KR101846236B1

KR101846236B1 - 양면 패턴의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 양면 패턴을 이용한 전사테이프

Info

Publication number: KR101846236B1
Application number: KR1020150185323A
Authority: KR
Inventors: 박형호; 황선용; 정상현; 박경호; 박원규
Original assignee: (재)한국나노기술원
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2018-04-09
Also published as: KR20170075899A

Abstract

본 발명은 양면 패턴의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 양면 패턴을 이용한 전사테이프에 관한 것으로서, 고분자 기판 상에 미세 구조체 패턴이 형성된 제1스탬프를 위치시켜 열간성형하여 상기 고분자 기판에 상기 제1스탬프의 미세 구조체 패턴과 역상인 제1패턴을 각인시키는 제1단계와, 상기 제1패턴이 각인된 고분자 기판에서 상기 제1스탬프를 분리하여, 상기 고분자 기판 상에 제1패턴을 성형하는 제2단계와, 상기 제1패턴이 형성된 고분자 기판 상에 유동성 재료를 도포하여, 상기 제1패턴과 역상인 하측 패턴을 상기 유동성 재료 하측면에 형성하는 제3단계와, 상기 도포된 유동성 재료 상에 미세 구조체 패턴이 형성된 제2스탬프를 위치시켜 가압하고, 경화공정을 수행하여 상기 유동성 재료 상측면에 상기 제2스탬프의 미세 구조체 패턴과 역상인 상측 패턴을 각인시키는 제4단계 및 상기 상측 패턴이 각인된 유동성 재료에서 상기 제2스탬프를 분리하여, 상기 고분자 기판 상에 유동성 재료로 이루어진 양면 패턴을 성형하는 제5단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 양면 패턴의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 양면 패턴을 이용한 전사테이프를 그 기술적 요지로 한다. 이에 의해 본 발명은 간단한 공정에 의해 양면 패턴을 동시에 성형할 수 있으며, 이후 이종의 기판 또는 박막에 용이하게 전사할 수 있어 다양한 분야에의 활용이 가능한 효과가 있다.

Description

양면 패턴의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 양면 패턴을 이용한 전사테이프{Manufacturing method of double-sided pattern and Transfer tape using double-sided pattern thereby}

본 발명은 양면 패턴의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 양면 패턴을 이용한 전사테이프에 관한 것으로서, 간단한 공정에 의해 양면 패턴을 동시에 성형할 수 있으며, 이후 이종의 기판 또는 박막에 용이하게 전사할 수 있어 다양한 분야에의 활용이 가능한 양면 패턴의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 양면 패턴을 이용한 전사테이프에 관한 것이다.

최근 전자소자의 고집적화, 소형화 추세에 따라 다양한 형태의 패턴을 형성하기 위한 제조방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이러한 패턴은 특히 미세(나노 또는 마이크로) 구조체 형태로 형성되어 다양한 분야에 활용되고 있다.

특히, 미세 구조체는 활용분야에 따라 금속, 비금속, 유전체, 반도체, 자성체 등 다양한 재료로 형성될 수 있으며, 그 싸이즈 및 형태를 제어하여 광학적, 전기적, 자기적 소자 등에 다양하게 활용되고 있다.

일반적으로 이러한 미세 구조체 패턴의 형성은 기판 상에 박막의 증착, 패터닝 및 식각 공정에 의해 제조되어 왔으나, 미세 구조체 패턴 간의 유착 또는 변형이 잘 발생되고, 균일하고 정렬된 미세 구조체를 얻기 어려우며 제조 방법이 복잡한 단점이 있었다.

이에 의해 본 출원인은 미세 구조체를 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) 등을 출원한 바 있다.

그러나, 이러한 미세 구조체는 일반적으로 기판 상에 패턴이 구현되는 단면 패턴 양상을 보이는 것으로서, 본 발명과 관련된 양면 패턴에 관한 연구는 드문 실정이다.

일반적으로 양면 미세 구조체를 형성하기 위해서는 사출성형(Injection molding) 공정을 진행하고 있다. 이러한 사출성형 공정을 위한 금형은, 상부 코아 및 하부 코아와, 상부 코아 및 하부 코아 사이에 형성되며, 용융된 미세 구조체 재료가 주입되는 캐버티(cavity)로 구성된다.

이러한 캐버티 내부에 용융된 미세 구조체 재료를 주입하고, 성형, 경화 및 냉각이 완료되면, 상하부 코아를 분리하고, 성형된 미세 구조체를 이젝팅(ejecting)하는 방식으로 제작되게 되고 있다.

그러나, 이러한 방법은 미세 구조체 성형과정에서 온도 및 압력 등의 변수에 의해 실제 패턴의 형상 및 치수 변형이 발생할 여지가 많고, 코아 분리시나 이젝팅 과정에서 미세 구조체의 부러짐 현상 등이 발생하는 문제점이 있다.

이러한 문제점은 특히 나노급의 미세 구조체 제작 시에 더욱 두드러지게 되며, 또한 나노급 미세 구조체를 가진 금형 제작이 실제로 매우 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열간 성형 및 임프린트와 같은 간단한 공정에 의해 양면 패턴을 동시에 성형할 수 있는 양면 패턴의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 양면 패턴을 이용한 전사테이프의 제공을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 고분자 기판 상에 미세 구조체 패턴이 형성된 제1스탬프를 위치시켜 열간성형하여 상기 고분자 기판에 상기 제1스탬프의 미세 구조체 패턴과 역상인 제1패턴을 각인시키는 제1단계와, 상기 제1패턴이 각인된 고분자 기판에서 상기 제1스탬프를 분리하여, 상기 고분자 기판 상에 제1패턴을 성형하는 제2단계와, 상기 제1패턴이 형성된 고분자 기판 상에 유동성 재료를 도포하여, 상기 제1패턴과 역상인 하측 패턴을 상기 유동성 재료 하측면에 형성하는 제3단계와, 상기 도포된 유동성 재료 상에 미세 구조체 패턴이 형성된 제2스탬프를 위치시켜 가압하고, 경화공정을 수행하여 상기 유동성 재료 상측면에 상기 제2스탬프의 미세 구조체 패턴과 역상인 상측 패턴을 각인시키는 제4단계 및 상기 상측 패턴이 각인된 유동성 재료에서 상기 제2스탬프를 분리하여, 상기 고분자 기판 상에 유동성 재료로 이루어진 양면 패턴을 성형하는 제5단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 양면 패턴의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 양면 패턴을 이용한 전사테이프를 그 기술적 요지로 한다.

또한, 상기 제1스탬프는, 실리콘(Si), 산화실리콘(SiO₂), 석영(Quartz), 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 유리 중 어느 하나로 제작되는 것이 바람직하며, 상기 제1스탬프 상부에는, 점착방지(Anti-stiction) 표면 처리 공정이 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1단계의 고분자 기판은, 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리노르보넨(Polynorbornene, PN), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리스타일렌(Polystyrene, PS), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리염화비닐(Polyvinylchloride, PVC), 폴리아미드(Polyamide, PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutyleneterephthalate, PBT), 폴리메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate, PMMA) 및 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1단계의 열간성형은, 상기 고분자 기판의 유리전이온도(Glass transition temperature) 이상의 온도에서 가열하며, 가압하는 압력은 1.5bar~50bar인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제3단계의 유동성 재료는, 광경화성 수지 조성물, 열경화성 수지 조성물, 자연경화성 수지 조성물, 투명한 수지 조성물, 전도성 페이스트 및 감광성 금속-유기물 전구체 중 어느 하나인 것이 바람직하며, 상기 제3단계의 유동성 재료의 도포는, 드랍핑(dropping), 스프레이 코팅(spray coating), 스핀코팅 및 프린팅 중 어느 하나의 방법으로 구현되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2스탬프는, 실리콘(Si), 산화실리콘(SiO₂), 석영(Quartz), 니켈(Ni), 구리(Cu), 유리 및 폴리머 중 어느 하나로 제작되는 것이 바람직하며, 상기 폴리머는, PDMS(Polydimethylsiloxane), PUA(Polyurethane acrylate), ETFE(Ethylene tetrafluoroethylene), PFA(Perfluoroalkyl acrylate), PFPE(Perfluoropolyether) 및 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제4단계의 제2스탬프 상부에는, 점착방지(Anti-stiction) 표면 처리 공정이 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제4단계의 경화공정은, 상기 제2스탬프를 가압하면서 상기 유동성 재료에 자외선을 5초~1시간 조사하거나 또는 마이크로웨이브를 5초~1시간 조사하는 광경화 방식에 의해 구현되거나, 상기 제2스탬프를 가압하면서 상기 유동성 재료에 50℃~200℃의 범위의 온도에서 15초~1시간의 범위에서 열을 가하는 열경화 방식에 의해 구현되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제5단계 이후에, 상기 유동성 재료로 이루어진 양면 패턴이 성형된 고분자 기판을 전사테이프로 하여 이종의 기판 또는 박막에 전사하는 공정이 더 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 이종의 기판은, 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP), 갈륨비소인(GaAsP), SiC, GaN, ZnO, MgO, 사파이어, 석영, 유리 중 어느 하나의 무기물 기판이거나 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리노르보넨(Polynorbornene, PN), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리스타일렌(Polystyrene, PS), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리염화비닐(Polyvinylchloride, PVC), 폴리아미드(Polyamide, PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutyleneterephthalate, PBT), 폴리메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate, PMMA) 및 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 중 어느 하나의 폴리머 기판인 것이 바람직하다.

또한, 상기 전사하는 공정은, 상기 전사테이프를 롤형태로 제공하여 상기 전사테이프의 양면 패턴을 이종 기판 또는 박막에 전사하거나, 상기 전사테이프와 이종 기판 또는 박막을 접촉시킨 후 롤러를 이용하여 가압하면서 상기 전사테이프의 양면 패턴을 이종 기판 또는 박막에 전사하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 이종의 기판 또는 박막에 양면 패턴을 전사한 후, 또 다른 이종 기판 또는 박막에 한번 더 양면 패턴을 전사하는 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 제5단계 이후의 전사하는 공정 전에, 상기 이종 기판 또는 박막 상부에 접착증진(Adhesion promoter) 표면 처리 공정이 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제3단계의 유동성 재료의 도포는, 상기 유동성 재료를 도포하는 두께 조절에 따라서 상기 하측 패턴과 상측 패턴의 층간 사이막의 두께를 조절하는 것이 바람직하며, 상기 양면 패턴 중 상측 패턴과 하측 패턴의 층간 사이막의 두께는 10nm~100㎛인 것이 바람직하다.

한편, 상기 양면 패턴은, 나노 구조체, 마이크로 구조체, 나노 및 마이크로 구조체가 복합적으로 형성된 복합 구조체 중 어느 하나로 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 양면 패턴의 상측 패턴 및 하측 패턴은, 각각 뿔모양, 기둥모양, 구상 및 반구상의 형상 중 어느 하나로 형성되며, 이러한 형상들이 양각 또는 음각으로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명은 간단한 공정에 의해 양면 패턴을 동시에 성형할 수 있으며, 이후 이종의 기판 또는 박막에 용이하게 전사할 수 있어 다양한 분야에의 활용이 가능한 효과가 있다.

또한, 제1스탬프 및 고분자 기판을 이용한 열간 성형 공정과, 유동성 재료의 도포 및 제2스탬프를 이용하여 자외선, 마이크로웨이브 또는 열간 임프린트 공정을 이용하여, 마이크로 구조체뿐만 아니라 나노 구조체 또는 복합 구조체의 성형이 용이하며, 특히 나노급의 미세 구조체 형성 시 고품위의 패턴을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 기존에 사용되는 사출성형의 문제점인 실제 패턴의 형상 및 치수 변형, 미세 나노 구조체의 부러짐 현상 및 나노급 구조체를 가진 금형 제작의 어려움을 해결할 수 있는 효과가 있다.

도 1 - 본 발명에 따른 양면 패턴의 제조방법에 대한 모식도.
도 2 내지 도 8 - 본 발명의 일실시예에 따른 패턴의 사진을 나타낸 도.

본 발명은 양면 패턴의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 하측 패턴은 고분자 기판을 이용한 열간 엠보싱 리소그래피(Hot embossing lithography)에 의해 형성하고, 상측 패턴은 자외선, 마이크로웨이브 또는 열간 임프린트 리소그래피(UV, Microwave or Thermal imprint lithography)에 의해 형성함으로서, 간단한 공정에 의해 양면 패턴을 동시에 형성할 수 있으며, 이후 이종의 기판 또는 박막에 전사하여 다양한 분야에의 활용이 가능하도록 한 것이다.

또한, 상기 이종의 기판 또는 박막에 양면 패턴을 전사한 후, 또 다른 이종 기판 또는 박막에 한번 더 양면 패턴을 전사할 수도 있으며, 이에 의해 양면 패턴의 미세 구조체 패턴의 상측과 하측을 바꿀 수 있어, 양면 패턴의 용도에 맞춰 다양하게 활용할 수 있는 특징을 가진다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명에 따른 양면 패턴의 제조방법에 대한 모식도를 나타낸 것이고, 도 2 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 패턴의 사진을 나타낸 것이다.

도 1의 (a)는 본 발명에 따른 양면 패턴 중 하측 패턴을 제조하는 모식도이고, (b)는 본 발명에 따른 양면 패턴 중 상측 패턴을 제조하는 모식도이며, (c)는 본 발명에 따른 유동성 재료로 이루어진 양면 패턴이 성형된 고분자 기판을 전사테이프로 하여 이종의 기판 또는 박막에 양면 패턴을 전사하는 공정을 나타낸 모식도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 양면 패턴의 제조방법은, 고분자 기판(10) 상에 미세 구조체 패턴(21)이 형성된 제1스탬프(20)를 위치시켜 열간성형하여 상기 고분자 기판(10)에 상기 제1스탬프(20)의 미세 구조체 패턴(21)과 역상인 제1패턴(11)을 각인시키는 제1단계와, 상기 제1패턴(11)이 각인된 고분자 기판(10)에서 상기 제1스탬프(20)를 분리하여, 상기 고분자 기판(10) 상에 제1패턴(11)을 성형하는 제2단계와, 상기 제1패턴(11)이 형성된 고분자 기판(10) 상에 유동성 재료(30)를 도포하여, 상기 제1패턴(11)과 역상인 일측 패턴을 상기 유동성 재료(30) 하측면에 형성하는 제3단계와, 상기 도포된 유동성 재료(30) 상에 미세 구조체 패턴(41)이 형성된 제2스탬프(40)를 위치시켜 가압하고, 경화공정을 수행하여 상기 유동성 재료(30) 상측면에 상기 제2스탬프(40)의 미세 구조체 패턴(41)과 역상인 상측 패턴을 각인시키는 제4단계 및 상기 상측 패턴이 각인된 유동성 재료(30)에서 상기 제2스탬프(40)를 분리하여, 상기 고분자 기판(10) 상에 유동성 재료(30)로 이루어진 양면 패턴(31)을 성형하는 제5단계를 포함하여 이루어진다.

먼저, 상기 제1단계는 고분자 기판(10) 상에 미세 구조체 패턴(21)이 형성된 제1스탬프(20)를 위치시켜 열간성형하여 상기 고분자 기판(10)에 상기 제1스탬프(20)의 미세 구조체 패턴(21)과 역상인 제1패턴(11)을 각인시키는 것이다.

즉, 고분자 기판(10) 상에 제1스탬프(20)를 위치시켜 일정한 열과 압력을 가하여 열간 성형, 예컨대 열간 엠보싱 리소그래피(Hot embossing lithography) 공정을 이용하여 고분자 기판(10) 상에 제1스탬프(20)의 미세 구조체 패턴(21)의 역상이 각인되도록 하는 것이다.

본 발명에서의 미세 구조체는 나노 싸이즈의 나노 구조체로 형성되거나, 마이크로 싸이즈의 마이크로 구조체로 형성될 수도 있으며, 나노 싸이즈나 마이크로 싸이즈의 패턴이 반복 또는 불규칙적으로 배열된 복합 구조체로 형성될 수 있으며, 미세 구조체 패턴(21)은 이러한 미세 구조체가 반복적으로 형성된 것을 일컫는다.

또한, 상기 미세 구조체는, 단면 형상은 원형이나 다각형 등 필요에 의해 다양하게 형성할 수도 있으며, 본 발명에 따른 양면 패턴(31)의 상측 패턴(31b) 및 하측 패턴(31a)은, 각각 뿔모양, 기둥모양, 구상 및 반구상의 형상 중 어느 하나로 형성되거나, 뿔모양, 기둥모양, 구상, 반구상 등 다양한 형태로 단일 또는 혼재되어 형성될 수도 있다. 또한, 이러한 형상들은 양각 또는 음각으로 형성될 수 있다.

한편, 상기 열간 성형 시, 상기 고분자 기판(10)의 유리전이온도(Glass transition temperature) 이상의 온도에서 가열하며, 가압하는 압력은 1.5bar~50bar인 것이 바람직하다.

즉, 고분자 기판(10)을 유리전이시킨 후, 고분자 기판(10) 상에 제1스탬프(20)의 미세 구조체 패턴(21)을 각인시키게 되는 것으로서, 열간 성형 시 최소한 고분자 기판(10)의 유리전이온도보다 높은 온도에서 가열하여야 고분자 기판(10)에 패턴을 용이하게 각인시킬 수 있게 되며, 너무 낮은 압력에서는 고분자 기판(10) 상에 제1스탬프(20)의 미세 구조체 패턴(21)의 형성이 어렵고, 너무 높은 압력에서는 고분자 기판(10) 상에 각인되는 제1스탬프(20)의 미세 구조체 패턴(21)의 형태가 찌그러질 수 있으므로, 고분자 기판(10)의 유리전이온도 이상의 온도에서 1.5bar~50bar 범위 내에서 가압하는 것이 바람직하다.

따라서, 제1스탬프(20)는 일면에 미세 구조체 패턴(21)이 형성되어 있으며, 경질의 재질로 이루어지는 것이 유리전이된 고분자 기판(10)에 미세 구조체 패턴(21)의 각인을 용이하게 하고, 유리전이된 고분자 기판(10)을 일정압력으로 가압하면서 눌러주면 제1스탬프(20)의 미세 구조체 패턴(21)이 유리전이된 고분자 기판(10) 상에 각인되는 것이다.

이렇게 제1스탬프(20)의 미세 구조체 패턴(21)이 고분자 기판(10) 상에 각인되게 되면, 상기 고분자 기판(10) 상에 각인되는 패턴은 상기 제1스탬프(20)의 미세 구조체 패턴(21)의 역상이 되게 되며, 이를 제1패턴(11)이라고 한다.

구체적인 실시예로는 상기 제1스탬프(20)는, 실리콘(Si), 산화실리콘(SiO₂), 석영(Quartz), 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 유리 중 어느 하나의 재료로 제작되고, 일면에 미세 구조체 패턴(21)이 형성되어 있는 것으로, 상술한 바와 같이 경질의 재료로 제작되게 된다.

한편, 상기 제1스탬프(20)의 상부에는, 점착방지(Anti-stiction) 표면 처리 공정이 이루어지는 것이 바람직하다.

이는 제1스탬프(20)의 상부, 즉 미세 구조체 패턴(21)이 형성된 면에 점착방지를 위한 표면 처리 공정을 수행하여, 제1스탬프(20)에 의해 열간성형되는 고분자 기판(10)의 분리가 용이하게 이루어지도록 하기 위한 것이다.

여기에서, 상기 점착방지 표면 처리 공정은, 점착방지 재료를 상기 제1스탬프(20)의 상부에 코팅하거나, 제1스탬프(20)의 상부 표면에 별도의 소수성 처리를 수행함으로써, 미세 구조체 패턴(21)이 각인된 고분자 기판(10)의 분리가 용이하도록 하는 것이다.

상기 점착방지 재료로는, octadecyltrichlorosilane(OTS), 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyltrichlorosilane(FDTS), tridecafluoro-1,1,2,2-tetra-hydrooctyltrichlorosilane(FOTS), dichlorodimethylsilane(DDMS), diamond-like carbon(DLC) 중 어느 하나를 사용할 수 있다.

상기 제1스탬프(20)의 상부 표면에 이루어지는 소수성 처리는, 상기 제1스탬프(20) 상부 표면에 소수성물질의 증착, 소수성 물질의 코팅 또는 플라즈마 처리 등을 수행하여, 상기 고분자 기판(10)의 제1스탬프(20) 표면에서의 점착이 방지되도록 하여 고분자 기판(10)의 분리가 용이하도록 한다.

또한, 상기 고분자 기판(10)은, 투명 또는 불투명의 재질의 고분자 재료를 사용할 수 있으며, 양면 패턴(31)의 사용 용도나 목적에 따라 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리노르보넨(Polynorbornene, PN), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리스타일렌(Polystyrene, PS), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리염화비닐(Polyvinylchloride, PVC), 폴리아미드(Polyamide, PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutyleneterephthalate, PBT), 폴리메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate, PMMA) 및 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 중 어느 하나를 사용할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 제2단계는, 상기 제1패턴(11)이 각인된 고분자 기판(10)에서 상기 제1스탬프(20)를 분리하여, 상기 고분자 기판(10) 상에 제1패턴(11)을 성형하는 것이다.

즉, 상기 제1단계에서 열간 성형 공정을 거쳐 제1스탬프(20)의 미세 구조체 패턴(21)이 유리전이된 고분자 기판(10) 상에 각인이 완료되면, 이를 냉각시킨 후, 상기 제1스탬프(20)를 고분자 기판(10)에서 분리함으로써, 고분자 기판(10) 상에 제1스탬프(20)의 미세 구조체 패턴(21)과 역상인 제1패턴(11)을 성형하는 것이다.

이러한 제1패턴(11)이 형성된 고분자 기판(10) 상에 후술할 유동성 재료(30)가 도포됨으로써, 제1패턴(11)의 역상 즉, 제1스탬프(20)의 미세 구조체 패턴(21)과 동일한 패턴으로 본 발명에 따른 양면 패턴(31)의 일측 패턴이 구현되게 되는 특징이다.

그리고, 본 발명에 따른 제3단계는, 상기 제1패턴(11)이 형성된 고분자 기판(10) 상에 유동성 재료(30)를 도포하여, 상기 제1패턴(11)과 역상인 하측 패턴(31a)을 상기 유동성 재료(30) 하측면에 형성하는 것이다.

상기 유동성 재료(30)는 실질적으로 본 발명에 따른 양면 패턴(31)이 형성되는 부분으로써, 상기 유동성 재료(30)의 하측면 및 상측면에 각각 열간 엠보싱 리소그래피(Hot embossing lithography)와 자외선, 마이크로웨이브 또는 열간 임프린트 리소그래피(UV, Microwave or Thermal imprint lithography)에 의해 동일 또는 이종의 미세 구조체 패턴(21)을 구현하여 양면 패턴(31)을 형성하는 것이다.

여기에서, 상기 유동성 재료(30)의 도포는, 상기 유동성 재료(30)를 도포하는 두께 조절에 따라서 상기 제1스탬프(20)의 미세 구조체 패턴(21)에 대응하는 패턴(양면 패턴(31) 중 하측 패턴(31a))과 상기 제2스탬프(40)의 미세 구조체 패턴(41)의 역상 패턴(양면 패턴(31) 중 상측 패턴(31b))의 층간 사이막(31c)의 두께를 조절할 수 있으며, 이러한 유동성 재료(30)의 두께 조절에 의해 상기 양면 패턴(31) 중 상측 패턴(31b)과 하측 패턴(31a)의 층간 사이막(31c)의 두께는 10nm~100㎛로 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 본 발명에 따른 양면 패턴(31)의 사용 용도나 목적에 따라 조절하여 형성되도록 한다.

이러한 유동성 재료(30)는, 양면 패턴(31)이 적용되는 용도에 따라 광경화성 수지 조성물, 열경화성 수지 조성물, 자연경화성 수지 조성물 및 투명한 수지 조성물과 같은 수지류가 사용되어 수지로 이루어진 미세 구조체를 형성하거나, 전도성 페이스트 및 감광성 금속-유기물 전구체와 같은 금속을 포함하는 조성물을 이용하여 금속 또는 금속산화물로 이루어진 미세 구조체를 형성할 수 있도록 한다. 이러한 양면 패턴(31)의 소재에 따라 광학적, 전기적, 자기적 소자 등에 다양하게 활용될 수 있다.

상기 감광성 금속-유기물 전구체층은 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) 또는 우라늄(U)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 금속 원소를 포함할 수 있다.

또한, 상기 감광성 금속-유기물 전구체층은, 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) 또는 아세테이트 디하이드레이트(Acetate Dihydrate) 중 어느 하나 이상의 유기물 리간드를 포함할 수 있다.

또한, 상기 감광성 금속-유기물 전구체층은, 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 또는 2-메톡시에탄올(2-Methoxyethanol)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나 이상의 용매를 이용해 생성할 수 있다.

여기에서, 상기 제3단계의 유동성 재료(30)의 도포는, 상기 제1패턴(11)이 형성된 고분자 기판(10) 상에 드랍핑(dropping), 스프레이 코팅(Spray coating), 스핀코팅 및 프린팅 중 어느 하나의 방법으로 구현되어, 상기 제1패턴(11)과 역상인 하측 패턴(31a)을 상기 유동성 재료(30) 하측면에 형성하는 것이다.

즉, 제1스탬프(20)에 의해 고분자 기판(10) 상에 제1패턴(11)을 성형하고, 제1패턴(11)이 형성된 고분자 기판(10) 상에 유동성 재료(30)를 도포함으로써, 자연스럽게 유동성 재료(30) 하측면에 제1패턴(11)과 역상인 하측 패턴(31a)이 형성되는 것이다.

그리고, 본 발명에 따른 제4단계는, 상기 도포된 유동성 재료(30) 상에 미세 구조체 패턴(41)이 형성된 제2스탬프(40)를 위치시켜 가압하고, 경화공정을 수행하여 상기 유동성 재료(30) 상측면에 상기 제2스탬프(40)의 미세 구조체 패턴(41)과 역상인 상측 패턴(31b)을 각인시키는 것이다.

즉, 고분자 기판(10) 상에 유동성 재료(30)를 도포하고, 제2스탬프(40)를 위치시켜 가압하고, 경화공정을 수행하는, 예컨대 자외선, 마이크로웨이브 또는 열간 임프린트 리소그래피(UV, Microwave or Thermal imprint lithography) 공정을 이용하여 유동성 재료(30) 상측면에 제2스탬프(40)의 미세 구조체 패턴(41)의 역상이 각인되도록 하여, 고분자 기판(10) 상에 도포된 유동성 재료(30)의 하측면 및 상측면에 각각 하측 패턴(31a)과 상측 패턴(31b)이 형성되는 것이다.

한편, 제4단계에서의 제2스탬프(40)는, 일면에 제1스탬프(20)의 미세 구조체 패턴(21)과 같은 형상 및 싸이즈의 미세 구조체 패턴(41)이 형성되거나, 다른 형태 또는 다른 싸이즈의 미세 구조체 패턴(41)이 형성될 수 있으며, 경질의 제1스탬프(20)와는 달리 실리콘(Si), 산화실리콘(SiO₂), 석영(Quartz), 니켈(Ni), 구리(Cu), 유리와 같은 경질 재료 또는 폴리머와 같은 연질 재료로도 제작될 수 있다.

즉, 상기 제2스탬프(40)는, 상기 유동성 재료(30)의 상측에 위치하여 일정 압력을 가하면 유동성 재료(30) 상에 제2스탬프(40)의 미세 구조체 패턴(41)을 각인할 수 있을 정도의 재질이면 무방하다.

여기에서, 상기 폴리머는, PDMS(Polydimethylsiloxane), PUA(Polyurethane acrylate), ETFE(Ethylene tetrafluoroethylene), PFA(Perfluoroalkyl acrylate), PFPE(Perfluoropolyether) 및 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나를 이용하여 제2스탬프(40)를 제작할 수 있다.

또한, 상기 제1스탬프(20)와 동일하게, 상기 제2스탬프(40)의 상부에도 점착방지(Anti-stiction) 표면 처리 공정이 이루어지는 것이 바람직하다.

이는 제2스탬프(40)의 상부, 즉 미세 구조체 패턴(41)이 형성된 면에 점착방지를 위한 표면 처리 공정을 수행하여, 제2스탬프(40)에 의해 임프린트 후 제2스탬프(40)의 분리가 용이하게 이루어지도록 하기 위한 것이다.

여기에서, 상기 점착방지 표면 처리 공정은, 상기 제1스탬프(20)에서의 설명과 동일하여 생략하기로 한다.

한편, 상기 경화공정은, 상기 제2스탬프(40)를 가압하면서 상기 유동성 재료(30)에 자외선을 5초~1시간 조사하거나 또는 마이크로웨이브를 5초~1시간 조사하는 광경화 방식에 의해 구현되거나, 상기 제2스탬프(40)를 가압하면서 상기 유동성 재료(30)에 50℃~200℃의 범위의 온도에서 15초~1시간의 범위에서 열을 가하는 열경화 방식에 의해 구현되는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명에 따른 제5단계는, 상기 상측 패턴이 각인된 유동성 재료(30)에서 상기 제2스탬프(40)를 분리하여, 상기 고분자 기판(10) 상에 유동성 재료(30)로 이루어진 양면 패턴(31)을 성형하는 것이다.

즉, 상기 제4단계에서 자외선, 마이크로웨이브 또는 열간 임프린트 공정을 거쳐 제2스탬프(40)의 미세 구조체 패턴(41)이 유동성 재료(30) 상에 각인이 완료되면, 이를 경화한 후, 상기 제2스탬프(40)를 유동성 재료(30)에서 분리함으로써, 유동성 재료(30)의 상측면 및 하측면에 각각 고분자 기판(10)의 제1패턴(11)의 역상인 하측패턴과 제2스탬프(40)의 미세 구조체 패턴(41)의 역상인 상측 패턴(31b)이 구현되어, 고분자 기판(10) 상에 유동성 재료(30)로 이루어진 양면 패턴(31)이 성형되는 것이다.

즉, 고분자 기판(10) 상에 하측 패턴(31a)은 제1스탬프(20)의 미세 구조체 패턴(21)과 동일한 패턴이 구현되며, 상측 패턴(31b)은 제2스탬프(40)의 미세 구조체 패턴(41)과 역상인 패턴이 구현되는 특징이 있다.

이러한 고분자 기판(10) 상에 유동성 재료(30)로 이루어진 미세 구조체 패턴(21),(41)으로 구현된 양면 패턴(31)을 성형하여, 플렉시블한 고분자를 기판으로 사용하는 광학적, 전기적, 자기적 소자 등에 다양하게 활용될 수 있다.

한편, 이러한 유동성 재료(30)로 이루어진 양면 패턴(31)이 성형된 고분자 기판(10)을 전사테이프(60)로 하여 이종의 기판 또는 박막에 양면 패턴(31)을 전사하는 공정이 더 이루어질 수도 있다.

즉, 양면 패턴(31)의 용도에 따라 이종의 기판 또는 박막에 고분자 기판(10) 상에 형성된 유동성 재료(30)로 이루어진 양면 패턴(31)을 전사할 수도 있으며, 이러한 의미에서 유동성 재료(30)로 이루어진 양면 패턴(31)이 성형된 고분자 기판(10)을 전사테이프(60)로 사용할 수도 있는 것이다.

여기에서, 상기 이종의 기판은, 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP), 갈륨비소인(GaAsP), SiC, GaN, ZnO, MgO, 사파이어, 석영, 유리 중 어느 하나의 무기물 기판이거나, 또는 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리노르보넨(Polynorbornene, PN), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리스타일렌(Polystyrene, PS), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리염화비닐(Polyvinylchloride, PVC), 폴리아미드(Polyamide, PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutyleneterephthalate, PBT), 폴리메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate, PMMA) 및 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 중 어느 하나의 폴리머 기판 등을 사용할 수 있다.

이러한 전사하는 공정은 상기 전사테이프(60)를 롤형태로 제공하여 상기 전사테이프(60)를 이용하여 이종 기판 또는 박막(50)에 양면 패턴(31)을 전사하거나, 상기 전사테이프(60)와 이종 기판 또는 박막(50)을 접촉시킨 후 롤러를 이용하여 가압하면서 상기 전사테이프(60)의 양면 패턴(31)을 이종 기판 또는 박막(50)에 전사할 수 있다.

한편, 이러한 상기 제5단계 이후의 전사하는 공정 전에, 상기 이종 기판 또는 박막(50) 상부에 접착증진(Adhesion promoter) 표면 처리 공정이 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 이종 기판 또는 박막(50) 상에 전사가 효율적으로 이루어지도록 하기 위해 접착증진을 위한 프로모터(Promoter) 수지가 도포되거나, 이종 기판 또는 박막(50) 상에 산화물층을 코팅하거나, 플라즈마 표면 처리 등을 수행하여 이종 기판 또는 박막(50) 표면의 젖음성을 향상시켜, 유동성 재료(30)로 이루어진 양면 패턴(31)의 전사가 효율적으로 이루어지도록 한다.

상기 프로모터 수지로는, 이종 기판 또는 박막(50) 상측면에 코팅되는 것으로서, hexamethyldisilzane(HMDS), acryloxypropyl methyl dichlorosilane(APMDS), 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane(GPTS), aminopropyl-triethoxysilane(APTS), aminoalkyltrimethoxysilane(ATS), 3-aminopropyltriethoxysilane(APTES), Oxygen plasma treatment 중 어느 하나를 사용한다.

이와 같이 본 발명은, 고분자 기판 상에 양면 패턴된 유동성 재료는 이종 기판에 전사되면 양면 패턴 중 하측 패턴은 이종 기판 상의 양면 패턴 중 상측 패턴에 형성되며, 양면 패턴 중 상측 패턴은 이종 기판 상의 양면 패턴 중 하측 패턴에 형성되는 특징이 있다.

또한, 상기 이종의 기판 또는 박막에 양면 패턴을 전사한 후, 또 다른 이종 기판 또는 박막에 한번 더 양면 패턴을 전사할 수도 있으며, 이에 의해 양면 패턴의 미세 구조체 패턴의 상측과 하측을 바꿀 수 있어, 양면 패턴의 용도에 맞춰 다양하게 활용할 수 있도록 한다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 대해서 설명하고자 한다. 도 2 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 대한 모식도 및 각 실시예에 따른 패턴의 사진을 나타낸 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 고분자 기판(10) 상에 나노 싸이즈의 제1패턴(11)을 형성하고, 이러한 제1패턴(11)이 형성된 고분자 기판(10)의 사진을 나타낸 것이다.

먼저, 미세 구조체 패턴(21)으로 250nm line 선폭 및 1000nm pitch를 가진 Si 스탬프(제1스탬프(20))를 제작하였으며, 이러한 나노 패턴된 Si 스탬프 상단에 고분자 기판(10)으로 200㎛ 두께의 PC[Polycarbonate] sheet(PC의 고분자 전이온도는 145℃ 임)를 접촉시킨 후 175℃에서 가열하면서 30bar을 압력으로 5분간 유지하였다.

그 이후 Si 스탬프와 PC sheet를 demolding 하였더니, Si 스탬프 상의 미세 구조체 패턴(21)(나노 싸이즈의 패턴)의 역상인 250nm line이 눌러진 나노 패턴이 도 2와 같이 PC sheet에 각인되었다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 고분자 기판(10) 상에 마이크로 싸이즈의 제1패턴(11)을 형성하고, 이러한 제1패턴(11)의 형성된 고분자 기판(10)의 사진을 나타낸 것이다.

먼저, 미세 구조체 패턴(21)으로 1.5㎛ 직경의 Hole이 형성된 Si 스탬프(제1스탬프(20))를 제작하였으며, 이러한 마이크로 패턴된 Si 스탬프 상단에 고분자 기판(10)으로 200㎛ 두께의 PET[Polyethylene terephthalate] sheet(PET의 고분자 전이온도는 72℃ 임)를 접촉시킨 후 120℃에서 가열하면서 30bar을 압력으로 5분간 유지하였다.

그 이후 Si 스탬프와 PET sheet를 demolding 하였더니, Si 스탬프 상의 미세 구조체 패턴(21)(마이크로 싸이즈의 패턴)의 역상인 1.5㎛ 원기둥 형태의 마이크로 패턴이 도 3과 같이 PET sheet에 각인되었다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 고분자 기판(10) 상에 마이크로 싸이즈의 제1패턴(11)을 형성하고, 이러한 제1패턴(11)의 형성된 고분자 기판(10)의 사진을 나타낸 것이다.

먼저, 미세 구조체 패턴(21)으로 50㎛ by 50㎛ 정사각형 기둥이 형성된 Si 스탬프(제1스탬프(20))를 제작하였으며, 이러한 마이크로 패턴된 Si 스탬프 상단에 고분자 기판(10)으로 200㎛ 두께의 PMMA[Poly(methyl methacrylate)] sheet(PMMA의 고분자 전이온도는 105℃ 임)를 접촉시킨 후 135℃에서 가열하면서 30bar을 압력으로 5분간 유지하였다. 그 이후 Si 스탬프와 PMMA sheet를 demolding 하였더니, Si 스탬프 상의 패턴 반대 형상인 50㎛ by 50㎛ 정사각형이 눌러진 마이크로 패턴이 도 4와 같이 PMMA sheet에 각인되었다.

도 2, 3 및 4에서 보듯이 나노 또는 마이크로 패턴된 Si 스탬프를 이용하여 다양한 고분자 기판(10)에 Si 스탬프의 반대 형상을 갖는 미세 구조체 패턴의 각인이 가능함을 확인할 수 있었다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 고분자 기판(10) 상에 유동성 재료(30)를 도포한 후, 상기 유동성 재료(30) 상측면에 나노 싸이즈의 상측 패턴(31b)을 형성하고, 이러한 상측 패턴(31b)에 대한 사진을 나타낸 것이다.

상기 도 2와 같이, 250nm line이 각인된 PC sheet 상단에 광(UV) 경화성 수지 조성물을 적하(Dropping)한 후 650nm 지름의 Hole을 가진 이종의 Si 스탬프(제2스탬프(40))를 접촉시킨 후 PC sheet 기판 방향으로 자외선을 3분간 조사하여 광 경화성 수지조성물을 경화시키고 demolding 하여, 도 5에서와 같이 이종의 Si 스탬프의 미세 구조체 패턴(41)의 역상을 관찰할 수 있었다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 고분자 기판(10) 상에 유동성 재료(30)를 도포한 후, 상기 유동성 재료(30) 상측면에 마이크로 싸이즈의 상측 패턴(31b)을 형성하고, 이러한 상측 패턴(31b)에 대한 사진을 나타낸 것이다.

상기 도 3과 같이, 1.5㎛ hole이 각인된 PET sheet 상단에 광(UV) 경화성 수지조성물을 적하(Dropping) 한 후 1㎛ 직경의 Pillar 형태를 가진 이종의 Si 스탬프(제2스탬프(40))를 접촉시킨 후 PET sheet 기판 방향으로 자외선을 3분간 조사하여 광 경화성 수지조성물을 경화시키고 demolding 한 후 이종의 Si 스탬프 형상의 반대형상이 보이는 SEM 사진이다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 이종 기판에 전사된 양면 패턴에 대한 사진을 나타낸 것이다.

상기 도 4와 같이, 50㎛ by 50㎛ 정사각형 기둥이 각인된 PMMA sheet 상단에 광(UV) 경화성 수지 조성물을 적하(Dropping) 한 후 500nm 직경의 Pillar 형태를 가진 이종의 Si 스탬프(제2스탬프)를 접촉시킨 후 PMMA sheet 기판 방향으로 자외선을 3분간 조사하여 광 경화성 수지 조성물을 경화시키고 demolding 하였다.

이종 Si 기판에 hexamethyldisilzane(HMDS)를 코팅하여 접착증진(adhesion promoter) 표면 처리를 하고, PMMA sheet 상에 형성된 양면 패턴을 Roll 형태로 감은 후 회전을 하면서 PMMA sheet 상에 양면 패턴을 이종 Si 기판에 전사를 하였다(도 8). 전사된 양면 패턴 중 상측 패턴은 광학현미경으로 측정하였으며, 하측 패턴은 SEM 측정으로 확인하였다. 여기서 하단 패턴을 확인하기 위하여 다시 이종 Si 기판에 전사한 후 SEM을 측정하였다.

이와 같이, 본 발명은 양면 패턴의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 하측 패턴은 고분자 기판을 이용한 열간 엠보싱 리소그래피(Hot embossing lithography)에 의해 형성하고, 상측 패턴은 자외선, 마이크로웨이브 또는 열간 임프린트 리소그래피(UV, Microwave or Thermal imprint lithography)에 의해 형성함으로서, 간단한 공정에 의해 양면 패턴을 동시에 형성할 수 있으며, 이후 이종의 기판 또는 박막에 전사하여 다양한 분야에의 활용이 가능하도록 한 것이다.

10 : 고분자 기판 11 : 제1패턴
20 : 제1스탬프 21 : 미세 구조체 패턴
30 : 유동성 재료 31 : 양면 패턴
31a : 하측 패턴 31b : 상측 패턴
31c : 층간 사이막 40 : 제2스탬프
41 : 미세 구조체 패턴 50 : 이종 기판 또는 박막
60 : 전사테이프

Claims

고분자 기판 상에 미세 구조체 패턴이 형성된 제1스탬프를 위치시켜 열간성형하여 상기 고분자 기판에 상기 제1스탬프의 미세 구조체 패턴과 역상인 제1패턴을 각인시키는 제1단계;
상기 제1패턴이 각인된 고분자 기판에서 상기 제1스탬프를 분리하여, 상기 고분자 기판 상에 제1패턴을 성형하는 제2단계;
상기 제1패턴이 형성된 고분자 기판 상에 유동성 재료를 도포하여, 상기 제1패턴과 역상인 하측 패턴을 상기 유동성 재료 하측면에 형성하는 제3단계;
상기 도포된 유동성 재료 상에 미세 구조체 패턴이 형성된 제2스탬프를 위치시켜 가압하고, 경화공정을 수행하여 상기 유동성 재료 상측면에 상기 제2스탬프의 미세 구조체 패턴과 역상인 상측 패턴을 각인시키는 제4단계; 및
상기 상측 패턴이 각인된 유동성 재료에서 상기 제2스탬프를 분리하여, 상기 고분자 기판 상에 유동성 재료로 이루어진 양면 패턴을 성형하는 제5단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 양면 패턴의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제1스탬프는,
실리콘(Si), 산화실리콘(SiO₂), 석영(Quartz), 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 유리 중 어느 하나로 제작되는 것을 특징으로 하는 양면 패턴의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제1단계의 제1스탬프 상부에는,
점착방지(Anti-stiction) 표면 처리 공정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 양면 패턴의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제1단계의 고분자 기판은,
폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리노르보넨(Polynorbornene, PN), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리스타일렌 (Polystyrene, PS), 폴리프로필렌 (Polypropylene, PP), 폴리에틸렌 (Polyethylene, PE), 폴리염화비닐 (polyvinylchloride, PVC), 폴리아미드 (Polyamide, PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (Polybutyleneterephthalate, PBT), 폴리메타크릴레이트 (Polymethyl methacrylate, PMMA) 및 폴리디메틸실록산 (Polydimethylsiloxane, PDMS) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 양면 패턴의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제1단계의 열간성형은,
상기 고분자 기판의 유리전이온도(Glass transition temperature) 이상의 온도에서 가열하며, 가압하는 압력은 1.5bar~50bar인 것을 특징으로 하는 양면 패턴의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제3단계의 유동성 재료는,
광경화성 수지 조성물, 열경화성 수지 조성물, 자연경화성 수지 조성물, 투명한 수지 조성물, 전도성 페이스트 및 감광성 금속-유기물 전구체 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 양면 패턴의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제3단계의 유동성 재료의 도포는,
드랍핑(dropping), 스프레이 코팅(spray coating), 스핀코팅 및 프린팅 중 어느 하나의 방법으로 구현되는 것을 특징으로 하는 양면 패턴의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제2스탬프는,
실리콘(Si), 산화실리콘(SiO₂), 석영(Quartz), 니켈(Ni), 구리(Cu), 유리 및 폴리머 중 어느 하나로 제작되는 것을 특징으로 하는 양면 패턴의 제조 방법.
제 8항에 있어서, 상기 폴리머는,
PDMS(Polydimethylsiloxane), PUA(Polyurethane acrylate), ETFE(Ethylene Tetrafluoroethylene), PFA(Perfluoroalkyl acrylate), PFPE(Perfluoropolyether) 및 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 양면 패턴의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제4단계의 제2스탬프 상부에는,
점착방지(Anti-stiction) 표면 처리 공정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 양면 패턴의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제4단계의 경화공정은,
상기 제2스탬프를 가압하면서 상기 유동성 재료에 자외선을 5초~1시간 조사하거나, 또는 마이크로웨이브를 5초~1시간 조사하는 광경화 방식에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 양면 패턴의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제4단계의 경화공정은,
상기 제2스탬프를 가압하면서 상기 유동성 재료에 50℃~200℃의 범위의 온도에서 15초~1시간의 범위에서 열을 가하는 열경화 방식에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 양면 패턴의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제5단계 이후에,
상기 유동성 재료로 이루어진 양면 패턴이 성형된 고분자 기판을 전사테이프로 하여 이종의 기판 또는 박막에 양면 패턴을 전사하는 공정이 더 이루어지는 것을 특징으로 하는 양면 패턴의 제조 방법.
제 13항에 있어서, 상기 이종의 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, PN), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리스타일렌(Polystyrene, PS), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리염화비닐(polyvinylchloride, PVC), 폴리아미드(Polyamide, PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutyleneterephthalate, PBT), 폴리메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate, PMMA) 및 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 중 어느 하나의 폴리머 기판인 것을 특징으로 하는 양면 패턴의 제조 방법.
제 13항에 있어서, 상기 전사하는 공정은,
상기 전사테이프를 롤형태로 제공하여 상기 전사테이프의 양면 패턴을 이종 기판 또는 박막에 전사하는 것을 특징으로 하는 양면 패턴의 제조 방법.
제 13항에 있어서, 상기 전사하는 공정은,
상기 전사테이프와 이종 기판 또는 박막을 접촉시킨 후 롤러를 이용하여 가압하면서 상기 전사테이프의 양면 패턴을 이종 기판 또는 박막에 전사하는 것을 특징으로 하는 양면 패턴의 제조 방법.
제 13항에 있어서, 상기 이종의 기판 또는 박막에 양면 패턴을 전사한 후, 또 다른 이종 기판 또는 박막에 한번 더 양면 패턴을 전사하는 것을 특징으로 하는 양면 패턴의 제조방법.
제 13항에 있어서, 상기 제5단계 이후의 전사하는 공정 전에,
상기 이종 기판 또는 박막 상부에 접착증진(Adhesion promoter) 표면 처리 공정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 양면 패턴의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 제3단계의 유동성 재료의 도포는,
상기 유동성 재료를 도포하는 두께 조절에 따라서 상기 하측 패턴과 상측 패턴의 층간 사이막의 두께를 조절하는 것을 특징으로 하는 양면 패턴의 제조 방법.
제 19항에 있어서,
상기 양면 패턴 중 상측 패턴과 하측 패턴의 층간 사이막의 두께는 10nm~100 ㎛인 것을 특징으로 하는 양면 패턴의 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 양면 패턴은,
나노 구조체, 마이크로 구조체,
나노 및 마이크로 구조체가 복합적으로 형성된 복합 구조체 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 양면 패턴의 제조 방법.
고분자 기판;
상기 고분자 기판 상에 도포된 유동성 재료의 상측 및 하측에 형성되는 것으로서, 상기 고분자 기판을 이용한 열간 엠보싱 리소그래피에 의해 형성된 하측 패턴, 자외선, 마이크로웨이브 또는 열간 임프린트 리소그래피에 의해 형성된 상측 패턴으로 구비된 양면 패턴;으로 이루어지며,
상기 하측 패턴과 상측 패턴은 서로 다른 싸이즈의 패턴이 반복 또는 불규칙적으로 배열되어 형성되고,
상기 유동성 재료의 두께에 따라 상기 상측 패턴과 하측 패턴의 층간 사이막의 두께가 조절되며, 상기 층간 사이막의 두께는 10nm~100㎛로 형성되고,
상기 유동성 재료는 수지, 전도성 페이스트 및 감광성 금속-유기물 전구체 중 어느 하나의 조성물로 형성되며,
이종의 기판 또는 박막에 상기 양면 패턴을 전사시키는 것을 특징으로 하는 양면 패턴을 이용한 전사테이프.
제 22항에 있어서, 상기 양면 패턴의 상측 패턴 및 하측 패턴은,
각각 뿔모양, 기둥모양, 구상 및 반구상의 형상 중 어느 하나로 형성되며, 이러한 형상들이 양각 또는 음각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 양면 패턴을 이용한 전사테이프.