm 2 . Therefore, in the first imprint process using a micro-patterned stamp, a UV pattern of 6.0 J / cm 2 dose which is less than or equal to the full cure dose value was irradiated to form a micro-patterned ZnO pattern. The patterned Pillar-type PFPE stamp was pressed and additionally irradiated with 4.5 J / cm 2 dose of ultraviolet light to fully cure the ZnO pattern to form a micro / nano-hybrid patterned ZnO structure.

상기 사용한 임프린트용 2차 나노스탬프는 실리콘 마스터 스탬프(0.3 ㎛ Hole 선폭 및 0.2㎛ Hole depth를 가진 Hole-type Si Stamp) 상단에 PFPE 레진을 적하 시키며 PET (polyethylene-terephthalate) 기판을 압착시킨 후, 자외선을 3분 조사하여 Pillar-type PFPE 나노스탬프를 제작하였다. The second nano stamp for imprint used is a drop of PFPE resin on top of a silicon master stamp (Hole-type Si Stamp having a 0.3 μm hole line width and a 0.2 μm hole depth) and a PET (polyethylene-terephthalate) substrate is pressed, followed by ultraviolet light. Was irradiated for 3 minutes to prepare a Pillar-type PFPE nano stamp.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 형성된 ZnO 마이크로/나노-하이브리드 나노구조체의 SEM 사진이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 형성된 ZnO 마이크로/나노-하이브리드 나노구조체의 AFM 사진이고, 도 6은 도 5에서의 나노구조체 길이 분석 그래프이다. 4 is a SEM photograph of a ZnO micro / nano-hybrid nanostructure formed according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is an AFM photograph of a ZnO micro / nano-hybrid nanostructure formed according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a graph illustrating nanostructure length analysis in FIG. 5.

즉, 임프린트 레진의 완전경화 dose 값을 경계점으로 1차 임프린트 공정은 완전경화 dose 보다 적게 자외선을 조사하며, 2차 임프린트 공정은 부가적으로 자외선을 조사하여 완전경화 dose 양 이상 자외선을 조사하여 임프린트 공정을 하게 되면, 2단계(two step) 임프린트 공정에 의한 3차원 나노구조체 형성이 가능함을 확인할 수 있다.That is, the first imprint process irradiates with ultraviolet rays less than the full cure dose, and the second imprint process irradiates with ultraviolet rays more than the full cure dose by imposing the fully cured dose value of the imprint resin. In this case, it can be seen that the three-dimensional nanostructures can be formed by a two-step imprint process.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능함은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.The present invention as described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, it is possible that various forms of substitution, modification and change without departing from the spirit of the invention described in the claims It will be apparent to those of ordinary skill in the art.

10 : 기판 20 : 임프린트 레진 층
22 : 1차 레진 패턴 층 24 : 2차 레진 패턴 층
40 : 제1 임프린트용 스탬프 42 : 제1 패턴
60 : 제2 임프린트용 스탬프 62 : 제2 패턴
10 substrate 20 imprint resin layer
22: primary resin pattern layer 24: secondary resin pattern layer
40: stamp for first imprint 42: first pattern
60: second imprint stamp 62: second pattern

Claims (16)

기판 또는 박막의 상부에 임프린트 레진 층 또는 감광성 금속-유기물 전구체 층을 형성하는 단계;
상기 임프린트 레진 층 또는 상기 감광성 금속-유기물 전구체 층을 제1 패턴이 형성된 제1 임프린트용 스탬프(Imprint Stamp)로 가압하고, 가열 또는 빛 조사 방법 중 어느 하나 또는 이들이 혼용된 방법으로 1차 레진 패턴 층 또는 1차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계; 및
상기 1차 레진 패턴 층 또는 1차 금속 산화박막 패턴 층을 상기 제1 임프린트용 스탬프와 다른 제2 패턴을 가진 제2 임프린트용 스탬프로 가압하고, 가열 또는 빛 조사 방법 중 어느 하나 또는 이들이 혼용된 방법으로 2차 레진 패턴 층 또는 2차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계; 를 포함하여,
이종(異種)의 선폭 및 패턴형태를 가진 레진 패턴 층 또는 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체 제조방법.
Forming an imprint resin layer or photosensitive metal-organic precursor layer on top of the substrate or thin film;
Pressing the imprint resin layer or the photosensitive metal-organic precursor layer with a first imprint stamp having a first pattern formed thereon, and the primary resin pattern layer by any one of heating or light irradiation methods or a mixture thereof. Or forming a primary metal oxide thin film pattern layer; And
The first resin pattern layer or the first metal oxide thin film pattern layer is pressed with a second imprint stamp having a second pattern different from the first imprint stamp, and any one of heating or light irradiation methods or a method in which these are mixed Forming a secondary resin pattern layer or a secondary metal oxide thin film pattern layer with a; Including,
A method of manufacturing a three-dimensional nanostructure, comprising forming a resin pattern layer or a metal oxide thin film pattern layer having a heterogeneous line width and a pattern form.
청구항 1에 있어서,
n차 레진 패턴 층 또는 n차 금속 산화박막 패턴 층을 제n 임프린트용 스탬프와 다른 제n+1 패턴을 가진 제n+1 임프린트용 스탬프로 가압하고, 가열 또는 빛 조사 방법 중 어느 하나 또는 이들이 혼용된 방법으로 n+1차 레진 패턴 층 또는 n+1차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계를 더 포함하며,
상기 n은 2 이상의 정수로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체 제조방법.
The method according to claim 1,
Pressing the n-th resin pattern layer or the n-th metal oxide thin film pattern layer with an n + 1th imprint stamp having an n + 1th pattern different from the nth imprint stamp, and any one of heating or light irradiation methods or a mixture thereof Forming an n + 1st resin pattern layer or an n + 1st metal oxide thin film pattern layer in a conventional manner;
N is a three-dimensional nanostructure manufacturing method, characterized in that consisting of two or more integers.
청구항 2에 있어서,
상기 n+1차 레진 패턴 층 또는 n+1차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계는 반복적으로 수행되는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체 제조방법.
The method according to claim 2,
Forming the n + primary resin pattern layer or the n + primary metal oxide thin film pattern layer is a three-dimensional nanostructure manufacturing method, it characterized in that it can be performed repeatedly.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 제1 패턴, 제2 패턴 및 제n+1 패턴은,
선폭, 간격 및 깊이 중 적어도 어느 하나가 같거나 또는 다르게 이루어지며,
양각 또는 음각으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체 제조방법.
The method according to claim 2 or 3, wherein the first pattern, the second pattern and the n + 1 pattern,
At least one of the line width, spacing, and depth is the same or different,
Method for producing a three-dimensional nanostructure, characterized in that the embossed or engraved.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 패턴, 제2 패턴 및 제n+1 패턴은 마이크로 패턴 또는 나노 패턴 중 선택된 어느 하나로 형성되어,
상기 이종의 선폭 및 패턴형태를 가진 레진 패턴 층 또는 금속 산화박막 패턴 층은, 마이크로 및 나노 하이브리드 패턴 또는 나노 하이브리드 패턴 또는 마이크로 하이브리드 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체 제조방법.
The method of claim 4,
The first pattern, the second pattern and the n + 1 pattern is formed of any one selected from a micro pattern or a nano pattern,
The resin pattern layer or the metal oxide thin film pattern layer having the heterogeneous line width and pattern form is a three-dimensional nanostructure manufacturing method characterized in that the micro and nano hybrid pattern or nano hybrid pattern or micro hybrid pattern is formed.
청구항 1에 있어서,
상기 임프린트 레진 층 또는 상기 감광성 금속-유기물 전구체 층의 패턴형성을 위한 완전경화 dose 값을 경계점으로,
상기 1차 레진 패턴 층 또는 1차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계에서는 상기 완전경화 dose 값 보다 적게 조사하고,
상기 2차 레진 패턴 층 또는 2차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계에서는 상기 완전경화 dose 값 이상을 조사하는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체 제조방법.
The method according to claim 1,
As a boundary point, the fully cured dose value for patterning the imprint resin layer or the photosensitive metal-organic precursor layer is
In the step of forming the primary resin pattern layer or the primary metal oxide thin film pattern layer is irradiated less than the full curing dose value,
In the forming of the secondary resin pattern layer or the secondary metal oxide thin film pattern layer, the method of manufacturing a 3D nanostructure, characterized in that to irradiate more than the complete curing dose value.
청구항 2에 있어서,
상기 임프린트 레진 층 또는 상기 감광성 금속-유기물 전구체 층의 패턴형성을 위한 완전경화 dose 값을 경계점으로,
상기 1차, 2차 레진 패턴 층 또는 1차, 2차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계에서는 상기 완전경화 dose 값 보다 적게 조사하고,
상기 n+1차 레진 패턴 층 또는 n+1차 금속 산화박막 패턴 층을 형성하는 단계에서는 상기 완전경화 dose 값 이상을 조사하는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체 제조방법.
The method according to claim 2,
As a boundary point, the fully cured dose value for patterning the imprint resin layer or the photosensitive metal-organic precursor layer is
In the step of forming the primary, secondary resin pattern layer or the primary, secondary metal oxide thin film pattern layer is irradiated less than the value of the fully cured dose,
The forming of the n + primary resin pattern layer or the n + primary metal oxide thin film pattern layer in the step of producing a three-dimensional nanostructure, characterized in that to irradiate more than the value of the fully hardened dose.
청구항 1에 있어서,
상기 기판은
실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP), 갈륨비소인(GaAsP), SiC, GaN, ZnO, MgO, 사파이어, 석영, 유리 중 어느 하나 이상을 포함하는 무기물 기판 또는 폴리카보네이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리노르보넨, 폴리아크릴레이드, 폴리비닐알콜, 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르설폰 중 어느 하나 이상을 포함하는 폴리머 기판인 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체 제조방법.
The method according to claim 1,
The substrate
Inorganic substrate or polycarbonate including any one or more of silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP), gallium arsenide (GaAsP), SiC, GaN, ZnO, MgO, sapphire, quartz, glass, Method for producing a three-dimensional nanostructure, characterized in that the polymer substrate comprising any one or more of polyethylene naphthalate, polynorbornene, polyacrylate, polyvinyl alcohol, polyimide, polyethylene terephthalate, polyether sulfone.
청구항 1에 있어서, 상기 감광성 금속-유기물 전구체 층은,
리튬(Li), 베릴륨(Be), 붕소(B), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 규소(Si), 인듐(In), 황(S), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 스칸듐(Sc), 타이타늄(Ti), 바나듐(V), 크로뮴(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 저마늄(Ge), 비소(As), 셀레늄(Se), 루비듐(Rb), 스트론튬(Sr), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 인듐(In), 주석(Sn), 텔루륨(Te), 안티몬(Sb), 바륨(Ba), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 이리듐(Ir), 납(Pb), 비스무스(Bi), 폴로늄(Po)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 금속 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the photosensitive metal-organic precursor layer,
Lithium (Li), beryllium (Be), boron (B), sodium (Na), magnesium (Mg), aluminum (Al), silicon (Si), indium (In), sulfur (S), potassium (K), Calcium (Ca), Scandium (Sc), Titanium (Ti), Vanadium (V), Chromium (Cr), Manganese (Mn), Iron (Fe), Cobalt (Co), Nickel (Ni), Copper (Cu), Zinc (Zn), Gallium (Ga), Germanium (Ge), Arsenic (As), Selenium (Se), Rubidium (Rb), Strontium (Sr), Yttrium (Y), Zirconium (Zr), Niobium (Nb) ), Molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), indium (In), tin (Sn), tellurium (Te), antimony (Sb), barium (Ba), hafnium (Hf), tantalum ( Ta), tungsten (W), iridium (Ir), lead (Pb), bismuth (Bi), polonium (Po) is a three-dimensional nanostructure fabrication comprising at least one metal element selected from the group consisting of Way.
청구항 1에 있어서, 상기 감광성 금속-유기물 전구체 층은,
에틸헥사노에이트(Ethylhexanoate), 아세틸아세토네이트(Acetylacetonate), 디알킬디티오카바메이트(Dialkyldithiocarbamates), 카르복실산(Carboxylic acids), 카르복실레이트(Carboxylates), 피리딘(Pyridine), 디아민(Diamines), 아르신(Arsines), 디아르신(Diarsines), 포스핀(Phosphines), 디포스핀(Diphosphines), 부톡사이드(Butoxide), 이소프로팍사이드(Isopropoxide), 에톡사이드(Ethoxide), 클로라이드(Chloride), 아세테이트(Acetate), 카르보닐(Carbonyl), 카르보네이트(Carbonate), 하이드록사이드(Hydroxide), 아레네스(Arenas), 베타-디케토네이트(Beta-Diketonate), 2-니트로벤잘디하이드(2-Nitrobenzaldehyde), 아세테이트 디하이드레이트(Acetate Dihydrate) 중 어느 하나 이상의 유기물 리간드로 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the photosensitive metal-organic precursor layer,
Ethylhexanoate, Acetylacetonate, Dialkyldithiocarbamates, Carboxylic acids, Carboxylates, Pyridine, Diamines, Arsines, Diarsines, Phosphines, Diphosphines, Butoxide, Isopropoxide, Ethoxide, Chloride, Acetate (Acetate), Carbonyl, Carbonate, Hydroxide, Arenas, Beta-Diketonate, 2-Nitrobenzaldihydr (2- Nitrobenzaldehyde), Acetate Dihydrate (Acetate Dihydrate) A method for producing a three-dimensional nanostructure, characterized in that consisting of at least one organic ligand.
청구항 1에 있어서, 상기 감광성 금속-유기물 전구체 층은,
헥산, 4-메틸-2-펜타논(4-Methyl-2-Pentanone), 케톤, 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 디메틸설폭사이드(Dimethyl Sulfoxide: DMSO), 디메틸포름아마이드(Dimethylformamide: DMF), 아세토니트릴, 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran: THF), 테칸, 노난, 옥탄, 헵탄, 펜탄, 2-메톡시에탄올(E-Methoxyethanol)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나 이상의 용매를 이용해 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the photosensitive metal-organic precursor layer,
Hexane, 4-Methyl-2-pentanone, ketone, water, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, pentanol, hexanol, dimethyl sulfoxide (DMSO), At least one selected from the group consisting of dimethylformamide (DMF), acetonitrile, tetrahydrofuran (THF), tecan, nonane, octane, heptane, pentane, and 2-methoxyethanol (E-Methoxyethanol) Method for producing a three-dimensional nanostructure, characterized in that produced using a solvent.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 임프린트 스탬프 또는 제2 임프린트 스탬프는 실리콘(Si), 산화실리콘(SiO2), 석영(Quartz), 니켈(Ni), 구리(Cu) 중 어느 하나로 이루어지거나, PDMS(Polydimethylsiloxane), PUA(Polyurethane acrylate), ETFE(Ethylene Tetrafluoroethylene), PFA(Perfluoroalkyl acrylate), PFPE(Perfluoropolyether), PTFE(Polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나 이상을 포함하는 폴리머 스탬프를 사용하는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체 제조방법.The method of claim 1, wherein the first imprint stamp or the second imprint stamp is made of any one of silicon (Si), silicon oxide (SiO 2 ), quartz (Quartz), nickel (Ni), copper (Cu), or PDMS ( Three-dimensional nanostructure, characterized in that using a polymer stamp comprising at least one of polydimethylsiloxane (PUA), polyurethane acrylate (PUA), ethylene tetrafluoroethylene (ETFE), perfluoroalkyl acrylate (PFA), perfluoropolyether (PFPE), polytetrafluoroethylene (PTFE) Manufacturing method. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 임프린트용 스탬프(Imprint Stamp) 또는 제2 임프린트용 스탬프(Imprint Stamp)로 가압하고 빛을 조사하는 경우,
자외선, 마이크로웨이브(Microwave), X선 및 감마선 중 어느 하나를 상기 임프린트 레진 층 또는 감광성 금속-유기물 전구체 층에 조사하며, 상기 자외선 조사 시 조사시간은 1초~5시간인 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체 제조방법.
The method of claim 1, wherein when pressed with the first imprint stamp or the second imprint stamp and irradiated with light,
Any one of ultraviolet rays, microwaves, X-rays and gamma rays is irradiated to the imprint resin layer or the photosensitive metal-organic precursor layer, and the irradiation time is 3 seconds, characterized in that the irradiation time is 1 second to 5 hours. Nanostructure manufacturing method.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 임프린트용 스탬프(Imprint Stamp) 또는 제2 임프린트용 스탬프(Imprint Stamp)로 가압하고 가열하는 경우,
가열 온도는 30~300℃의 범위에서 진행되며, 1초~5시간 동안 상기 임프린트 레진 층 또는 감광성 금속-유기물 전구체 층을 가열하는 것을 특징으로 하는 3차원 나노구조체 제조방법.
The method of claim 1, wherein when pressurized and heated with the first imprint stamp or the second imprint stamp,
The heating temperature is in the range of 30 ~ 300 ℃, 3D nanostructure manufacturing method characterized in that for heating the imprint resin layer or photosensitive metal-organic precursor layer for 1 second to 5 hours.
삭제delete 삭제delete
KR1020110135977A 2011-12-16 2011-12-16 Method for Manufacturing 3-dimensional Nanostructures by Imprint Lithography and 3-dimensional Nanostructures thereby KR101357087B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110135977A KR101357087B1 (en) 2011-12-16 2011-12-16 Method for Manufacturing 3-dimensional Nanostructures by Imprint Lithography and 3-dimensional Nanostructures thereby

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110135977A KR101357087B1 (en) 2011-12-16 2011-12-16 Method for Manufacturing 3-dimensional Nanostructures by Imprint Lithography and 3-dimensional Nanostructures thereby

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130068668A KR20130068668A (en) 2013-06-26
KR101357087B1 true KR101357087B1 (en) 2014-02-04

Family

ID=48864244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110135977A KR101357087B1 (en) 2011-12-16 2011-12-16 Method for Manufacturing 3-dimensional Nanostructures by Imprint Lithography and 3-dimensional Nanostructures thereby

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101357087B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101508185B1 (en) * 2013-11-13 2015-04-07 (재)한국나노기술원 3-Dimensional Metal Oxide Structure and Production Method Therefor
KR101963960B1 (en) * 2017-08-16 2019-03-29 고려대학교 산학협력단 Thin Film, Laminate, Patterns of NaYF4 and Method for Manufacturing The Same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110140305A1 (en) 2005-02-17 2011-06-16 Yongan Xu Method of low temperature imprinting process with high pattern transfer yield

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110140305A1 (en) 2005-02-17 2011-06-16 Yongan Xu Method of low temperature imprinting process with high pattern transfer yield

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Langmuir, 27, 12235-12242 (2011) *
Microelectronic Engineering, 86(11), 2228-2231 (2009) *

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130068668A (en) 2013-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100965904B1 (en) Patterning method of metal oxide thin film using nanoimprint and manufacturing method of light emitting diode
US8486753B2 (en) Patterning method of metal oxide thin film using nanoimprinting, and manufacturing method of light emitting diode
KR20130012291A (en) 3-dimensional aligned nanostructure prepared by both imprint lithography and lift-off processes, and method of manufacturing for the same
KR101088359B1 (en) Method of forming patterns using nanoimprint
US8168107B2 (en) Method of forming a pattern using nano imprinting and method of manufacturing a mold to form such a pattern
KR101249933B1 (en) Micro-Nano Hybrid Patterned Stamp Using Micro Patterned Stamp for Imprint Lithography and Method of Manufacturing for the Same
KR101357065B1 (en) Method for adjust refractive index of Multilayer Nanostructure Using Imprint Lithography and Lift-Off Processes
KR101235360B1 (en) Manufacturing method of ceramic template having fine pattern
KR101357087B1 (en) Method for Manufacturing 3-dimensional Nanostructures by Imprint Lithography and 3-dimensional Nanostructures thereby
KR101419531B1 (en) Fabrication of alligned metal oxide nanostructure
EP3619160B1 (en) Methods for micro and nano fabrication by selective template removal
KR101663629B1 (en) metal or metal oxide asymmetric nanostructures using variable shaped imprint stamp
KR100884811B1 (en) Fabricating method of stamp for large area using imprint lithography
KR101681753B1 (en) Manufacturing method of metal oxide complex structure using meta-thermal imprinting and photolithography
KR101769749B1 (en) Manufacturing method of double-sided pattern with horizontally controlled-refractive index and double-sided pattern thereby
KR101673971B1 (en) Manufacturing method of metal oxide complex structure using meta-UV imprinting and photolithography
TW201340172A (en) Transparent substrate having nano pattern and method of manufacturing the same
KR101508185B1 (en) 3-Dimensional Metal Oxide Structure and Production Method Therefor
KR101205826B1 (en) Fabrication method of new stamps with various pattern shapes or dimensions using one stamp
KR101334920B1 (en) Method of patterning using microwave
KR101846236B1 (en) Manufacturing method of double-sided pattern and Transfer tape using double-sided pattern thereby
KR101270499B1 (en) Method of forming patterns using nanoimprint method
KR101581437B1 (en) Fabrication method of asymmetric nanostructures for metal and metal oxide
KR20120070076A (en) Fabrication method of stamp comprising micro/nano hybrid pattern
KR20120054152A (en) Fabrication method of nano-patterned stamp for nanoimprint lithography

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170103

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180102

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190102

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200103

Year of fee payment: 7