KR101694605B1 - HIERARCHIAL FINE STRUCTURES, A MOLD fOR FORMING SAME, AND A METHOD FOR MANUFACTURING THE MOLD - Google Patents
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Abstract
본 발명은 신규한 구조의 계층적 미세 구조물 및 이를 제조하기 위한 몰드 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법으로 제조된 계층적 미세구조물 형성용 몰드는 다양한 계층구조, 예를 들면, 마이크로/나노 이중구조, 기반/브릿지 이중구조를 갖는 미세 구조물을 간단한 공정을 사용하여 형성할 수 있으며, 또한 각 층의 바닥면까지 미세 구조를 형성할 수 있어, 보다 큰 비표면적을 갖는 계층적 미세구조물을 형성할 수 있고, 이와 같은 멀티스케일을 가지는 미세 구조물이 사용되는 대형 이동수단의 표면처리, 초소수성을 갖는 기능성소재, 산업용 로봇, 전자소자 등 다양한 분야에 응용될 수 있다.The present invention provides a novel structure of a hierarchical microstructure and a method of manufacturing a mold for manufacturing the same. The mold for forming a hierarchical microstructure fabricated by the above-described method can be formed by using a simple process in a microstructure having various hierarchical structures, for example, a micro / nano dual structure and a base / bridge double structure, It is possible to form a microstructure up to the bottom surface of the layer, thereby forming a layered microstructure having a larger specific surface area, and a surface treatment of a large moving means using such a multi-scale microstructure, Functional robots, industrial robots, electronic devices, and the like.
Description
본 발명은 단계적, 순차적 경화방법을 이용한 계층적 미세 구조물 형성용 몰드의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 제조공정으로, 각각의 층마다 미세패턴이 형성된 계층적 미세구조물을 제조할 수 있는 몰드 및 그것을 이용하여 제조된 계층적 미세구조물에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a mold for forming a hierarchical microstructure using a stepwise and sequential curing method, and more particularly, to a method of manufacturing a mold for forming a microstructure in which fine patterns are formed in each layer by a simple manufacturing process Molds and hierarchical microstructures made therefrom.
1980년대 이후 최근까지 대부분의 산업부품이 소형화되어 가고 있으며, 이러한 추세에 따라 마이크로 또는 나노 크기의 구조물(이하, '미세 구조물'이라 한다)을 형성할 필요성이 점점 커지고 있다. 이러한 요구에 부응하여 신뢰성 있는 미세 구조물을 경제적이고 용이하게 형성하기 위한 다양한 기술들이 제시되고 있다.Since the 1980's, most of industrial parts have been downsized. In accordance with this tendency, it is increasingly necessary to form micro or nano-sized structures (hereinafter referred to as 'microstructures'). In response to this demand, various techniques for forming reliable microstructures economically and easily have been proposed.
미세 구조물을 형성하기 위한 대표적인 방법으로 나노임프린트 리소그래피(nanoimprint lithography) 기술이 알려져 있다. 상기 방법에 의하면, 강도가 큰 몰드를 사용함으로써 수 십 나노 크기의 작은 구조물을 만들 수 있는 장점이 있다. A nanoimprint lithography technique is known as a representative method for forming microstructures. According to the above method, it is advantageous to make a small structure of several tens nanometers by using a mold having a high strength.
그러나 강도가 큰 몰드를 사용하고 1900psi의 강한 압력을 가하기 때문에, 음각 몰드 또는 다양한 크기의 패턴을 가지는 몰드를 사용하여 패턴을 형성하기가 쉽지 않고, 넓은 면적에 패턴을 형성하는 것 또한 쉽지 않다. 또한, 무엇보다 높은 종횡비의 구조물을 만들기가 어렵다는 단점이 있다.However, it is not easy to form a pattern by using a mold having a relief mold or a pattern of various sizes because it uses a mold having a high strength and a strong pressure of 1900 psi, and it is also not easy to form a pattern on a large area. In addition, it has a disadvantage that it is difficult to make a structure having a high aspect ratio.
이러한 문제점을 극복하기 위하여, 딱딱한 몰드가 아닌 상대적으로 부드럽고 탄성을 가진 몰드를 사용하는 다양한 소프트 리소그래피 기술이 개발되어 왔다. 그러한 기술로서, 미세접촉 프린팅(microcontact printing)이라는 방법을 예로 들 수 있다. To overcome this problem, a variety of soft lithography techniques have been developed that use relatively soft and resilient molds rather than rigid molds. As such a technique, a method called microcontact printing is exemplified.
이 방법에 의하면 기판 상에 잔존 층이 전혀 없이 원하는 패턴을 만들 수 있다는 장점이 있다. 그러나 PDMS 같은 화학 물질을 묻히는 방법이기 때문에, 높은 종횡비의 구조물을 만들 수 없다는 단점이 있다.This method has an advantage that a desired pattern can be formed without any remaining layer on the substrate. However, since it is a method of impregnating a chemical substance such as PDMS, there is a disadvantage that a structure having a high aspect ratio can not be formed.
이 외에도 소프트 리소그래피 기술의 일종으로 소위 MIMIC(Micromolding in capillaries)라 불리는 기술이 알려져 있다. 이 기술에 의하면, 패턴을 가지는 PDMS 몰드를 기판 상에 위치시킨 후, 몰드의 옆면으로부터 유체를 흘림으로써 마이크로 크기의 2차원 구조체를 형성할 수 있는 기술이다.In addition to this, a technique called micromolding in capillaries (MIMIC) is known as a kind of soft lithography technique. According to this technique, a PDMS mold having a pattern is placed on a substrate, and a fluid is flowed from a side surface of the mold, thereby forming a micro-sized two-dimensional structure.
이러한 방법을 여러 층으로 반복하면 높은 3차원 구조물을 형성할 수 있다. 그러나 신뢰성 있는 미세 구조물을 형성하기 위해서는 여러 층의 몰드를 정밀하게 배열하여야 하기 때문에 공정이 어렵고 복잡하다.By repeating this method in several layers, a high three-dimensional structure can be formed. However, in order to form a reliable microstructure, it is difficult and complicated to process because the molds of several layers must be precisely arranged.
이외에도 다양한 소프트 리소그래피 기술이 개발되었으며, 대부분의 소프트 리소그래피 기술은 강도가 약하고 탄성을 가지는 PDMS 몰드를 사용함에 따라 넓은 면적에 3차원 마이크로 구조물을 형성할 수 있다는 장점을 가지고 있으나, 나노 크기의 구조물을 만들기가 어렵다는 결정적인 한계를 가지고 있다.Various soft lithography techniques have been developed, and most soft lithography techniques have the advantage of forming a three-dimensional microstructure in a wide area by using a PDMS mold having weak strength and elasticity. However, It is difficult to make a decision.
한편, 최근에는 산업부품의 소형화 경쟁이 가속화됨에 따라 계층구조(hierarchical structure)를 가지는 다양한 멀티스케일의 미세 구조물을 개발할 필요성이 증대되고 있다. 이러한 계층구조를 가지는 미세 구조물의 예로는 마이크로/나노스케일이 복합적으로 존재하는 계층구조와 공중에 떠 있는 고분자 브릿지 구조 등이 있다.In recent years, as competition for miniaturization of industrial parts has accelerated, there is an increasing need to develop various multi-scale microstructures having a hierarchical structure. Examples of microstructures having such a hierarchical structure include a hierarchical structure in which micro / nano scales are mixed and a polymer bridge structure floating in the air.
상기 마이크로/나노스케일이 복합적으로 존재하는 계층구조는 단순구조에 비해 표면 및 광학특성을 부여할 수 있어 자연모사, 광학소자, 전기전자소자, 마이크로유체 소자 분야에서 개발의 필요성이 요구되고 있다. 최근 연구에 의하면 자연에서 찾은 게코(gecko) 도마뱀의 발바닥이나 연꽃잎 표면의 이중 거칠기(double roughness) 구조가 초소수성 표면 및 굴곡진 대상에서도 우수한 접착능력을 가진다는 것을 발견하였다. The hierarchical structure in which the micro / nano scale complex exists can provide surface and optical characteristics in comparison with the simple structure, and thus there is a need for development in the fields of natural simulation, optical devices, electric and electronic devices, and micro fluidic devices. Recent studies have shown that the double roughness structure of gecko lizard soles found on the soles of the soles or on the surface of soft petals has excellent adhesion ability on superhydrophobic surfaces and curved surfaces.
그러나 지금까지 이러한 이중구조를 얻기 위하여 개발된 자가조립법(self-assembly), 전기화학증착법(electrochemical deposition), 상분리법(phase separation) 등은 모두 이중구조의 정확한 제작이 어렵다는 문제점이 있다.However, the self-assembly, electrochemical deposition, phase separation, and the like, which have been developed so far to obtain such a dual structure, have a problem in that it is difficult to accurately manufacture a dual structure.
구체적으로 이중구조의 미세 구조물을 형성하기 위해 포토리소그래피법을 사용하는 경우에는 본 발명의 계층구조를 얻기 위해서는 마이크로 마스크와 나노 마스크가 각각 필요하며, 이는 비용측면에서 효율적이지 못하다. 또한 e-beam을 이용한 리소그래피법을 사용하는 경우에는 정밀도가 높지만 공정속도가 느리고, 대면적 패터닝이 어렵다. 아울러, 기존의 나노임프린팅 리소그래피법을 사용하는 경우에는 높은 압력이 필요하여 마이크로 기반구조의 무너짐을 일으키게 되며, 높은 종횡비의 구조를 제작하기 어렵다.Specifically, when a photolithography method is used to form a microstructure having a dual structure, a micromask and a nano mask are required to obtain the hierarchical structure of the present invention, which is not cost-effective. In the case of using the e-beam lithography method, the precision is high, but the process speed is slow, and large-area patterning is difficult. In addition, when the conventional nanoimprinting lithography method is used, high pressure is required to cause the micro-based structure to collapse and it is difficult to fabricate a high aspect ratio structure.
또한, 상술한 브릿지 구조는 스마트 전기전자 장치, 광학장치, 마이크로 유체 시스템과 같은 다양한 곳에서 개발의 필요성이 요구되고 있다. 따라서 지금까지 이러한 단일 브릿지 구조를 얻기 위하여 역임프린팅법(reversible imprinting), 마이크로트랜스퍼 몰딩법(microtransfer molding), 엣지-리소그래피법(edge lithography), 직접패터닝법(direct drawing), 전기화학 패터닝법(electrochemical patterning) 등의 다양한 방법이 개발되었다. Further, the above-described bridge structure is required to be developed in various places such as a smart electric electronic device, an optical device, and a microfluidic system. So far, in order to obtain such a single bridge structure, various methods such as reversible imprinting, microtransfer molding, edge lithography, direct drawing, electrochemical patterning) have been developed.
그러나 전술한 방법들은 패턴 크기의 조절 및 고른 대면적 패터닝이 어렵고, 장시간의 공정시간이 소요되는 등의 문제점이 있다. 특히, 기존의 방법에 의하여 제작된 브릿지 구조는 기반 구조와 브릿지 구조 사이에 이종의 계면을 포함하고 있기 때문에 구조적인 결합성이 저하되고, 전기소자에서 접촉저항이 증가되며, 다층유로에서 부분적인 누수가 발생되는 문제점이 있다. However, the above methods have problems such as difficulty in controlling the pattern size and uniform large-area patterning, and requiring a long process time. Particularly, since the bridge structure manufactured by the conventional method includes a heterogeneous interface between the base structure and the bridge structure, the structural coupling is lowered, the contact resistance is increased in the electric device, Is generated.
한편, 일반적인 자외선(UV) 경화성 고분자를 이용하여 고분자 패턴을 제작하는 경우, 고분자 패턴이 형성되는 고분자 박막과 몰드 사이에 존재하는 산소는 신뢰성 있는 고분자 패턴 형성에 부정적인 작용을 하는 것으로 알려져 있다. 구체적으로 산소가 자유-라디칼(free-radical) 중합반응에서 광개시제의 라디칼과 반응하여 고분자의 중합반응을 방해한다. 따라서 형성된 고분자 패턴 표면이 충분히 경화되지 못하여 부분 경화(partial curing)된 패턴 표면이 점착성을 갖게 되고 고분자 패턴의 광학특성 및 표면특성을 저하시키는 등 부정적인 작용을 한다. 따라서 고분자 박막과 몰드사이에 존재하는 산소의 제거를 통하여 신뢰성 있는 고종횡비(high aspect ratio)의 고분자 패턴을 형성하고자 하는 노력이 시도되고 있다. On the other hand, when a polymer pattern is formed using general ultraviolet (UV) curable polymer, it is known that oxygen existing between a polymer thin film forming a polymer pattern and a mold has a negative effect on the formation of a reliable polymer pattern. Specifically, oxygen reacts with radicals of the photoinitiator in a free-radical polymerization reaction to interfere with the polymerization of the polymer. Therefore, the surface of the formed polymer pattern is not sufficiently cured, so that the surface of the partially cured pattern becomes sticky and has a negative effect such as lowering the optical characteristics and surface characteristics of the polymer pattern. Therefore, attempts have been made to form a reliable high aspect ratio polymer pattern through removal of oxygen existing between the polymer thin film and the mold.
그러나 고분자 패턴 형성에 있어서 극복되어야 할 현상으로 인식되어져 온 산소에 의한 경화 저해 현상을 오히려 계층 구조를 가지는 미세구조물 형성에 이용할 수 있다면, 산소의 제거를 위하여 별도의 수고를 하지 않아도 될 뿐만 아니라 이종의 계면이 존재하지 않는 계층구조를 간단한 방법으로 형성할 수 있을 것이다.However, if the curing inhibition phenomenon due to oxygen, which has been recognized as a phenomenon to be overcome in the formation of polymer patterns, can be utilized for the formation of microstructures having a hierarchical structure, there is no need for extra labor for removing oxygen, A hierarchical structure in which an interface does not exist can be formed by a simple method.
본 발명의 과제는 계층적 미세구조물을 형성할 수 있는 몰드의 제조방법 및 상기 제조방법을 이용하여 제조된 계층적 미세구조물 형성용 몰드를 제공하는 것이다.The present invention provides a method of manufacturing a mold capable of forming a layered microstructure and a mold for forming a layered microstructure using the method.
본 발명의 다른 과제는 상기 몰드를 이용하여 제조된 계층적 미세구조물을 제조하는 것이다.Another object of the present invention is to produce a hierarchical microstructure fabricated using the mold.
본 발명의 과제를 해결하기 위해, 2층 이상의 층을 갖는 계층적 구조가 형성되어 있으며, 각각의 층에 미세입체패턴이 형성되어 있는 계층적 미세구조물을 제공한다. In order to solve the problems of the present invention, a hierarchical structure having two or more layers is formed, and a layered microstructure in which a microstructure pattern is formed in each layer is provided.
상기 계층적 미세구조물은 2층 이상의 계층적 구조가 일체로 형성되어 있으며, 상기 미세입체패턴은 각각의 층이 서로 같거나 다른 크기 또는 모양을 갖는 것일 수 있다. In the hierarchical microstructure, two or more hierarchical structures are integrally formed, and each of the microstructural patterns may have the same or different size or shape.
본 발명은 다른 과제를 해결하기 위하여, In order to solve the other problems,
상기 계층적 미세구조물의 각 층에 형성된 미세입체패턴에 상응하는 음각 패턴이 형성되어 있는 계층적 미세구조물 제조용 몰드를 제공한다. And an engraved pattern corresponding to a microstructure pattern formed on each layer of the hierarchical microstructure is formed.
본 발명은 또 다른 과제를 해결하기 위하여, According to another aspect of the present invention,
제1 패턴이 형성된 제1 고분자 패턴막을 준비하는 단계;Preparing a first polymer pattern film having a first pattern formed thereon;
양면에 각각 제1 및 제2 부분 경화층이 형성되어 있으며 상기 제1 패턴의 크기보다 큰 크기 갖는 제2 패턴의 개구부가 형성되어 있는 제2 고분자 패턴막을, 상기 제1 부분 경화층이 상기 제1 고분자 패턴막의 제1 패턴과 접하도록 위치시키는 단계; 및Wherein the first partially cured layer has first and second partially cured layers formed on both surfaces thereof and has openings of a second pattern larger in size than the first pattern, Positioning the first pattern of the polymer pattern film in contact with the first pattern; And
상기 제2 고분자 패턴막의 제2 부분 경화층에 상기 제2 패턴의 크기보다 작은 제3 패턴을 형성하는 단계; Forming a third pattern smaller in size than the second pattern on the second partially cured layer of the second polymer pattern film;
를 포함하는 계층적 미세구조물 형성용 몰드의 제조방법이 제공된다.A mold for forming a layered microstructure is provided.
일 실시예에 따르면, 상기 제3 패턴이 형성된 제2 고분자 패턴막 상에, 상기 제2 패턴의 크기보다 큰 제4 패턴의 개구부가 형성되어 있으며 양면에 각각 제3 및 제4 부분 경화층을 갖는 제4 고분자 패턴막을 상기 제3 부분 경화층이 상기 제3 패턴과 접하도록 위치시키는 단계; 및 According to one embodiment, an opening of a fourth pattern larger than the size of the second pattern is formed on the second polymer pattern film on which the third pattern is formed, and the third and fourth partial cured layers are formed on both sides Positioning a fourth polymeric pattern film such that the third partially cured layer is in contact with the third pattern; And
상기 제4 고분자 패턴막의 상기 제4 부분 경화층 상에 상기 제4 패턴 보다 크기가 작은 제5 패턴을 형성하는 단계가 더 포함될 수 있다. And forming a fifth pattern smaller in size than the fourth pattern on the fourth partially cured layer of the fourth polymer pattern film.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 고분자 패턴막 또는 제4 고분자 패턴막은,According to one embodiment, the second polymer pattern film or the fourth polymer pattern film may be formed by,
상기 제2 패턴 또는 제4 패턴에 대칭되는 볼록부를 갖는 입체 패턴이 형성된 제1 스탬프와 패턴이 형성되지 않은 평평한 면을 갖는 제2 스탬프를 준비하는 단계;Preparing a first stamp having a first stamp having a convex portion symmetrical to the second pattern or a fourth pattern and a second stamp having a flat surface having no pattern formed;
상기 제1 스탬프의 입체 패턴 상에 고분자 패턴막 형성용 수지 조성물을 코팅하고 그 위에 상기 제2 스탬프를 위치시킴으로써 상기 수지 조성물이 표면에 대한 친화도의 차이에 따른 젖은 특성에 의해상기 입체 패턴의 오목한 부분으로 유동하도록 하여 상기 볼록부가 고분자 수지 조성물 코팅층을 두께 방향으로 관통하도록 하는 단계; The resin composition for forming a polymer pattern is coated on the three-dimensional pattern of the first stamp and the second stamp is placed thereon, whereby the resin composition has a concave shape of the three-dimensional pattern due to the wetting property according to the difference in affinity for the surface To allow the convex portion to penetrate the polymeric resin composition coating layer in the thickness direction;
상기 제1 스탬프와 제2 스탬프를 통해 일정 압력을 가하면서 자외선을 조사함으로써 상시 수지 조성물을 경화시키는 단계: 및Curing the resin composition at all times by irradiating ultraviolet rays while applying a constant pressure through the first stamp and the second stamp; and
상기 제1 스탬프 및 제2 스탬프를 제거하는 단계에 의해 제조되는 것일 수 있다.And removing the first stamp and the second stamp.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 스탬프 및 제2 스탬프는 산소투과성 및 광투과성 고분자 재질로 제작되어, 자외선 조사에 의한 고분자 수지 조성물 경화시 제1 및 제2 스탬프와 인접한 고분자 수지 조성물의 경화도가 고분자 수지층 중심부의 경화도보다 낮아지는 것일 수 있다.According to one embodiment, the first stamp and the second stamp are made of an oxygen-permeable and light-transmitting polymer material, and the curing degree of the polymer resin composition adjacent to the first and second stamps upon curing of the polymer resin composition by ultraviolet irradiation is high It may be lower than the hardness of the center of the resin layer.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 스탬프는 각각 독립적으로 폴리디메틸실록산(PDMS) 또는 폴리우레탄아크릴레이트(PUA)를 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상으로 제조된 것일 수 있다.According to one embodiment, the first and second stamps may each independently be one or more selected from the group comprising polydimethylsiloxane (PDMS) or polyurethane acrylate (PUA).
일 실시예에 따르면, 상기 제2 고분자 패턴막 또는 제4 고분자 패턴막의 제조에 있어서, 상기 자외선 조사에 의한 경화과정은 250 내지 400nm 파장의 자외선에서 5초 내지 3분 미만의 시간 동안 조사되는 것일 수 있다.According to one embodiment, in the production of the second polymer pattern film or the fourth polymer pattern film, the curing process by ultraviolet irradiation may be performed for 5 seconds to less than 3 minutes in ultraviolet light of 250 to 400 nm wavelength have.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 고분자 패턴막 또는 제4 고분자 패턴막의 제조에 있어서, 상기 자외선 조사에 의한 경화과정은 250 내지 400nm 파장의 자외선에서 5초 내지 30초 이하의 시간 동안 조사되는 것일 수 있다.According to one embodiment, in the production of the second polymer pattern film or the fourth polymer pattern film, the curing process by ultraviolet irradiation may be performed for 5 to 30 seconds in ultraviolet light having a wavelength of 250 to 400 nm have.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 고분자 패턴막 또는 제4 고분자 패턴막의 제조에 있어서, 상기 자외선 조사시 가해지는 압력이 25g/cm2 내지 1 kg/cm2 일 수 있다.According to one embodiment, in the production of the second polymer pattern film or the fourth polymer pattern film, the pressure applied when the ultraviolet ray is irradiated may be 25 g / cm 2 to 1 kg / cm 2 .
일 실시예에 따르면, 상기 제2 또는 제4 부분 경화층상의 고분자 패턴 형성은 According to one embodiment, the polymer pattern formation on the second or fourth partially cured layer comprises
상기 부분 경화층에 형성하고자 하는 패턴에 대칭되는 패턴을 갖는 스탬프를 위치시키는 단계; 및Positioning a stamp having a pattern symmetrical to the pattern to be formed in the partially cured layer; And
상기 부분 경화층이 상기 스탬프의 형상에 따라 유동하여 고분자 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.And the partially cured layer flows according to the shape of the stamp to form a polymer pattern.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 또는 제4 부분 경화층에 고분자 패턴 형성은, According to one embodiment, the polymer pattern formation in the second or fourth partially cured layer may be performed by,
상기 부분 경화층에 형성하고자 하는 패턴에 대칭되는 패턴을 갖는 스탬프를 일정 압력으로 위치시켜 상기 부분 경화층에 패턴을 전사시키는 단계; 및 Placing a stamp having a pattern symmetrical to a pattern to be formed on the partially cured layer at a predetermined pressure to transfer the pattern to the partially cured layer; And
상기 부분 경화층이 상기 스탬프의 형상에 따라 유동하여 고분자 패턴을 형성할 때 감압조건을 인가하여 유동을 용이하게 하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.And applying the decompression condition when the partially cured layer flows according to the shape of the stamp to form the polymer pattern, thereby facilitating the flow.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 또는 제4 부분 경화층상의 고분자 패턴 형성에 있어서, 상기 스탬프는 폴리디메틸실록산(PDMS) 또는 폴리우레탄아크릴레이트(PUA)를 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상으로 제조된 것일 수 있다.According to one embodiment, in the formation of the polymer pattern on the second or fourth partially cured layer, the stamp is made of at least one selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS) or polyurethane acrylate (PUA) Lt; / RTI >
일 실시예에 따르면, 상기 제2 또는 제4 부분 경화층상의 고분자 패턴 형성에 있어서, 상기 일정 압력이 1 내지 10 kg/cm2일 수 있다.According to one embodiment, the constant pressure may be 1 to 10 kg / cm < 2 > in forming the polymer pattern on the second or fourth partially cured layer.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 또는 제4 부분 경화층상의 고분자 패턴 형성에 있어서, 상기 감압조건은 10-2 내지 10-12 Pa일 수 있다.According to one embodiment, in the formation of the polymer pattern on the second or fourth partially cured layer, the reduced pressure condition may be 10 -2 to 10 -12 Pa.
일 실시예에 따르면, 상기 제3 패턴 형성 후 상기 고분자 패턴층을 250 내지 400 nm 파장의 자외선에서 3분이상 경화하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the polymer pattern layer may be cured for 3 minutes or more in ultraviolet light having a wavelength of 250 to 400 nm after the formation of the third pattern.
일 실시예에 따르면, 상기 제5 패턴이 형성된 제4 고분자 패턴막 상에, 상기 제4 패턴의 크기보다 큰 제6 패턴의 개구부가 형성되어 있으며 양면에 각각 부분 경화층을 갖는 제6 고분자 패턴막을 상기 부분 경화층 중 일면이 상기 제5 패턴과 접하도록 위치시키는 단계; 및 상기 제6 고분자 패턴막의 다른 부분 경화층 상에 상기 제6 패턴보다 크기가 작은 제7 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법을 반복함으로써 3층 이상의 다층 구조를 갖는 계층적 미세구조물 형성용 몰드를 제조할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a sixth polymer pattern film having a sixth pattern opening larger than the size of the fourth pattern is formed on the fourth polymer pattern film having the fifth pattern formed thereon, Positioning one side of the partially cured layer in contact with the fifth pattern; And forming a seventh pattern having a size smaller than the sixth pattern on the other partially cured layer of the sixth polymer pattern film by repeating the above-described method Can be produced.
본 발명의 다른 과제를 해결하기 위해, 상기 제조방법으로 제조된 계층적 미세구조물 형성용 몰드를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a mold for forming a hierarchical microstructure, which is manufactured by the above manufacturing method.
본 발명의 또 다른 과제를 해결하기 위해, 상기 몰드를 이용하여 제조된 계층적 미세 구조물을 제공한다.In order to solve still another problem of the present invention, there is provided a hierarchical microstructure fabricated using the mold.
본 발명 따른 계층적 미세구조물 형성용 몰드를 이용하여 다양한 계층구조, 예를 들면, 마이크로/나노 이중구조, 기반/브릿지 이중구조를 가지는 미세 구조물을 간단한 공정을 사용하여 형성할 수 있으며, 또한 각 층의 바닥면까지 미세구조를 형성할 수 있음으로써, 보다 증가된 비표면적을 갖는 계층적 미세구조물을 형성할 수 있다. 이와 같은 멀티스케일을 가지는 계층적 미세 구조물은 대형 이동수단의 표면처리, 초소수성을 갖는 기능성소재, 산업용 로봇, 전자소자 등 다양한 분야에 응용될 수 있다.By using the mold for forming a hierarchical microstructure according to the present invention, it is possible to form microstructures having various hierarchical structures such as a micro / nano dual structure and a base / bridge double structure by using a simple process, It is possible to form a hierarchical microstructure having an increased specific surface area. Such multi-scale hierarchical microstructures can be applied to various fields such as surface treatment of large moving means, functional materials having super hydrophobic properties, industrial robots, and electronic devices.
도 1은 일 구현예에 따른 계층적 미세구조물의 모식도이다.
도 2는 종래의 임프린트 리소그래피 기술로 제조된 계층적 미세 구조물의 모식도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 계층적 미세구조물 형성용 몰드 제조공정의 개략도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 제2 고분자 패턴막 제조공정의 개략도이다.
도 5는 자외선 조사시간에 따른 아크릴 단량체의 FT-IR 스펙트럼 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 일 실시예에 따른 제조방법으로 제조된 계층적 미세구조물의 SEM 사진이다.
도 7은 일 실시예에 따른 제2 고분자 패턴막 제조공정시 디웨팅을 이용한 코팅 공정을 나타낸 사진이다. 1 is a schematic diagram of a hierarchical microstructure according to an embodiment.
2 is a schematic diagram of a hierarchical microstructure fabricated by a conventional imprint lithography technique.
3 is a schematic view of a mold manufacturing process for forming a hierarchical microstructure according to an embodiment.
4 is a schematic view of a second polymer patterned film manufacturing process according to an embodiment.
5 is a graph showing changes in FT-IR spectrum of an acrylic monomer according to ultraviolet irradiation time.
FIG. 6 is a SEM photograph of a hierarchical microstructure fabricated by a manufacturing method according to an embodiment.
7 is a photograph showing a coating process using dewetting in the second polymer pattern film manufacturing process according to one embodiment.
이하에서 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 계층적 미세구조물은 2층 이상의 층을 갖는 계층적 구조가 형성되어 있으며, 각각의 층에 미세입체패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. The hierarchical microstructure according to the present invention is characterized in that a hierarchical structure having two or more layers is formed, and a microstructure pattern is formed in each layer.
상기 계층적 미세구조물은 2층 이상의 계층적 구조가 일체로 형성되어 있으며, 상기 미세입체패턴은 각각의 층이 서로 같거나 다른 크기 또는 모양을 갖는 것일 수 있다. In the hierarchical microstructure, two or more hierarchical structures are integrally formed, and each of the microstructural patterns may have the same or different size or shape.
본 발명에 따른 계층적 미세구조물은 몰드를 사용하여 제작될 수 있는데 몰드에는 각각의 층에 형성된 미세입체패턴에 상응하는 음각 패턴이 형성되어 있어서 간단한 공정으로 계층적 미세구조물을 제작할 수 있다. The hierarchical microstructure according to the present invention can be fabricated using a mold, and the mold has an engraved pattern corresponding to the microstructure pattern formed on each layer, so that a hierarchical microstructure can be manufactured by a simple process.
본 발명의 일 실시예에 의한 계층적 미세구조물 형성용 몰드의 제조방법은, A method of manufacturing a mold for forming a hierarchical microstructure according to an embodiment of the present invention includes:
제1 패턴이 형성된 제1 고분자 패턴막을 준비하는 단계;Preparing a first polymer pattern film having a first pattern formed thereon;
양면에 각각 제1 및 제2 부분 경화층이 형성되어 있으며 상기 제1 패턴의 크기보다 큰 크기 갖는 제2 패턴의 개구부가 형성되어 있는 제2 고분자 패턴막을, 상기 제1 부분 경화층이 상기 제1 고분자 패턴막의 제1 패턴과 접하도록 위치시키는 단계; 및Wherein the first partially cured layer has first and second partially cured layers formed on both surfaces thereof and has openings of a second pattern larger in size than the first pattern, Positioning the first pattern of the polymer pattern film in contact with the first pattern; And
상기 제2 고분자 패턴막의 제2 부분 경화층에 상기 제2 패턴의 크기보다 작은 제3 패턴을 형성하는 단계; Forming a third pattern smaller in size than the second pattern on the second partially cured layer of the second polymer pattern film;
를 포함하는 것일 수 있다.. ≪ / RTI >
또한, 본 발명은,Further, according to the present invention,
상기 제3 패턴이 형성된 제2 고분자 패턴막 상에, 상기 제2 패턴의 크기보다 큰 제4 패턴의 개구부가 형성되어 있으며 양면에 각각 제3 및 제4 부분 경화층을 갖는 제4 고분자 패턴막을 상기 제3 부분 경화층이 상기 제3 패턴과 접하도록 위치시키는 단계; 및 A fourth polymer pattern film having openings of a fourth pattern larger than the size of the second pattern and having third and fourth partially cured layers on both sides thereof on the second polymer pattern film on which the third pattern is formed, Placing the third partially cured layer in contact with the third pattern; And
상기 제4 고분자 패턴막의 상기 제4 부분 경화층 상에 상기 제4 패턴 보다 크기가 작은 제5 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 추가 고분자 패턴막 형성 공정을 추가함으로써, 2층 이상의 계층적 미세구조를 형성하기 위한 몰드를 제조할 수 있다.And forming a fifth pattern having a size smaller than the fourth pattern on the fourth partially cured layer of the fourth polymer pattern film by adding a step of forming an additional polymer pattern film, The mold can be produced.
본 발명에 따른 계층적 미세구조물은 도 1에 도시된 바와 같이 다양한 계층구조, 예를 들면, 마이크로/나노 이중구조, 기반/브릿지 이중구조를 가지는 미세 구조물일 수 있다. The hierarchical microstructure according to the present invention may be a microstructure having various hierarchical structures as shown in FIG. 1, for example, a micro / nano duplex structure or a base / bridge duplex structure.
본 발명에 따른 미세구조물은 2층 이상의 층을 갖는 계층적 구조(10-a, 20-a)가 형성되어 있으며, 각각의 층에 미세입체패턴(1-a, 31-a, 32-a)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 계층적 미세구조물은 2층 이상의 계층적 구조가 일체로 형성되어 있으며, 상기 미세입체패턴은 각각의 층이 서로 같거나 다른 크기 또는 모양을 갖도록 할 수 있다. 특히 각 층의 바닥 면까지 미세 구조(31-a, 32-a)를 형성할 수 있는 것이 특징이다. The microstructure according to the present invention has a hierarchical structure (10-a, 20-a) having two or more layers, and the microstructures (1-a, 31- Is formed. In this hierarchical microstructure, two or more hierarchical structures are integrally formed, and the microstructural patterns may have the same or different sizes or shapes. In particular, the microstructures 31-a and 32-a can be formed to the bottom surface of each layer.
도 2는 종래의 임프린트 리소그래피 방법으로 제조된 계층적 미세구조물을 도시하는데, 바닥면에는 미세패턴을 형성하지 못하였음을 알 수 있 있다. 본 발명에 따른 계층적 미세구조물은 이 경우에 비해 보다 큰 비표면적을 갖는 계층적 미세구조물을 형성할 수 있다. FIG. 2 shows a hierarchical microstructure fabricated by a conventional imprint lithography method, and it can be seen that no fine pattern is formed on the bottom surface. The hierarchical microstructure according to the present invention can form a hierarchical microstructure having a larger specific surface area than this case.
이와 같은 멀티스케일을 가지는 미세 구조물은 대형 이동수단의 표면처리, 초소수성을 갖는 기능성소재, 산업용 로봇, 전자소자 등 다양한 분야에 응용될 수 있다.Such a multi-scale microstructure can be applied to various fields such as surface treatment of large moving means, functional materials having super hydrophobic property, industrial robots, and electronic devices.
예를 들어, 본 발명에 의한 마이크로/나노 이중 구조물의 형성방법을 사용하면 최적화되어 있는 자연계의 각종 섬모를 모사할 수 있으며, 구체적으로, 나노수준의 섬모를 모사함으로써 각종 재료 표면의 마찰저항이나 항력을 감소시킬 수 있다. 이러한 기술은 자동차 등의 운송수단, 특히 항공기, 선박, 심해저 탐사선 등의 대형 이동수단의 표면에 적용될 수 있다.For example, by using the method of forming a micro / nano dual structure according to the present invention, it is possible to simulate various cilia of the natural world which are optimized. Specifically, by simulating nano-level cilia, frictional resistance and drag Can be reduced. This technique can be applied to the surface of large-sized transportation means such as automobiles, especially aircraft, ship, deep sea probe, and the like.
또한, 본 발명에 의한 미세 구조물의 형성방법을 이용하여 초소수성 또는 고접착성 등의 성질을 가지는 새로운 기능성 소재를 개발할 수 있으며, 구체적으로, 초소수성을 가지는 소재를 사용하여 자정기능이나 습기 방지기능을 요구하는 소재, 예를 들어, 건축용 외장재, 가정용 및 산업용 고기능성 유리, 광학용 렌즈 등에 적용할 수 있다.Further, by using the method of forming a microstructure according to the present invention, it is possible to develop a new functional material having properties such as super-hydrophobicity or high adhesiveness. Specifically, by using a material having super hydrophobic property, For example, architectural exterior materials, high-performance glasses for household and industrial use, and optical lenses.
또한, 거칠기가 20 마이크로 이하인 거친 표면이나 굴곡진 표면에서 계층구조에 의하여 형성된 고접착성을 가지는 소재를 사용하여 벽면 등을 수직으로 이동할 수 있는 로봇 등을 개발에도 적용할 수 있다.In addition, the present invention can be applied to development of robots capable of vertically moving walls or the like using a highly adhesive material formed by a hierarchical structure on a rough surface or a curved surface having a roughness of 20 microns or less.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 의한 부분 경화를 이용한 계층적 미세 구조물의 형성방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of forming a layered microstructure using partial curing according to preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 계층적 구조물 형성용 몰드의 제조방법을 설명하기 위한 개략도이다.3 is a schematic view for explaining a method of manufacturing a mold for forming a hierarchical structure according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, i)단계 공정은 제1 패턴이 형성된 제1 고분자 패턴막(1)상에 양면에 각각 제1 및 제2 부분 경화층(10-6, 10-7)이 형성되어 있으며 상기 제1 패턴의 크기보다 큰 직경을 갖는 개구부(10-b)가 형성되어 있는 제2 고분자 패턴막(10)을 상기 제1 부분 경화층(10-6)이 상기 제1 고분자 패턴막의 제1 패턴과 접하도록 위치시킨 다음 상기 제2 고분자 패턴막(10)의 제2 부분 경화층(10-7)에 상기 제2 패턴의 크기보다 작은 제3 패턴을 형성하는 제3 스탬프를 위치시키고, ii)단계 공정의 UV 조사를 통해 제1 경화과정을 통해 제1 패턴층 및 제2 패턴층이 형성된 2층 구조의 구조물을 형성한다. 이 때, 상기 UV 조사 공정은 20초 내지 3분의 시간 동안 250 내지 400 nm 파장의 자외선에 조사되는 것일 수 있다.Referring to FIG. 3, in step i), first and second partially cured layers 10-6 and 10-7 are formed on both surfaces of a first
다음 iii)단계 공정부터는 상기 i), ii)단계를 반복함으로써 계층적 구조의 층수를 증가 시킬 수 있는 방법으로서, 상기 제2 패턴막의 개구부(10-b) 보다 큰 직경의 개구부(20-b)를 가지며, 제3 및 제4 부분 경화층(20-6, 20-7)을 갖는 제4 고분자 패턴막을 상기 제3 패턴과 접하도록 위치시킨 후 제5 패턴을 형성하는 제4 스탬프를 제4 부분 경화층(20-7)에 접하도록 위치시킨 후 UV를 조사하여 완전경화 함으로써 2층 이상의 계층적 미세구조물 형성용 몰드를 제조할 수 있다. 이때, 상기 완전경화는 3분 이상의 시간 동안 250 내지 400 nm 파장의 자외선에 조사되는 것일 수 있다. A method of increasing the number of layers of the hierarchical structure by repeating the steps i) and ii) is provided, wherein the opening 20-b having a larger diameter than the opening 10-b of the second pattern film is formed, The fourth polymer pattern film having the third and fourth partially cured layers 20-6 and 20-7 is placed in contact with the third pattern and then the fourth stamp forming the fifth pattern is placed in contact with the fourth pattern It is placed in contact with the cured layer 20-7 and irradiated with UV to completely cure it, so that a mold for forming a two or more layered microstructure can be manufactured. At this time, the complete curing may be irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 250 to 400 nm for 3 minutes or more.
도 6은 일 실시예에 따라 제조된 몰드를 이용하여 제조된 계층적 미세구조물의 SEM 사진을 나타낸 것이다.6 is a SEM photograph of a layered microstructure fabricated using a mold manufactured according to an embodiment.
또한, 상기 제1 및 제2 부분경화층이 형성된 제2 고분자 패턴막 및 제3 및 제4 부분경화층이 형성된 제4 고분자 패턴막은 하기의 공정을 통해 별도로 제조되는 것일 수 있다.The second polymer pattern layer having the first and second partially cured layers formed thereon and the fourth polymer pattern layer having the third and fourth partially cured layers formed thereon may be separately manufactured through the following process.
도 4를 참조하면, 상기 제2 패턴에 대칭되는 볼록부를 갖는 입체 패턴이 형성된 제1 스탬프(11)와 패턴이 형성되지 않은 평평한 면을 갖는 제2 스탬프를 제2 또는 제4 고분자 패턴막(10, 20) 형성용 수지 조성물을 코팅하고 그 위에 상기 제2 스탬프(12)를 위치시킴으로써 상기 수지 조성물이 모세관력에 의하여 상기 입체 패턴의 오목한 부분으로 유동하도록 하여 상기 볼록부가 고분자 수지 조성물 코팅층을 두께 방향으로 관통하도록 하는 단계; 상기 제1 스탬프와 제2 스탬프를 통해 일정 압력을 가하면서 자외선을 조사함으로써 상시 수지 조성물을 경화시키는 단계: 및 상기 제1 스탬프 및 제2 스탬프를 제거하는 단계에 의해 제조될 수 있다. Referring to FIG. 4, a
상기 부분 경화층이 형성된 고분자 패턴막(10, 20)의 형성방법은 자외선 경화성의 고분자 박막 상에 제1 스탬프(11) 및 제2 스탬프(12)를 접촉시키면 모세관력에 의하여 상기 고분자 박막이 상기 제 1 스탬프의 음각부(오목한 부분)로 유동하여 음각부분을 채우게 된다. 이어서, 상기 유동한 고분자 박막에 자외선을 조사하면 부분 경화층을 가지는 상기 고분자 패턴막(10, 20)이 형성되게 된다.When the
이 때, 부분 경화층을 형성하기 위한 자외선의 조사시간은 스탬프로 사용되는 물질의 성질, 예를 들면, 공기가 통과하는 다공성 구조인지 여부 등과 같은 성질, 및 고분자 박막의 종류 등에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자 박막으로 PUA(폴리우레탄 아크릴레이트)를 사용하고, 몰드로서 PUA 또는 PDMS 소재를 사용하면, 자외선을 약 5초 내지 3분, 바람직하게는 약 5 내지 30초의 범위의 시간 동안 조사함으로써 약 5㎛ 이내의 부분 경화층이 형성될 수 있다. 도 5에는 폴리 아크릴레이트의 자외선 조사에 따른 FT-IR 스펙트럼을 나타내고 있는데, 이를 참조하면, 자외선 조사의 시간이 길어짐에 따라 아크릴 단량체의 peak 크기가 감소하고 있음을 나타내며, 이때 단량체의 peak 크기는 30초 이후에는 거의 변화가 없음을 알 수 있다.At this time, the irradiation time of the ultraviolet ray for forming the partially cured layer may be changed depending on the properties of the material used as the stamp, for example, whether or not the air passes through the porous structure, and the kind of the polymer thin film. For example, when PUA (polyurethane acrylate) is used as the polymer thin film and PUA or PDMS material is used as the mold, the ultraviolet light is irradiated for a time in the range of about 5 seconds to 3 minutes, preferably about 5 to 30 seconds A partially cured layer of about 5 탆 or less can be formed. FIG. 5 shows the FT-IR spectrum of polyacrylate upon irradiation with ultraviolet rays. Referring to FIG. 5, it is shown that the peak size of the acrylic monomer decreases as the time of ultraviolet irradiation is prolonged, It can be seen that there is almost no change after seconds.
상기 스탬프(11, 12, 31, 32)로는 폴리우레탄 아크릴레이트(Polyurethane acrylate; PUA), 폴리디메틸실록산(Poly-Dimethylsiloxane: PDMS), ETFE(Ethylene Tetrafluoroethylene), PFA(Perfluoroalkyl acrylate), PFPE(Perfluoropolyether), PTFE(Polytetrafluoroethylene) 에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 폴리머 스탬프와 같은 고분자, 또는 산화실리콘(SiO2)와 같은 무기물을 단독으로 또는 2 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 스탬프는 마이크로 스케일로 패턴화 되어있을 수 있으며, 상기 스탬프를 통해 수 내지 수십 마이크로미터 크기의 구조물을 형성시킬 수 있도록 상기 스탬프의 내부에 양각 부분 및 음각 부분이 마이크로미터 크기로 형성된 스탬프를 사용할 수 있다.As the
상기 고분자 패턴막에 사용되는 수지는 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethylsiloxane), 또는 광경화성 수지일 수 있다. 상기 PDMS(polydimethylsiloxane)는 그 자체가 투명하면서도 고분자재료에 대해 낮은 반응성과 계면에너지를 갖기 때문에 상기 SFIL(Step & Flash Imprint Lithography) 공정 등에서 광을 투과시킬 수 있으며 중합체에 패턴을 압인(imprint)한 후에 발생할 수 있는 스티킹(sticking)이나 패턴의 왜곡 없이 스탬프와 패턴이 형성된 고분자를 분리할 수 있다. 또한 탄성이 좋아 불균일한 표면에서조차 일정한 컨택(contact)을 줄 수 있으며, 패턴상의 디펙트(defect)를 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 상기 광경화성수지는 폴리에스테르(polyester)계, 폴리에폭시(polyepoxy)계, 폴리우레탄(polyurethane)계, 폴리에테르(polyether)계 또는 폴리아크릴(polyacryl)계 등일 수 있다. The resin used for the polymer pattern film may be polydimethylsiloxane (PDMS) or a photocurable resin. PDMS (polydimethylsiloxane) itself is transparent and has low reactivity and interfacial energy with respect to a polymer material, so that light can be transmitted through the step and flash imprint lithography (SFIL) process or the like, and after imprinting a pattern on a polymer It is possible to separate the stamp and the polymer in which the pattern is formed without causing any sticking or pattern distortion. In addition, it has a good elasticity and can provide a constant contact even on uneven surfaces and has an advantage of reducing the defects on the pattern. The photocurable resin may be a polyester resin, a polyepoxy resin, a polyurethane resin, a polyether resin, a polyacryl resin, or the like.
상기 개구부(10-b, 20-b)가 형성된 고분자 패턴막(10, 20)을 형성하는 공정에 있어서, 선택적으로 상기 스탬프(11, 12)에 고분자 수지 조성물을 코팅시킨 후에, 상기 스탬프에 소정의 압력을 가하여 고분자 수지 조성물과 상기 스탬프의 패턴 면이 균일하게 접촉되도록 할 수도 있다. 이때 압력은 약 0.025 내지 1 kg/cm2의 압력을 가하는 것이 바람직하다. 약 0.025 kg/cm2미만의 낮은 압력을 가하면, 고분자 수지 조성물과 스탬프의 접촉에 의한 모세관 효과를 촉진효과를 기대하기 힘들다. 또한, 약 1 kg/cm2을 초과하여 압력을 가하는 경우 후술하는 본 발명에서 의도하는 모세관 현상에 의해 미세 패턴이 형성되는 것이 아니라 기존의 발명과 같이 압력에 의한 패턴이 형성됨으로써 마이크로 기반구조의 무너짐을 일으키게 되며, 높은 종횡비의 구조를 제작하기 어렵게 되는 문제가 발생할 수 있다.In the step of forming the
일반적으로 고분자는 대부분 유리전이온도(Tg)를 가지고 있는데 이 온도가 되면 고분자가 액체의 성격을 띠게 되며 유동성을 가지게 된다. 이때 고분자를 끌어올릴 수 있는 형상을 지닌 스탬프를 고분자에 접촉시키면 모세관 현상에 따라 고분자가 상기 몰드의 형상을 따라 움직이게 될 수 있다.Generally, most polymers have a glass transition temperature (T g ), and at this temperature, the polymer is liquid and has fluidity. When a stamp having a shape capable of pulling up the polymer is brought into contact with the polymer, the polymer may move along the shape of the mold according to the capillary phenomenon.
상기 고분자 수지 조성물을 이루는 물질이 상온에서 유동성을 갖는 고분자 물질일 경우에는 제1 및 제2 스탬프(11, 12)를 상기 고분자 수지 조성물에 밀착 접촉시킴으로써 모세관 현상을 유발시켜 고분자 패턴을 형성할 수 있으나, 만약 상기 고분자 수지 조성물을 이루는 물질이 상온에서 유동성을 갖지 않는 고분자 물질일 경우에는 상술한 바와 같이 소정의 온도 조건으로 열처리 공정을 수행하여 모세관 현상을 유발시킬 수 있다. 상기 소정 온도는 고분자 수지 조성물에 사용되는 고분자 수지의 유리전이온도(Tg)일 수 있다. 또한, 상기 고분자 수지 조성물을 이루는 고분자 물질이 유동성을 갖지 않는 경우, 상기 고분자 수지 조성물에 솔벤트 등을 흡수(또는 침투)시켜 유동성을 확보하여 모세관 현상을 나타나게 할 수 있다.When the polymer resin composition is a polymer material having fluidity at room temperature, the first and
이와 같이 모세관 현상에 따라 상기 고분자 수지 조성물은 상기 스탬프의 음각 부분을 채울 수 있으며, 제1 스탬프(11)의 양각 부분이 제2 스탬프(12)와 접촉하거나 혹은 일정한 거리 이하의 가까운 거리로 접근하게 되며, 자외선이 일정시간 동안 조사됨에 따라 상기 고분자 수지막은 제2 고분자 패턴 및 제4 고분자 패턴막의 개구부(10-b, 20-b)를 형성한다.The polymer resin composition can fill the depressed portion of the stamp according to the capillary phenomenon, and the embossed portion of the
또한 상기 고분자 패턴막은 부분 경화층(10-6, 10-7, 20-6, 20-7)을 가질 수 이는데, 이러한 부분 경화층은 일반적으로, 자유라디칼 중합반응에 있어서 산소는 광 개시제의 라디칼과 반응하여 고분자의 중합반응을 방해하여 점착성표면, 광학특성 및 표면특성을 감소시키는 작용을 하게 되는데, 이에, 산소 투과성을 갖는 스탬프 사용 또는 스탬프 접촉시 스탬프와 고분자 사이 빈 공간에 갇힌 산소가 자외선에 노출된 고분자 수지 조성물이 경화되는 것을 방해 하여 상기 고분자 수지 조성물의 경화도가 낮아지는 현상에 의해 형성될 수 있다. 상기한 원리를 이용하여 본 발명은 제2 고분자 패턴막 및 제4 고분자 패턴막에 부분 경화층을 형성시키고, 상기 부분 경화층에 제3 패턴 및 제5 패턴을 형성함으로써, 계층적 미세구조를 갖는 구조물을 형성할 수 있는 몰드를 형성할 수 있으며, 이와 같은 방식으로 형성된 다층 구조를 갖는 몰드는 이종의 계면을 갖지 않아 기계적 강도가 향상될 수 있다.Further, the polymer pattern film may have partial cured layers (10-6, 10-7, 20-6, 20-7). Generally, in the free radical polymerization reaction, Optical properties and surface properties by reacting with radicals to thereby interfere with the polymerisation reaction of the polymer so that the oxygen trapped in the void space between the stamp and the polymer during the use of the oxygen- And the curing degree of the polymer resin composition is lowered by interfering with the curing of the polymer resin composition exposed to the curing agent. By using the above-described principle, the present invention can form a partial patterned layer by forming a partial hardening layer in the second polymer pattern film and the fourth polymer pattern film, and forming a third pattern and a fifth pattern in the partial hardened layer, A mold capable of forming a structure can be formed, and a mold having a multi-layer structure formed in this manner does not have a heterogeneous interface, so that the mechanical strength can be improved.
이때, 상기 부분 경화층이란 별도의 스탬프에 접촉되어도 상기 스탬프의 음각 부분으로 그 일부가 유동될 수 있을 정도로 형성된 경화된 층을 의미하며, 특정적으로는 10 내지 100 MPa, 바람직하게는 10 내지 50 MPa의 경도(hardness), 및 100 내지 1500 MPa, 바람직하게는 200 내지 500 MPa의 인장강도(elastic modulus)를 가지는 경화층을 의미한다.Here, the partially cured layer means a cured layer which is formed to such a degree that a part thereof can flow into an engraved portion of the stamp even when it is brought into contact with a separate stamp. Specifically, the partially cured layer is 10 to 100 MPa, MPa, and a hardening layer having an elastic modulus of from 100 to 1500 MPa, preferably from 200 to 500 MPa.
구체적으로, 스탬프의 음각 부분으로 유입된 고분자 물질의 상부는 음각 부분에 잔존하는 산소에 의해 자외선에 노출되어 경화되는 현상을 간섭받음으로써 부분 경화층이 형성되게 된다. 이때, 음각 부분의 바탕면과 가장 인접한 고분자 물질의 상부 1㎛ 부분은 산소에 심각하게 노출되어 고분자의 중합반응이 많이 이루어지지 않아 낮은 인장강도 값을 가지게 된다. 여기서, 5㎛ 이상의 깊이까지는 산소가 고분자 물질을 투과하지 못하므로, 부분 경화층의 최대 길이는 약 4 내지 5㎛일 수 있다.Specifically, the upper portion of the polymer material flowing into the engraved portion of the stamp is exposed to ultraviolet rays by the oxygen remaining in the engraved portion to interfere with the curing phenomenon, thereby forming the partially cured layer. At this time, the upper 1 μm portion of the polymer material closest to the substrate surface of the engraved portion is seriously exposed to oxygen, so that the polymerization reaction of the polymer is not performed much, resulting in a low tensile strength value. Here, the maximum length of the partially cured layer may be about 4 to 5 占 퐉 because oxygen can not penetrate the polymer material to a depth of 5 占 퐉 or more.
한편, 상기 부분 경화층을 갖는 제2 및 제4 고분자 패턴막(10, 20)의 제조 과정에 있어서, 상기 자외선 조사는 상기 제1 고분자 패턴막에 부분 경화층(10-6, 10-7. 20-6, 20-7)을 형성하기 위한 것이므로, 상기 자외선의 조사시간은 상기 고분자 패턴막에 부분 경화층을 형성시킬 수 있는 정도의 시간이라면, 그 범위가 특별히 한정되지 않는다. 특히, 스탬프(11, 12)로 사용되는 소재에 따라 공기투과도가 다르기 때문에 고분자 패턴막이 경화되는 속도가 변동될 수 있으므로, 자외선을 조사하는 시간은 변동될 수 있다. 예를 들면, 제 1 스탬프로 PUA 스탬프를 사용하면 자외선의 노출 시간은 약 5초 내지 10초인 것이 바람직할 수 있으며, PDMS 몰드를 사용하면 자외선의 노출 시간은 약 15초 내지 30초인 것이 바람직할 수 있다.On the other hand, in the manufacturing process of the second and fourth
또한, 본 발명에 따르면 상기 고분자 패턴막 양면에 형성된 부분 경화층은 상기 제1 및 제2 부분 경화층 또는 제3 및 제4 부분 경화층의 경화도는 다르게 형성될 수 있으며, 각각 제2 및 제4 부분 경화층의 경화도가 제1 및 제3 부분 경화층의 경화도 보다 낮게 형성될 수 있다. 도 4를 참조하면, 상기 제1 스탬프 패턴의 양각부분이 상기 고분자 패턴막을 관통하여 상기 제2 스탬프와 접촉하게 되는데, 이때, 상기 고분자 패턴막 제조 공정상에서 제2 스탬프를 제거하는 공정에서 상기 관통되어 노출된 제1 스탬프의 양각부에 부분 경화된 수지(10-3)가 잔류하게 될 수 있다. 이러한 잔류 부분 경화수지(10-3)는 제1 스탬프의 양각부와 제2 스탬프의 접촉시 형성된 빈 공간에 잔존 산소 및 스탬프의 산소투과에 따를 높은 산소농도에 의해 고분자 수지 조성물의 광경화도가 낮아지게 됨으로써 형성될 수 있다. 이때, 상기 잔류 부분 경화수지는 oil형태의 유동성을 갖는 물질일 수 있다. According to the present invention, the partially cured layer formed on both sides of the polymer pattern film may have different degrees of curing of the first and second partially cured layers or the third and fourth partially cured layers, The degree of curing of the partially cured layer can be made lower than the degree of curing of the first and third partially cured layers. Referring to FIG. 4, the embossed portion of the first stamp pattern penetrates through the polymer pattern film and comes into contact with the second stamp. At this time, in the step of removing the second stamp in the polymer pattern film manufacturing process, The partially cured resin 10-3 may remain on the embossed portion of the exposed first stamp. The remaining partly cured resin 10-3 has a low degree of photo-curing of the polymer resin composition due to residual oxygen and high oxygen concentration in accordance with the oxygen permeation of the stamp in the empty space formed when the embossed portion of the first stamp contacts with the second stamp Or the like. At this time, the residual part curing resin may be a material having fluidity in an oil form.
일 실시예에 따르면, 상기 부분경화층을 갖는 고분자 패턴막(10, 20)형성 공정은, 상기 유동성을 갖는 잔류 부분 경화수지(10-3)가, 상기 스탬프의 재질과 고분자 패턴막의 소수성 차이에 의해 구조적으로나 화학적으로 연속적이지 않은 부분에서 잔류한 고분자 방울이 같은 재질의 수지 쪽으로 유동하는 현상이 일어나는 디웨팅 공정을 더 포함될 수 있으며, 상기 디웨팅 공정에서 도 7의 사진에 나타난 것과 같이 상기 잔류한 고분자 수지 조성물이 부분경화된 고분자 수지층으로 유동할 수 있다. 따라서, 상기 제2 및 제4 부분 경화층의 표면에는 제1 및 제3 부분 경화층 보다 더 낮은 경화도를 갖는 수지층이 형성되게 된다. 상기 디웨팅 공정은 30초 내지 1분의 시간 동안 진행 될 수 있다.According to one embodiment, in the step of forming the
또한, 상기 부분 경화층 상에 패턴이 형성된 스탬프 (31, 32를 위치시키면, 제3 스탬프에 가해지는 압력에 의한 전사 및 모세관력에 의해 패턴이 형성된 스탬프의 음각부분으로 부분 경화층의 수지가 수직이동 하거나, 또는 감압공정 하에서는 측면이동 등의 방식으로 상기 부분 경화층이 유동하여 상기 부분 경화층상에 패턴이 형성될 수 있다.When the
도 3을 참조하면, 상기 부분 경화층(10-7, 20-7)에 나노 패턴된 스탬프(31, 32)를 일정한 압력으로 접촉시켜 상기 스탬프의 형상을 상기 부분 경화층으로 전사시킨다. 이때, 원활한 전사를 위하여 상기 스탬프를 약 1 내지 10 kg/cm2의 압력으로 상기 부분 경화층에 접촉시키는 것이 바람직하다. 만약 1 kg/cm2 미만의 압력을 가하는 경우 패턴의 충분한 전사가 일어나지 않으며, 10 kg/cm2를 초과하는 경우 부분 경화층이 무너지는 등의 현상이 발생할 수 있다. Referring to FIG. 3,
상기 스탬프의 패턴은 어떠한 패턴이 형성되어도 무방하지만, 바람직하게는 라인, 원형, 메쉬 중 어느 하나 이상의 패턴이 형성되는 것이 좋다. The pattern of the stamp may be formed in any pattern, but it is preferable that at least one of a line, a circle, and a mesh is formed.
이러한 압력에 의한 전사가 일어난 후, 상기 부분 경화층은 여전히 유동성을 가지고 있으므로 모세관 현상에 따라 부분 경화층의 일부가 스탬프의 형상을 따라 일부 움직여서 패턴이 다소 상승할 수도 있다. 다만, 이러한 부분 경화층의 모세관력에 의한 유동은 부분 경화층이 이미 일부 경화된 상태로서 상기 제2 및 제4 고분자 패턴막 형성시의 모세관력에 의한 패턴의 형성보다는 원활하게 발생되지 않을 수 있으며, 따라서, 상기 고분자 패턴에 양각 부분 및 음각 부분이 패턴을 임프린팅 할 경우, 감압공정을 적용하지 않으면 모세관 현상에 따라 부분 경화층은 스탬프와 직접 닿는 부분의 수직 방향으로 형성된 스탬프의 음각 부분으로만 이동할 수 있으며, 상기 스탬프와 직접 닿지 않는 부분에 구비된 음각 부분으로는 이동하지 않는다. 즉, 부분 경화층은 몰드 패턴의 기하학적 형상 및 부분 경화 정도에 따라 패턴의 바탕면(천장)에 닿을 수 있지만, 감압공정이 적용되지 않으면 측면으로의 유동 및 이동은 높은 점성에 의해 제한될 수 있다.After the transfer by this pressure, the partially cured layer still has fluidity, so that part of the partially cured layer moves partially along the shape of the stamp due to the capillary phenomenon, and the pattern may slightly rise. However, the flow due to the capillary force of the partially cured layer may not be generated more smoothly than the formation of the pattern due to the capillary force at the time of forming the second and fourth polymer pattern films, Accordingly, when the depressed portion and the depressed portion are imprinted on the polymer pattern, if the depressurization process is not applied, the partially cured layer is formed only in the depressed portion of the stamp formed in the vertical direction of the portion directly contacting the stamp And does not move to an engraved portion provided at a portion not directly contacting the stamp. That is, the partially cured layer can touch the pattern surface (ceiling) according to the geometric shape and partial curing degree of the mold pattern, but if the depressurization process is not applied, the flow and movement to the side surface can be limited by high viscosity .
이때 상기 감압공정은 10-2 내지 10-12 Pa 사이에서 수행될 수 있으며, 상기 감압공정을 목표압력(10-2 Pa)에 도달하기 전에 중단시키면 패턴이 무너질 수 있다.At this time, the depressurization process may be performed between 10 < -2 > and 10 < -12 > Pa, and if the depressurization process is stopped before reaching the target pressure (10 -2 Pa), the pattern may collapse.
이러한 상기 부분 경화층의 압력에 의한 전사 또는 모세관력에 의한 이동은 모두 주로 상기 부분 경화층의 측면 방향이 아닌 상부 방향으로 일어난다.The movement of the partially cured layer by transfer or capillary force due to the pressure occurs mainly in the upper direction, not in the lateral direction of the partially cured layer.
상기 제조공정에 있어서, UV조사에 의한 완전경화 이전에 상기 제5 패턴이 형성된 제4 고분자 패턴막 상에, 상기 제4 패턴의 크기보다 큰 제6 패턴의 개구부가 형성되어 있으며 양면에 각각 부분 경화층을 갖는 제6 고분자 패턴막을 상기 부분 경화층 중 일면이 상기 제5 패턴과 접하도록 위치시키는 단계; 및 상기 제6 고분자 패턴막의 다른 부분 경화층 상에 상기 제6 패턴보다 크기가 작은 제7 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법을 반복함으로써 3층 이상의 다층 구조를 갖는 계층적 미세구조물을 제조할 수 있다.In the above manufacturing process, an opening of a sixth pattern larger than the size of the fourth pattern is formed on the fourth polymer pattern film on which the fifth pattern is formed before full curing by UV irradiation, and partially cured A step of positioning a sixth polymer pattern film having a layer in contact with the fifth pattern on one side of the partially cured layer; And forming a seventh pattern that is smaller in size than the sixth pattern on the other partially cured layer of the sixth polymer pattern film by repeating the steps of: .
상기 다층 구조를 갖는 계층적 미세구조물의 층을 형성한 후 완전경화공정은 250 내지 400 nm의 파장영역에서 3분이상 동안 조사하여 상기 구조물을 완전경화 시킴으로써, 본 발명에 따른 몰드를 제조할 수 있다. The mold according to the present invention can be manufactured by completely curing the structure by irradiating the complete curing process in a wavelength region of 250 to 400 nm for 3 minutes or longer after forming the layer of the multi-layered layered microstructure .
상기 제조된 몰드에 고분자 수지 조성물을 캐스팅 및 몰딩하여 계층적 미세구조물을 형성할 수 있다. 이때, 상기 고분자 수지 조성물은 폴리디메틸실록산(PDMS; polydimethylsiloxane), 열경화성수지 또는 자외선경화성수지일 수 있으며, 상기 열경화성수지는 폴리(메틸 메타크릴레이트)(poly(methyl methacrylate)), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리(벤질 메타크릴레이트)(poly(benzyl methacrylate)) 또는 폴리(시클로 헥실 메타크릴레이트)(poly(cyclohexyl methacrylate)) 등일 수 있다. 상기 광경화성수지는 폴리에스테르(polyester)계, 폴리에폭시(polyepoxy)계, 폴리우레탄(polyurethane)계, 폴리에테르(polyether)계 또는 폴리아크릴(polyacryl)계 등의 수지가 사용될 수 있다. The polymeric resin composition may be cast and molded into the mold to form a layered microstructure. Here, the polymer resin composition may be polydimethylsiloxane (PDMS), a thermosetting resin, or an ultraviolet ray curable resin, and the thermosetting resin may be poly (methyl methacrylate), polystyrene, Such as poly (benzyl methacrylate) or poly (cyclohexyl methacrylate) (poly (cyclohexyl methacrylate)). The photocurable resin may be a resin such as a polyester resin, a polyepoxy resin, a polyurethane resin, a polyether resin, or a polyacryl resin.
또한, 상기 계층적 미세구조물 형성용 수지 조성물은 상기 자외선 경화성 수지를 사용하는 경우, 자외선 경화성 수지 100중량부를 기준으로 광개시제를 10중량부를 더 첨가할 수 있다. 상기 광개시제로는 클로로아세토페논(chloroacetophenone), 디에톡시 아세토페논(diethoxy acetophenone), 1-페닐-2-히드록시-2-메틸 프로판-1-온(1-phenyl-2-hydroxy-2-methyl propane-1-one), 1-히드록시 사이클로헥실 페닐 케톤(1-hydroxy cyclohexyl phenyl ketone; HCPK) 등의 히드록시 아세토페논(hydroxy acetophenone), α-아미노 아세트페논(α-amino acetophenone), 벤조인 에테르(benzoin ether), 벤질 디메틸 케탈(benzyl dimethyl ketal), 벤조페논(benzophenone), 티오크산톤(thioxanthone), 2-에틸 안트라퀴논(2-ethyl anthraquinone; 2-ETAQ), 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온(2,2-dimethyoxy-1,2-diphenylethan-1-one) 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기 수지 조성물은 N-비닐-2-피롤리돈(N-vinyl-2-pyrrolidone), C12-C14 알킬 사슬을 포함하는 지방족 글리시딜 에테르(aliphatic glycidyl ether) 등의 반응성 희석제를 추가로 더 포함할 수 있다. 상기 구성요소들은 경화시간, 빛의 파장 등의 반응 조건, 점도, 경도 등의 물성을 고려하여 선택적으로 혼합하여 사용할 수 있으며, 또한 혼합 비율을 조절하여 상기 인자들을 조절할 수 있다.When the ultraviolet curable resin is used, the resin composition for forming a hierarchical microstructure may further contain 10 parts by weight of a photoinitiator based on 100 parts by weight of the ultraviolet curable resin. Examples of the photoinitiator include chloroacetophenone, diethoxyacetophenone, 1-phenyl-2-hydroxy-2-methyl propane -1-one, 1-hydroxy cyclohexyl phenyl ketone (HCPK), α-amino acetophenone, benzoin ether benzoin ether, benzyl dimethyl ketal, benzophenone, thioxanthone, 2-ethyl anthraquinone (2-ETAQ), 2,2-dimethoxy- 2,2-dimethyoxy-1,2-diphenylethan-1-one, and the like, but the present invention is not limited thereto. The resin composition may further comprise a reactive diluent such as N-vinyl-2-pyrrolidone or an aliphatic glycidyl ether containing a C12-C14 alkyl chain, . The components can be selectively mixed in consideration of physical properties such as curing time, reaction conditions such as wavelength of light, viscosity, hardness, etc., and the factors can be controlled by adjusting the mixing ratio.
본 실시예에 의하면 특별한 표면처리 없이 나노 크기의 음각 부분이 구비된 몰드를 부분 경화된 고분자 패턴(기반구조) 상부에 놓는 것만으로 미세 고분자 패턴이 형성된 연속적인 계층구조를 형성할 수 있으며, 구조의 무너짐이나 붙는 현상 없이 다양한 계층적 미세구조물 형성용 몰드을 얻을 수 있다.According to the present embodiment, a continuous hierarchical structure in which a fine polymer pattern is formed can be formed only by placing a mold having a nano-sized recessed portion on a partially cured polymer pattern (base structure) without special surface treatment, It is possible to obtain molds for forming various hierarchical microstructures without collapse or sticking.
또한, 상기한 방식으로 제조된 다층의 계층적 구조를 갖는 몰드를 이용하여, 기존의 스탬프 방식으로 구현하기 힘들었던 다층 구조 및 각층의 바닥면에 미세패턴이 형성되는 것을 가능하게 함으로써, 각각 층마다 다른 모양 및 크기의 입체 미세구조를 갖는 계층적 미세구조물을 형성할 수 있는 방법을 제공할 수 있다. Further, by using a mold having a multi-layer hierarchical structure manufactured in the above-described manner, it is possible to form a multi-layer structure and a bottom pattern of each layer, which are difficult to implement by the conventional stamping method, A method of forming a hierarchical microstructure having a shape and size of a three-dimensional microstructure can be provided.
1 제1 고분자 패턴막
1-1 제1 경화 후 제1 고분자 패턴막
1-a 제1 패턴
10 제2 고분자 패턴막
10-1 제1 경화 후 제2 고분자 패턴막
10-3 제1 경화 후 제2 패턴막에 잔류한 부분 경화수지
10-5 제2 고분자 패턴막의 중간층
10-6 제1 부분경화층
10-7 제2 부분경화층
10-a 제2 패턴
10-b 제2 패턴막의 개구부
11 제1 스탬프
12 제2 스탬프
12-1 제2 스탬프에 잔존하는 부분경화 제2 고분자 수지
20 제4 고분자 패턴막
20-a 제4 패턴
20-b 제4 패턴막의 개구부
20-5 제4 고분자 패턴막의 중간층
20-6 제3 부분경화층
20-7 제4 부분경화층
31 제3 스탬프
31-a 제3 패턴
32 제4 스탬프
32-a 제5 패턴
100 계층적 미세구조물 형성용 몰드1 First polymer pattern film
1-1 After the first curing, the first polymer pattern film
1-a first pattern
10 Second polymer pattern film
10-1 Second polymer pattern film after first curing
10-3 Partial curing resin remaining on the second pattern film after the first curing
10-5 Middle layer of the second polymer pattern film
10-6 first partially cured layer
10-7 second partially cured layer
10-a second pattern
10-b opening of the second pattern film
11 First stamp
12 Second stamp
12-1 Partial curing remaining in the second stamp The second polymer resin
20 fourth polymer pattern film
20-a Fourth pattern
20-b opening of the fourth pattern film
20-5 Middle layer of the fourth polymer pattern film
20-6 third partially cured layer
20-7 fourth partial hardened layer
31 Third Stamp
31-a third pattern
32 Fourth Stamp
32-a fifth pattern
100 Hierarchical microstructure forming mold
Claims (16)
양면에 각각 제1 및 제2 부분 경화층이 형성되어 있으며 상기 제1 패턴의 크기보다 큰 크기를 갖는 제2 패턴의 개구부가 형성되어 있는 제2 고분자 패턴막을, 상기 제1 부분 경화층이 상기 제1 고분자 패턴막의 제1 패턴과 접하도록 위치시키는 단계; 및
상기 제2 고분자 패턴막의 제2 부분 경화층에 상기 제2 패턴의 크기보다 작은 제3 패턴을 형성하는 단계;
를 포함하는 계층적 미세구조물 형성용 몰드의 제조방법. Preparing a first polymer pattern film having a first pattern formed thereon;
A second polymer pattern film having first and second partially cured layers formed on both surfaces thereof and having openings of a second pattern having a size larger than that of the first pattern, 1 polymer pattern film in contact with the first pattern; And
Forming a third pattern smaller in size than the second pattern on the second partially cured layer of the second polymer pattern film;
Wherein the step of forming the microstructure comprises the steps of:
상기 제3 패턴이 형성된 제2 고분자 패턴막 상에, 상기 제2 패턴의 크기보다 큰 제4 패턴의 개구부가 형성되어 있으며 양면에 각각 제3 및 제4 부분 경화층을 갖는 제4 고분자 패턴막을 상기 제3 부분 경화층이 상기 제3 패턴과 접하도록 위치시키는 단계; 및
상기 제4 고분자 패턴막의 상기 제4 부분 경화층 상에 상기 제4 패턴 보다 크기가 작은 제5 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 계층적 미세 구조물 형성용 몰드의 제조방법. 5. The method of claim 4,
A fourth polymer pattern film having openings of a fourth pattern larger than the size of the second pattern and having third and fourth partially cured layers on both sides thereof on the second polymer pattern film on which the third pattern is formed, Placing the third partially cured layer in contact with the third pattern; And
And forming a fifth pattern smaller in size than the fourth pattern on the fourth partially cured layer of the fourth polymer pattern film.
상기 제2 고분자 패턴막 또는 제4 고분자 패턴막은,
상기 제2 패턴 또는 제4 패턴에 대칭되는 볼록부를 갖는 입체 패턴이 형성된 제1 스탬프와 패턴이 형성되지 않은 평평한 면을 갖는 제2 스탬프를 준비하는 단계;
상기 제1 스탬프의 입체 패턴 상에 고분자 수지막 조성물을 코팅하고 그 위에 상기 제2 스탬프를 위치시킴으로써 상기 고분자 수지막 조성물이 표면에 대한 친화력 차이에 따른 젖음 특성에 의해 상기 입체 패턴의 오목한 부분으로 유동하도록 하여 상기 볼록부가 고분자 수지 코팅층을 두께 방향으로 관통하도록 하는 단계;
상기 제1 스탬프와 제2 스탬프를 통해 일정 압력을 가하면서 자외선을 조사함으로써 상시 고분자 수지막 조성물을 경화시키는 단계: 및
상기 제1 스탬프 및 제2 스탬프를 제거하는 단계에 의해 제조되는 것인, 계층적 미세 구조물 형성용 몰드의 제조방법. 6. The method of claim 5,
The second polymeric pattern film or the fourth polymeric pattern film may be formed,
Preparing a first stamp having a first stamp having a convex portion symmetrical to the second pattern or a fourth pattern and a second stamp having a flat surface having no pattern formed;
The polymeric resin film composition is coated on the three-dimensional pattern of the first stamp, and the second stamp is placed thereon, whereby the polymeric resin film composition flows into the concave portion of the three-dimensional pattern due to the wetting property according to the difference in affinity for the surface So that the convex portion penetrates the polymer resin coating layer in the thickness direction;
Curing the permanent polymeric resin film composition by irradiating ultraviolet rays while applying a constant pressure through the first stamp and the second stamp; and
And removing the first stamp and the second stamp. ≪ Desc / Clms Page number 19 >
상기 제1 스탬프 및 제2 스탬프는 산소투과성 및 광투과성 고분자 재질로 제작되고, 자외선 조사에 의한 고분자 수지막 조성물 경화시 제1 및 제2 스탬프와 인접한 고분자 수지막 표면의 경화도가 중심부의 경화도보다 낮아지는 것을 특징으로 하는 계층적 미세 구조물 형성용 몰드의 제조방법. The method according to claim 6,
The first stamp and the second stamp are made of an oxygen-permeable and light-transmitting polymer material. When the polymer resin film composition is cured by ultraviolet irradiation, the surface of the polymer resin film adjacent to the first and second stamps has a lower degree of curing Wherein the step of forming the microstructure comprises the steps of:
상기 고분자 수지막 조성물에 자외선 조사 후 제2 스탬프만 먼저 제거함으로써, 상기 관통한 제1 스탬프의 볼록부에 잔류하는 부분 경화된 수지가 상기 고분자 수지막의 표면으로 유동하는 디웨팅 공정 단계를 더 포함하는 계층적 미세 구조물 형성용 몰드의 제조방법. The method according to claim 6,
Further comprising a dewetting process step in which the partially cured resin remaining on the convex portions of the penetrating first stamp flows to the surface of the polymeric resin film by first removing only the second stamp after irradiating ultraviolet rays on the polymeric resin film composition A method for manufacturing a mold for forming a hierarchical microstructure.
상기 제2 스탬프가 위치된 고분자 수지막 표면의 부분 경화도가 상기 제1 스탬프가 형성된 부분 경화도 보다 낮은 것을 특징으로 하는 계층적 미세 구조물 형성용 몰드의 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the partial hardening degree of the surface of the polymer resin film on which the second stamp is located is lower than the partial hardening degree of the first stamp formed portion.
상기 제1 및 제2 스탬프가 각각 독립적으로 폴리디메틸실록산(PDMS) 또는 폴리우레탄아크릴레이트(PUA)를 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상으로 제조된 것을 특징으로 하는 계층적 미세구조물 형성용 몰드의 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the first and second stamps are each independently manufactured from at least one selected from the group comprising polydimethylsiloxane (PDMS) or polyurethane acrylate (PUA). .
상기 제2 또는 제4 부분 경화층상의 고분자 패턴 형성은
상기 부분 경화층에 형성하고자 하는 패턴에 대칭되는 패턴을 갖는 스탬프를 위치시키는 단계; 및
상기 부분 경화층이 상기 스탬프의 형상에 따라 유동하여 고분자 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 계층적 미세구조물 형성용 몰드의 제조방법.6. The method of claim 5,
The polymer pattern formation on the second or fourth partially cured layer
Positioning a stamp having a pattern symmetrical to the pattern to be formed in the partially cured layer; And
Wherein the partially cured layer flows according to the shape of the stamp to form a polymer pattern. ≪ RTI ID = 0.0 > 21. < / RTI >
상기 제2 또는 제4 부분 경화층에 고분자 패턴 형성은,
상기 부분 경화층에 형성하고자 하는 패턴에 대칭되는 패턴을 갖는 스탬프를 일정 압력으로 위치시켜 상기 부분 경화층에 패턴을 전사시키는 단계; 및
상기 부분 경화층이 상기 스탬프의 형상에 따라 유동하여 고분자 패턴을 형성할 때 감압조건을 인가하여 유동을 용이하게 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 계층적 미세구조물 형성용 몰드의 제조방법.6. The method of claim 5,
The polymer pattern formation in the second or fourth partially cured layer may be performed by,
Placing a stamp having a pattern symmetrical to a pattern to be formed on the partially cured layer at a predetermined pressure to transfer the pattern to the partially cured layer; And
Further comprising the step of applying a reduced pressure condition to facilitate flow when the partially cured layer flows according to the shape of the stamp to form a polymer pattern. ≪ Desc / Clms Page number 19 >
상기 스탬프가 폴리디메틸실록산(PDMS) 또는 폴리우레탄아크릴레이트(PUA)를 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상으로 제조된 것을 특징으로 하는 계층적 미세구조물 형성용 몰드의 제조방법.12. The method of claim 11,
Wherein the stamp is made of at least one selected from the group comprising polydimethylsiloxane (PDMS) or polyurethane acrylate (PUA).
상기 제5 패턴이 형성된 제4 고분자 패턴막 상에, 상기 제4 패턴의 크기보다 큰 제6 패턴의 개구부가 형성되어 있으며 양면에 각각 부분 경화층을 갖는 제6 고분자 패턴막을 상기 부분 경화층 중 일면이 상기 제5 패턴과 접하도록 위치시키는 단계; 및
상기 제6 고분자 패턴막의 다른 부분 경화층 상에 상기 제6 패턴보다 크기가 작은 제7 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법을 반복함으로써 3층 이상의 다층 구조를 갖는 계층적 미세구조물을 제조할 수 있는 몰드를 제조하는 것을 특징으로 하는 계층적 미세구조물용 몰드의 제조방법.6. The method of claim 5,
A sixth polymer pattern film having openings of a sixth pattern larger than the size of the fourth pattern formed on the fourth polymer pattern film on which the fifth pattern is formed and having partial hardened layers on both surfaces thereof, The second pattern being in contact with the fifth pattern; And
And forming a seventh pattern having a size smaller than the sixth pattern on the other partially cured layer of the sixth polymer pattern film. ≪ / RTI > wherein the mold is produced from the mold.
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