KR102186501B1 - 대면적 열보조 패턴 전사 프린팅 방법 - Google Patents

대면적 열보조 패턴 전사 프린팅 방법 Download PDF

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Abstract

대면적 패턴 전사 프린팅 방법이 제공된다. 상기 대면적 패턴 전사 프린팅 방법은 마스터 패턴을 포함하는 마스터 기판을 준비하는 단계, 상기 마스터 기판 상에 레플리카(replica) 물질을 제공한 후 경화시켜, 상기 마스터 패턴의 역상을 갖는 레플리카 패턴이 형성된 레플리카 필름을 제조하는 단계, 상기 레플리카 패턴 상에 기능성(functional) 물질을 제공하는 단계, 및 상기 기능성 물질을 타겟(target) 기판 상에 전사하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

대면적 열보조 패턴 전사 프린팅 방법 {Large area thermal assist pattern transfer printing method}
본 발명은 대면적열보조 패턴 전사 프린팅 방법에 관한 것으로서, 기능성 물질을 타겟 기판 상에 전사하는 대면적열보조 패턴 전사 프린팅 방법에 관련된 것이다.
지난 수십 년 동안, 나노입자, 나노와이어, 나노튜브 및 나노시트를 비롯한 많은 나노구조가 그 우수한 전기적 및 광학적 성질로 인하여, 전계 효과 트랜지스터(FET), 포토센서, 태양전지, 바이오센서 및 발광 다이오드와 같은 나노전자 소자용 빌딩 블록으로서 연구되어 왔다.
특히, 나노재료는 플라스틱 기판에의 프린팅을 위한 적절성 및 그 기계적 유연성으로 인하여 플라스틱 전자소자에 사용하기에 가장 매력적인 것으로 관심받고 있으며, 저비용의 대면적 제조를 가능케 한다. 이러한 연구로서, 나노재료의 마이크로/나노 제조 및 전사 프린팅 기법의 개발이 진행되고 있다.
예를 들어, 대한민국 특허 공개번호 10-2011-0080912(출원번호: 10-2010-0001354, 출원인: 한국과학기술원)에는, 기판 상에 전사재료층을 형성하는 제1 단계, 전사재료층을 고상 상태로 경화시키는 제2 단계, 경화된 고상 상태의 전사재료층에 레이저 광을 주사하여, 전사재료층을 패터닝하는 제3 단계, 패 터닝된 고상 상태의 전사재료층과 유연 기판을 서로 맞대어 가압하고, 전사재료층으로부터 유연 기판 방향으로 또는 유연 기판으로부터 전사재료층 방향으로 레이저 광을 주사하여, 전사재료층과 유연 기판이 맞대어진 부위에서의 유연 기판의 점성력에 의하여 전사재료층을 유연 기판으로 전사하는 제3 단계를 포함하는 패턴 전사방법 및 패턴 전사장치가 개시된다. 이 밖에도, 패턴 전사 프린팅과 관련된 다양한 기술들이 지속적으로 연구 개발되고 있다.
대한민국 특허 공개번호 10-2011-0080912
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 대면적 공정이 용이한 대면적열보조 패턴 전사 프린팅 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 다양한 크기 및 형상의 패턴이 전사 가능한 대면적열보조 패턴 전사 프린팅 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 전사된 패턴의 선폭, 두께 등이 일정하게 제어되는 대면적열보조 패턴 전사 프린팅 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 대면적 패턴 전사 프린팅 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 대면적 패턴 전사 프린팅 방법은 마스터 패턴을 포함하는 마스터 기판을 준비하는 단계, 상기 마스터 기판 상에 레플리카(replica) 물질을 제공한 후 경화시켜, 상기 마스터 패턴의 역상을 갖는 레플리카 패턴이 형성된 레플리카 필름을 제조하는 단계, 상기 레플리카 패턴 상에 기능성(functional) 물질을 제공하는 단계, 및 상기 기능성 물질을 타겟(target) 기판 상에 전사하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 레플리카 필름을 제조하는 단계는, 상기 마스터 기판 상에 상기 레플리카 물질을 제공하는 단계, 상기 레플리카 물질을 경화 시키는 단계, 경화된 상기 레플리카 물질 상에 접착 필름을 제공하는 단계, 및 상기 접착 필름을 이용하여, 경화된 상기 레플리카 물질 및 상기 마스터 기판을 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 경화된 상기 레플리카 물질 상에 상기 접착 필름을 제공하는 단계는, 경화된 상기 레플리카 물질이 제공된 상기 마스터 기판 및 상기 접착 필름이, 상부 롤 및 하부 롤 사이에 제공되어 압착되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기능성 물질을 상기 타겟 기판 상에 전사하는 단계는, 상기 기능성 물질이 제공된 상기 레플리카 필름 및 상기 타겟 기판을 접촉시키는 단계, 상기 접착 필름을 제거하는 단계, 및 상기 타겟 기판으로부터 상기 레플리카 필름을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 레플리카 필름 및 상기 타겟 기판을 접촉시키는 단계는, 상기 레플리카 필름 및 상기 타겟 기판이, 상부 롤 및 하부 롤 사이에 제공되어 압착되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 대면적 패턴 전사 프린팅 방법은 열처리된 상기 상부 롤 및 상기 하부 롤 사이에, 상기 레플리카 필름 및 상기 타겟 기판이 제공되는 것을 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 대면적 패턴 전사 프린팅 방법은 마스터 패턴을 포함하는 마스터 기판을 준비하는 단계, 상기 마스터 기판 상에 레플리카(replica) 물질을 제공한 후 경화시켜, 상기 마스터 패턴의 역상을 갖는 레플리카 패턴이 형성된 제1 및 제2 레플리카 필름을 제조하는 단계, 상기 제1 레플리카 패턴 상에 제1 기능성(functional) 물질을 제공하는 단계, 상기 제1 기능성 물질을 타겟(target) 기판 상에 전사하는 단계, 상기 제2 레플리카 패턴 상에 제2 기능성 물질을 제공하는 단계, 및 상기 제2 기능성 물질을 상기 제1 기능성 물질이 전사된 상기 타겟 기판 상에 전사하여, 상기 제1 기능성 물질이 상기 타겟 기판 상에 전사되어 형성된 제1 전사 패턴, 및 상기 제2 기능성 물질이 상기 타겟 기판 상에 전사되어 형성된 제2 전사 패턴이 적층된 복합 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 전사 패턴은, 상기 제1 레플리카 필름 및 상기 타겟 기판이, 상부 롤 및 하부 롤 사이에 제1 방향으로 제공되어 압착되는 방법으로 형성되는 것을 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 대면적 패턴 전사 프린팅 방법은 상기 타겟 기판으로부터 상기 제1 전사 패턴의 상부면의 일 측까지의 레벨이, 상기 타겟 기판으로부터 상기 제2 전사 패턴의 상부면의 타 측까지의 레벨 보다 낮은 것을 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 복합 패턴을 형성하는 단계는, 상기 제1 전사 패턴이 형성된 상기 타겟 기판 및 상기 제2 레플리카 필름이 상기 상부 롤 및 상기 하부 롤 사이에 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 제공되어 압착되는 방법으로 형성되는 것을 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 복합 패턴은 상기 제1 전사 패턴 상에 상기 제2 전사 패턴이 적층되어 형성되되, 상기 제1 전사 패턴 및 상기 제2 전사 패턴이 접촉된 계면은, 상기 타겟 기판으로부터 상기 계면의 일 측까지의 레벨과, 상기 타겟 기판으로부터 상기 계면의 상기 제1 측과 반대 측에 배치되는 타 측까지의 레벨이 서로 다른 것을 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 계면의 상기 일 측으로부터 상기 제1 전사 패턴의 하부면까지의 거리는, 상기 계면의 상기 타 측으로부터 상기 제1 전사 패턴의 하부면까지의 거리보다 짧고, 상기 계면의 상기 일 측으로부터 상기 제2 전사 패턴의 상부면까지의 거리는, 상기 계면의 상기 타 측으로부터 상기 제2 전사 패턴의 상부면까지의 거리보다 긴 것을 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 복합 패턴은, 상기 제1 전사 패턴이 연장되는 방향과 상기 제2 전사 패턴이 연장되는 방향이 동일하도록, 상기 제1 전사 패턴의 볼록부, 및 상기 제2 전사 패턴의 볼록부의 적어도 일부가 중첩된 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법은, 마스터 패턴을 포함하는 마스터 기판을 준비하는 단계, 상기 마스터 기판 상에 레플리카 물질을 제공한 후 경화시켜, 상기 마스터 패턴의 역상을 갖는 레플리카 패턴이 형성된 레플리카 필름을 제조하는 단계, 상기 레플리카 패턴 상에 기능성 물질을 제공하는 단계, 및 상기 기능성 물질을 타겟 기판 상에 전사하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 간단한 공정으로 다양한 형태 및 크기를 갖는 패턴을 전사하는 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법은, 경화된 상기 레플리카 물질 상에 접착 필름을 제공하는 공정, 및 상기 기능성 물질을 상기 타겟 기판 상에 전사하는 공정이 롤링 공정을 통해 수행될 수 있다. 이에 따라, 상기 기능성 물질을 대면적의 기판 상에 균일하게 전사시킬 수 있고, 상기 기능성 물질과 상기 타겟 기판 사이의 접착력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 공정 중 레플리카 필름을 제조하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 공정 중 접착 필름을 제공하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 공정 중 기능성 물질의 제공 및 전사를 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 공정 중 기능성 물질의 전사 공정을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 예의 변형 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법에 사용되는 라미네이터를 나타내는 도면이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 제1 실시 예의 변형 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 공정을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법을 설명하는 순서도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법 중 제1 및 제2 레플리카 필름을 제조하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법 중 제1 기능성 물질이 전사되는 공정을 나타내는 도면이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 공정 중 제2 기능성 물질의 전사 공정을 나타내는 도면이다.
도 18 및 도 19는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 공정에 따라 형성된 복합 패턴을 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 공정 중 제1 기능성 물질의 전사를 설명하는 도면이다.
도 21은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 공정 중 제2 기능성 물질의 전사를 설명하는 도면이다.
도 22는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법 중 제1 레플리카 패턴의 높이 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 23은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법 중 제1 기능성 물질의 전사 공정을 나타내는 도면이다.
도 24는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법 중 제2 기능성 물질의 전사 공정을 나타내는 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법 중, 8-inch 크기의 마스터 기판 사진 및 구조분석 사진이다.
도 26 및 도 27은 본 발명의 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법 중 접착 필름 및 레플리카 필름을 촬영한 사진이다.
도 28은 본 발명의 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법으로 형성된 전사 패턴의 표면을 촬영한 사진이다.
도 29는 다양한 레플리카 물질로 형성된 레플리카 패턴으로부터 기능성 물질이 전사된 상태를 촬영한 사진 및 분석결과이다.
도 30은 본 발명의 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법 중, PMMA로 제조된 레플리카 필름 및 PS로 제조된 레플리카 필름을 준비한뒤, 각각의 레플리카 패턴 상에 Pt를 증착하고, 이를 타겟 기판 상에 전사한 결과로, 레플리카 물질에 따른 전사율을 비교하는 그래프이다.
도 31은 본 발명의 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법 중 전사 패턴의 종류 및 형상을 비교한 사진이다.
도 32는 본 발명의 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법에 따라 기능성 물질을 전사하는 과정에서 라미네이터에 열처리를 하지 않고, 용매보조 패턴전사 (Solvent-assisted nano-transfer printing) 방법으로 전사된 물질을 촬영한 사진이다.
도 33 및 도 34는 본 발명의 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법에 따라 기능성 물질을 전사하는 과정에서 라미네이터에 열처리가 된 경우, 전사된 물질을 촬영한 사진이다.
도 35는 본 발명의 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법으로 전사된 패턴의 균일성을 확인하는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다.
여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법을 설명하는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 공정 중 레플리카 필름을 제조하는 공정을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 공정 중 접착 필름을 제공하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 마스터 패턴(102)을 포함하는 마스터 기판(100)이 준비된다(S110). 일 실시 예에 따르면, 상기 마스터 기판(100)은 실리콘 기판, 화합물 반도체 기판, 플라스틱 기판, 유리 기판 등이 사용될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 마스터 패턴(102)은 광리소그래피(photolithography), 분자 자기조립(self-assembly), 이빔(electron beam) 리소그래피, 딥펜(dip-pen) 리소그래피, 나노임프린트, 패턴전사프린팅, 레이저 공정 기술 등으로 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 마스터 패턴(102)은 Si, SiO2/Si, 금속 등 Hard한 소재를 포함하며, 그 형태는 라인, 닷, 메쉬, 링, 홀, 사각형, 다이아몬드, 지그재그, 다각형 등 선과 점으로 이루어진 리소그래피 또는 분자자기조립을 통하여 형성이 가능한 모든 형상을 포함한다. 또한, 그 패턴의 크기는 10 나노부터 100 마이크로까지 가능하다.
상기 마스터 기판(100) 상에 레플리카 물질(RM)이 제공되어, 레플리카 필름(120)이 제조될 수 있다(S120). 일 실시 예에 따르면, 상기 레플리카 필름(120)을 제조하는 단계는, 상기 마스터 기판(100) 상에 상기 레플리카 물질(RM)을 제공하는 단계, 상기 레플리카 물질(RM)을 경화시키는 단계, 경화된 상기 레플리카 물질(RM) 상에 접착 필름(adhesive film, 110)을 제공하는 단계, 및 상기 접착 필름(110)을 이용하여, 경화된 상기 레플리카 물질(RM) 및 상기 마스터 기판(100)을 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
즉, 상기 레플리카 필름(120)은 상기 마스터 기판(100) 상에 상기 레플리카 물질(RM)이 제공된 후, 상기 레플리카 물질(RM)을 경화시키는 방법으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 레플리카 필름(120) 상에는 상기 마스터 패턴(102)의 역상을 갖는 레플키라 패턴(122)이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 레플리카 물질(RM)은 PMMA(polymethyl methacrylate), PS(polystyrene), PVP(polyvinylpyrrolidone), P2VP(poly 2-vinyl pyridine), P4VP(poly 4-vinyl pyridine), PS-PDMS(polystyrene-polydimethylsiloxane), PDMS-P4VP(polydimethylsiloxane-poly 4-vinyl pyridine), PVDF-TrF(polyvinylidenefluoride-trifluoroethylene) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 레플리카 물질(RM)이 상기 마스터 기판(100) 상에 제공되기 전, 상기 마스터 기판(100)은 소수성 고분자 물질로 코팅될 수 있다. 예를 들어 상기 소수성 고분자 물질은 OH-PDMS일 수 있다. 이에 따라, 상기 레플리카 물질(RM)은 상기 마스터 기판(100)으로부터 용이하게 분리될 수 있다.
상기 레플리카 물질(RM)이 상기 마스터 기판(100)으로부터 후속 공정 없이 분리하거나, 분리되기 전, 상기 레플리카 물질(RM)이 제공된 상기 마스터 기판(100) 상에 자외선(ultraviolet)이 조사되거나 열처리(예를 들어, 50℃~400℃)될 수 있다. 상기 자외선이 조사되어, 상기 레플리카 물질(RM)이 경화될 수 있다.
또한, 상기 레플리카 물질(RM)이 상기 마스터 기판(100)으로부터 분리되기 전, 상기 레플리카 물질(RM)이 제공된 상기 마스터 기판(100)은 자외선 조사와 함께 열처리될 수 있다. 이에 따라, 상기 레플리카 물질(RM)은 상기 마스터 패턴(102)의 역상으로 용이하게 변형될 수 있다.
도 3을 참조하면, 일 실시 예에 따르면, 상기 접착 필름(110)은 라미네이터(laminator, 200)를 이용한 롤링 공정을 통하여, 경화된 상기 레플리카 물질(RM) 상에 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 라미네이터(200)는, 상부 롤(210) 및 하부 롤(220)을 포함할 수 있다. 이 경우, 경화된 상기 레플리카 물질(RM)이 제공된 상기 마스터 기판(100) 및 상기 접착 필름(110)이, 상기 상부 롤(210) 및 상기 하부 롤(220) 사이에 제공되어 압착될 수 있다. 이에 따라, 상기 접착 필름(110)이 경화된 상기 레플리카 물질(RM) 상에 제공될 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 공정 중 기능성 물질의 제공 및 전사를 나타내는 도면이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 공정 중 기능성 물질의 전사 공정을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 레플리카 패턴(122) 상에 기능성 물질(functional material, FM)이 제공될 수 있다(S130). 일 실시 예에 따르면, 상기 기능성 물질(FM)은 금속, 세라믹, 반도체, 산화물 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기능성 물질(FM)은 백금(Pt), 은(Ag), 니켈(Ni), SiOx, WOx, SnOx, 규소(Si), GST(Ge2Sb2Te5) 등을 포함할 수 있다. (x>0) 다른 실시 예에 따르면, 상기 기능성 물질(FM)은 저항메모리 소재, 가스감지 소재, 전극 소재 등 물리적, 화학적, 그리고 전기적 특성 변화를 일으키는 물질 등을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기능성 물질(FM)은 물리적 증착, 코팅 방법 등으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 기능성 물질(FM)은 sputter, e-beam evaporation, thermal evaporation 방법 등으로 제공될 수 있다.
상기 기능성 물질(FM)은, 타겟 기판(300) 상에 전사될 수 있다(S140). 일 실시 예에 따르면, 상기 기능성 물질(FM)을 상기 타겟 기판(300) 상에 전사하는 단계는, 상기 기능성 물질(FM)이 제공된 상기 레플리카 필름(120) 및 상기 타겟 기판(300)을 접촉시키는 단계, 상기 접착 필름(FM)을 제거하는 단계, 및 상기 타겟 기판(300)으로부터 상기 레플리카 필름(120)을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 상기 기능성 물질(FM)은 상기 레플리카 필름(120) 및 상기 타겟 기판(300)이 접촉되어, 상기 레플키라 필름(120)으로부터 상기 타겟 기판(300)으로 전사될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기능성 물질(FM)이 제공된 상기 레플리카 필름(120) 및 상기 타겟 기판(300)이 접촉되기 전, 상기 기능성 물질(FM)이 제공된 상기 레플리카 필름(120) 상에 인플레이트 가스(inflate gas)가 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 인플레이트 가스는, 상기 레플리카 필름(120)이 용해 가능한 용매가 기화된 기체일 수 있다. 예를 들어, 상기 용매는 톨루엔(toluene)일 수 있다. 상기 인플레이트 가스가 상기 레플리카 필름(120)에 흡수되어, 상기 기능성 물질(FM)은, 상기 타겟 기판(300) 상에 용이하게 전사될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 일 실시 예에 따르면, 상기 기능성 물질(FM)은 상기 라미네이터(200)을 이용한 롤링 공정을 통하여, 상기 타겟 기판(300) 상에 전사될 수 있다. 즉, 상기 기능성 물질(FM)이 제공된 상기 레플리카 필름(120) 및 상기 타겟 기판(300)이, 상기 상부 롤(210) 및 상기 하부 롤(220) 사이에 제공되어 압착될 수 있다. 이에 따라, 상기 기능성 물질(FM)이 상기 타겟 기판(300) 상으로 전사될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 열처리된 상기 상부 롤(210) 및 상기 하부 롤(220) 사이에, 상기 레플리카 필름(120) 및 상기 타겟 기판(300)이 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 기능성 물질(FM)이 상기 타겟 기판(300) 상으로 전사되는 효율이 향상될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 상부 롤(210)은 제1 및 제2 상부 롤(210a, 210b)을 포함하고, 상기 하부 롤(220)은 제1 및 제2 하부 롤(220a, 220b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 상부 롤(210a, 210b)의 온도는 서로 다를 수 있다. 상기 제1 및 제2 하부 롤(220a, 220b)의 온도는 서로 다를 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 상부 롤 및 제1 하부 롤(210a, 220a)의 온도는 상대적으로 고온이고, 상기 제2 상부 롤 및 제2 하부 롤(220a, 220b)의 온도는 상대적으로 저온일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 상부 롤 및 제1 하부 롤(210a, 220a)은 열처리된 상태이고, 상기 제2 상부 롤 및 제2 하부 롤(210b, 220b)은 냉각된 상태일 수 있다.
이에 따라, 상기 타겟 기판(300) 상에 전사된 상기 기능성 물질(FM)은 전사 과정 중 손상이 최소화될 뿐만 아니라, ??칭(quenching)될 수 있다. 구체적으로, 상기 기능성 물질(FM)은 전사과정 중 상기 제1 상부 롤 및 제1 하부 롤(210a, 220a)에 의하여 열처리되어, 손상이 최소화될 수 있다. 또한, 상기 기능성 물질(FM)은 열처리된 상태의 상기 제1 상부 롤 및 제1 하부 롤(210a, 220a)에 의하여 압착된 직후, 냉각된 상태의 상기 제2 상부 롤 및 제2 하부 롤(210b, 220b)에 의하여 압착됨에 따라, ??칭될 수 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법은, 상기 마스터 패턴(102)을 포함하는 상기 마스터 기판(100)을 준비하는 단계, 상기 마스터 기판(100) 상에 상기 레플리카 물질(RM)을 제공한 후 경화시켜, 상기 마스터 패턴(102)의 역상을 갖는 상기 레플리카 패턴(122)이 형성된 상기 레플리카 필름(120)을 제조하는 단계, 상기 레플리카 패턴(102) 상에 상기 기능성 물질(FM)을 제공하는 단계, 및 상기 기능성 물질(FM)을 상기 타겟 기판(300) 상에 전사하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 간단한 공정으로 다양한 형태 및 크기를 갖는 패턴을 전사하는 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법은, 경화된 상기 레플리카 물질(RM) 상에 상기 접착 필름(110)을 제공하는 공정, 및 상기 기능성 물질(FM)을 상기 타겟 기판(300) 상에 전사하는 공정이 롤링 공정을 통해 수행될 수 있다. 이에 따라, 상기 기능성 물질(FM)을 대면적의 기판 상에 균일하게 전사시킬 수 있고, 상기 기능성 물질(FM)과 상기 타겟 기판(300) 사이의 접착력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이상, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법이 설명되었다. 이하, 상기 타겟 기판 상에 전사되는 상기 기능성 물질이 서로 다른 특성을 나타내도록 전사되는, 본 발명의 제1 실시 예의 변형 예에 다른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법이 도 8 내지 도 12를 참조하여 설명된다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 예의 변형 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법에 사용되는 라미네이터를 나타내는 도면이고, 도 9 내지 도 12는 본 발명의 제1 실시 예의 변형 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 공정을 나타내는 도면이다.
상기 제1 실시 예의 변형 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법은, 상기 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명된 상기 제1 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법과 같을 수 있다. 다만, 상기 기능성 물질(FM) 및 상기 상부 롤(210), 및 하부 롤(220)은 서로 다를 수 있다. 이에 따라, 상기 기능성 물질(FM) 및 상기 상부 롤(210), 및 하부 롤(220)을 제외한 구체적인 설명들은 생략된다.
도 8을 참조하면, 상기 제1 실시 예의 변형 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법은, 상기 기능성 물질(FM)이 상기 라미네이터(미표시)을 이용한 롤링 공정을 통하여, 상기 타겟 기판(300) 상에 전사될 수 있다. 즉, 상기 기능성 물질(FM)이 제공된 상기 레플리카 필름(120) 및 상기 타겟 기판(300)이, 상기 상부 롤(210) 및 상기 하부 롤(220) 사이에 제공되어 압착될 수 있다. 이에 따라, 상기 기능성 물질(FM)이 상기 타겟 기판(300) 상으로 전사될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기능성 물질(FM)은 열처리에 의하여 특성이 변화되는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기능성 물질(FM)은 열처리에 의하여 비정질 탄소화되는 알루미늄 알콕사이드(alucone)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 라미네이터(200)은 상부 롤(210) 및 하부 롤(220)을 포함할 수 있다. 상기 상부 롤(210)은 제1 상부 롤(210a) 및 제2 상부 롤(210b)을 포함할 수 있다. 상기 하부 롤(220)은 제1 하부 롤(220a) 및 제2 하부 롤(220b)을 포함할 수 있다. 상기 상부 롤(210)은 상기 접착 필름(110)의 상부면의 법선 방향으로 이동될 수 있다. 또한, 상기 하부 롤(220)은 상기 타겟 기판(300)의 하부면의 법선 방향으로 이동될 수 있다. 즉, 상기 상부 롤(210) 및 상기 하부 롤(220)은 상기 기능성 물질(FM) 및 상기 타겟 기판(300) 상에 인가되는 압력이 제거되도록 이동될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 상부 롤(210a, 210b)의 온도는 서로 다를 수 있다. 상기 제1 및 제2 하부 롤(220a, 220b)의 온도는 서로 다를 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 상부 롤 및 제1 하부 롤(210a, 220a)의 온도는 상대적으로 고온이고, 상기 제2 상부 롤 및 제2 하부 롤(220a, 220b)의 온도는 상대적으로 저온일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 상부 롤 및 제1 하부 롤(210a, 220a)은 열처리된 상태이고, 상기 제2 상부 롤 및 제2 하부 롤(210b, 220b)은 냉각된 상태일 수 있다.
도 9 내지 도 12를 참조하면, 상기 제1 상부 롤(210a) 및 제2 상부 롤(210b)의 움직임은 각각 제어될 수 있다. 즉, 상기 제1 상부 롤(210a) 및 제2 상부 롤(210b)은 서로 다른 상태로 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 상부 롤(210a)이 상기 기능성 물질(FM)을 압착하기 위하여 상기 접착 필름(110)과 접촉된 상태인 경우, 상기 제2 상부 롤(210b)은 상기 접착 필름(110)으로부터 이격된 상태일 수 있다. 또한, 상기 제1 하부 롤(220a) 및 제2 하부 롤(220b)의 움직임 역시 각각 제어될 수 있다. 즉, 상기 제1 하부 롤(220a) 및 제2 하부 롤(220b)은 서로 다른 상태로 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 하부 롤(220a)이 상기 기능성 물질(FM)을 압착하기 위하여 상기 타겟 기판(300)과 접촉된 상태인 경우, 상기 제2 하부 롤(220b)은 상기 타겟 기판(300)으로부터 이격된 상태일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 상부 롤(210a) 및 상기 제1 하부 롤(220a)에 의한 압착과 상기 제2 상부 롤(210b) 및 상기 제2 하부 롤(220b)에 의한 압착은 교대로 수행될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 상부 롤(210a) 및 상기 제1 하부 롤(220a)의 압착에 의하여 전사된 상기 기능성 물질(FM)은 특성이 변화된 상태를 나타낼 수 있다. 반면, 상기 제2 상부 롤(220a) 및 상기 제2 하부 롤(220b)의 압착에 의하여 전사된 상기 기능성 물질(FM)은 특성이 변화되지 않은 상태를 나타낼 수 있다. 이에 따라, 상기 라미네이터(미표시)에 의하여 전사된 상기 기능성 물질(FM)은 특성이 변화된 상태의 패턴 및 특성이 변화되지 않은 상태의 패턴을 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 레플리카 필름(120)이 포함하는 복수의 패턴 중 제1 및 제2 패턴 상에 배치된 제1 및 제2 기능성 물질(FM1, FM2)이 상기 제1 상부 롤(210a) 및 상기 제1 하부 롤(220a)에 의하여 전사되는 경우, 상기 제1 및 제2 기능성 물질(FM1, FM2)은 특성이 변화된 상태로 전사될 수 있다. 이후, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제1 상부 롤(210a) 및 상기 제1 하부 롤(220a)은 상기 접착 필름(110) 및 상기 타겟 기판(300)으로부터 이격되고, 상기 제2 상부 롤(210b) 및 상기 제2 하부 롤(220b)에 의하여, 상기 레플리카 필름(120)이 포함하는 복수의 패턴 중 제3 내지 제6 패턴 상에 배치된 제3 내지 제6 기능성 물질(FM3, FM4, FM5, FM6)이 전사될 수 있다. 이 경우, 상기 제3 내지 제6 기능성 물질(FM3, FM4, FM5, FM6)은 특성이 변화되지 않은 상태를 나타낼 수 있다.
상기 제3 내지 제6 기능성 물질(FM3, FM4, FM5, FM6)이 전사된 이후, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제2 상부 롤(210b) 및 상기 제2 하부 롤(220b)이 상기 접착 필름(110) 및 상기 타겟 기판(330)으로부터 이격되고, 상기 제1 상부 롤(210a) 및 상기 제1 하부 롤(220a)에 의하여, 상기 레플리카 필름(120)이 포함하는 복수의 패턴 중 제7 내지 제 10 패턴 상에 배치된 제 7 내지 제10 기능성 물질(FM7, FM8, FM9, FM10)이 전사될 수 있다. 이 경우, 상기 제 7 내지 제10 기능성 물질(FM7, FM8, FM9, FM10)은 특성이 변화된 상태를 나타낼 수 있다. 계속해서, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 제1 상부 롤(210a) 및 상기 제1 하부 롤(220a)이 상기 접착 필름(110) 및 상기 타겟 기판(330)으로부터 이격되고, 상기 제2 상부 롤(210b) 및 상기 제2 하부 롤(220b)에 의하여, 상기 레플리카 필름(120)이 포함하는 복수의 패턴 중 제11 및 12 패턴 상에 배치된 제 11 및 12 기능성 물질(FM11, FM12)이 전사될 수 있다. 이 경우, 상기 제11 및 12 기능성 물질(FM11, FM12)은 특성이 변화되지 않은 상태를 나타낼 수 있다.
결과적으로, 상기 제1 실시 예의 변형 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법으로 전사된 상기 기능성 물질(FM)은, 특성이 변형된 패턴 및 특성이 변형되지 않은 패턴을 모두 포함할 수 있다.
이상, 본 발명의 제1 실시 예의 변형 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법이 설명되었다. 이하, 다수의 기능성 물질이 순차적으로 전사되어, 적층 패턴을 형성하는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법이 도 13 내지 도 19를 참조하여 설명된다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법을 설명하는 순서도이고, 도 14는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법 중 제1 및 제2 레플리카 필름을 제조하는 공정을 나타내는 도면이고, 도 15는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법 중 제1 기능성 물질이 전사되는 공정을 나타내는 도면이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 마스터 패턴(100)을 포함하는 마스터 기판(102)이 준비된다(S210). 상기 마스터 기판은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 상기 제1 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법의 상기 마스터 기판(100)과 같을 수 있다.
상기 마스터 기판(100) 상에 제1 레플리카 물질(RM1)이 제공되어, 제1 레플리카 필름(120a)이 제조될 수 있다. 또한, 상기 제1 레플리카 필름(120a)이 제조된 후, 상기 마스터 기판(100) 상에 제2 레플리카 물질(RM2)이 제공되어, 제2 레플리카 필름(120b)이 제조될 수 있다(S220). 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 레플리카 물질(RM1, RM2)은 서로 같을 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 레플리카 물질(RM1, RM2)은 서로 다를 수 있다.
즉, 상기 제1 및 제2 레플리카 필름(120a, 120b)은 상기 마스터 기판(100)을 이용하여 각각 제조될 수 있다. 상기 제1 및 제2 레플리카 필름(120a, 120b)은 각각 제1 및 제2 레플리카 패턴(122a, 122b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 레플리카 필름(120a, 120b)은, 도 2를 참조하여 설명된 상기 레플리카 필름(120)의 제조 방법과 같은 방법으로 제조될 수 있다. 이에 따라, 구체적인 설명은 생략된다.
도 15를 참조하면, 상기 제1 레플리카 패턴(122a) 상에 상기 제1 기능성 물질(FM1)이 제공될 수 있다(S230). 상기 제1 기능성 물질(FM1)은 타겟 기판(300) 상에 전사될 수 있다(S240). 상기 제1 기능성 물질(FM1)이 상기 타겟 기판(300) 상에 전사되는 방법은, 도 6을 참조하여 설명된 바와 같이, 상기 라미네이터 (200)을 이용한 롤링 공정을 통하여 수행될 수 있다.
즉, 상기 제1 기능성 물질(FM1)이 제공된 상기 제1 레플리카 필름(120a) 및 상기 타겟 기판(300)이, 상기 상부 롤(210) 및 상기 하부 롤(220) 사이에 제공되어 압착될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 기능성 물질(FM1)이 상기 타겟 기판(300) 상으로 전사될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 온도로 열처리된 상기 상부 롤(210) 및 상기 하부 롤(220) 사이에, 상기 제1 레플리카 필름(120a) 및 상기 타겟 기판(300)이 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 기능성 물질(FM1)이 상기 타겟 기판(300)으로 전사되는 효율이 향상될 수 있다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 공정 중 제2 기능성 물질의 전사 공정을 나타내는 도면이고, 도 18 및 도 19는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 공정에 따라 형성된 복합 패턴을 나타내는 도면이다.
도 13, 및 도 16 내지 도 19를 참조하면, 상기 제2 레플리카 패턴(122b) 상에 상기 제2 기능성 물질(FM2)이 제공될 수 있다(S240). 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 기능성 물질(FM1, FM2)은 서로 같은 물질일 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 기능성 물질(FM1, FM2)은 서로 다른 물질일 수 있다.
상기 제2 기능성 물질(FM2)은 상기 제1 기능성 물질(FM1)이 전사된 상기 타겟 기판(300) 상에 전사되어, 복합 패턴(330)을 형성할 수 있다(S250). 상기 복합 패턴(330)은 제1 전사 패턴(310) 및 제2 전사 패턴(320)이 적층된 형태일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 전사 패턴(310)은 상기 제1 기능성 물질(FM1)이 상기 타겟 기판(300) 상에 전사되어 형성된 패턴일 수 있다. 상기 제2 전사 패턴(320)은 상기 제2 기능성 물질(FM2)이 상기 타겟 기판(300) 상에 전사되어 형성된 패턴일 수 있다.
상기 제2 기능성 물질(FM2)이 상기 타겟 기판(300) 상에 전사되는 방법 또한, 상기 라미네이터(200)을 이용한 롤링 공정을 통하여 수행될 수 있다. 즉, 상기 제1 전사 패턴(310)이 형성된 상기 타겟 기판(300) 및 상기 제2 레플리카 필름(120b)이 상기 상부 롤(210) 및 상기 하부 롤(220) 사이에 제공되어 압착될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 기능성 물질(FM2)이 상기 타겟 기판(300) 상에 전사되어, 상기 제1 전사 패턴(310) 상에 적층될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 온도로 열처리된 상기 상부 롤(210) 및 상기 하부 롤(220) 사이에, 상기 제2 레플리카 필름(120b) 및 상기 타겟 기판(300)이 제공될 수 있다. 상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 낮을 수 있다. 즉, 상기 제1 기능성 물질(FM1)이 상기 타겟 기판(300) 상에 제공되는 과정에서 열처리된 상기 라미네이터(200)의 온도가, 상기 제2 기능성 물질(FM2)이 상기 타겟 기판(300) 상에 제공되는 과정에서 열처리된 상기 라미네이터(200)의 온도보다 높을 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 전사 패턴(310)의 열에 의한 손상이 최소화 될 수 있다.
다른 실시 예에 다르면, 상기 제2 온도로 열처리된 상기 상부 롤(210) 및 열처리되지 않은 상기 하부 롤(220) 사이에, 상기 제2 레플리카 필름(120b) 및 상기 타겟 기판(300)이 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 제2 레플리카 필름(120b)은 상기 상부 롤(210)과 접촉되고, 상기 타겟 기판(300)은 상기 하부 롤(220)과 접촉되도록 압착될 수 있다. 즉, 상기 제1 전사 패턴(310) 상에 상기 제2 기능성 물질(FM2)이 전사되는 과정에서, 상기 제1 전사 패턴(310) 상에 열전달이 최소화될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 전사 패턴(310)의 열에 의한 손상이 최소화 될 수 있다.
상기 제1 전사 패턴(310) 및 상기 제2 전사 패턴(320)은 다양한 형태로 적층될 수 있다. 상기 제1 전사 패턴(310) 및 상기 제2 전사 패턴(320)은, 상기 제1 전사 패턴(310)의 볼록부, 및 상기 제2 전사 패턴(320)의 볼록부의 적어도 일부가 중첩되도록 적층될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전사 패턴(310)이 연장되는 방향과 상기 제2 전사 패턴(320)이 연장되는 방향이 교차되도록, 상기 제1 전사 패턴(310) 상에 상기 제2 전사 패턴(320)이 적층될 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전사 패턴(310)이 연장되는 방향과 상기 제2 전사 패턴(320)이 연장되는 방향이 동일하도록, 상기 제1 전사 패턴(310) 상에 상기 제2 전사 패턴(320)이 적층될 수 있다. 즉, 적층된 상기 제1 전사 패턴(310) 및 제2 전사 패턴(320)의 각도는 0~180o 를 이룰 수 있다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법은, 상기 마스터 패턴(102)을 포함하는 상기 마스터 기판(100)을 준비하는 단계, 상기 마스터 기판(100) 상에 상기 레플리카 물질을 제공한 후 경화시켜, 상기 마스터 패턴(102)의 역상을 갖는 상기 제1 및 제2 레플리카 패턴(122a, 122b)이 형성된 상기 제1 및 제2 레플리카 필름(120a, 120b)을 제조하는 단계, 상기 제1 레플리카 패턴(122a) 상에 상기 제1 기능성 물질(FM1)을 제공하는 단계, 상기 제1 기능성 물질(FM1)을 상기 타겟 기판(300) 상에 전사하는 단계, 상기 제2 레플리카 패턴(122b) 상에 상기 제2 기능성 물질(FM2)을 제공하는 단계, 및 상기 제2 기능성 물질(FM2)을 상기 제1 기능성 물질(FM1)이 전사된 상기 타겟 기판(300) 상에 전사하여, 상기 제1 기능성 물질(FM1)이 상기 타겟 기판(300) 상에 전사되어 형성된 상기 제1 전사 패턴(310), 및 상기 제2 기능성 물질(FM2)이 상기 타겟 기판(300) 상에 전사되어 형성된 상기 제2 전사 패턴(320)이 적층된 상기 복합 패턴(330)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 다양한 물질이 다양한 형태로 적층된 패턴 구조물이 형성될 수 있다. 결과적으로, 비표면적이 향상된 패턴 구조물이 제공될 수 있다.
이상, 도 1 내지 도 19를 참조하여 본 발명의 제1 및 제2 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법이 설명되었다. 상술된 바와 같이, 상기 제1 및 제2 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법은, 롤링 공정을 통하여 패턴이 전사될 수 있다. 이러한 롤링 공정은, 대면적에 용이하게 적용될 수 있는 장점이 있다. 하지만, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 제1 레플리카 필름(120a) 및 상기 타겟 기판(300)이 상기 상부 롤(210) 및 상기 하부 롤(220) 사이에 제공되어 압착되는 과정에서, 상기 제1 레플리카 필름(120a)의 일 측(120s1)에 가해지는 압력과 상기 제2 레플리카 필름(120a)의 타 측(120s2)에 가해지는 압력이 달라지는 문제점이 발생될 수 있다. 이에 따라, 상기 타겟 기판(300) 상에 형성되는 상기 제1 전사 패턴(310)의 일 측(310s1)과 타 측(310s2)의 높이가 달라지는 현상이 발생될 수 있다.
즉, 상기 상부 롤(210) 및 상기 하부 롤(220)에 의하여 압착이 시작되는 상기 제1 레플리카 필름(120a)의 일 측(120s1)에 가해지는 압력이, 압착이 종료되는 상기 제1 레플리카 필름(120b)의 타 측(120s2)에 가해지는 압력보다 클 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 레플리카 필름(120a)의 일 측(120s1) 상에 배치된 상기 제1 기능성 물질(FM1)이 전사되어 형성된 상기 제1 전사 패턴(310)의 일 측(310s1)의 높이가, 상기 제1 레플리카 필름(120b)의 타 측(120s2) 상에 배치된 상기 제1 기능성 물질(FM1)이 전사되어 형성된 상기 제1 전사 패턴(310) 타 측(310s2)의 높이보다 낮아질 수 있다.
이하, 상술된 롤링 공정 상의 문제점을 해결하여, 상부면의 높이가 일정한 형태의 전사 패턴을 형성하는 본 발명의 제3 및 제4 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법이 설명된다. 상기 제3 및 제4 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법은, 도 13 내지 도 19를 참조하여 설명된 상기 제2 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법과 같을 수 있다. 이에 따라, 상기 타겟 기판(300) 상에 상기 제1 전사 패턴(310) 및 상기 제2 전사 패턴(320)이 적층된 상기 복합 패턴(330)이 형성될 수 있다. 다만, 상기 제3 및 제4 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법에 따른 상기 복합 패턴(330)은 상기 제1 전사 패턴(310)이 연장되는 방향과 상기 제2 전사 패턴(320)이 연장되는 방향이 동일하도록, 상기 제1 전사 패턴(310) 상에 상기 제2 전사 패턴(320)이 적층된 형태일 수 있다.
도 20은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 공정 중 제1 기능성 물질의 전사를 설명하는 도면이고, 도 21은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 공정 중 제2 기능성 물질의 전사를 설명하는 도면이다.
도 20을 참조하면, 상기 제3 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법은, 상기 제1 기능성 물질(FM1)이 전사되는 과정에서, 상기 제1 레플리카 필름(120a) 및 상기 타겟 기판(300)이 상기 상부 롤(210) 및 상기 하부 롤(220) 사이에 제1 방향(D1)으로 제공되어 압착될 수 있다. 이 경우, 상술된 바와 같이 상기 제1 레플리카 필름(120a)의 일 측(120s1)에 가해지는 압력과 타 측(120s2)에 가해지는 압력이 서로 다름에 따라, 서로 다른 높이를 갖는 상기 제1 전사 패턴(310)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상대적으로 높은 압력이 가해져 형성되는 상기 제1 전사 패턴(310)의 일 측(310s1)의 높이가, 상대적으로 낮은 압력이 가해져 형성되는 상기 제1 전사 패턴(310)의 타 측(310s2)의 높이 보다 낮을 수 있다. 즉, 상기 타겟 기판(300)으로부터 상기 제1 전사 패턴(310)의 일 측(310s1) 상부면까지의 거리(d1)는, 상기 타겟 기판(300)으로부터 상기 제1 전사 패턴(310)의 타 측(310s2) 상부면까지의 거리(d2)보다 짧을 수 있다.
도 21을 참조하면, 상기 제2 기능성 물질(FM2)이 전사되어 상기 복합 필름(330)이 형성되는 과정에서, 상기 제1 전사 패턴(310)이 형성된 상기 타겟 기판(300) 및 상기 제2 레플리카 필름(120b)이 상기 상부 롤(210) 및 상기 하부 롤(220) 사이에 제2 방향(D2)으로 제공되어 압착될 수 있다. 상기 제2 방향(D2)은 상기 제1 방향(D1)과 반대방향일 수 있다. 즉, 상기 제2 레플리카 필름(120b)의 타 측(120s2)이 상기 제2 레플리카 필름(120b)의 일 측(120s1)보다 먼저 압착될 수 있다. 또한, 상기 제2 레플리카 필름(120b)의 타 측(120s2) 상에 배치된 상기 제2 기능성 물질(FM2)과 상기 제1 전사 패턴(310)의 타 측(310s2)이, 상기 제2 레플리카 필름(120b)의 일 측(120s1) 상에 배치된 상기 제1 기능성 물질(FM1)과 상기 제1 전사 패턴(310)의 일 측(310s1) 보다 먼저 접촉될 수 있다.
다시 말해, 상기 복합 패턴(330)은 상기 제1 전사 패턴(310)의 높이가 일 측(310s1)보다 상대적으로 높은 타 측(310s2)부터 압착이 시작될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 전사 패턴(310)의 타 측(310s2) 상에 배치되는 상기 제2 전사 패턴(320)의 높이는, 상기 제1 전사 패턴(310)의 일 측(310s1) 상에 배치되는 상기 제2 전사 패턴(320)의 높이와 비교하여 상대적으로 낮을 수 있다. 즉, 상기 제1 전사 패턴(310) 및 상기 제2 전사 패턴(320)이 접촉된 계면(340)의 타 측(340s2)으로부터 상기 제2 전사 패턴(320)의 상부면까지의 거리(d3)는, 상기 계면(340)의 일 측(340s1)으로부터 상기 제2 전사 패턴(320)의 상부면까지의 거리(d4)보다 짧을 수 있다. 이에 따라, 상기 복합 패턴(330)은 상기 타겟 기판(300)의 일 측(300s1)으로부터 상기 제2 전사 패턴(320)의 상부면까지의 레벨(L1)과 상기 타겟 기판(300)의 타 측(300s2)으로부터 상기 제2 전사 패턴(320)의 상부면까지의 레벨(L2)이 같도록 형성될 수 있다.
본 발명의 제3 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법은, 상기 제1 기능성 물질(FM1)을 전사하는 단계에서, 상기 제1 레플리카 필름(120a) 및 상기 타겟 기판(300)이 상기 상부 롤(210) 및 상기 하부 롤(220) 사이에 상기 제1 방향(D1)으로 제공되어 압착될 수 있다. 또한, 상기 복합 패턴(300)을 형성하는 단계에서, 상기 제2 레플리카 필름(120b) 및 상기 타겟 기판(300)이 상기 상부 롤(210) 및 상기 하부 롤(220) 사이에 상기 제1 방향(D1)과 반대 방향인 상기 제2 방향(D2)으로 제공되어 압착될 수 있다. 이에 따라, 대면적 공정이 용이할 뿐만 아니라 상부면의 높이가 일정한 형태를 갖는 패턴이 형성되는 패턴 전사 방법이 제공될 수 있다.
이상, 상기 제1 전사 패턴(310) 및 상기 제2 전사 패턴(320)이 전사되는 과정에서 압착되는 방향을 서로 달리하는 상기 제3 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법이 설명되었다. 이하, 높이가 제어된 상기 제1 및 제2 레플리카 패턴(122a, 122b)을 사용하여 일정한 형태를 갖는 패턴을 형성하는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법이 설명된다.
도 22는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법 중 제1 레플리카 패턴의 높이 제어 방법을 나타내는 도면이고, 도 23은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법 중 제1 기능성 물질의 전사 공정을 나타내는 도면이고, 도 24는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법 중 제2 기능성 물질의 전사 공정을 나타내는 도면이다.
도 22를 참조하면, 상기 제4 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법은, 상기 제1 레플리카 패턴(122a)의 일 측의 높이와 타 측의 높이가 서로 다른 상기 제1 레플리카 기판(120a)이 준비될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 레플리카 필름(120a)의 일 측(120s1)으로부터 상기 제1 레플리카 패턴(122a)의 상부면까지 거리(d5)가 상기 제1 레플리카 필름(120a)의 타 측(120s2)으로부터 상기 제2 레플리카 패턴(122a)의 상부면까지 거리(d6)보다 짧을 수 있다.
이를 위해, 상기 제1 레플리카 패턴(122a)을 포함하는 상기 제1 레플리카 필름(120a)은 보조 패턴(410)을 포함하는 보조 기판(400)으로 눌려질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 보조 기판(400)의 경도(hardness)는 상기 제1 레플리카 필름(120a)의 경도 보다 높을 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 패턴(410)은 일 측의 높이와 타 측의 높이가 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 보조 기판(400)의 일 측(400s1)으로부터 상기 보조 패턴(410)의 하부면까지의 거리(d7)는 상기 보조 기판(400)의 타 측(400s2)으로부터 상기 보조 패턴(410)의 하부면까지의 거리(d8)보다 길 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 레플리카 패턴(122a) 및 상기 보조 패턴(410)이 접촉되도록 상기 제1 레플리카 기판(120a)이 상기 보조 기판(400)으로 눌려질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 레플리카 패턴(122a)은 상기 보조 패턴(410)의 역상을 가질 수 있다. 결과적으로, 상기 제1 레플리카 필름(120a)의 일 측(120s1)으로부터 상기 제1 레플리카 패턴(122a)의 상부면까지 거리(d5)가 상기 제1 레플리카 필름(120a)의 타 측(120s2)으로부터 상기 제2 레플리카 패턴(122a)의 상부면까지 거리(d6)보다 짧도록 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 레플리카 필름(120a)이 상기 보조 기판(400)으로 눌려지기 전, 상기 제1 레플리카 필름(120a) 및 상기 보조 기판(400)의 표면 특성을 개질하는 열처리, 내마모성 화학적 방법, 또는 물리적 방법에 의한 표면처리 또는 코팅이 수행될 수 있다. 열처리, 내마모성 화학처리, 또는 물리적 코팅에 의해, 상기 제1 레플리카 필름(120a) 및 상기 보조 기판(400)의 접촉 표면 또는 전체 표면 특성이 개질될 수 있다. 예를 들어, 내마모성 화학처리 또는 화학적 코팅으로는, 각종 작용기(예, CH3)를 이용한 소수성 또는 친수성 처리, 표면화학반응에 의한 피막형성처리, 무전해도금, 이온교환도금, 화학에칭, 화학연마, 부동태 처리, 전기도금(Electroplating), 전기영동(E-plating), 전기화학에칭, 전해연마, 플라즈마 전해산화법(PEO코팅법), 애노다이징(Anodizing), 플라즈마 스프레잉(Plasma spraying), 화학기상증착법(CVD) 등 중에서 어느 하나일 수 있고, 물리적 코팅은, 스퍼터(Sputter), 이베포레이터(E-beam 또는 thermal evaporator) 등의 장비를 이용한 물리기상증착법(PVD) 중에서 어느 하나일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 레플리카 필름(120a)이 상기 보조 기판(400)으로 눌려지기 전 또는 눌려진 상태에서, 상기 제1 레플리카 필름(120a) 및 상기 보조 기판(400)은 열처리될 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 레플리카 필름(120a)이 상기 보조 기판(400)으로 눌려지기 전 또는 눌려진 상태에서, 상기 제1 레플리카 필름(120a) 및 상기 보조 기판(400) 상에 자외선(ultraviolet)이 조사될 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 레플리카 필름(120a)이 상기 보조 기판(400)으로 눌려지기 전 또는 눌려진 상태에서, 상기 제1 레플리카 필름(120a) 및 상기 보조 기판(400)은 열처리와 함께 자외선(ultraviolet)이 조사될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 레플리카 패턴(122a)의 형태가 용이하게 변형될 수 있다. 또한, 상기 제1 레플리카 기판(120a)이 상기 보조 기판(400)으로 눌려진 후, 상기 제1 레플리카 기판(120a) 및 상기 보조 기판(400)이 용이하게 분리될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 레플리카 물질(RM)의 종류에 따라 상기 제1 레플리카 패턴(122a)이 변형되는 압력의 임계값이 다를 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 레플리카 필름(120a)이 상기 보조 기판(400)으로 눌려지는 힘은, 상기 레플리카 물질(RM)의 종류에 따라 달라질 수 있다.
계속해서, 상기 제1 레플리카 패턴(122a) 상에 상기 제1 기능성 물질(FM1)이 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 기능성 물질(FM1)의 일 측과 타 측의 높이 또한 서로 다를 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 레플리카 기판(120a)의 일 측(120s1)으로부터 상기 제1 기능성 물질(FM1)의 상부면까지의 거리(d9)는, 상기 제1 레플리카 기판(120a)의 타 측(120s2)으로부터 상기 제1 기능성 물질(FM1)의 상부면까지의 거리(d10)보다 짧을 수 있다.
도 23을 참조하면, 상기 제1 기능성 물질(FM1)이 제공된 상기 제1 레플리카 필름(120a) 및 상기 타겟 기판(300)은, 상기 상부 롤(210) 및 상기 하부 롤(220) 사이에 제공되어 압착될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 레플리카 필름(120a) 및 상기 타겟 기판(300)은, 상기 제1 레플리카 필름(120a)의 타 측(120s2)이 일 측(120s1) 보다 먼저 압착되도록, 상기 상부 롤(210) 및 상기 하부 롤(220) 사이에 제공될 수 있다. 즉, 상기 제1 기능성 물질(FM1)의 일 측과 비교하여 높이가 높게 형성된 타 측이, 상대적으로 높은 압력을 받도록 먼저 압착될 수 있다. 이에 따라, 상기 타겟 기판(300) 상에 형성된 상기 제1 전사 패턴(310)은 높이가 일정한 형태로 형성될 수 있다.
도 24를 참조하면, 상기 제2 레플리카 패턴(122b)의 일 측의 높이 와 타 측의 높이 역시 서로 다를 수 있다. 일 측 및 타 측이 서로 다른 높이를 갖는 상기 제2 레플리카 패턴(122b)을 포함하는 상기 제2 레플리카 필름(120b)을 제조하는 방법은, 도 23을 참조하여 설명된, 상기 제1 레플리카 패턴(120a)의 제조 방법과 같을 수 있다. 이에 따라, 구체적인 설명은 생략된다.
상기 제2 레플리카 패턴(122b)상에 상기 제2 기능성 물질(FM2)이 제공된 후, 상기 제2 기능성 물질(FM2)이 제공된 상기 제2 레플리카 필름(120b) 및 상기 타겟 기판(300)은, 상기 상부 롤(210) 및 상기 하부 롤(220) 사이에 제공되어 압착될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 레플리카 필름(120b) 및 상기 타겟 기판(300)은, 상기 제2 레플리카 필름(120b)의 타 측(120s2)이 일 측(120s1) 보다 먼저 압착되도록, 상기 상부 롤(210) 및 상기 하부 롤(22) 사이에 제공될 수 있다. 즉, 상기 제2 기능성 물질(FM2)의 일 측과 비교하여 높이가 높게 형성된 타 측이, 상대적으로 높은 압력을 받도록 먼저 압착될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 전사 패턴(310) 상에 형성된 상기 제2 전사 패턴(320)은 높이가 일정한 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 제4 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법은, 상기 제1 및 제2 레플리카 패턴(122a, 122b)이 상기 보조 기판(400)으로 눌려져, 일 측과 타 측의 높이가 서로 달라질 수 있다. 또한, 일 측과 타 측의 높이가 서로 다른 상기 제1 및 제2 레플리카 패턴(122a, 122b) 상에 상기 제1 및 제2 기능성 물질(FM1, FM2)이 제공될 수 있다. 상기 제1 및 제2 기능성 물질(FM1, FM2)은 상기 타겟 기판(300) 상에 롤 공정으로 전사될 수 있다. 이 경우, 상대적으로 높이가 높은 상기 제1 및 제2 기능성 물질(FM1, FM2)의 타 측이, 상대적으로 높이가 낮은 일 측보다 먼저 압착될 수 있다. 이에 따라, 대면적 공정이 용이할 뿐만 아니라 상부면의 높이가 일정한 형태를 갖는 패턴이 형성되는 패턴 전사 방법이 제공될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법이 설명되었다. 이하, 상기 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법의 구체적인 실험 예 및 특성 평가 결과가 설명된다.
도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법 중, 8-inch 크기의 마스터 기판 사진 및 구조분석 사진이다.
도 25를 참조하면, 250 nm, 500 nm, 및 1 μm의 서로 다른 패턴 폭을 갖는 마스터 패턴을 포함하는 8-inch 크기의 마스터 기판을 촬영하여 나타내었다. 도 25에서 확인할 수 있듯이, 마스터 기판은 다양한 크기의 패턴이 하나의 기판 상에 배치될 수 있음을 확인할 수 있다.
도 26 및 도 27은 본 발명의 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법 중 접착 필름 및 레플리카 필름을 촬영한 사진이다.
도 26 및 도 27을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법 중 경화된 상기 레플리카 물질 상에 상기 접착 필름이 제공된 상태를 촬영하여 도 26의 (a) 및 도 27의 (a)에 도시하였고, 접착 필름을 통하여 마스터 기판으로부터 분리된 레플리카 필름을 촬영하여 도 26의 (b) 및 27의 (b)에 도시하였다.
다만, 도 26에서는 손으로 또는 손을 사용하여 롤링하는 방식으로 접착필름을 접착시켜 균일한 힘이 작용하지 못한 경우로, 상기 레플리카 물질 및 상기 접착 필름 사이 공기가 들어간 상태로 접착된 후, 불균일한 힘으로 레플리카 필름을 분리시킨 상태를 촬영하였다. 반면, 도 27에서는 상기 레플리카 물질 및 상기 접착 필름이 균일하게 접착된 후, 균일한 힘으로 레플리카 필름을 분리시킨 상태를 촬영하였다.
도 26의 (a) 및 (b)에서 알 수 있듯이, 상기 레플리카 물질 및 상기 접착 필름 사이 공기가 들어간 상태로 접착된 후, 불균일한 힘으로 레플리카 필름이 분리된 경우, 표면이 불균일한 상태의 레플리카 필름이 제조되는 것을 확인할 수 있었다.
반면 도 27의 (a) 및 (b)에서 알 수 있듯이, 상기 레플리카 물질 및 상기 접착 필름이 균일하게 접착된 후, 균일한 힘으로 레플리카 필름을 분리된 경우, 표면이 균일한 상태의 레플리카 필름이 제조되는 것을 확인할 수 있었다.
도 28은 본 발명의 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법으로 형성된 전사 패턴의 표면을 촬영한 사진이다.
도 28의 (a) 및 (b)를 참조하면, 레플리카 패턴을 형성하는 과정에서 균일한 힘이 가해지지 않는 상태로 제조된 레플리카 패턴을 SEM(Scanning Electron Microscope) 촬영하였다. 도 28의 (a) 및 (b)에서 확인할 수 있듯이, 레플리카 패턴을 형성하는 과정에서 균일한 힘이 가해지지 않는 경우, 레플리카 패턴 상에 크랙(crack)이 형성될 수 있음을 확인할 수 있었다.
도 29는 다양한 레플리카 물질로 형성된 레플리카 패턴으로부터 기능성 물질이 전사된 상태를 촬영한 사진 및 분석결과이다.
도 29의 (a)를 참조하면, PMMA 물질로 형성된 레플리카 패턴 상에 Pt를 증착한 후, 타겟 기판 상에 전사하여 전사 패턴을 형성하였다. 다만, Pt가 전사되는 롤링 공정에서 25℃, 50℃, 100℃, 및 150℃의 온도를 갖는 라미네이터를 사용하여 각각 전사하고, 각각의 온도에서 형성된 전사 패턴을 촬영하였다. 또한, 150℃의 온도에서 형성된 전사 패턴에 대해 SEM(scanning electron microscope) 촬영하였다. 도 29의 (a)에서 알 수 있듯이, 라미네이터가 열처리됨에 따라 기능성 물질의 전사 효율이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, PMMA 물질로 형성된 레플리카 패턴을 통해 Pt 물질이 용이하게 전사되는 것을 확인할 수 있었다.
도 29의 (b)를 참조하면, PS 물질로 형성된 레플리카 패턴 상에 Pt를 증착한 후, 타겟 기판 상에 전사하여 전사 패턴을 형성하였다. 다만, Pt가 전사되는 롤링 공정에서 25℃, 50℃, 100℃, 및 150℃의 온도를 갖는 라미네이터를 사용하여 각각 전사하고, 각각의 온도에서 형성된 전사 패턴을 촬영하였다. 또한, 150℃의 온도에서 형성된 전사 패턴에 대해 SEM(scanning electron microscope) 촬영하였다. 도 29의 (b)에서 알 수 있듯이, 라미네이터가 열처리됨에 따라 기능성 물질의 전사 효율이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, PS 물질로 형성된 레플리카 패턴을 통해 Pt 물질이 용이하게 전사되는 것을 확인할 수 있었다.
도 30은 본 발명의 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법 중, PMMA로 제조된 레플리카 필름 및 PS로 제조된 레플리카 필름을 준비한뒤, 각각의 레플리카 패턴 상에 Pt를 증착하고, 이를 타겟 기판 상에 전사한 결과로, 레플리카 물질에 따른 전사율을 비교하는 그래프이다.
도 30에서 확인할 수 있듯이, PMMA로 제조된 레플리카 필름 및 PS로 제조된 레플리카 필름 모두, 온도 조절을 통해 Pt 패턴을 타겟 기판 상에 100% 전사시키는 것을 확인할 수 있었다.
도 31은 본 발명의 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법 중 전사 패턴의 종류 및 형상을 비교한 사진이다.
도 31의 (a) 내지 (d)를 참조하면, Pt, Pd, Si, 및 GexSbyTez 물질이 증착된 레플리카 필름을 타겟 기판 상에 전사시킨 뒤, 전사된 타겟 기판을 촬영하였다. 이 때, Pt, Pd, Si, 및 GexSbyTez 물질이 증착된 레플리카 필름의 레플리카 패턴 형상은 서로 다르게 제어하였다. 도 31에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법을 통하여, Pt, Pd, Si, 및 GexSbyTez 물질을 다양한 패턴 형상으로 전사시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
도 32는 본 발명의 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법에 따라 기능성 물질을 전사하는 과정에서 라미네이터에 열처리를 하지 않고, 용매보조 패턴전사 (Solvent-assisted nano-transfer printing) 방법으로 전사된 물질을 촬영한 사진이고, 도 33 및 도 34는 본 발명의 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법에 따라 기능성 물질을 전사하는 과정에서 라미네이터에 열처리가 된 경우, 전사된 물질을 촬영한 사진이다.
도 32를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법에 따라 패턴을 전사하는 과정에서 라미네이터에 열처리가 안된 경우, 전사된 기능성 물질을 촬영하였다. 도 32에서 확인할 수 있듯이, 라미네이터에 열처리가 되지 않은 경우, 기능성 물질의 전사가 용이하게 발생되지 않은 것을 확인할 수 있었다. 즉, 전사된 면적이 전체 면적의 채 절반이 되지 않았다.
도 33 및 도 34를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법에 따라 패턴을 전사하는 과정에서 라미네이터에 열처리가 된 경우, 전사된 기능성 물질을 촬영하였다. 도 33 및 도 34에서 확인할 수 있듯이, 라미네이터에 열처리가 된 경우, 기능성 물질이 용이하게 전사된 것을 확인할 수 있었다. 즉, 해당 공정을 통해, 도 33과 같이 단단한 기판뿐만 아니라 도34와 같이 유연하고 투명한 기판 위에도 대면적 패턴 전사가 가능함을 확인할 수 있다.
도 35는 본 발명의 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법으로 전사된 패턴의 균일성을 확인하는 그래프이다.
도 35를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법으로 1 μm, 500 nm, 및 250 nm의 선폭을 갖는 패턴을 각각 전사한 후, 전사된 패턴의 위치(top, center, bottom left, right)에 따른 선폭을 측정하였다. 도 35에서 확인할 수 있듯이, 전사된 패턴들이 위치에 관계없이 실질적으로 일정한 폭을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 상기 실시 예에 따른 대면적 패턴 전사 프린팅 방법으로 균일한 선폭의 패턴이 전사 가능한 것을 알 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100, 102: 마스터 기판, 마스터 패턴
110: 접착 필름
120, 122: 레플리카 필름, 레플리카 패턴
200: 라미네이터
210, 220: 상부 롤, 하부 롤
300: 타겟 기판
310, 320: 제1 전사 패턴, 제2 전사 패턴
400, 410: 보조 기판, 보조 패턴

Claims (13)

  1. 마스터 패턴을 포함하는 마스터 기판을 준비하는 단계;
    상기 마스터 기판 상에 레플리카(replica) 물질을 제공한 후 경화시켜, 상기 마스터 패턴의 역상을 갖는 레플리카 패턴이 형성된 레플리카 필름을 제조하는 단계;
    상기 레플리카 패턴 상에 열처리에 의하여 특성이 변화되는 기능성(functional) 물질을 제공하는 단계;
    상기 기능성 물질이 제공된 상기 레플리카 필름 및 타겟 기판(target)을 접촉시키되, 상기 레플리카 필름 및 상기 타겟 기판이, 열처리된 제1 상부 롤 및 냉각된 제2 상부 롤을 포함하는 상부 롤과 열처리된 제1 하부 롤 및 냉각된 제2 하부 롤을 포함하는 하부 롤 사이에 제공되어 압착되는 단계; 및
    상기 상부 롤 및 상기 하부 롤이 상기 레플리카 필름 및 상기 타겟 기판을 압착한 후, 상기 상부 롤 및 상기 하부 롤은 각각, 상기 레플리카 필름 및 상기 타겟 기판에 인가되는 압력이 제거되도록 이동되고, 상기 타겟 기판으로부터 상기 레플리카 필름을 제거하여, 상기 기능성 물질을 상기 타겟 기판 상에 전사하는 단계를 포함하되,
    상기 레플리카 필름 및 상기 타겟 기판이 상기 상부 롤 및 상기 하부 롤 사이에 제공되어 압착되는 단계에서, 상기 상부 롤 및 상기 하부 롤은 각각 상기 레플리카 필름 및 상기 타겟 기판과 인접하도록 이동되어, 상기 제1 상부 롤 및 상기 제1 하부 롤이 마주보고 상기 제2 상부 롤 및 상기 제2 하부 롤이 마주보도록 압착하고,
    상기 제1 상부 롤, 상기 제2 상부 롤, 상기 제1 하부 롤, 및 상기 제2 하부 롤이 상기 레플리카 필름 및 상기 타겟 기판에 압력을 인가하기 위한 이동과 상기 레플리카 필름 및 상기 타겟 기판에 인가되는 압력을 제거하기 위한 이동은 각각 개별적으로 제어되며,
    상기 기능성 물질을 상기 타겟 기판 상에 전사하는 단계에서, 서로 다른 특성을 나타내는 제1 및 제2 기능성 물질이 상기 타겟 기판 상에 나란히 교대로 전사되는 것을 포함하는 대면적 패턴 전사 프린팅 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 레플리카 필름을 제조하는 단계는,
    상기 마스터 기판 상에 상기 레플리카 물질을 제공하는 단계;
    상기 레플리카 물질을 경화시키는 단계;
    경화된 상기 레플리카 물질 상에 접착 필름을 제공하는 단계; 및
    상기 접착 필름을 이용하여, 경화된 상기 레플리카 물질 및 상기 마스터 기판을 분리하는 단계를 포함하는 대면적 패턴 전사 프린팅 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    경화된 상기 레플리카 물질 상에 상기 접착 필름을 제공하는 단계는,
    경화된 상기 레플리카 물질이 제공된 상기 마스터 기판 및 상기 접착 필름이, 상기 상부 롤 및 상기 하부 롤 사이에 제공되어 압착되는 것을 포함하는 대면적 패턴 전사 프린팅 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 상부 롤 및 상기 제1 하부 롤에 의한 압착과 상기 제2 상부 롤 및 상기 제2 하부 롤에 의한 압착은 교대로 수행되는 것을 포함하는 대면적 패턴 전사 프린팅 방법.
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