KR101581437B1 - Fabrication method of asymmetric nanostructures for metal and metal oxide - Google Patents

Fabrication method of asymmetric nanostructures for metal and metal oxide Download PDF

Info

Publication number
KR101581437B1
KR101581437B1 KR1020130161605A KR20130161605A KR101581437B1 KR 101581437 B1 KR101581437 B1 KR 101581437B1 KR 1020130161605 A KR1020130161605 A KR 1020130161605A KR 20130161605 A KR20130161605 A KR 20130161605A KR 101581437 B1 KR101581437 B1 KR 101581437B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal
imprint
layer
asymmetric
metal oxide
Prior art date
Application number
KR1020130161605A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20150073645A (en
Inventor
박형호
허은진
김신근
이근우
신현범
성호근
박경호
강호관
김희중
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 KR1020130161605A priority Critical patent/KR101581437B1/en
Publication of KR20150073645A publication Critical patent/KR20150073645A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101581437B1 publication Critical patent/KR101581437B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82BNANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B82B3/0095Manufacture or treatments or nanostructures not provided for in groups B82B3/0009 - B82B3/009
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00

Abstract

본 발명은 비대칭형 나노구조체의 형성방법에 관한 것으로서, 기판 또는 박막 상에 임프린트층을 형성하는 제1단계와, 상기 임프린트층 상에 가변형 임프린트용 스탬프를 위치시켜, 상기 가변형 임프린트용 스탬프의 패턴을 변형시키기 위한 압력 또는 방향으로 가변형 임프린트용 스탬프를 가압하고, 경화 공정을 수행하여 비대칭 패턴층을 형성하는 제2단계와, 상기 비대칭 패턴층의 잔류막을 제거하여 기판 또는 박막의 일부 영역을 노출시키는 제3단계와, 상기 노출된 기판 또는 박막 영역 및 비대칭 패턴층 상에 금속 또는 금속산화물을 증착하는 제4단계와, 상기 비대칭 패턴층을 제거하여 기판 또는 박막 상에 금속 또는 금속산화물 패턴을 형성하는 제5단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체의 형성방법을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 간단한 공정에 의해 대면적의 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체를 얻을 수 있으며, 상기 가변형 임프린트용 스탬프의 압력 또는 방향에 따라 패턴의 비대칭성 정도를 조절할 수 있어 다양한 분야에 활용할 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to a method of forming an asymmetric nanostructure, comprising a first step of forming an imprint layer on a substrate or a thin film, a step of positioning a variable imprint stamp on the imprint layer, A second step of pressing the variable imprint stamp in a pressure or direction for deforming and performing a hardening step to form an asymmetrical pattern layer; and a step of removing a residual film of the asymmetric pattern layer to expose a part of the substrate or the thin film A fourth step of depositing a metal or a metal oxide on the exposed substrate or thin film region and the asymmetric pattern layer; a step of removing the asymmetric pattern layer to form a metal or metal oxide pattern on the substrate or thin film; The method of claim 1, wherein the asymmetric metal or metal oxide nanostructure The castle way to a technical base. As a result, asymmetric metal or metal oxide nanostructures having a large area can be obtained by a simple process, and the degree of asymmetry of patterns can be adjusted according to the pressure or direction of the variable imprint stamp, have.

Description

비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체의 형성방법{Fabrication method of asymmetric nanostructures for metal and metal oxide}[0001] The present invention relates to a method for forming asymmetric metal or metal oxide nanostructures,

본 발명은 비대칭형 나노구조체의 형성방법에 관한 것으로서, 특히 패턴의 형태가 압력에 따라 변형이 가능한 가변형 임프린트용 스탬프를 이용하여 비대칭 패턴층을 형성함으로써, 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체를 형성하는 것이다.The present invention relates to a method of forming an asymmetric nanostructure, and more particularly, to a method for forming an asymmetric patterned metal or metal oxide nanostructure by forming an asymmetric pattern layer using a variable imprint stamp, will be.

최근 전자소자의 고집적화, 소형화 추세에 따라 나노구조체 및 그 제조방법에 대한 연구가 매우 활발히 진행되고 있다. 일반적으로 나노구조체는 수 ㎚ 크기의 입자로 이루어져 광학적, 자기적, 전기적 성질을 가지며, 입자의 크기에 따라 상이한 성질을 나타낸다.2. Description of the Related Art In recent years, studies on nanostructures and manufacturing methods thereof have been actively pursued in accordance with the trend toward higher integration and miniaturization of electronic devices. In general, nanostructures are composed of particles with a size of several nanometers and have optical, magnetic, and electrical properties, and exhibit different properties depending on the particle size.

여기에서 나노구조체라 함은 금속 또는 비금속, 반도체, 자성체 등 그 종류를 불문하며, 목적 및 용도에 따라 다양한 재료로 형성된다.Here, the nanostructure refers to a metal or a non-metal, a semiconductor, a magnetic material, or the like, and is formed of various materials depending on purposes and applications.

특히, 본 발명에서는 금속 나노구조체 또는 금속산화물 나노구조체에 관심이 있으며, 금속산화물 나노구조체는 절연체 또는 유전체, 자성체로서 다양한 전자 소자에 이용되고 있다. 이러한 나노구조체를 전자 소자로 사용하기 위해서는 패턴이 필수적이며, 일반적으로 나노구조체의 패턴은 박막의 증착, 패터닝 및 식각 공정에 의해 형성된다.Particularly, in the present invention, metal nanostructures or metal oxide nanostructures are of interest. Metal oxide nanostructures are used in various electronic devices as insulators, dielectrics, and magnetic materials. In order to use such a nanostructure as an electronic device, a pattern is essential. In general, a pattern of a nanostructure is formed by deposition, patterning, and etching of a thin film.

이에 의해 본 출원인은 나노구조체를 얻기 위해서 다양한 시도를 해왔으며, 대한민국특허청 출원번호 10-2008-0098598호(금속나노구조체의 형성방법 및 상기 방법에 의하여 형성된 금속나노구조체), 출원번호 10-2011-0073391호(임프린트 리소그래피와 리프트 오프 공정을 이용한 3차원 구조의 정렬된 나노구조체 및 그 제조방법), 출원번호 10-2011-0117471호(임프린트 리소그래피와 리프트 오프 공정을 이용한 굴절률이 조절된 다층나노 구조체 제조방법), 출원번호 10-2011-0135977호(임프린트 리소그래피를 이용한 3차원 나노구조체 제조방법 및 이에 의해 제조된 3차원 나노구조체), 출원번호 10-2012-0152813호(정렬된 금속산화물 나노구조체 형성 방법)를 출원한 바 있다.Accordingly, Applicant has made various attempts to obtain nanostructures. Korean Patent Application No. 10-2008-0098598 (Method for forming metal nanostructure and metal nanostructure formed by the method), Application No. 10-2011- 0073391 (Aligned nanostructures with three-dimensional structure using imprint lithography and lift-off process and method for manufacturing the same), Application No. 10-2011-0117471 (Production of refractive index-controlled multilayer nanostructure using imprint lithography and lift- No. 10-2011-0135977 (a method for producing a three-dimensional nanostructure using imprint lithography and a three-dimensional nanostructure produced thereby), Application No. 10-2012-0152813 (Method for forming aligned metal oxide nanostructures) ).

그러나, 상기 종래기술은 나노구조체가 특정 방향으로 정렬된 상태로는 제공될 수 있지만, 패턴의 형태가 대칭을 이루어 패턴의 비대칭성에 기인한 비등방성의 성질을 이용한 분야에의 활용은 그 한계가 있었다.However, although the above-described conventional techniques can be provided in a state where the nanostructure is aligned in a specific direction, application of the nanostructure to an area using anisotropic properties due to pattern asymmetry has been limited.

특히, 이러한 나노구조체 패턴의 비대칭성에 기인한 비등방성을 이용하면, 자기장의 세기에 따른 전기저항 변화 특성으로부터 자기장 변화의 미세 검출이 가능하여, 초소형의 저전력형 고감도 자기장 센서, 바이오 센서, 가스 센서, 방향 센서 등에 이용될 수 있다. Particularly, by using the anisotropy due to the asymmetry of the pattern of the nano structure, it is possible to detect the change of the magnetic field from the electric resistance change characteristic according to the intensity of the magnetic field, and thus, a very small, low power type high sensitivity magnetic field sensor, Direction sensors and the like.

이를 위해 나노구조체 패턴을 비대칭성으로 형성하는 것에 대한 연구의 필요성이 있으며, Highly Sensitive Biosensing Using Arrays of Plasmonic Au Nanorodisks Realized by Nanoimprint Lithography(VOL.5, NO.2, 897-904, 2011, ACS Nano), Large Area Asymmetric Ferromagnetic nanoring Arrays Fabricated by Capillary Force Lithography(Electronic Material Letters, Vol. 8, No. 1(2012), pp. 71-74) 등이 있다.For this purpose, there is a need for research into forming nano-structured patterns asymmetrically, and Highly Sensitive Biosensing Using Arrays of Plasmonic Au Nanorodisks Realized by Nanoimprint Lithography (VOL.5, NO.2, 897-904, 2011, ACS Nano) , Large Area Asymmetric Ferromagnetic Nanor Arrays Fabricated by Capillary Force Lithography ( Electronic Material Letters, Vol. 8, No. 1 (2012), pp. 71-74 ).

첫 번째 기술은 기판 상에 레진을 형성하고, 나노임프린트 리소그래피에 의해 패턴을 형성한 후, 경사 전자빔 증착법(Tilted e-beam evaporation)에 의해 금속 잔류층(Residual layer)을 형성하고, 그 후 플라즈마에 의한 식각 및 전자빔 증착법에 의해 금속을 증착하여 타원형의 금속 나노구조체를 형성하는 것이다.First, a resin is formed on a substrate, a pattern is formed by nano-imprint lithography, a residual layer is formed by tilted e-beam evaporation, And a metal is deposited by an electron beam evaporation method to form an elliptic metal nano structure.

두 번째 기술은 모세관력 리소그래피(Capillary Force Lithography)에 의한 것으로서, 기판 상에 자기필름을 형성하고, 농도가 옅은(diluted) 고분자층을 형성한 후, 스탬프를 상기 고분자층 상에 위치시키면 모세관력에 의해 비대칭형의 패턴이 형성되고, 그 후 이온 밀링 공정을 수행하면 비대칭형의 나노구조체를 얻게 되는 것이다.The second technique is based on capillary force lithography. When a magnetic film is formed on a substrate, a diluted polymer layer is formed, and a stamp is placed on the polymer layer, a capillary force An asymmetric pattern is formed, and then an ion milling process is performed to obtain an asymmetric nanostructure.

그러나, 종래의 이러한 기술들은 공정 중에 바로 비대칭형 패턴 자체를 형성하게 되어, 패턴의 형태가 불균일하여 재현성이 떨어지며, 임프린팅 공정 외에 전자빔 증착법과 모세관력 리소그래피를 이용하고, 리프트 오프(lift off) 공정을 수행하는 등, 공정이 복잡하고 비용이 많이 드는 단점이 있다.However, these conventional techniques cause the asymmetric pattern itself to be formed immediately during the process, resulting in non-uniformity of the pattern and low reproducibility. In addition to the imprinting process, the electron beam deposition method and the capillary force lithography are used, The process is complicated and the cost is high.

또한, 대면적의 구현이 어려우며, 패턴의 비대칭성 정도의 제어가 용이하지 않아 그 활용도가 떨어지는 단점이 있다.In addition, it is difficult to realize a large area, and control of the degree of asymmetry of the pattern is not easy, and the utilization thereof is low.

상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 비대칭형 나노구조체의 형성방법에 관한 것으로서, 특히 패턴의 형태가 압력에 따라 변형이 가능한 가변형 임프린트용 스탬프를 이용하여 비대칭 패턴층을 형성함으로써, 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체의 제공을 그 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention relates to a method of forming an asymmetric nanostructure, and more particularly, to a method of forming an asymmetric pattern by using a stamp for variable imprint capable of deforming a pattern depending on a pressure, The object of the present invention is to provide a metal oxide nanostructure.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 기판 또는 박막 상에 임프린트층을 형성하는 제1단계와, 상기 임프린트층 상에 가변형 임프린트용 스탬프를 위치시켜, 상기 가변형 임프린트용 스탬프의 패턴을 변형시키기 위한 압력 또는 방향으로 가변형 임프린트용 스탬프를 가압하고, 경화 공정을 수행하여 비대칭 패턴층을 형성하는 제2단계와, 상기 비대칭 패턴층의 잔류막을 제거하여 기판 또는 박막의 일부 영역을 노출시키는 제3단계와, 상기 노출된 기판 또는 박막 영역 및 비대칭 패턴층 상에 금속 또는 금속산화물을 증착하는 제4단계와, 상기 비대칭 패턴층을 제거하여 기판 또는 박막 상에 금속 또는 금속산화물 패턴을 형성하는 제5단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체의 형성방법을 기술적 요지로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a variable imprint stamp, comprising the steps of: forming an imprint layer on a substrate or a thin film; placing a variable imprint stamp on the imprint layer; A third step of exposing a part of the substrate or thin film by removing a residual film of the asymmetric pattern layer; and a third step of exposing a part of the substrate or thin film by removing the remaining film of the asymmetric pattern layer, A fourth step of depositing a metal or a metal oxide on the exposed substrate or thin film region and the asymmetrical pattern layer, and a fifth step of forming the metal or metal oxide pattern on the substrate or thin film by removing the asymmetric pattern layer A method for forming an asymmetric metal or metal oxide nanostructure is provided. .

또한, 상기 기판은, 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP), 갈륨비소인(GaAsP), SiC, GaN, ZnO, MgO, 사파이어, 석영, 유리 중 어느 하나의 무기물 기판 또는 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리노르보넨(Polynorbornene), 폴리아크릴레이드(polyacrylate), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol), 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES) 중 어느 하나의 폴리머 기판을 사용한다.The substrate may be an inorganic substrate of any one of silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), gallium arsenide (GaP), gallium arsenide (GaAsP), SiC, GaN, ZnO, MgO, sapphire, quartz, It is also possible to use polycarbonate (PC), polyethylene naphthalate (PEN), polynorbornene, polyacrylate, polyvinyl alcohol, polyimide, polyethylene terephthalate polyethylene terephthalate (PET), and polyethersulfone (PES).

또한, 상기 제1단계의 임프린트층은, 임프린트 레진 또는 감광성 금속-유기물 전구체로 이루어지는 것이 바람직하며, 임프린트층의 두께는, 상기 가변형 임프린트용 스탬프의 패턴 두께보다 상대적으로 더 얇은 것이 바람직하다. 또한, 기판 또는 박막 상에 고분자층을 먼저 형성하고, 상기 임프린트층을 형성하는 것이 바람직하다.It is preferable that the imprint layer of the first step is made of an imprint resin or a photosensitive metal-organic precursor, and the thickness of the imprint layer is relatively thinner than the pattern thickness of the variable imprint stamp. It is also preferable that the polymer layer is first formed on the substrate or thin film, and the imprint layer is formed.

또한, 상기 고분자층은, 50nm ~ 3000nm 두께로 형성되며, PVC(Polyvinyl Chloride), Neoprene, PVA(Polyvinyl Alcohol), PMMA(Poly Methyl Meta Acrylate), PBMA(Poly Benzyl Meta Acrylate), PolyStylene, SOG(Spin On Glass), PDMS(Polydimethylsiloxane), PVFM(Poly Vinyl formal), Parylene, Polyester, Epoxy, Polyether, Polyimide 및 LOR (Lift-off resist) 중 어느 하나로 이루어진 것이 바람직하다.The polymer layer is formed to have a thickness of 50 nm to 3000 nm and is made of polyvinyl chloride (PVC), neoprene, polyvinyl alcohol (PVA), poly methyl methacrylate (PMMA), polybenzyl methacrylate (PBMA) On glass, polydimethylsiloxane (PDMS), polyvinyl formal (PVFM), parylene, polyester, epoxy, polyether, polyimide and LOR (lift-off resist).

또한, 상기 제2단계의 가변형 임프린트용 스탬프는, PDMS(Polydimethylsiloxane), PUA(Polyurethane acrylate), ETFE(Ethylene Tetrafluoroethylene), PFA(Perfluoroalkyl acrylate), PFPE(Perfluoropolyether) 및 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하다.The stamp for the variable imprint of the second step may be formed of any one of PDMS (Polydimethylsiloxane), PUA (Polyurethane acrylate), ETFE (Ethylene Tetrafluoroethylene), PFA (Perfluoroalkyl acrylate), PFPE (Perfluoropolyether) and PTFE (Polytetrafluoroethylene) .

또한, 상기 제2단계는, 상기 가변형 임프린트용 스탬프의 패턴을 변형시키기 위해 1.1bar~50bar의 압력으로 가변형 임프린트용 스탬프를 가압시키는 것이 바람직하며, 또한, 상기 가변형 임프린트용 스탬프의 패턴을 변형시키기 위해 상기 임프린트층과 가변형 임프린트용 스탬프의 계면에 평행한 방향으로 가변형 임프린트용 스탬프를 가압시키는 것이 바람직하다.In the second step, it is preferable to press the variable imprint stamp at a pressure of 1.1 bar to 50 bar in order to deform the pattern of the variable imprint stamp. Further, in order to deform the pattern of the variable imprint stamp It is preferable to press the variable imprint stamp in a direction parallel to the interface between the imprint layer and the variable imprint stamp.

또한, 상기 제2단계의 경화 공정은, 자외선에 의한 광경화에 의해 수행되며, 상기 임프린트층에 자외선을 1초 내지 5시간 조사하거나, 열에 의한 열경화에 의해 수행되며, 상기 임프린트층에 30℃ 내지 300℃에서 1초 내지 5시간 동안 열을 가하는 것이 바람직하다.The curing step of the second step is carried out by photo-curing by ultraviolet light, and is performed by irradiating ultraviolet rays to the imprint layer for 1 second to 5 hours or by thermal curing by heat, To 300 < 0 > C for 1 second to 5 hours.

또한, 상기 제3단계의 잔류막 제거는, BCl3, SiCl4, Cl2, HBr, SF6, CF4, C4F8, CH4, CHF3, NF3, CFCs(chlorofluorocarbons), H2 및 O2 로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 어느 하나 이상의 가스를 사용한 건식 식각에 의해 이루어지며, 상기 가스에 N2, Ar 및 He 중에서 선택되는 적어도 하나의 불활성 가스를 더 포함시켜 사용하는 것이 바람직하다.Further, the residual film removed in the third step, BCl 3, SiCl 4, Cl 2, HBr, SF 6, CF 4, C 4 F 8, CH 4, CHF 3, NF 3, CFCs (chlorofluorocarbons), H 2 and O is done by the second dry etching using at least any one or more gases selected from the group consisting of, preferably at least one for use by further comprising the inert gas is selected from the gases N 2, Ar and He.

여기에서, 상기 제4단계의 금속 또는 금속산화물의 증착은, 전자빔 증착기에 의하며, 상기 금속 또는 금속산화물은 10nm~1000nm 두께로 증착되는 것이 바람직하며, 상기 금속 또는 금속산화물은, 필요에 의해 이종(異種)의 금속 또는 금속산화물을 순차적으로 증착하여 다층구조를 이루는 것이 바람직하다.Here, the deposition of the metal or metal oxide in the fourth step is performed by an electron beam evaporator, and the metal or metal oxide is preferably deposited to a thickness of 10 nm to 1000 nm, It is preferable to form a multi-layer structure by sequentially depositing a metal or a metal oxide.

또한, 상기 비대칭 패턴층의 제거는, 아세톤, 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 및 2-메톡시에탄올(e-methoxyethanol)로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 용매에 의한 습식 식각 공정에 의하는 것이 바람직하다.The removal of the asymmetric pattern layer may be carried out in a solvent such as acetone, 4-methyl-2-pentanone, ketone, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, water, methanol, ethanol, propanol, isopropanol Such as butanol, pentanol, hexanol, dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), N-methylpyrrolidone, acetone, acetonitrile, tetrahydrofuran It is preferable to perform the wet etching process using at least one solvent selected from the group consisting of methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, heptane, pentane and 2-methoxyethanol.

본 발명은 간단한 공정에 의해 대면적의 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체를 얻을 수 있으며, 상기 가변형 임프린트용 스탬프의 압력, 방향 또는 임프린트층의 두께 조절을 통하여 패턴의 비대칭성 정도를 제어할 수 있어 다양하게 활용할 수 있는 효과가 있다.The asymmetrical metal or metal oxide nanostructure of large area can be obtained by a simple process and the degree of asymmetry of the pattern can be controlled by controlling the pressure, direction or thickness of the imprint layer of the variable imprint stamp There is an effect that can be utilized variously.

또한, 본 발명은 비대칭형 나노구조체를 형성하기 위해 금속 또는 금속산화물을 비대칭형으로 형성하는 것이 아니라, 가변형 임프린트용 스탬프에 의한 비대칭 패턴층을 먼저 형성한 후 금속 또는 금속산화물을 증착함으로써, 비대칭형 나노구조체의 변형을 방지할 수 있으며, 이로 인해 재현성이 우수하여 고품질의 나노구조체를 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention is not limited to forming asymmetric metal or metal oxides to form an asymmetric nanostructure, but may be formed by first forming an asymmetrical pattern layer by a stamp for variable imprint and then depositing metal or metal oxide, It is possible to prevent the deformation of the nanostructure, and as a result, it is possible to provide a high-quality nanostructure with excellent reproducibility.

또한, 가변형 임프린트 스탬프의 가압력이나 방향 등과 같은 임프린트 공정 조건의 조절을 통하여 다양한 형태를 갖는 비대칭형 금속 또는 금속산화물의 제작이 용이하여, 그 활용분야가 다양할 것으로 기대된다.It is also expected that various asymmetric metal or metal oxides can be easily produced by controlling the imprinting process conditions such as the pressing force and direction of the variable imprint stamp.

도 1 - 본 발명에 따른 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체의 형성방법에 대한 모식도.
도 2 - 본 발명의 실시예 1에 따른 데이타를 나타낸 도.
도 3 - 본 발명의 실시예 2에 따른 데이타를 나타낸 도.
1 is a schematic diagram of a method for forming an asymmetric metal or metal oxide nanostructure according to the present invention.
Fig. 2 is a view showing data according to Embodiment 1 of the present invention; Fig.
3 is a view showing data according to Embodiment 2 of the present invention;

본 발명은 비대칭형 나노구조체의 형성방법에 관한 것으로서, 특히 패턴의 형태가 압력에 따라 변형이 가능한 가변형 임프린트용 스탬프를 이용하여 비대칭 패턴층을 형성함으로써, 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체를 형성하는 것이다.The present invention relates to a method of forming an asymmetric nanostructure, and more particularly, to a method for forming an asymmetric patterned metal or metal oxide nanostructure by forming an asymmetric pattern layer using a variable imprint stamp, will be.

이에 의해 가변형 임프린트용 스탬프를 이용하여 비대칭형 패턴층을 형성함으로써, 간단한 공정에 의해 대면적의 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체를 얻을 수 있으며, 상기 가변형 임프린트용 스탬프의 압력, 방향 또는 임프린트층의 두께 조절에 따라 패턴의 비대칭성 정도를 제어할 수 있어 다양하게 활용할 수 있는 것이다.
As a result, by forming the asymmetrical pattern layer using the variable imprint stamp, it is possible to obtain a large area asymmetric metal or metal oxide nanostructure by a simple process, and the pressure or direction of the variable imprint stamp or the width of the imprint layer It is possible to control the degree of asymmetry of the pattern according to the thickness control and to utilize it variously.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명에 따른 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체의 형성방법에 대한 모식도이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a schematic view of a method for forming an asymmetric metal or metal oxide nanostructure according to the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체의 형성방법은, 기판 또는 박막 상에 임프린트층을 형성하는 제1단계와, 상기 임프린트층 상에 가변형 임프린트용 스탬프를 위치시켜, 상기 가변형 임프린트용 스탬프의 패턴을 변형시키기 위한 압력 또는 방향으로 가변형 임프린트용 스탬프를 가압하고, 경화 공정을 수행하여 비대칭 패턴층을 형성하는 제2단계와, 상기 비대칭 패턴층의 잔류막을 제거하여 기판 또는 박막의 일부 영역을 노출시키는 제3단계와, 상기 노출된 기판 또는 박막 영역 및 비대칭 패턴층 상에 금속 또는 금속산화물을 증착하는 제4단계와, 상기 비대칭 패턴층을 제거하여 기판 또는 박막 상에 금속 또는 금속산화물 패턴을 형성하는 제5단계로 크게 구성된다.As shown in the figure, a method of forming an asymmetric metal or metal oxide nanostructure according to the present invention includes a first step of forming an imprint layer on a substrate or a thin film, a step of placing a variable imprint stamp on the imprint layer, A second step of pressing a variable imprint stamp in a pressure or direction for deforming the pattern of the variable imprint stamp and performing a hardening step to form an asymmetrical pattern layer; A third step of exposing a part of the thin film, a fourth step of depositing a metal or a metal oxide on the exposed substrate or the thin film region and the asymmetric pattern layer, and removing the asymmetric pattern layer to form a metal Or a fifth step of forming a metal oxide pattern.

먼저, 본 발명에 따른 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체를 형성하기 위한 제1단계로, 기판 또는 박막 상에 임프린트층을 형성하는 것으로, 상기 임프린트층은 후술할 가변형 임프린트용 스탬프에 의한 임프린팅 및 경화 공정에 의해 패턴이 형성되는 부분이다.First, in a first step for forming an asymmetric metal or metal oxide nanostructure according to the present invention, an imprint layer is formed on a substrate or a thin film. The imprint layer is imprinted by a variable imprint stamp, It is the part where the pattern is formed by the curing process.

상기 기판은 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP), 갈륨비소인(GaAsP), SiC, GaN, ZnO, MgO, 사파이어, 석영, 유리 중 어느 하나의 무기물 기판 또는 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리노르보넨(Polynorbornene), 폴리아크릴레이드(polyacrylate), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol), 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES) 중 어느 하나의 폴리머 기판을 사용한다.The substrate may be any one of an inorganic substrate of silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP), gallium arsenide (GaAsP), SiC, GaN, ZnO, MgO, sapphire, quartz, polycarbonate, PC), polyethylene naphthalate (PEN), polynorbornene, polyacrylate, polyvinyl alcohol, polyimide, polyethylene terephthalate, PET, and polyethersulfone (PES).

그리고 상기 박막은 상기 기판 상층에 최종 사용하고자 하는 전자 소자에 따라 반도체 박막 등을 형성한 경우이며, 그 상층에 임프린트층을 형성하는 것이다.The thin film is formed by forming a semiconductor thin film or the like according to an electronic device to be finally used in the upper layer of the substrate, and forming an imprint layer on the upper layer.

여기에서, 상기 임프린트층은 임프린트 레진 또는 감광성 금속-유기물 전구체로 형성되어, 임프린팅 후 광경화 또는 열경화를 거치게 된다.Here, the imprint layer is formed of an imprint resin or a photosensitive metal-organic precursor, and is subjected to photo-curing or thermal curing after imprinting.

상기 임프린트 레진은 가교성 모노머, 아크릴산 에스테르 모노머, 방향족 비닐계 모노머, 수산기를 갖는 불포화 모노머, 산기를 갖는 불포화 모노머, 중합 연쇄 이동제, 산화 안정제 또는 중합 개시제 등을 사용한다.The imprinted resin uses a crosslinkable monomer, an acrylic ester monomer, an aromatic vinyl monomer, an unsaturated monomer having a hydroxyl group, an unsaturated monomer having an acid group, a polymerization chain transfer agent, an oxidation stabilizer or a polymerization initiator.

상세하게는 상기 가교성 모노머는 N-메틸로메타크릴 아마이드, 메톡시메틸메타크릴 아마이드, N-에톡시메틸메타크릴 아마이드, N-프로폭시메틸메타크릴 아마이드, N-이소프로폭시메틸메타크릴 아마이드, N-부톡시메틸메타크릴 아마이드, N-이소부톡시메틸메타크릴 아마이드 또는 N-터셔리부톡시메틸메타크릴 아마이드 중 어느 하나 이상으로 이루어지고, 아크릴산 에스테르 모노머는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 프로필메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 터셔리부틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 스테아릭메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트 또는 라우릴메타크릴레이트 중 어느 하나 이상으로 이루어진다.In detail, the crosslinkable monomer may be at least one selected from the group consisting of N-methyl methacrylamide, methoxymethyl methacrylamide, N-ethoxymethyl methacrylamide, N-propoxymethyl methacrylamide, N-isopropoxymethyl methacrylamide , N-butoxymethyl methacrylamide, N-isobutoxymethyl methacrylamide or N-tertiary butoxymethyl methacrylamide, and the acrylic acid ester monomer is at least one selected from the group consisting of methyl methacrylate, ethyl methacrylate , Propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, tertiary butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, benzyl methacrylate, phenyl methacrylate, stearic methacrylate, cyclo Hexyl methacrylate, or lauryl methacrylate.

또한, 방향족 비닐계 모노머는 스티렌, 트랜스메틸 스티렌, 메타메틸 스티렌, 알파메틸 스티렌, 베타메틸 스티렌 또는 4-메틸 스티렌 중 어느 하나 이상으로 이루어지고, 수산기를 갖는 불포화 모노머는 베타-히드록시 에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시부틸메타크릴레이트 또는 ε-카프로락톤을 부가한 히드록시에틸메타크릴레이트로 중 어느 하나 이상으로 이루어지며, 산기를 갖는 불포화 모노머는 아크릴산, 메타크릴산, 말레인산, 푸말산 또는 이타콘산 중 어느 하나 이상으로 이루어진다.The aromatic vinyl-based monomer may be any one or more of styrene, trans-methylstyrene, metmethylstyrene, alpha-methylstyrene, betamethylstyrene, and 4-methylstyrene. The unsaturated monomer having a hydroxyl group may be beta-hydroxyethylmethacryl Hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, hydroxybutyl methacrylate, or hydroxyethyl methacrylate to which? -Caprolactone is added; and the unsaturated monomer having an acid group is at least one selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, Maleic acid, fumaric acid or itaconic acid.

그리고, 상기 감광성 금속-유기물 전구체는 용매에 나노크기의 금속 및 유기물 리간드가 잘 분산된 금속-유기물 전구체 졸로 제공되게 된다.In addition, the photosensitive metal-organic precursor is provided as a metal-organic precursor sol in which nano-sized metal and organic ligands are well dispersed in a solvent.

상기 금속-유기물 전구체를 구성하는 금속 원소는 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), 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 가돌리늄(Gd), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 이리듐(Ir), 납(Pb), 비스무스(Bi), 폴로늄(Po) 및 우라늄(U)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 사용한다.The metal element constituting the metal-organic precursor may be lithium, beryllium, boron, sodium, magnesium, aluminum, silicon, indium, (S), potassium (K), calcium (Ca), scandium (Sc), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe) , Nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), gallium (Ga), germanium (Ge), arsenic (As), selenium (Se), rubidium (Rb), strontium ), Zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), indium (In), tin (Sn), tellurium (Te), antimony (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pm), gadolinium (Gd), hafnium (Hf), tantalum (Ta), tungsten (Ir), lead (Pb), bismuth (Bi), polonium (Po) and uranium (U).

그리고, 상기 금속-유기물 전구체를 구성하는 유기물 리간드는, 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), 모노에탄올라민(Monoethanolamine) 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택되는 어느 하나를 사용한다.The organic ligand constituting the metal-organic precursor may be selected from the group consisting of ethylhexanoate, acetylacetonate, dialkyldithiocarbamates, carboxylic acids, carboxylate but are not limited to, carboxylates, pyridines, diamines, arsines, diarsines, phosphines, diphosphines, butoxide, isopropoxide ), Ethoxide, chloride, acetate, carbonyl, carbonate, hydroxide, arenas, beta-diketonate beta-diketonate, 2-nitrobenzaldehyde, acetate dihydrate, monoethanolamine, and mixtures thereof. The term " monoethanolamine "

그리고, 상기 금속-유기물 전구체 조성물의 용매는, 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 및 2-메톡시에탄올(e-methoxyethanol)로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 사용한다.The solvent of the metal-organic precursor composition may be selected from the group consisting of hexane, 4-methyl-2-pentanone, ketone, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, water, methanol, ethanol, propanol , Dimethylformamide (DMF), N-methylpyrrolidone, acetone, acetonitrile, tetrahydrofuran (THF), tetrahydrofuran (THF) , At least one selected from the group consisting of tecane, nonane, octane, heptane, pentane and e-methoxyethanol is used.

이와 같이 임프린트 레진 또는 금속-유기물 전구체 졸을 기판 또는 박막 상에 스핀코팅과 같은 방법으로 코팅하여 임프린트층을 형성한다.The imprint resin or the metal-organic precursor sol is coated on the substrate or thin film by a method such as spin coating to form an imprint layer.

또한, 상기 기판 또는 박막 상에 임프린트층을 형성하기 전에 고분자층을 먼저 형성할 수도 있다.In addition, the polymer layer may be formed before the imprint layer is formed on the substrate or the thin film.

상기 고분자층은 50nm ~ 3000nm 두께로 형성되며, PVC(Polyvinyl Chloride), Neoprene, PVA(Polyvinyl Alcohol), PMMA(Poly Methyl Meta Acrylate), PBMA(Poly Benzyl Meta Acrylate), PolyStylene, SOG(Spin On Glass), PDMS(Polydimethylsiloxane), PVFM(Poly Vinyl formal), Parylene, Polyester, Epoxy, Polyether, Polyimide 및 LOR (Lift-off resist) 중 어느 하나를 사용한다.The polymer layer is formed to have a thickness of 50 nm to 3000 nm and is made of polyvinyl chloride (PVC), neoprene, polyvinyl alcohol (PVA), poly methyl methacrylate (PMMA), polybenzyl methacrylate (PBMA), poly styrene, spin on glass , PDMS (Polydimethylsiloxane), PVFM (Polyvinyl formal), Parylene, Polyester, Epoxy, Polyether, Polyimide and LOR (Lift-off resist).

상기 고분자층은 상기 임프린트층과 기판 또는 박막 사이에 형성되어, 상기 임프린트층의 코팅성 및 도막성을 향상시키고, 후술할 건식 식각에 대한 에칭 저항성이 있어 임프린팅 패턴의 깨끗한 형성에 도움을 주게 된다.The polymer layer is formed between the imprint layer and the substrate or the thin film to improve the coating property and the film property of the imprint layer and has an etching resistance to a dry etching to be described later to help form a clear imprinting pattern .

그 다음, 상기 제2단계는 상기 임프린트층 상에 가변형 임프린트용 스탬프를 위치시켜, 상기 가변형 임프린트용 스탬프의 패턴을 변형시키기 위한 압력 또는 방향으로 가변형 임프린트용 스탬프를 가압하고, 경화 공정을 수행하여 비대칭 패턴층을 형성하는 것이다.Next, in the second step, a variable imprint stamp is placed on the imprint layer, a variable imprint stamp is pressed in a pressure or direction for deforming the pattern of the variable imprint stamp, and a hardening process is performed, Thereby forming a pattern layer.

즉, 플렉시블한 임프린트용 스탬프를 사용하여 일정한 힘과 방향으로 가압하여 임프린트용 스탬프의 패턴이 휘게 함으로써 비대칭 패턴층을 형성하는 것이다.That is, a flexible imprinting stamp is used to press the imprinting stamp at a constant force and direction to warp the pattern of the imprinting stamp to form an asymmetrical pattern layer.

상기 임프린트용 스탬프는 플렉시블한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, PDMS(Polydimethylsiloxane), PUA(Polyurethane acrylate), ETFE(Ethylene Tetrafluoroethylene), PFA(Perfluoroalkyl acrylate), PFPE(Perfluoropolyether) 또는 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나의 폴리머 재질로 이루어질 수 있다.The stamp for imprinting is preferably formed of a flexible material and may be formed of any material selected from the group consisting of PDMS (Polydimethylsiloxane), PUA (Polyurethane acrylate), ETFE (Ethylene Tetrafluoroethylene), PFA (Perfluoroalkyl acrylate), PFPE (Perfluoropolyether) Of a polymer material.

상기 임프린트용 스탬프는 비대칭 패턴층의 패턴에 대응하여 소정 패턴이 구비되어 있으며, 이를 상기 임프린트층에 위치시켜 임프린트용 스탬프의 패턴의 휘어짐 변형을 유발할 수 있는 압력 또는 일정한 압력과 특정 방향으로 가압하는 것이다. The stamp for imprinting has a predetermined pattern corresponding to the pattern of the asymmetric pattern layer and is placed in the imprint layer so as to pressurize the imprinting stamp in a specific direction or at a pressure capable of causing warping deformation of the pattern of the imprinting stamp .

또한, 상기 가변형 임프린트용 스탬프의 패턴을 변형시키기 위해 1.1bar~50bar의 압력으로 가변형 임프린트용 스탬프를 가압시키는 것이 바람직하다. 이보다 낮은 경우에는 가변형 임프린트용 스탬프의 패턴을 변형시키지 못하며, 이보다 높은 경우에는 비대칭 패턴층이 제대로 형성되지 않거나, 인접하는 패턴 간의 유착이 발생되게 된다.Further, it is preferable to press the variable imprint stamp at a pressure of 1.1 bar to 50 bar to deform the pattern of the variable imprint stamp. The pattern of the variable imprint stamp can not be deformed. If it is higher than this, the asymmetric pattern layer may not be formed properly or adhesion between adjacent patterns may occur.

또한, 상기 가변형 임프린트용 스탬프의 패턴을 변형시키기 위해 상기 임프린트층과 가변형 임프린트용 스탬프의 계면에 평행한 방향으로 가변형 임프린트용 스탬프를 가압시켜, 가변형 임프린트용 스탬프의 패턴의 변형이 일정한 방향으로 이루어지도록 하는 것으로서, 비대칭형 나노구조체의 패턴의 균일성을 도모한 것이다.In order to deform the pattern of the variable imprint stamp, the variable imprint stamp is pressed in a direction parallel to the interface between the imprint layer and the variable imprint stamp, so that the pattern of the variable imprint stamp is deformed in a predetermined direction The uniformity of the pattern of the asymmetric nanostructure is achieved.

한편, 상기 비대칭 패턴층의 모양이나 크기에 대한 제어를 더욱 쉽게 하고, 비대층 패턴층의 균일성을 더욱 향상시키며 설계치에 가깝게 형성되도록 하기 위해서, 상기 임프린트층의 두께는, 상기 가변형 임프린트용 스탬프의 패턴 두께보다 상대적으로 더 얇은 것이 바람직하다.Meanwhile, in order to more easily control the shape and size of the asymmetric pattern layer, to further improve the uniformity of the non-birefringent pattern layer and to be formed close to the design value, the thickness of the imprint layer It is preferable that the thickness is relatively thinner than the pattern thickness.

이는 임프린트층의 두께가 가변형 임프린트용 스탬프 패턴의 두께보다 더 두꺼울 경우에는 압력과 방향을 가해도 가변형 임프린트용 스탬프 패턴의 변형이 잘 이루어지지 않아 비대칭 패턴층이 형성되지 않을 가능성이 높다.If the thickness of the imprint layer is thicker than the thickness of the stamp pattern for the variable imprint, the stamp pattern for the variable imprint is not easily deformed even if the pressure and the direction are applied, so that there is a high possibility that the asymmetric pattern layer is not formed.

즉, 가변형 임프린트용 스탬프로 임프린트층을 가압시 임프린트층이 가변형 임프린트용 스탬프 패턴 사이(패턴과 패턴의 공간[Void])로 충진(filling)이 완전히 되지 않는 경우, 그 만큼의 여유 공간이 있기 때문에 가변형 임프린트용 스탬프 패턴의 변형이 더 잘 일어나게 되어서 비대칭 패턴층의 형성이 더욱 쉽게 이루어지게 된다.That is, when filling the imprint layer with the variable imprint stamp, the imprint layer is not completely filled between the stamp patterns for the variable imprint (pattern and pattern space [Void]), The deformation of the stamp pattern for the variable imprint is more likely to occur, and the formation of the asymmetric pattern layer is more easily achieved.

따라서, 임프린트층의 두께를 조절함으로써, 가변형 임프린트용 스탬프 패턴의 변형 정도의 조절이 용이하여, 상기 비대칭 패턴층의 모양을 쉽게 제어할 수 있게 되는 것이다.Therefore, by adjusting the thickness of the imprint layer, the degree of deformation of the variable imprint stamp pattern can be easily controlled, and the shape of the asymmetric pattern layer can be easily controlled.

그리고, 상기 가변형 임프린트용 스탬프에 의한 가압 상태에서 경화 공정을 수행하게 된다. 여기에서 경화 공정은 자외선에 의한 광경화 및 열에 의한 열경화 중 어느 하나 또는 필요에 의해서 두 가지 공정을 혼용할 수도 있다.Then, the curing process is performed in a state of being pressurized by the variable imprint stamp. Here, the curing process may be a combination of the two processes depending on the necessity of either light curing by ultraviolet light or heat curing by heat.

자외선에 의한 광경화 공정은, 상기 임프린트층에 자외선을 1초 내지 5시간 동안 조사하여 상기 임프린트층을 경화시키고, 가변형 임프린트용 스탬프를 제거함으로써, 비대칭 패턴층이 형성되는 것이다.In the photo-curing process by ultraviolet rays, an asymmetric pattern layer is formed by irradiating the imprint layer with ultraviolet rays for 1 second to 5 hours to cure the imprint layer and remove the stamp for variable imprint.

또한, 열에 의한 열경화 공정은, 상기 임프린트층에 30℃ 내지 300℃ 온도에서, 1초 ~ 5시간 동안 가열하여 상기 임프린트층을 경화시키고, 가변형 임프린트용 스탬프를 제거함으로써 비대칭 패턴층이 형성되는 것이다.In the thermal curing step by heat, the asymmetric pattern layer is formed by heating the imprint layer at 30 to 300 DEG C for 1 second to 5 hours to cure the imprint layer and removing the variable imprint stamp .

또한, 가변형 임프린트용 스탬프의 재질에 따라 또는 임프린트층 및 고분자층의 재료에 따라 소프트(soft) 경화 공정(자외선 조사 시간이 짧거나 열경화 온도가 낮음) 후 가변형 임프린트용 스탬프를 제거하고 하드(hard) 경화 공정을 수행할 수도 있다.Further, according to the material of the variable imprint stamp or according to the material of the imprint layer and the polymer layer, the variable imprint stamp is removed after the soft curing process (the ultraviolet irradiation time is short or the heat curing temperature is low) ) Curing process may be performed.

상기와 같이 임프린트층의 경화는 자외선 조사 또는 가열에 의해 구현될 수 있다. 즉, 필요에 의해 자외선 조사와 가열 공정을 함께 또는 번갈아 수행할 수 있으며, 가변형 임프린트용 스탬프를 제거함으로써 상기 기판 또는 박막 상층에 비대칭 패턴층이 형성되게 된다.The curing of the imprint layer as described above can be realized by ultraviolet irradiation or heating. That is, the ultraviolet ray irradiation and the heating process can be carried out alternately or alternately if necessary, and the asymmetric pattern layer is formed on the substrate or the thin film by removing the stamp for the variable imprint.

여기에서, 상기 비대칭 패턴층은 가변형 임프린트용 스탬프 패턴 또는 가변형 임프린트용 스탬프의 압력과 방향에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 타원형 형태가 가장 바람직하다.Here, the asymmetric pattern layer may be formed in various shapes depending on the pressure and direction of the variable imprint stamp pattern or the variable imprint stamp, and an elliptical shape is most preferable.

그 다음, 제3단계는 상기 비대칭 패턴층의 잔류막을 제거하여 기판 또는 박막의 일부 영역을 노출시키는 것이다. 일반적으로 임프린팅 공정의 특성상 상기 기판 또는 박막이 완전히 노출되지 않고 소정 패턴과 함께 잔류막이 남아 있게 된다.Then, the third step is to remove the residual film of the asymmetric pattern layer to expose a part of the substrate or thin film. In general, due to the nature of the imprinting process, the substrate or the thin film is not completely exposed and a residual film remains with a predetermined pattern.

상기 임프린트층의 임프린팅 및 경화 공정에 의해 남아 있는 얇은 잔류막을 제거함으로써 기판 또는 박막의 일부 영역(잔류막이 형성된 영역)을 노출시켜 잔류막이 제거된 비대칭 패턴층을 형성하는 것이다.The remaining thin film remaining by the imprinting and curing process of the imprint layer is removed to expose a part of the substrate or the thin film (area where the remaining film is formed) to form an asymmetric pattern layer from which the remaining film is removed.

상기 비대칭 패턴층은 후술할 비대칭형 나노구조체의 변형을 방지하고, 비대칭 패턴층에 따라 비대칭형 나노구조체가 형성되므로 그 재현성이 우수하여 고품질의 나노구조체를 제공할 수 있게 된다. 이는 비대칭형 나노구조체를 형성하기 위해 처음부터 금속 또는 금속산화물을 비대칭형으로 형성하는 종래기술과는 완전히 다른 것으로서, 종래기술은 공정에 따른 재현성이 현저히 낮다.The asymmetric pattern layer prevents deformation of an asymmetric nanostructure to be described later, and an asymmetric nanostructure is formed according to an asymmetric pattern layer, so that the reproducibility is excellent and a high-quality nanostructure can be provided. This is completely different from the prior art in which metal or metal oxide is formed asymmetrically from the beginning to form an asymmetric nanostructure, and the conventional technique has remarkably low reproducibility in accordance with the process.

여기에서, 상기 잔류막 제거는, 건식 식각 공정에 의해 이루어지며, BCl3, SiCl4, Cl2, HBr, SF6, CF4, C4F8, CH4, CHF3, NF3, CFCs(chlorofluorocarbons), H2 및 O2 로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 어느 하나 이상의 가스를 사용한다. 건식 식각 시 상기 가스에 N2, Ar 및 He 중에서 선택되는 적어도 하나의 불활성 가스를 더 포함시킬 수도 있다.The remnant film removal is performed by a dry etching process and is carried out by a dry etching process using BCl 3 , SiCl 4 , Cl 2 , HBr, SF 6 , CF 4 , C 4 F 8 , CH 4 , CHF 3 , NF 3 , CFCs chlorofluorocarbons), H 2, and O 2 . At least one inert gas selected from N 2 , Ar, and He may be further included in the gas during dry etching.

그리고, 상기 제4단계는 상기 노출된 기판 또는 박막 영역 및 비대칭 패턴층 상에 금속 또는 금속산화물을 전자빔 증착기에 의해 증착하며, 그 두께는 10nm~1000nm 정도로 형성한다.In the fourth step, a metal or a metal oxide is deposited on the exposed substrate or thin film region and the asymmetric pattern layer by an electron beam evaporator, and the thickness of the metal or metal oxide is about 10 nm to 1000 nm.

특히, 전자빔 증착시 금속 또는 금속산화물은 이종(異種)의 금속 또는 금속산화물이 순차적으로 증착되도록 하여, 다층구조를 이루도록 한다. 예를 들어 기판 또는 박막 바로 위에는 기판 또는 박막과 금속 또는 금속산화물 간의 접착력의 향상을 위한 물질을 증착하고, 그 상층에는 전기저항도가 낮거나 사용하고자 하는 전자 소자의 물성치 및 용도에 따라 적절한 금속 또는 금속산화물을 선택하여 다층구조를 형성할 수 있도록 하는 것이다.Particularly, in the electron beam deposition, the metal or the metal oxide is made to deposit a different kind of metal or metal oxide sequentially so as to form a multi-layer structure. For example, a material for improving adhesion between a substrate or a thin film and a metal or a metal oxide is deposited directly on a substrate or a thin film, and a metal or a metal, And a metal oxide is selected to form a multi-layer structure.

그 다음, 상기 제5단계는 상기 비대칭 패턴층을 제거하여 기판 또는 박막 상에 금속 또는 금속산화물 패턴이 형성되도록 한다. 여기에서 고분자층이 형성된 경우에는 비대칭 패턴층과 함께 고분자층도 제거한다.Next, in the fifth step, the asymmetric pattern layer is removed to form a metal or metal oxide pattern on the substrate or the thin film. Here, when the polymer layer is formed, the polymer layer is removed together with the asymmetric pattern layer.

상기 비대칭 패턴층의 제거는, 아세톤, 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 및 2-메톡시에탄올(e-methoxyethanol)로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 용매에 의한 습식 식각 공정에 의한다.
The removal of the asymmetric pattern layer may be carried out in a solvent such as acetone, 4-methyl-2-pentanone, ketone, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, water, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, , Dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), N-methylpyrrolidone, acetone, acetonitrile, tetrahydrofuran (THF) , Wet etching using at least one solvent selected from the group consisting of hexane, heptane, pentane, and 2-methoxyethanol.

이와 같이 본 발명은 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체에 관한 것으로서, 특히 패턴의 형태가 압력에 따라 변형이 가능한 가변형 임프린트용 스탬프를 이용하여 비대칭 패턴층을 형성함으로써, 대면적의 균일한 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체를 형성하는 것이다.As described above, the present invention relates to an asymmetric metal or metal oxide nanostructure, and more particularly, to an asymmetrical pattern layer using a variable imprint stamp capable of deforming a pattern in accordance with a pressure, Or a metal oxide nanostructure.

이에 의해 가변형 임프린트용 스탬프를 이용하여 비대칭형 패턴층을 형성함으로써, 패턴의 형태가 균일하여 재현성이 우수하고, 간단한 공정에 의해 대면적의 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체를 얻을 수 있으며, 상기 가변형 임프린트용 스탬프의 압력, 방향 또는 임프린트층의 두께 조절에 따라 패턴의 비대칭성 정도를 제어할 수 있어 다양한 분야에 활용할 수 있을 것이다
As a result, by forming the asymmetrical pattern layer using the variable imprint stamp, it is possible to obtain an asymmetric metal or metal oxide nanostructure having a large area by a simple process with uniform patterns and excellent reproducibility, It is possible to control the degree of asymmetry of the pattern by controlling the pressure, direction or the thickness of the imprint layer of the stamp for imprint,

이하에서는 본 발명의 실시예에 대해 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

실시예 1Example 1

(임프린트 레진을 이용한 비대칭형의 Au 나노구조체 형성에 관한 실시예 임)  (Example of formation of asymmetric Au nanostructure using imprint resin)

실리콘 기판 상단에 950PMMA A7(Micro Chem Co., 미국)을 3000rpm 으로 스핀코팅한 후 170℃ 300초간 baking을 하였다. 가변형 임프린트용 스탬프는 실리콘 마스터 스탬프(Hole-patterned Si Stamp) 상단에 PFPE 레진을 적하시키고 PET (polyethylene-terephthalate) 기판을 압착시킨 후, 자외선을 3분 조사하여 Pillar-patterned PFPE 가변형 임프린트용 스탬프를 제작하였다.950PMMA A7 (Micro Chem Co., USA) was spin-coated on the top of the silicon substrate at 3000 rpm and baked at 170 占 폚 for 300 seconds. The variable imprint stamp is made by stamping a PFPE resin on the top of a silicon-master stamp (Hole-patterned Si Stamp), pressing a PET (polyethylene-terephthalate) substrate and irradiating with ultraviolet light for 3 minutes to produce a pillar-patterned PFPE variable imprint stamp Respectively.

PMMA 층 상단에 임프린트 레진인 NIP-SC28LV400(Chem. Optics, 대한민국)을 3500rpm으로 60초간 스핀 코팅하였으며, 상기 제조된 pillar-patterned PFPE 가변형 임프린트용 스탬프를 20bar로 가압하며, 자외선을 2분간 조사한 후 PFPE 가변형 임프린트용 스탬프를 분리(Relief)하여 500nm 두께의 PMMA 층 상단에 나노패턴된 비대칭 패턴층을 형성하였다.The imprinted NFP-SC28LV400 (Chem. Optics, Korea) was spin-coated on the top of the PMMA layer at 3500 rpm for 60 seconds. The prepared pillar-patterned PFPE variable imprint stamp was pressed at 20 bar, irradiated with ultraviolet rays for 2 minutes, The variable imprint stamp was relieved to form a nano-patterned asymmetric pattern layer on top of the 500 nm thick PMMA layer.

이후 비대칭 패턴층에 포함된 잔류막과 하부의 500nm 두께의 PMMA 층을 건식식각하였다(도 2(a)). 전자빔 증착기(e-beam evaporator)는 UEE-1(Ultech Co., 대한민국) 장비를 사용하였으며, adhesion layer서 Ti를 2Å/s 조건으로 10nm를 증착하였으며 Au는 2Å/s 조건으로 200nm를 증착한 결과가 도 2(b)에 있으며, acetone bath에 60초간 담근 후, 질소 가스로 blowing 하여 도 2 (c)와 같이 비대칭 형태의 Au 나노구조체를 형성하였다.
Thereafter, the residual film included in the asymmetric pattern layer and the lower 500 nm-thick PMMA layer were dry etched (FIG. 2 (a)). E-beam evaporator was fabricated by using UEE-1 (Ultech Co., Korea) equipment. Ti film was deposited at 10 nm at 2 Å / s and Au film was deposited at 200 nm at 2 Å / s. Is shown in FIG. 2 (b). As shown in FIG. 2 (c), an asymmetric Au nanostructure is formed by immersing in an acetone bath for 60 seconds and blowing with nitrogen gas.

실시예 2Example 2

(감광성 금속-유기물 전구체 [Ti-유기물 전구체, Sn-유기물 전구체 및 Zr-유기물 전구체)를 이용한 비대칭 형태의 Au 나노구조체 형성에 관한 실시예 임)(Examples for forming an asymmetric Au nanostructure using photosensitive metal-organic precursors [Ti-organic precursors, Sn-organic precursors and Zr-organic precursors)

감광성 Ti-유기물 전구체 용액을 합성하기 위하여 티타늄(VI)(노말-부톡사이드)2(2-에틸헥사노에이트)2[Ti(VI)(n-butoxide)2(2-ethylhexanoate)2, 합성] 1.0000g과 헥산(Hexane, Aldrich Co., 미국] 5.000g을 투입하여 혼합하고 24시간 동안 교반시켜서 0.27 몰농도로 제조하였다.Titanium (VI) to synthesize a photosensitive Ti- organic precursor solution (n-butoxide) 2 (2-ethylhexanoate) 2 [Ti (VI) (n-butoxide) 2 (2-ethylhexanoate) 2, synthesis; And 5.00 g of hexane (Hexane, Aldrich Co., USA) were mixed and stirred for 24 hours to prepare a 0.27 molar concentration.

여기서, 티타늄(VI)(노말-부톡사이드)2(2-에틸헥사노에이트)2[Ti(VI)(n-butoxide)2(2-ethylhexanoate)2]를 합성하기 위해서 티타늄(VI)(노말-부톡사이트)[Ti(VI)(n-butoxide)4, Aldrich Co., 미국] 10.5266g, 2-에틸헥사노닉 엑시드[2-ethylhexanoic acid, Aldrich Co., 미국] 8.7400g, 헥산을 15.000g을 둥근 플라스크에 넣고 로타리 휘발기(rotary evaporator)를 사용하여 72시간 동안 증발 및 응축시켜서 티타늄(VI)(노말-부톡사이드)2(2-에틸헥사노에이트)2를 합성하였다.Here, titanium (VI) (n-butoxide) 2 (2-ethylhexanoate) 2 [Ti (VI), (n-butoxide) 2 (2-ethylhexanoate) 2] in order to synthesize a titanium (VI) (n 10.5266g of [Ti (VI) (n-butoxide) 4 , Aldrich Co., USA], 8.7400g of 2-ethylhexanoic acid, Aldrich Co., USA, 15.000g Titanium (VI) (normal-butoxide) 2 (2-ethylhexanoate) 2 was synthesized by evaporating and condensing the mixture for 72 hours using a rotary evaporator in a round flask.

합성된 감광성 Ti-유기물 전구체 용액을 상기 PMMA 500nm 두께 상단에 3000rpm의 조건으로 스핀 코팅한 후 상기 pillar-type PFPE 가변형 임프린트 스탬프를 20bar로 압착한 후, 20분동안 자외선을 조사한 뒤 몰드를 릴리스함으로써 비대칭 패턴층인 TiO2를 형성하였으며, 그 결과가 도면 3(a)에 있다.The synthesized photosensitive Ti-organic precursor solution was spin-coated on the 500 nm-thick upper part of the PMMA at 3000 rpm. The pillar-type PFPE variable imprint stamp was pressed at 20 bar, irradiated with ultraviolet rays for 20 minutes, TiO 2 as a pattern layer was formed, and the result is shown in FIG. 3 (a).

TiO2 비대칭 패턴층(잔류막 포함) 및 하부의 500nm 두께의 PMMA를 건식식각 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 Ti 10nm 및 Au 200nm를 증착하였으며, acetone bath에 60초간 담근 후, 질소 가스로 blowing 하여 도 3 (a)와 같이 비대칭형의 Au 나노구조체를 형성하였다.The TiO 2 asymmetric pattern layer (including the residual film) and the underlying 500 nm-thick PMMA were dry-etched, and then 10 nm of Ti and 200 nm of Au were deposited in the same manner as in Example 1. After immersing in an acetone bath for 60 seconds, Thereby forming an asymmetric Au nanostructure as shown in FIG. 3 (a).

또한, 다양한 감광성 금속-유기물 전구체를 사용하기 위하여, 감광성 Sn-유기물 전구체 용액을 합성하였다. 감광성 Sn-유기물 전구체 용액을 합성하기 위하여 틴(VI) 2-에틸헥사노에이트[Sn(II) 2-ethylhexanoate, Alfa Aesar Co., 미국] 1.0000g과 헥산(Hexanes, Aldrich Co., 미국] 6.000g을 투입하여 혼합하고 24시간 동안 교반시켜서 0.21 몰농도로 제조하였다.Further, in order to use various photosensitive metal-organic precursors, a photosensitive Sn-organic precursor solution was synthesized. (VI) 2-ethylhexanoate (Sn (II) 2-ethylhexanoate, Alfa Aesar Co., USA) and hexane (Hexanes, Aldrich Co., USA) 6.000 g, and the mixture was stirred for 24 hours to prepare a 0.21 molar concentration.

합성된 감광성 Sn-유기물 전구체 용액을 상기 PMMA 500nm 두께 상단에 4500rpm의 조건으로 스핀 코팅한 후 상기 pillar-type PFPE 가변형 임프린트용 스탬프를 20bar로 압착한 후, 40분동안 자외선을 조사한 뒤 몰드를 릴리스함으로써 비대칭 패턴층인 SnO2 박막 패턴을 형성하였으며, 그 결과가 도면 3(b)에 있다.The synthesized photosensitive Sn-organic precursor solution was spin-coated on the 500 nm-thick upper part of the PMMA at 4500 rpm. The pillar-type PFPE variable imprint stamp was pressed at 20 bar, irradiated with ultraviolet rays for 40 minutes, A SnO 2 thin film pattern as an asymmetric pattern layer was formed, and the result is shown in FIG. 3 (b).

SnO2 비대칭 패턴층(잔류막 포함) 및 하부의 500nm 두께의 PMMA를 건식식각 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 Ti 10nm 및 Au 200nm를 증착하였으며 acetone bath에 60초간 담근 후, 질소 가스로 blowing 하여 도 3 (b)와 같이 비대칭 형태의 Au 나노구조체를 형성하였다.The SnO 2 asymmetric pattern layer (including the residual film) and the lower 500 nm-thick PMMA were dry-etched and then 10 nm of Ti and 200 nm of Au were deposited in the same manner as in Example 1. After immersing in an acetone bath for 60 seconds, As shown in FIG. 3 (b), an asymmetric Au nanostructure was formed.

또한, 다양한 감광성 금속-유기물 전구체를 사용하기 위하여, 감광성 Zr-유기물 전구체 용액을 합성하였다. 감광성 Zr-유기물 전구체 용액을 합성하기 위하여 지르코늄(VI) 2-에틸헥사노에이트[Zr(VI) 2-ethylhexanoate, Strem Co., 미국] 1.6893g과 헥산(Hexanes, Aldrich Co., 미국] 10.6749g을 투입하여 혼합하고 24시간 동안 교반시켜서 0.063 몰농도로 제조하였다.Also, in order to use various photosensitive metal-organic precursors, a photosensitive Zr-organic precursor solution was synthesized. To prepare a photosensitive Zr-organic precursor solution, 1.6893 g of zirconium (VI) 2-ethylhexanoate [Zr (VI) 2-ethylhexanoate, Strem Co., USA) and 10.6749 g of hexane (Aldrich Co., USA) Were mixed and stirred for 24 hours to prepare a 0.063 molar concentration.

합성된 감광성 Zr-유기물 전구체 용액을 상기 PMMA 500nm 두께 상단에 6000rpm의 조건으로 스핀 코팅한 후 상기 pillar-type PFPE 가변형 임프린트용 스탬프를 20bar로 압착한 후, 50분동안 자외선을 조사한 뒤 가변형 임프린트용 스탬프를 제거함으로써 ZrO2 비대칭 패턴층을 형성하였으며, 그 결과가 도면 3(c)에 있다.The synthesized photosensitive Zr-organic precursor solution was spin-coated on the 500 nm-thick upper part of the PMMA at 6000 rpm. The pillar-type PFPE variable imprint stamp was pressed at 20 bar, irradiated with ultraviolet rays for 50 minutes, and then stamped for variable imprint To form a ZrO 2 asymmetric pattern layer, and the result is shown in FIG. 3 (c).

ZrO2 비대칭 패턴층(잔류막 포함) 및 하부의 500nm 두께의 PMMA를 건식식각 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 Ti 10nm 및 Au 200nm를 증착하였으며 acetone bath에 60초간 담근 후, 질소 가스로 blowing 하여 도 3 (c)와 같이 비대칭 형태의 Au 나노구조체를 형성하였다.The ZrO 2 asymmetric pattern layer (including the residual film) and the lower 500 nm-thick PMMA were dry-etched. Then, 10 nm of Ti and 200 nm of Au were deposited in the same manner as in Example 1, immersed in an acetone bath for 60 seconds, An asymmetric Au nanostructure was formed as shown in FIG. 3 (c).

실시예 1과 실시예 2에서 보듯이, 임프린트 레진 및 다양한 감광성 금속-유기물 전구체를 사용하여 임프린트 공정 조건의 조절을 통하여 다양한 형태의 비대칭 금속 나노구조체의 형성이 가능함을 알 수 있다.
As shown in Example 1 and Example 2, various types of asymmetric metal nanostructures can be formed by controlling imprint process conditions using imprint resins and various photosensitive metal-organic precursors.

이와 같이 본 발명은, 비대칭형 나노구조체의 형성방법에 관한 것으로서, 특히 패턴의 형태가 압력에 따라 변형이 가능한 가변형 임프린트용 스탬프를 이용하여 비대칭 패턴층을 형성함으로써, 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체를 형성하는 것이다.As described above, the present invention relates to a method of forming an asymmetric nanostructure, and more particularly, to a method of forming an asymmetric patterned layer using a variable imprint stamp capable of deforming a pattern in accordance with a pressure, .

이에 의해 가변형 임프린트용 스탬프를 이용하여 비대칭형 패턴층을 형성함으로써, 간단한 공정에 의해 대면적의 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체를 얻을 수 있으며, 상기 가변형 임프린트용 스탬프의 압력, 방향 또는 임프린트층의 두께 조절에 따라 패턴의 비대칭성 정도를 제어할 수 있어 다양하게 활용할 수 있는 것이다.As a result, by forming the asymmetrical pattern layer using the variable imprint stamp, it is possible to obtain a large area asymmetric metal or metal oxide nanostructure by a simple process, and the pressure or direction of the variable imprint stamp or the It is possible to control the degree of asymmetry of the pattern according to the thickness control and to utilize it variously.

또한, 본 발명은 비대칭형 나노구조체를 형성하기 위해 금속 또는 금속산화물을 비대칭형으로 형성하는 것이 아니라, 가변형 임프린트용 스탬프에 의한 비대칭 패턴층을 먼저 형성한 후 금속 또는 금속산화물을 증착함으로써, 비대칭형 나노구조체의 변형이 방지되고, 재현성이 우수하여 고품질의 나노구조체를 제공할 수 있게 되는 것이다.In addition, the present invention is not limited to forming asymmetric metal or metal oxides to form an asymmetric nanostructure, but may be formed by first forming an asymmetrical pattern layer by a stamp for variable imprint and then depositing metal or metal oxide, It is possible to prevent deformation of the nanostructure and to provide a high-quality nanostructure with excellent reproducibility.

또한, 가변형 임프린트 스탬프의 가압력이나 방향 등과 같은 임프린트 공정 조건의 조절을 통하여 다양한 형태를 갖는 비대칭형 금속 또는 금속산화물의 제작이 용이한 장점이 있다.In addition, it is easy to fabricate asymmetric metal or metal oxide having various shapes by controlling the imprint process conditions such as the pressing force and direction of the variable imprint stamp.

Claims (17)

기판 또는 박막 상에 임프린트층을 형성하는 제1단계;
상기 임프린트층 상에 플렉시블한 재질의 가변형 임프린트용 스탬프를 위치시켜, 상기 가변형 임프린트용 스탬프의 패턴이 휘어짐 변형이 유발되는 압력 또는 방향으로 가변형 임프린트용 스탬프를 가압하고, 경화 공정을 수행하여 비대칭 패턴층을 형성하는 제2단계;
상기 비대칭 패턴층의 잔류막을 제거하여 기판 또는 박막의 일부 영역을 노출시키는 제3단계;
상기 노출된 기판 또는 박막 영역 및 비대칭 패턴층 상에 금속 또는 금속산화물을 증착하는 제4단계;
상기 비대칭 패턴층을 제거하여 기판 또는 박막 상에 금속 또는 금속산화물 패턴을 형성하는 제5단계;를 포함하여 구성되고,
상기 제1단계의 임프린트층의 두께는,
상기 가변형 임프린트용 스탬프로 상기 임프린트층을 가압시 임프린트층이 상기 가변형 임프린트용 스탬프 패턴 사이로 충진이 완전히 되지 않도록 상기 가변형 임프린트용 스탬프 패턴의 두께보다 상대적으로 더 얇게 형성되고,
상기 제2단계는,
상기 가변형 임프린트용 스탬프의 패턴을 변형시키기 위해 1.1bar~50bar의 압력으로 가변형 임프린트용 스탬프를 가압시키고,
선택적으로, 상기 가변형 임프린트용 스탬프의 패턴을 변형시키기 위해 상기 임프린트층과 가변형 임프린트용 스탬프의 계면에 평행한 방향으로 가변형 임프린트용 스탬프를 가압시키는 것을 특징으로 하는 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체의 형성방법.
A first step of forming an imprint layer on a substrate or a thin film;
A variable imprinting stamp made of a flexible material is placed on the imprinting layer so as to press the variable imprinting stamp in a pressure or direction in which the pattern of the variable imprinting stamp causes warping deformation, A second step of forming a second electrode layer;
A third step of removing the remaining film of the asymmetric pattern layer to expose a part of the substrate or the thin film;
A fourth step of depositing a metal or a metal oxide on the exposed substrate or thin film region and the asymmetric pattern layer;
And removing the asymmetric pattern layer to form a metal or metal oxide pattern on the substrate or the thin film,
The thickness of the imprint layer in the first step may be,
Wherein when the imprint layer is pressed by the variable imprint stamp, the imprint layer is formed to be thinner than a thickness of the variable imprint stamp pattern so that the imprint layer is not completely filled between the variable imprint stamp patterns,
The second step comprises:
The variable imprint stamp is pressed at a pressure of 1.1 bar to 50 bar to deform the pattern of the variable imprint stamp,
Alternatively, the variable imprinting stamp may be pressed in a direction parallel to the interface between the imprint layer and the variable imprinting stamp in order to deform the pattern of the variable imprinting stamp. Way.
제 1항에 있어서, 상기 기판은,
실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP), 갈륨비소인(GaAsP), SiC, GaN, ZnO, MgO, 사파이어, 석영, 유리 중 어느 하나의 무기물 기판 또는 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리노르보넨(Polynorbornene), 폴리아크릴레이드(polyacrylate), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol), 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES) 중 어느 하나의 폴리머 기판인 것을 특징으로 하는 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체의 형성방법.
The substrate processing apparatus according to claim 1,
A substrate made of an inorganic material such as silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), gallium arsenide (GaP), gallium arsenide (GaAsP), SiC, GaN, ZnO, MgO, sapphire, quartz, ), Polyethylene naphthalate (PEN), polynorbornene, polyacrylate, polyvinyl alcohol, polyimide, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene terephthalate A method for forming an asymmetric metal or metal oxide nanostructure, which is a polymer substrate of any one of polyethersulfone (PES).
삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 제1단계의 임프린트층은,
임프린트 레진 또는 감광성 금속-유기물 전구체로 이루어진 것을 특징으로 하는 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체의 형성방법.
The method according to claim 1, wherein the imprinting layer of the first step comprises:
An imprint resin or a photosensitive metal-organic precursor. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 4항에 있어서, 상기 제 1단계는,
기판 또는 박막 상에 고분자층을 먼저 형성하고, 상기 임프린트층을 형성하는 것을 특징으로 하는 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체의 형성방법.
5. The method according to claim 4,
A method for forming an asymmetric metal or metal oxide nanostructure, wherein a polymer layer is first formed on a substrate or a thin film, and the imprint layer is formed.
제 5항에 있어서, 상기 고분자층은,
50nm ~ 3000nm 두께로 형성되며,
PVC(Polyvinyl Chloride), Neoprene, PVA(Polyvinyl Alcohol), PMMA(Poly Methyl Meta Acrylate), PBMA(Poly Benzyl Meta Acrylate), PolyStylene, SOG(Spin On Glass), PDMS(Polydimethylsiloxane), PVFM(Poly Vinyl formal), Parylene, Polyester, Epoxy, Polyether, Polyimide 및 LOR (Lift-off resist) 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체의 형성방법.
6. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 5,
A thickness of 50 nm to 3000 nm,
Polyvinyl Chloride (PVC), Neoprene, PVA (Polyvinyl Alcohol), PMMA (Poly Methyl Meta Acrylate), PBMA (Poly Benzyl Meta Acrylate), PolyStylene, SOG (Spin On Glass), PDMS (Polydimethylsiloxane) , Parylene, polyester, epoxy, polyether, polyimide, and lift-off resist (LOR).
제 1항에 있어서, 상기 제2단계의 가변형 임프린트용 스탬프는,
PDMS(Polydimethylsiloxane), PUA(Polyurethane acrylate), ETFE(Ethylene Tetrafluoroethylene), PFA(Perfluoroalkyl acrylate), PFPE(Perfluoropolyether) 및 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체의 형성방법.
The method according to claim 1, wherein the second imprint stamp for imprinting comprises:
Wherein the asymmetric metal or metal oxide nanostructure is formed by one of PDMS (Polydimethylsiloxane), PUA (Polyurethane acrylate), ETFE (Ethylene Tetrafluoroethylene), PFA (Perfluoroalkyl acrylate), PFPE (Perfluoropolyether) and PTFE / RTI >
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 제2단계의 경화 공정은,
자외선에 의한 광경화에 의해 수행되며, 상기 임프린트층에 자외선을 1초 내지 5시간 조사하는 것을 특징으로 하는 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체의 형성방법.
The method according to claim 1, wherein the curing step of the second step comprises:
And irradiating the imprint layer with ultraviolet light for 1 second to 5 hours. The method for forming an asymmetric metal or metal oxide nanostructure according to claim 1,
제 1항에 있어서, 상기 제2단계의 경화 공정은,
열에 의한 열경화에 의해 수행되며, 상기 임프린트층에 30℃ 내지 300℃에서 1초 내지 5시간 동안 열을 가하는 것을 특징으로 하는 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체의 형성방법.
The method according to claim 1, wherein the curing step of the second step comprises:
And heat is applied to the imprint layer at 30 ° C to 300 ° C for 1 second to 5 hours to form an asymmetric metal or metal oxide nanostructure.
제 1항에 있어서, 상기 제3단계의 잔류막 제거는,
BCl3, SiCl4, Cl2, HBr, SF6, CF4, C4F8, CH4, CHF3, NF3, CFCs(chlorofluorocarbons), H2 및 O2 로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 어느 하나 이상의 가스를 사용한 건식 식각에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체의 형성방법.
2. The method according to claim 1,
BCl 3, SiCl 4, Cl 2 , HBr, SF 6, CF 4, C 4 F 8, CH 4, CHF 3, NF 3, CFCs (chlorofluorocarbons), at least one selected from the group consisting of H 2 and O 2 Wherein the metal oxide or metal oxide nanostructure is formed by dry etching using a gas.
제 12항에 있어서,
상기 가스에 N2, Ar 및 He 중에서 선택되는 적어도 하나의 불활성 가스를 더 포함시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체의 형성방법.
13. The method of claim 12,
Wherein at least one inert gas selected from the group consisting of N 2 , Ar, and He is further added to the gas for use in forming the asymmetric metal or metal oxide nanostructure.
제 1항, 제 2항, 제 4항 내지 제 7항, 제 10항 내지 제 13항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제4단계의 금속 또는 금속산화물의 증착은,
전자빔 증착기를 이용하는 것을 특징으로 하는 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체의 형성방법.
14. The method according to any one of claims 1, 2, 4, 7, and 10 to 13, wherein the deposition of the metal or metal oxide in the fourth step comprises:
Wherein an electron beam evaporator is used.
제 14항에 있어서, 상기 금속 또는 금속산화물은 10nm~1000nm 두께로 증착되는 것을 특징으로 하는 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체의 형성방법.15. The method of claim 14, wherein the metal or metal oxide is deposited to a thickness of 10 nm to 1000 nm. 제 14항에 있어서, 상기 금속 또는 금속산화물은,
이종(異種)의 금속 또는 금속산화물을 순차적으로 증착하여 다층구조를 이루는 것을 특징으로 하는 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체의 형성방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the metal or metal oxide nanostructure is formed by sequentially depositing a heterogeneous metal or a metal oxide to form a multi-layered structure.
제 14항에 있어서, 상기 비대칭 패턴층의 제거는,
아세톤, 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 및 2-메톡시에탄올(e-methoxyethanol)로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 용매에 의한 습식 식각 공정에 의하는 것을 특징으로 하는 비대칭형 금속 또는 금속산화물 나노구조체의 형성방법.
15. The method of claim 14, wherein removing the asymmetric pattern layer comprises:
Acetone, 4-methyl-2-pentanone, ketone, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, water, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, pentanol, Dimethylformamide (DMF), N-methylpyrrolidone, acetone, acetonitrile, tetrahydrofuran (THF), tecane, nonane, octane, heptane, pentane and 2 Wherein the wet etching step is performed by at least one solvent selected from the group consisting of e-methoxyethanol.
KR1020130161605A 2013-12-23 2013-12-23 Fabrication method of asymmetric nanostructures for metal and metal oxide KR101581437B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130161605A KR101581437B1 (en) 2013-12-23 2013-12-23 Fabrication method of asymmetric nanostructures for metal and metal oxide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130161605A KR101581437B1 (en) 2013-12-23 2013-12-23 Fabrication method of asymmetric nanostructures for metal and metal oxide

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150163446A Division KR101663629B1 (en) 2015-11-20 2015-11-20 metal or metal oxide asymmetric nanostructures using variable shaped imprint stamp

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150073645A KR20150073645A (en) 2015-07-01
KR101581437B1 true KR101581437B1 (en) 2015-12-30

Family

ID=53787125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130161605A KR101581437B1 (en) 2013-12-23 2013-12-23 Fabrication method of asymmetric nanostructures for metal and metal oxide

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101581437B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012146660A (en) 2011-01-13 2012-08-02 Moser Baer India Ltd Method of imprinting texture on rigid substrate using flexible stamp

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070106683A (en) * 2004-09-08 2007-11-05 닐 테크놀로지 에이피에스 A flexible nano-imprint stamp
KR101345109B1 (en) * 2011-07-25 2013-12-26 (재)한국나노기술원 Method of Manufacturing for 3-Dimensional Aligned Nanostructure Prepared by Both Imprint Lithography and Lift-Off Processes
KR101357065B1 (en) * 2011-11-11 2014-02-12 (재)한국나노기술원 Method for adjust refractive index of Multilayer Nanostructure Using Imprint Lithography and Lift-Off Processes

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012146660A (en) 2011-01-13 2012-08-02 Moser Baer India Ltd Method of imprinting texture on rigid substrate using flexible stamp

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150073645A (en) 2015-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100974288B1 (en) Patterning method of metal oxide thin film using nanoimprint and manufacturing method of light emitting diode
KR100965904B1 (en) Patterning method of metal oxide thin film using nanoimprint 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
KR101357065B1 (en) Method for adjust refractive index of Multilayer Nanostructure Using Imprint Lithography and Lift-Off Processes
KR101088359B1 (en) Method of forming patterns using nanoimprint
Yeh et al. Solution‐Based Micro‐and Nanoscale Metal Oxide Structures Formed by Direct Patterning for Electro‐Optical Applications
TW201402297A (en) Method for producing mold for transferring fine pattern, method for producing substrate having uneven structure using same, and method for producing organic el element having said substrate having uneven structure
KR101663629B1 (en) metal or metal oxide asymmetric nanostructures using variable shaped imprint stamp
KR101249933B1 (en) Micro-Nano Hybrid Patterned Stamp Using Micro Patterned Stamp for Imprint Lithography and Method of Manufacturing for the Same
KR101419531B1 (en) Fabrication of alligned metal oxide nanostructure
Suresh et al. Robust, high-density zinc oxide nanoarrays by nanoimprint lithography-assisted area-selective atomic layer deposition
KR101419526B1 (en) Manufacturing Method for Surface Texturing of a Light-Emitting Diode and Light-Emitting Diode thereby
KR101581437B1 (en) Fabrication method of asymmetric nanostructures for metal and metal oxide
Subramanian et al. Templating functional materials using self-assembled block copolymer thin-film for nanodevices
KR101681753B1 (en) Manufacturing method of metal oxide complex structure using meta-thermal imprinting and photolithography
KR101357087B1 (en) Method for Manufacturing 3-dimensional Nanostructures by Imprint Lithography and 3-dimensional Nanostructures thereby
KR101576471B1 (en) manufacturing method of high power Red Light-Emitting Diodes
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
KR101334920B1 (en) Method of patterning using microwave
KR101205826B1 (en) Fabrication method of new stamps with various pattern shapes or dimensions using one stamp
KR101270499B1 (en) Method of forming patterns using nanoimprint method
KR101508185B1 (en) 3-Dimensional Metal Oxide Structure and Production Method Therefor
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
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
A107 Divisional application of patent
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee