KR101379321B1

KR101379321B1 - 나노임프린트 리소그라피용 주형 표면에 항부착성 물질을 코팅하는 방법

Info

Publication number: KR101379321B1
Application number: KR1020110038338A
Authority: KR
Inventors: 임상규; 류일환; 홍다정
Original assignee: 국민대학교산학협력단
Priority date: 2011-04-25
Filing date: 2011-04-25
Publication date: 2014-03-31
Also published as: KR20120120633A

Abstract

본 발명은 나노임프린트 리소그라피(nanoimprint lithography)용 주형 표면에 항부착성 물질(anti-adhesive material)을 코팅하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 나노임프린트 리소그라피용 주형(mold) 표면에 항부착성 물질을 코팅하는 방법에 있어서, ⅰ)주형을 염기성 산화용액과 반응시켜 표면 산화를 진행하는 단계,; ⅱ)상기 표면이 산화된 주형을 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyl triethoxysilane, APTES) 용액과 반응시켜 주형 표면의 -OH(수산기)와 반응시켜 APTES를 주형 표면에 부착시키는 단계 및; ⅲ)상기 APTES가 부착된 주형을 모노글리시딜 에테르 폴리디메틸실록산(monoglycidyl ether terminated polydimethylsiloxane(PDMS)) 용액과 반응시켜 상기 APTES에 항부착성 물질로서 PDMS를 부착시키는 단계를 포함한 나노 임프린트 리소그라피용 주형 표면에 항부착성 물질을 코팅하는 방법에 관한 것으로, 본 발명은 기존의 광학적 산화방법을 사용하지 않아 주형을 손상시키지 않으면서도 나노임프린트 리소그래피용 주형, 특히 100nm 이하의 주기를 갖는 미세 주형이나 고단차의 주형에도 높은 정확도 및 접촉각을 갖도록 주형 표면에 효과적으로 항부착성 물질을 코팅하는 방법을 제공한다.

Description

나노임프린트 리소그라피용 주형 표면에 항부착성 물질을 코팅하는 방법{COATING METHOD OF ANTI-ADHESIVE MATERIAL ON MOLD SURFACE FOR NANOIMPRINT LITHOGRAPHY}

본 발명은 나노임프린트 리소그라피(nanoimprint lithography)용 주형 표면에 항부착성 물질(anti-adhesive material)을 코팅하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 나노임프린트 리소그라피용 주형(mold) 표면에 항부착성 물질을 코팅하는 방법에 있어서, ⅰ)주형을 염기성 산화용액과 반응시켜 표면 산화를 진행하는 단계,; ⅱ)상기 표면이 산화된 주형을 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyl triethoxysilane, APTES) 용액과 반응시켜 주형 표면의 -OH(수산기)와 반응시켜 APTES를 주형 표면에 부착시키는 단계 및; ⅲ)상기 APTES가 부착된 주형을 모노글리시딜 에테르 폴리디메틸실록산(monoglycidyl ether terminated polydimethylsiloxane(PDMS)) 용액과 반응시켜 상기 APTES에 항부착성 물질로서 PDMS를 부착시키는 단계를 포함한 나노 임프린트 리소그라피용 주형 표면에 항부착성 물질을 코팅하는 방법에 관한 것이다.

1995년 프린스턴 대학의 Chou 교수가 최초로 제안한 나노 임프린트 리소그라피는 나노 크기의 패턴을 가지는 단단한 원판 주형을 고분자로 코팅된 기판 위에 열과 압력을 이용하여 찍어내는 직접 각인 기술로서, 원판의 나노패턴이 반대 형상으로 전사된 나노 패턴을 가진 고분자 박막을 손쉽고 정확하게 제조할 수 있는 기술이다. 원판 주형의 경우 주로 산화실리콘(SiO2)이나 실리콘 웨이퍼(Si-wafer)와 같은 무기물 표면에 화학적 식각이나 원자빔 식각 방법을 이용하여 나노 패턴을 만든다.

그러나 나노 임프린트 리소그라피는 대상 물질에 주형 물질을 고압으로 누르는 공정이 포함되므로 무기질 원판 물질의 단단한 특성 때문에 반복적으로 원판 주형을 사용할 경우, 원판 주형의 나노구조가 파괴될 가능성이 있다. 또한, 무기질 원판과 고분자 대상 물질간의 열팽창 정도 차이에서 오는 나노구조의 변형, 원판의 오염문제 등 해결해야 할 문제가 많다. 최근 이와 같은 문제점을 개선하기 위해, 무기물을 단단한 재질의 고분자로 대체하려는 연구가 진행되고 있다. 고분자 물질을 사용할 경우, 하나의 무기물 원판 주형에서 여러 개의 고분자 레플리카 주형을 제작할 수 있으므로 원판의 오염을 근본적으로 줄일 수 있다. 또한 무기물 주형에 비해 경제성 면에서도 장점을 가진다. 대상 고분자 물질로는 임프린팅 공정을 충분히 견딜 수 있을 정도의 강도를 가지는 우레탄 계열, 혹은 에폭사이드 계열의 고분자 물질이 주로 사용된다. 그러나 이러한 고분자 물질들은 높은 표면에너지 때문에 이를 주형으로 사용하여 나노 임프린트 리소그라피를 진행할 경우, 주형 물질과 패턴이 전사되는 대상 물질 사이가 서로 강하게 접착되어 이에 때른 패턴 왜곡 현상과 주형의 오염 문제가 발생하게 된다. 이를 해결하기 위해 항부착성질인 PDMS(poly dimethylsiloxane) 등의 물질을 주형 표면에 코팅하는 연구가 시도되고 있다. 그러나 백 나노미터 이하의 주기를 가지는 미세 나노구조체나 지름:길이의 비가 1:5 이상의 고단차(high aspect ratio)를 가지는 주형의 경우, 균일한 항부착성 물질 코팅이 다음과 같은 두 가지 이유로 매우 어렵다.

첫 번째는 항부착성 물질 코팅을 위한 전처리 과정에 주형 표면 산화 공정이 필수적인데, 이 때 기존에 주로 사용되어 온 광산화(photooxidation)법은 광경화성 수지로 만들어진 레플리카 주형에 손상을 가져와 임프린팅시 정확도(fidelity)가 보장되지 않는 어려움이 있다. 이러한 문제는 특히 나노구조체의 주기가 작아질수록 매우 심각해진다. 두 번째 어려움은 고단차를 가지는 주형의 경우, 코팅 물질이 나노구조체 안으로 완벽하게 침투되지 않는다는 것이다. 이로 인하여 레플리카 주형이 원판 주형의 나노구조를 그대로 복제하기 매우 어렵다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기존의 광학적 산화방법을 사용하지 않아 주형을 손상시키지 않으면서도 나노임프린트 리소그래피용 주형, 특히 100nm 이하의 주기를 갖는 미세 주형이나 고단차의 주형에도 높은 정확도 및 접촉각을 갖도록 주형 표면에 효과적으로 항부착성 물질을 코팅하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 나노임프린트 리소그라피 (nanoimprint lithography)용 주형(mold) 표면에 항부착성 물질을 코팅하는 방법에 있어서, ⅰ)주형을 염기성 산화용액과 반응시켜 표면 산화를 진행하는 단계,; ⅱ)상기 표면이 산화된 주형을 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyl triethoxysilane, APTES) 용액과 반응시켜 주형 표면의 -OH(수산기)와 반응시켜 APTES를 주형 표면에 부착시키는 단계 및; ⅲ)상기 APTES가 부착된 주형을 모노글리시딜 에테르 폴리디메틸실록산(monoglycidyl ether terminated polydimethylsiloxane(PDMS)) 용액과 반응시켜 상기 APTES에 항부착성 물질로서 PDMS를 부착시키는 단계를 포함한 나노임프린트 리소그라피용 주형에 항부착성 물질을 코팅하는 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 ⅲ)단계가 감압하에 수행되는 것을 특징으로 하는 나노임프린트 리소그라피용 주형에 항부착성 물질을 코팅하는 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 주형이 원판 주형에서 복제된 고분자 물질로 된 레플리카 주형(replica mold)인 것을 특징으로 하는 나노임프린트 리소그라피용 주형에 항부착성 물질을 코팅하는 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 염기성 산화용액이 염기로서 암모니아와 과산화수소를 포함한 수용액이며, 상기 암모니아수(25 wt%), 과산화수소(28 wt%) 및 물의 비율이 부피비로 1: 0.7 내지 5: 5 범위인 것을 특징으로 하는 나노임프린트 리소그라피용 주형에 항부착성 물질을 코팅하는 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 나노 임프린트 리소그라피용 주형 표면에 항부착성 물질을 코팅하는 방법에 의하면 100nm 이하의 주기 또는 고단차를 가지는 경우에도 주형의 표면에 비파괴적으로 염기성 용액 산화 처리가 적용된 항부착성 물질을 균일하게 코팅할 수 있어 좋은 정확도와 재현성을 가지는 항부착성 물질이 코팅된 나노 임프린트 리소그라피용 주형을 제작할 수 있다.

도 1은 본 발명의 나노 구조 레플리카 주형의 제조 과정을 설명하기 위한 공정 이해도
도 2는 각각 (a) 진공조에 투입하지 않고 제작된 레플리카 주형과 (b) 진공조에 투입하여 제작된 레플리카 주형의 비교 SEM 사진
도 3은 광산화법을 이용하여 각각 (a) 1분, (b) 2분, (c) 4분, (d) 8분의 산화 공정을 거친 후 제작된 레플리카 주형의 SEM 사진
도 4는 본발명의 방법으로 염기성 산화용액 산화법을 이용하여 각각 (a) 5분, (b) 10분, (c) 15분, (d) 30분의 산화 공정을 거친 후 제작된 레플리카 주형의 SEM 사진
도 5는 (a) 항부착성 물질 코팅을 하지 않은 레플리카 주형, (b)-(e)는 광산화법을 이용하여 표면 산화 후 항부착성 물질 코팅을 한 레플리카 주형으로 광산화 시간이 각각 (b) 1분, (c) 2분, (d) 4분, (e) 8분인 경우, (f)-(i)는 염기성 용액 산화법을 이용하여 표면 산화 후 항부착성 물질 코팅을 한 레플리카 주형으로 산화 처리 시간이 각각 (f) 2분, (g) 5분, (h) 10분, (i) 30분인 경우의 접촉각 측정 사진 및 시간에 따른 접촉각 변화 그래프

이하에서 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 나노 구조 레플리카 주형의 제조 과정은 도 1에 나타난 것과 같이 제조될 수 있다. 도 1은 본 발명의 나노 구조 레플리카 주형의 제조 과정을 설명하기 위한 공정 흐름도이다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 먼저 항부착성 물질이 코팅되어 있는 나노 구조의 원판 주형 물질 위에 레플리카 주형으로 사용될 광경화성 고분자 물질을 떨어뜨린 후, PET(poly-ethylene terephthalate) 필름을 사용하여 눌러 준다. 이후 일정 시간 동안 자외선을 조사하여 고분자 물질을 광경화 시킨 후 원판 주형으로부터 탈착시키면 원판 주형의 나노 구조와 반대 모양의 나노 구조 레플리카 주형을 얻을 수 있다. 이 주형 표면을 염기성 용액 산화법으로 처리하고 그 위에 항부착성 물질을 코팅함으로써 다른 고분자 물질의 나노 임프린트 리소그라피를 위한 나노 구조 레플리카 주형을 얻게 된다.

본 발명의 나노임프린트 리소그라피 (nanoimprint lithography)용 주형(mold) 표면에 항부착성 물질을 코팅하는 방법은 ⅰ)주형을 염기성 산화용액과 반응시켜 표면 산화를 진행하는 단계,; ⅱ)상기 표면이 산화된 주형을 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyl triethoxysilane, APTES) 용액과 반응시켜 주형 표면의 -OH(수산기)와 반응시켜 APTES를 주형 표면에 부착시키는 단계 및; ⅲ)상기 APTES가 부착된 주형을 모노글리시딜 에테르 폴리디메틸실록산(monoglycidyl ether terminated polydimethylsiloxane(PDMS)) 용액과 반응시켜 상기 APTES에 항부착성 물질로서 PDMS를 부착시키는 단계를 포함한다.

본 발명에 있어서 상기 나노임프린트 리소그래피용 주형은 원판 주형일 수도 있고 레플리카 주형(replica mold)일 수도 있다. 다만, 원판 주형의 경우 통상 금속 또는 금속산화물과 같이 광산화에도 손상의 염려가 적어 본 발명의 나노임프린트 리소그래피용 주형은 원칙적으로 광경화성 수지와 같은 고분자 재질의 레플리카 주형을 그 대상으로 한다. 또한, 본 발명에 적용 가능한 주형은 나노임프린트 리소그래피용으로 사용되는 것에 모두 적용 가능하며, 특히 종전 광산화 공정에는 적용이 어려운 것으로 알려진 100nm 이하의 패턴을 가진 주형이나 고단차 주형에도 항부착성 물질의 고른 도포가 가능함을 알 수 있다. 원판 주형은 고단차를 가지는 양극 산화 알루미늄 나노구조체를 예로 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 레플리카 주형에 적용되는 재질은 특별히 제한되는 것은 아니며, 자외선에 경화되는 고분자 물질, 바람직한 예로 에폭사이드계, 우레탄계 또는 이소시아네이트계 고분자 등을 들 수 있다.

본 발명의 나노임프린트 리소그라피 (nanoimprint lithography)용 주형(mold) 표면에 항부착성 물질을 코팅하는 방법은 ⅰ)주형을 염기성 산화용액과 반응시켜 표면 산화를 진행하는 단계를 포함한다. 일반적으로 기존의 항부착성 물질 코팅은 광산화 과정을 거치게 되는데, 이는 표면을 산화시킴으로써 표면에 수산화기를 많이 만들어 두어야 이것이 APTES와 효과적으로 반응하게 되고 이 APTES가 결국 항부착성 물질인 PDMS와 실란화 반응에 의해 결합되어 항부착성 물질 코팅이 효과적으로 이루어지기 때문이다. 그런데 고분자 주형의 경우, 특히 나노 구조를 가지는 고분자 물질의 경우, 광산화 과정을 거칠 경우, 그 표면에 심각한 손상을 입게 된다. 따라서, 본 발명에서는 광산화 반응보다 마일드(mild)한 산화방법인 염기성 산화용액을 이용하여 산화반응시 주형 표면의 손상을 방지할 수 있도록 하였다. 본 발명에 있어서 상기 염기성 산화용액은 주형 표면을 산화시켜 -OH(수산기)를 형성하기 위한 것이다. 또한, 산화반응에는 산(acid) 용액을 이용하는 것이 일반적이나, 산 용액은 산화와 더불어 고분자 재질의 레플리카 주형의 구조를 상하게 할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 산화용액의 pH를 7 이상의 염기성으로 하여 산화과정에서 레플리카 주형의 파괴를 방지하도록 한다. 상기 염기성 산화용액에 사용되는 염기의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니나, 유기물 제거에 효과가 있고 잔류가 적은 휘발성 염기인 암모니아를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 산화제의 종류 역시 특별히 제한되는 것은 아니나, 미세구조를 갖는 나노구조체가 대상임을 고려하면 세척 후 잔류가 적은 산화제를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에서는 산화제로서 과산화수소를 사용하였다. 본 발명의 실시예에서는 상기 염기성 산화용액으로 염기로서 암모니아수(25wt%)를, 산화제로서 과산화수소수(28wt%)를 포함한 수용액인 것을 사용 하였고, 상기 암모니아수와 과산화수소수 및 물의 비율이 부피비로 1: 0.7 내지 5: 5 의 범위인 것이 바람직하다.

본 발명의 나노임프린트 리소그라피 (nanoimprint lithography)용 주형(mold) 표면에 항부착성 물질을 코팅하는 방법은 상기 표면이 산화된 주형을 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyl triethoxysilane, APTES) 용액과 반응시켜 주형 표면의 -OH(수산기)와 반응시켜 APTES를 주형 표면에 부착시키는 단계를 포함한다. 항부착성 물질인 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)은 통상 주형 표면의 수산기와 반응을 하지 않는다. 따라서, 수산기와 PDMS를 연결하는 연결제로서 APTES를 주형 표면의 수산기와 우선적으로 반응시킨다.

상기 APTES가 부착된 주형은 모노글리시딜 에테르 폴리디메틸실록산(monoglycidyl ether terminated polydimethylsiloxane(PDMS)) 용액과 반응시켜 상기 APTES에 항부착성 물질로서 PDMS를 부착시키게 된다. APTES와 PDMS의 반응은 APTES의 아민기와 PDMS의 에폭시기의 실란화 반응으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 모두 알 수 있을 것이므로 본 명세서에서 더 이상의 설명은 하지 않기로 한다. 또한, 상기 ⅲ)단계 반응은 특별한 반응조건을 요하지 않으나, 감압(진공)하에 수행되는 것이 보다 바람직하다. 진공 조건하에 반응을 수행하는 경우 주형 내부의 공기가 빠져나가면서 PDMS가 주형의 패턴 속으로 보다 깊숙이 침투할 수 있도록 하여 100nm 이하의 패턴을 가진 주형이나 고단차 주형 등 복잡한 나노 구조체에도 고른 코팅이 가능해지기 때문이다.

본 명세서에서 용액과 주형의 반응으로 표현된 부분은 주형을 용액에 침지하거나 용액을 주형에 도포하는 방식으로 진행되었다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.

실시예 1(레플리카 주형의 제작)

우선 항부착성 물질 코팅을 하게 될 고단차를 가지는 양극 산화 알루미늄 나노 구조체(원판 주형)을 에탄올로 10분간 초음파 세정 후 질소로 표면을 건조시킨다. 세정, 건조된 무기물 원판은 자외선에 의한 표면 파괴가 거의 없으므로, 광산화법을 이용하여 30 분간 표면 산화 공정을 진행하고, 0.5 wt%로 맞추어진 APTES(3-(aminopropyl triethoxysilane)) 용액에 10분간 담가둔다. APTES 에 10분간 방치 되었던 원판을 꺼내어 증류수로 닦아주고, 질소로 표면을 건조시킨다. 이후 monoglycidyl ether terminated PDMS 용액을 원판위에 얇게 펴 발라준다. 이 때, 고단차를 가지는 원판의 경우, 대기 중에서 실험을 진행할 때는 나노구조체의 깊은 곳까지 들어가기 어려운 단점이 있다. 이를 해결하기 위하여, PDMS 용액 처리를 마친 원판을 압력 ~1.0 X 10^-3Torr의 진공조에 넣어 30분간 나노구조체 속의 공기를 빼내어 줌으로써 PDMS 용액이 나노구조체 속으로 효과적으로 침투될 수 있도록 해 준다. 이후에 80℃로 4시간 가열하여 표면에 있는 APTES의 아민기와 PDMS의 에폭시기를 반응시켜 PDMS를 표면에 코팅시킨다. 4시간이 지난 후 이소프로필 알콜로 10분간 초음파 세정 후 질소로 표면을 건조시킨다.

진공조를 사용함으로써 나노구조체 깊숙한 곳까지 항부착성 코팅이 되었다는 것은 이후 레플리카 주형 제작을 통해 확인된다. 항부착성 물질이 코팅된 원판 주형에 레플리카 주형으로 사용하게 될 광경화성 고분자 물질을 적하한다. 이후 압력 ~1.0 X 10^-3Torr의 진공조에 넣어 원판 나노 구조체와 레플리카 주형 사이의 공기를 효과적으로 제거해 준다. 10분이 지난 후 PET 필름으로 눌러 주고, 365nm 파장의 자외선을 1시간 동안 조사하여 레플리카 주형 물질을 광경화 시키고 떼어낸다. 이렇게 만들어진 레플리카 주형을 주사전자현미경을 통해 분석하였다.

도 2는 각각 (a) 항부착성 코팅 과정을 대기 중에서만 진행한 레플리카 주형의 표면과 (b) 항부착성 코팅 과정을 진공조에서 실시한 레플리카 주형 표면의 주사전자현미경 데이터이다. 도 2(b)에서 알 수 있는 바와 같이, 진공조에 넣어 공정을 진행한 레플리카 주형의 경우 일정한 길이를 가지는 나노구조체를 제작 할 수 있었으나, 진공조에 넣지 않고 공정을 진행한 레플리카 주형의 경우(도 2a), 나노구조체의 길이가 일정하지 않음을 확인할 수 있다. 즉 원판 주형의 나노구조체 안으로 PDMS나 레플리카 주형 물질이 깊숙이 들어가지 못했음을 알 수 있다. 이것은 원판 주형에 항부착성 물질 코팅시 진공조에서 공정을 진행해야만 나노구조체 속의 공기가 제거되어 항부착성 물질이 나노구조체의 깊숙한 곳까지 침투함으로써 레플리카 주형 제작시 완벽한 전사가 될 수 있음을 의미한다.

실시예 2 및 비교예(레플리카 주형에 항부착성 물질 코팅)

전술한 방법 중 원판 주형의 항부착성 물질 코팅을 진공에서 수행하여 제조된 레플리카 주형을 이용하여 다시 그 표면에 항부착성 물질 코팅을 진행하였다. 염기성 산화용액으로는 암모니아수, 과산화수소 그리고 물을 적당한 비율로 섞어 사용하였고, 비교를 위해 자외선에 의한 광산화 결과와 대비하였다. 광산화 과정으로 항부착성 물질을 코팅하는 공정의 경우, 실시예 1의 방법과 동일하다.

염기성 산화용액의 경우, 광경화성 수지로 만들어진 나노 구조 레플리카 주형을 에탄올을 이용하여 10분간 초음파 세정 후 질소로 표면을 건조시킨다. 암모니아수(25 wt%), 과산화수소(28 wt%) 그리고 물을 각각 1:1:5의 부피 비율로 혼합한 용액을 80℃로 가열하고 세정, 건조된 레플리카 몰드를 투입한다. 각각 2분에서 30분간 처리하고 꺼내어 물로 세정 후 질소로 건조 시킨다. 이후 APTES 처리와 monoglycidyl ether terminated PDMS 용액 처리를 실시예1 과 동일한 방법으로 진행하였다. 이렇게 제작된 레플리카 주형을 주사전자현미경과 접촉각 측정을 통해 분석하였다. 도 3은 광산화 시간(a-1분, b-2분, c-4분, d-8분)에 따른 레플리카 주형의 전자주사현미경 사진이고, 도 4는 염기성 용액 산화 시간(a-5분, b-10분, c-15분, d-30분)에 따른 레플리카 주형의 전자주사현미경의 사진이다. 두 경우 모두 표면 산화 공정 이후에 APTES 처리와 PDMS 처리를 거친 후 측정된 것으로, 시간이 지남에 따라 레플리카 주형의 코팅 표면 손상에 의해 표면에너지가 높아져서 나노 구조체들이 서로 들러붙는 현상을 관찰할 수 있다. 그러나 염기성 용액 산화법의 경우가 광산화법에 비해 훨씬 장시간 표면 나노구조가 유지되는 것을 알 수 있다. 즉, 광산화의 경우, 4분 정도가 지나면 표면 나노 구조 붕괴가 일어나기 시작하지만 염기성 용액 산화의 경우 15분 정도 후에 비슷한 표면 나노 구조 붕괴가 관찰된다. 도 5는 두 가지 비교 산화 방법에 대해 각각 시간에 따른 접촉각 측정 결과를 보여 주는 데이터이다. 표면 산화가 얼마나 효과적으로 잘 되었는지는 표면의 접촉각 측정을 통해 알 수 있다. 즉, 표면의 산화가 더 효과적일수록 APTES 처리가 잘 되어 표면의 접촉각을 결정하는 PDMS 코팅 처리 또한 효과적으로 일어나게 되고, 그 결과 접촉각이 증가하게 된다. 표면에 산화 처리를 하지 않은 경우(도 5a)의 레플리카 주형은 95±2°의 접촉각을 보여 준다. 두 가지 산화 처리의 경우 모두 레플리카 주형 표면의 접촉각은 시간이 지남에 따라 증가하다 급격히 감소하는 현상이 관찰되었다. 이러한 결과를 주사전자현미경 분석과 연관 지어 생각해 보면, 어느 특정한 시간이 지나면 표면이 완전히 산화되어 식각되어 버리는 현상과 무관하지 않다. 광산화법을 이용한 주형의 경우, 2분간 처리 했을 때 109±2°의 최대 접촉각을 확인할 수 있었다. 반면 염기성 산화용액을 이용한 항부착성 물질 코팅의 경우, 5분간 처리 했을 때, 121±2°의 최대 접촉각을 확인할 수 있었다. 이는 광산화법을 이용한 항부착성 물질 코팅보다 본 발명의 염기성 용액 산화법을 이용한 항부착성 물질 코팅이 더 효율적임을 말해준다. 또한, 광산화법의 경우 주형 표면이 충분히 산화되기 전에 자외선에 의한 식각이 먼저 일어남을 의미한다.

앞에서 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석 되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다.

Claims

나노임프린트 리소그라피 (nanoimprint lithography)용 주형(mold) 표면에 항부착성 물질을 코팅하는 방법에 있어서,
ⅰ)주형을 염기성 산화용액과 반응시켜 표면 산화를 진행하는 단계,;
ⅱ)상기 표면이 산화된 주형을 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyl triethoxysilane, APTES) 용액과 반응시켜 주형 표면의 -OH(수산기)와 반응시켜 APTES를 주형 표면에 부착시키는 단계 및;
ⅲ)상기 APTES가 부착된 주형을 모노글리시딜 에테르 폴리디메틸실록산(monoglycidyl ether terminated polydimethylsiloxane(PDMS)) 용액과 반응시켜 상기 APTES에 항부착성 물질로서 PDMS를 부착시키는 단계를 포함하되,
상기 염기성 산화용액은 염기로서 암모니아와 과산화수소를 포함한 수용액이며, 상기 암모니아수(25 wt%), 과산화수소(28 wt%) 및 물의 비율이 부피비로 1: 0.7 내지 5: 5 범위인 것을 특징으로 한 나노임프린트 리소그라피용 주형에 항부착성 물질을 코팅하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 ⅲ)단계는 감압하에 수행되는 것을 특징으로 하는 나노임프린트 리소그라피용 주형에 항부착성 물질을 코팅하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 주형은 원판 주형에서 복제된 고분자 물질로 된 레플리카 주형(replica mold)인 것을 특징으로 하는 나노임프린트 리소그라피용 주형에 항부착성 물질을 코팅하는 방법.
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