KR102389523B1 - Hydrophilic fine-pattern stamp and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR102389523B1
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Abstract

본 발명은 친수성 미세 스탬프에 관한 것으로, 더 상세하게는 신뢰성 있는 친수성 미세 패턴을 형성할 수 있는 친수성 미세 스탬프에 관한 것이다.
본 발명의 친수성 미세 스탬프는 다관능성 수용성 단량체로부터 유도된 구조단위를 함유하는 친수성 중합체를 포함하는 친수성 미세 패턴 및 상기 친수성 미세 패턴의 상부 면에 위치하는 실리콘계 탄성 중합체를 함유하는 탄성 기재를 포함하며, 상기 친수성 미세 패턴과 상기 탄성 기재는 서로 결합되어 친수성 미세 패턴에 탄성을 부여하는 것을 특징으로 한다.
The present invention relates to a hydrophilic micro-stamp, and more particularly, to a hydrophilic micro-stamp capable of forming a reliable hydrophilic micro-pattern.
The hydrophilic micro-stamp of the present invention includes a hydrophilic micro-pattern including a hydrophilic polymer containing a structural unit derived from a polyfunctional water-soluble monomer and an elastic substrate containing a silicone-based elastomer positioned on the upper surface of the hydrophilic micro-pattern, The hydrophilic micropattern and the elastic substrate are coupled to each other to impart elasticity to the hydrophilic micropattern.

Description

친수성 미세 스탬프 및 이의 제조방법 {Hydrophilic fine-pattern stamp and manufacturing method thereof}Hydrophilic fine-pattern stamp and manufacturing method thereof

본 발명은 친수성 미세 스탬프에 관한 것으로, 더 상세하게는 신뢰성 있는 친수성 미세 패턴을 형성할 수 있는 친수성 미세 스탬프에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrophilic micro-stamp, and more particularly, to a hydrophilic micro-stamp capable of forming a reliable hydrophilic micro-pattern.

일반적으로 정보저장, 소형 센서, 광결정 및 광학 소자, 미세 전자기계 소자, 표시 소자, 디스플레이 및 반도체에 적용되는 미세 패턴 형성공정은 빛을 이용하여 미세 패턴을 형성하는 포토리소그래피(photolithography)공정을 이용한 방법이다. 그러나 LCD기판의 대형화, 패턴사이즈의 미세화, 각 분야의 가격경쟁력이 치열해짐에 따라, 기존의 포토리소그래피 공정이 아닌, 혁신적인 새로운 개념의 리소그래피 공정의 필요성이 대두되었다.In general, the micro-pattern forming process applied to data storage, small sensors, photonic crystals and optical devices, micro-electromechanical devices, display devices, displays, and semiconductors uses a photolithography process to form micro-patterns using light. am. However, as LCD substrates become larger, pattern sizes are miniaturized, and price competitiveness in each field is intensifying, the need for a lithography process of an innovative new concept has emerged rather than the existing photolithography process.

즉, 기존의 포토리소그래피 공정은, 패턴을 형성할 때마다 노광, 노광 후 베이크, 현상, 현상 후 베이크, 식각공정, 세정공정 등을 수행해야만 하기 때문에 공정 시간이 오래 걸리고, 다수 회의 포토 공정을 반복해야만 하기 때문에 생산성이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 빛의 회절 현상으로 인한 분해능 한계가 발생하여 미세 선형 패턴을 제조하는데 어려움이 있다. 이에, 전자빔 리소그래피, 엑스선 리소그래피 및 집속이온빔 등 다양한 리소그래피 기술이 연구되고 있지만, 이러한 기술들은 고가의 장비 및 복잡한 공정을 요구하여 상용화 하는데 문제점이 있다.That is, in the conventional photolithography process, exposure, post-exposure bake, development, post-development bake, etching process, cleaning process, etc. must be performed every time a pattern is formed, so the process takes a long time, and the photo process is repeated a number of times. There is a problem in that productivity is lowered because it has to be done. In addition, it is difficult to manufacture a fine linear pattern because the resolution limit due to the diffraction phenomenon of light occurs. Accordingly, various lithography technologies, such as electron beam lithography, X-ray lithography, and focused ion beam, have been studied, but these technologies require expensive equipment and complicated processes, so there is a problem in commercialization.

이러한 문제점들로 인해 최근에는 임프린트 리소그래피 (Imprint Lithography) 공정이 주목받고 있다. 임프린트 리소그래피는 나노 스케일을 각인하기 위해 미국 프린스턴 대학교의 스테판 쵸우(Stephen chou) 등에 의해 최초로 개발된 방법으로, 상대적으로 강도가 강한 무기물 또는 고분자로 이루어진 스탬프(stamp) 표면에 필요로 하는 형상(패턴)을 미리 제작하고, 패턴을 형성하고자 미리 도포된 다른 물질(레진) 위에 스탬프를 도장 찍듯이 압착하여 미세 패턴을 형성하는 것이다. 구체적으로, 원하는 미세 패턴을 미리 형성시킨 스탬프를 사용하여 금속막 또는 유기막 위에 코팅된 경화성 조성물에 압착하고 열 또는 광경화시켜 경화성 조성물에 패턴을 형성하는 공법으로 기존 포토리소그래피방법에 비해서 공정 단순화 및 미세 패턴 형성에 유리한 이점을 가지고 있다.Due to these problems, an imprint lithography process has recently been attracting attention. Imprint lithography is a method first developed by Stephen Chou of Princeton University, USA to imprint nanoscale, and the shape (pattern) required on the surface of a stamp made of relatively strong inorganic or polymer. is to form a fine pattern by pre-fabricating and pressing a stamp on another material (resin) previously applied to form a pattern. Specifically, it is a method of forming a pattern in the curable composition by compressing it to a curable composition coated on a metal film or organic film using a stamp having a desired fine pattern formed in advance, and heat or photocuring it to simplify the process compared to the existing photolithography method and It has an advantage advantageous for forming a fine pattern.

그러나 임프린트 리소그래피 공정에서 사용되는 스탬프들은 대부분 소수성 물질로, 친수성 물질(레진)에는 나노 단위의 미세 패턴을 형성하기 어렵다는 문제점이 있다.However, since most of the stamps used in the imprint lithography process are hydrophobic materials, there is a problem in that it is difficult to form nano-scale fine patterns on hydrophilic materials (resins).

이러한 문제점을 해결하기 위해, 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS)로 이루어진 스탬프를 플라즈마 처리하여 표면을 친수성으로 개질시킨 후 친수성 레진에 미세 패턴을 형성하는 방법이 개발되었다. 그러나 상기 방법은 PDMS 스탬프 표면의 친수성이 쉽게 소실되어 친수성으로 다시 개질하기 위해 반복적으로 새롭게 플라즈마 처리를 해야 한다는 단점이 있고, 플라즈마 처리시 PDMS에 크랙이 발생이 할 수 있다는 문제점이 있다. In order to solve this problem, a method of forming a micropattern on a hydrophilic resin after plasma-treating a stamp made of polydimethylsiloxane (PDMS) to modify the surface to be hydrophilic has been developed. However, the method has disadvantages in that the hydrophilicity of the PDMS stamp surface is easily lost, and thus a new plasma treatment is required repeatedly in order to re-modify to hydrophilicity, and cracks may occur in the PDMS during plasma treatment.

또한, 미국 등록특허 제6596346호는 패턴이 형성된 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 스탬프 표면상에 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol, PEG)를 그라프트(graft)하여 스탬프의 표면을 친수화한 기술을 제안하고 있다.In addition, U.S. Patent No. 6596346 proposes a technique for making the surface of the stamp hydrophilic by grafting polyethylene glycol (PEG) on the surface of a polydimethylsiloxane (PDMS) stamp on which a pattern is formed. there is.

상기 스탬프 그라프트 기술은 스탬프 표면에 PEG가 그라프트되어 있어 플라즈마 처리된 스탬프보다 친수화도가 높은 장점을 가지지만, PEG의 분자량이 일정 수준 이상을 가질 경우 그라프트 밀도가 낮아지게 되는 단점이 있고, 스탬프를 반복적으로 사용시 스탬프 표면에 결합된 PEG가 친수성 레진과 결착되어 스탬프로부터 PEG가 분리될 수 있다는 문제점이 있다.The stamp graft technology has the advantage of higher hydrophilicity than the plasma-treated stamp because PEG is grafted onto the stamp surface, but when the molecular weight of PEG has a certain level or more, the graft density is lowered. When the stamp is repeatedly used, there is a problem that the PEG bound to the stamp surface is bound to the hydrophilic resin and the PEG may be separated from the stamp.

이에 따라, 친수성 레진에 반복적으로 압착하고 친수성 미세 패턴을 전사하더라도 스탬프 표면의 친수성이 소실되지 않으며, PDMS와 동일한 정도의 기계적 특성을 가지는 신뢰성 있는 친수성 미세 스탬프의 개발이 필요하다.Accordingly, the hydrophilicity of the stamp surface is not lost even if it is repeatedly compressed on the hydrophilic resin and the hydrophilic micro-pattern is transferred, and it is necessary to develop a reliable hydrophilic micro-stamp having the same mechanical properties as that of PDMS.

(특허 문헌1) : 미국 등록특허 제06596346호(Patent Document 1): US Patent No. 06596346

본 발명의 목적은 신뢰성 있는 친수성 패턴의 제작이 가능한 친수성 미세 스탬프를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a hydrophilic micro-stamp capable of producing a reliable hydrophilic pattern.

본 발명에 따른 친수성 미세 스탬프는 다관능성 수용성 단량체로부터 유도된 구조단위를 함유하는 친수성 중합체를 포함하는 친수성 미세 패턴 및 친수성 미세 패턴의 상부 면에 위치하는 실리콘계 탄성 중합체를 함유하는 탄성 기재를 포함하며, 친수성 미세 패턴과 탄성 기재는 서로 결합되어 친수성 미세 패턴에 탄성을 부여한다.The hydrophilic micro-stamp according to the present invention includes a hydrophilic micro-pattern including a hydrophilic polymer containing a structural unit derived from a polyfunctional water-soluble monomer and an elastic substrate containing a silicone-based elastomer positioned on the upper surface of the hydrophilic micro-pattern, The hydrophilic micropattern and the elastic substrate are bonded to each other to impart elasticity to the hydrophilic micropattern.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세 스탬프에 있어서, 친수성 미세 패턴의 상부 면과 탄성 기재의 하부 면 사이에 위치하고, 친수성 중합체와 실리콘계 탄성 중합체가 공존하는 혼합층을 더 포함할 수 있다.The micro-stamp according to an embodiment of the present invention may further include a mixed layer positioned between the upper surface of the hydrophilic micro-pattern and the lower surface of the elastic substrate, in which the hydrophilic polymer and the silicone-based elastomer coexist.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세 스탬프에 있어서, 친수성 미세 패턴의 두께(d1)와 탄성 기재의 두께(d2)의 비(d1/d2)는 1:1 내지 1:1,000일 수 있다.In the micro-stamp according to an embodiment of the present invention, the ratio (d1/d2) of the thickness d1 of the hydrophilic micro-pattern to the thickness d2 of the elastic substrate may be 1:1 to 1:1,000.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세 스탬프에 있어서, 친수성 중합체는 비팽윤성 가교 중합체일 수 있다.In the micro-stamp according to an embodiment of the present invention, the hydrophilic polymer may be a non-swellable cross-linked polymer.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세 스탬프에 있어서, 다관능성 수용성 단량체는 폴리에틸렌글리콜계 다관능성 단량체일 수 있다.In the micro-stamp according to an embodiment of the present invention, the polyfunctional water-soluble monomer may be a polyethylene glycol-based polyfunctional monomer.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세 스탬프에 있어서, 친수성 중합체는 중량평균분자량 100 내지 20,000 g/mol이며, 상온에서 액상일 수 있다.In the micro-stamp according to an embodiment of the present invention, the hydrophilic polymer has a weight average molecular weight of 100 to 20,000 g/mol, and may be liquid at room temperature.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세 스탬프에 있어서, 실리콘계 탄성 중합체는 폴리디메틸실록산계 탄성 중합체일 수 있다.In the micro-stamp according to an embodiment of the present invention, the silicone-based elastomer may be a polydimethylsiloxane-based elastomer.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세 스탬프에 있어서, 미세 스탬프는 0.5 내지 10MPa 의 영률(Young’s modulus)를 가질 수 있다.In the fine stamp according to an embodiment of the present invention, the fine stamp may have a Young's modulus of 0.5 to 10 MPa.

본 발명에 따른 친수성 미세 스탬프의 제조방법은 (S1) 표면에 패턴을 포함하는 기판에 다관능성 수용성 단량체 및 광개시제를 포함하는 중합성 용액을 도포하는 단계; (S2) 도포된 중합성 용액을 광경화하여 친수성 미세 패턴을 형성하는 단계; (S3) 친수성 미세 패턴의 상부 면에 실리콘계 예비중합체 용액을 도포하는 단계; (S4) 실리콘계 예비중합체 용액을 경화하는 단계;를 포함한다.The method for producing a hydrophilic micro-stamp according to the present invention comprises the steps of (S1) applying a polymerizable solution containing a polyfunctional water-soluble monomer and a photoinitiator to a substrate including a pattern on the surface; (S2) photocuring the applied polymerizable solution to form a hydrophilic fine pattern; (S3) applying a silicone-based prepolymer solution to the upper surface of the hydrophilic micropattern; (S4) curing the silicone-based prepolymer solution; includes.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세 스탬프의 제조방법에 있어서, (S1) 단계 이후, (S2) 단계 이전, 도포된 중합성 용액 상부에 실리콘계중합성 용액을 도포하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In the method of manufacturing a fine stamp according to an embodiment of the present invention, after step (S1), before step (S2), applying a silicone-based polymerizable solution on top of the applied polymerizable solution; may further include .

본 발명의 일 실시예에 따른 친수성 미세 스탬프의 제조방법에 있어서, (S4) 단계에서, 실리콘계 예비중합체 용액은 열경화되는 것일 수 있다.In the method for manufacturing a hydrophilic fine stamp according to an embodiment of the present invention, in step (S4), the silicone-based prepolymer solution may be thermosetting.

본 발명의 일 실시예에 따른 친수성 미세 스탬프의 제조방법에 있어서, 열경화는 25℃ 내지 150℃ 온도 범위에서 10분 내지 48시간 동안 수행될 수 있다.In the method of manufacturing a hydrophilic fine stamp according to an embodiment of the present invention, thermal curing may be performed at a temperature range of 25° C. to 150° C. for 10 minutes to 48 hours.

본 발명의 일 실시예에 따른 친수성 미세 스탬프의 제조방법에 있어서, 실리콘계 예비중합체 용액은 비닐기를 포함하는 폴리디메틸실록산계 중합체를 포함할 수 있다.In the method of manufacturing a hydrophilic fine stamp according to an embodiment of the present invention, the silicone-based prepolymer solution may include a polydimethylsiloxane-based polymer including a vinyl group.

본 발명의 일 실시예에 따른 친수성 미세 스탬프의 제조방법에 있어서, (S4) 단계 이후, 기판으로부터 친수성 미세 스탬프를 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the method of manufacturing a hydrophilic micro-stamp according to an embodiment of the present invention, after step (S4), the step of separating the hydrophilic micro-stamp from the substrate may be further included.

본 발명에 따른 친수성 미세 패턴의 제조방법은 (A1) 다관능성 수용성 단량체 및 광개시제를 포함하는 친수성 용액을 표면에 도포하여 친수성 도포층을 형성하는 단계; (A2) 친수성 도포층 상에 제1항 내지 제 8항에서 선택되는 어느 한 항에 따른 친수성 미세 스탬프를 압착하는 단계; (A3)압착된 친수성 도포층을 광경화하는 단계; 및 (A4) 상기 친수성 미세 스탬프를 분리하는 단계;를 포함한다.The method for producing a hydrophilic fine pattern according to the present invention comprises the steps of (A1) applying a hydrophilic solution containing a polyfunctional water-soluble monomer and a photoinitiator to the surface to form a hydrophilic coating layer; (A2) pressing the hydrophilic fine stamp according to any one of claims 1 to 8 on the hydrophilic coating layer; (A3) photo-curing the pressed hydrophilic coating layer; and (A4) separating the hydrophilic fine stamp.

본 발명의 일 실시예에 따른 친수성 미세 패턴의 제조방법에 있어서, 다관능성 수용성 단량체는 폴리에틸렌글리콜계 다관능성 단량체일 수 있다.In the method for producing a hydrophilic micropattern according to an embodiment of the present invention, the polyfunctional water-soluble monomer may be a polyethylene glycol-based polyfunctional monomer.

본 발명의 일 실시예에 따른 친수성 미세 패턴의 제조방법에 있어서, 중합성 용액은 단관능성 단량체를 더 포함할 수 있다.In the method for producing a hydrophilic fine pattern according to an embodiment of the present invention, the polymerizable solution may further include a monofunctional monomer.

본 발명에 따른 친수성 미세패턴은 제 14항의 제조방법으로 제조된다.The hydrophilic micropattern according to the present invention is manufactured by the method of claim 14 .

본 발명에 따른 친수성 미세 스탬프는 미세 패턴이 형성된 부분과, 스탬프에 탄성력을 부여하는 탄성기재 부분이 상호 결합되어 신뢰성 있는 미세 패턴을 반복적으로 제작할 수 있다. In the hydrophilic micro-stamp according to the present invention, the part on which the micro-pattern is formed and the part of the elastic base that imparts elasticity to the stamp are coupled to each other, so that a reliable micro-pattern can be repeatedly manufactured.

아울러, 본 발명에 따른 친수성 미세 스탬프는 친수성 미세 패턴을 포함하여 친수성 표면을 가지는 생체적합성 레진에 마이크로/나노 크기의 미세 패턴을 형성할 수 있다.In addition, the hydrophilic micro-stamp according to the present invention can form micro/nano-sized micro-patterns on a biocompatible resin having a hydrophilic surface, including hydrophilic micro-patterns.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 친수성 미세 스탬프의 제조방법이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 친수성 미세 패턴의 제조방법이고,
도 3은 본 발명에 따른 친수성 미세 스탬프의 친수성 미세 패턴을 나타내는 주사전자현미경의 사진이고,
도 4 내지 도 16은 본 발명에 따른 친수성 미세 패턴(선형)을 나타내는 주사전자현미경의 사진이고,
도 17은 본 발명에 따른 친수성 미세 패턴(홀)을 나타내는 사진 및 주사전자현미경의 사진이다.
1 is a method of manufacturing a hydrophilic fine stamp according to an embodiment of the present invention,
2 is a method of manufacturing a hydrophilic fine pattern according to an embodiment of the present invention,
3 is a scanning electron microscope photograph showing the hydrophilic micro-pattern of the hydrophilic micro-stamp according to the present invention;
4 to 16 are scanning electron microscope photographs showing a hydrophilic micropattern (linear) according to the present invention;
17 is a photograph showing a hydrophilic micropattern (hole) according to the present invention and a photograph of a scanning electron microscope.

본 명세서에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. Unless otherwise defined in technical terms and scientific terms used in this specification, those of ordinary skill in the art to which this invention belongs have the meanings commonly understood, and in the following description and accompanying drawings, the subject matter of the present invention Descriptions of known functions and configurations that may unnecessarily obscure will be omitted.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.Also, the singular form used herein may be intended to include the plural form as well, unless the context specifically dictates otherwise.

또한, 본 명세서에서 특별한 언급 없이 사용된 단위는 중량을 기준으로 하며, 일 예로 % 또는 비의 단위는 중량% 또는 중량비를 의미하고, 중량%는 달리 정의되지 않는 한 전체 조성물 중 어느 하나의 성분이 조성물 내에서 차지하는 중량%를 의미한다.In addition, in the present specification, the unit used without special mention is based on the weight, for example, the unit of % or ratio means weight % or weight ratio, and the weight % means any one component of the entire composition unless otherwise defined. It means the weight % occupied in the composition.

또한, 본 명세서에서 사용되는 수치 범위는 하한치와 상한치와 그 범위 내에서의 모든 값, 정의되는 범위의 형태와 폭에서 논리적으로 유도되는 증분, 이중 한정된 모든 값 및 서로 다른 형태로 한정된 수치 범위의 상한 및 하한의 모든 가능한 조합을 포함한다. 본 발명의 명세서에서 특별한 정의가 없는 한 실험 오차 또는 값의 반올림으로 인해 발생할 가능성이 있는 수치범위 외의 값 역시 정의된 수치범위에 포함된다. In addition, the numerical range used herein includes the lower limit and upper limit and all values within the range, increments logically derived from the form and width of the defined range, all values defined therein, and the upper limit of the numerical range defined in different forms. and all possible combinations of lower limits. Unless otherwise defined in the specification of the present invention, values outside the numerical range that may occur due to experimental errors or rounding of values are also included in the defined numerical range.

본 명세서의 용어, '포함한다'는 '구비한다', '함유한다', '가진다' 또는 '특징으로 한다' 등의 표현과 등가의 의미를 가지는 개방형 기재이며, 추가로 열거되어 있지 않은 요소, 재료 또는 공정을 배제하지 않는다. As used herein, the term 'comprising' is an open-ended description having an equivalent meaning to expressions such as 'comprising', 'containing', 'having' or 'characterized', and elements not listed in addition; Materials or processes are not excluded.

본 명세서에서, 막(층), 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분과 접하여 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막(층), 다른 영역, 다른 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.In this specification, when it is said that a part of a film (layer), region, component, etc. is on or on another part, not only the case where it is directly on top in contact with another part, but also another film (layer), another region, etc. in the middle; The case in which other components etc. are interposed is also included.

본 명세서의 용어, “마스터 스탬프”는 본 발명의 스탬프에 미세 패턴을 형성시키기 위한 것으로, 본 발명의 스탬프와 대응되는 미세 패턴이 형성된다. 구체적으로, 본 발명의 마스터 스탬프에 양각의 패턴이 형성될 시, 본 발명의 스탬프에는 이와 대응되는 음각의 패턴이 형성된다. 이와 달리, 본 발명의 마스터 스탬프에 음각의 패턴이 형성될 시, 본 발명의 스탬프에는 이와 대응되는 양각의 패턴이 형성된다. 마스터 스탬프는 본 발명의 스탬프에 양각 또는 음각의 패턴을 형성시킬 수 있는 종래 임프린트 리소그래피 공정의 마스터 스탬프를 사용할 수 있다. 구체적으로 포토 리소그래피나 전자빔 리소그래피를 통해 양각 또는 음각의 패턴 형성된 실리콘 웨이퍼일 수 있다.As used herein, the term “master stamp” is for forming a fine pattern on the stamp of the present invention, and a fine pattern corresponding to the stamp of the present invention is formed. Specifically, when an embossed pattern is formed on the master stamp of the present invention, a corresponding engraved pattern is formed on the stamp of the present invention. On the contrary, when the engraved pattern is formed on the master stamp of the present invention, the corresponding embossed pattern is formed on the stamp of the present invention. The master stamp may use a master stamp of a conventional imprint lithography process capable of forming an embossed or engraved pattern on the stamp of the present invention. Specifically, it may be a silicon wafer having an embossed or engraved pattern formed through photolithography or electron beam lithography.

본 명세서의 용어, “중합체”는 1종 이상의 모노머(단량체)의 중합 생성물을 의미하고 고분자와 동일한 의미로 사용될 수 있으며, 다른 정의가 없는 한 호모중합체, 인터폴리머, 공중합체, 터폴리머(terpolymer) 등을 포함하고, 중합체의 블록, 그라프트, 부가 혹은 축합을 포함한, 상기 중 어느 혼합형 및 수식형도 포함한다.As used herein, the term “polymer” refers to a polymerization product of one or more monomers (monomers) and can be used in the same meaning as a polymer, and unless otherwise defined, homopolymer, interpolymer, copolymer, terpolymer and the like, and any combination or modification of the above, including block, graft, addition or condensation of polymers.

종래, 임프린트 리소그래피 공정을 통한 친수성 미세 패턴 제조방법은 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol, PEG)이 표면에 그라프트(graft)되어 친수화된 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 스탬프를 이용하였다. 그러나 PDMS 스탬프 표면에 PEG가 단순 그라프트되어 있어 친수성 레진에 스탬프가 압착될 시, 친수성 레진과 PEG가 결착되어 PDMS 스탬프로부터 PEG가 분리될 수 있다. 이에, 패턴이 형성된 친수성 레진이 신뢰성 있게 제조되기 어려우며, 스탬프의 수명 또한 짧았다. 그리고 이와 같은 스탬프의 경우, PDMS에 패턴이 형성된 후 PEG가 그라프트 되어 친수화됨에 따라, 패턴 형성과정에서 PDMS 물성의 영향을 받는다. PDMS는 비교적 소프트(soft)한 고분자로 팽윤현상이 발생할 수 있으며 이로 인해 PDMS 스탬프 표면에 형성된 패턴이 변화될 수 있다. 이와 같은 이유로, PDMS 스탬프는 실제로는 나노 크기의 패턴을 형성하기 위한 스탬프로 적용되긴 어렵다. Conventionally, a hydrophilic fine pattern manufacturing method through an imprint lithography process uses a polydimethylsiloxane (PDMS) stamp in which polyethylene glycol (PEG) is grafted onto the surface and becomes hydrophilic. However, since PEG is simply grafted onto the surface of the PDMS stamp, when the stamp is compressed on the hydrophilic resin, the hydrophilic resin and the PEG are bound to separate the PEG from the PDMS stamp. Accordingly, it is difficult to reliably manufacture the patterned hydrophilic resin, and the life of the stamp is also short. And in the case of such a stamp, after the pattern is formed on the PDMS, the PEG is grafted to make it hydrophilic, and thus the physical properties of the PDMS are affected during the pattern formation process. PDMS is a relatively soft polymer, and swelling may occur, which may change the pattern formed on the surface of the PDMS stamp. For this reason, it is difficult to actually apply the PDMS stamp as a stamp for forming a nano-sized pattern.

본 발명자는 임프린트 리소그래피 공정을 통해 친수성 레진에 신뢰성 있게 패턴을 형성하고자 스탬프의 재료에 대한 다양한 연구를 진행한 결과, 스탬프가 다관능성 수용성 단량체로부터 유도된 구조단위를 함유하는 친수성 중합체일 경우, 스탬프의 표면에 마이크로 및 나노 크기의 정밀한 패턴이 형성될 수 있음을 확인하였다. 그러나, 상기한 스탬프는 탄성력이 종래의 PDMS 스탬프에 비해 낮음에 따라, 스탬프와 친수성 레진과의 밀착력이 저하되어 미세 패턴을 형성시킬 시 불량률이 높게 발생하며 오히려 신뢰성이 저하됨을 확인하였다. 이러한 발견을 기반으로 연구를 심화한 결과, 본 출원인은 다관능성 수용성 단량체로부터 유도된 구조단위를 함유하는 친수성 중합체를 통해 친수성의 정밀한 미세 패턴을 형성시킬 수 있음과 동시에, 형성된 미세 패턴의 상부에 탄성력을 갖는 탄성기재가 결합된 스탬프를 제조할 경우, 스탬프로부터 제조되는 친수성 미세 패턴을 신뢰성 있게 제조할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다. The present inventors conducted various studies on the material of the stamp to reliably form a pattern on the hydrophilic resin through the imprint lithography process. As a result, when the stamp is a hydrophilic polymer containing a structural unit derived from a polyfunctional water-soluble monomer, the It was confirmed that micro- and nano-sized precise patterns can be formed on the surface. However, as the above-described stamp has a lower elastic force compared to the conventional PDMS stamp, the adhesion between the stamp and the hydrophilic resin is lowered, so that a high defect rate occurs when forming a fine pattern, and rather reliability is lowered. As a result of in-depth research based on these findings, the present applicant was able to form a hydrophilic precise fine pattern through a hydrophilic polymer containing a structural unit derived from a polyfunctional water-soluble monomer, and at the same time, an elastic force on the top of the formed fine pattern. When manufacturing a stamp bonded with an elastic base having

이하, 본 발명의 친수성 미세 스탬프에 대해 자세히 설명한다.Hereinafter, the hydrophilic micro-stamp of the present invention will be described in detail.

상술한 바와 같이, 본 발명의 친수성 미세 스탬프는 다관능성 수용성 단량체로부터 유도된 구조단위를 함유하는 친수성 중합체를 포함하는 친수성 미세 패턴 및 친수성 미세 패턴의 상부 면에 위치하는 실리콘계 탄성 중합체를 함유하는 탄성 기재를 포함하며, 친수성 미세 패턴과 탄성 기재는 서로 결합되어 친수성 미세 패턴에 탄성을 부여한다. 이와 같은 스탬프는 다른 물질(레진)과 접촉되어 미세 패턴을 형성할 수 있는 친수성 미세 패턴이 친수성 중합체를 포함함에 따라, 친수성 레진에 미세 패턴을 전사할 수 있다. 아울러, 친수성 미세 패턴과 탄성기재가 결합되어 있어 상호간 분리가 방지되고, 친수성 미세패턴에 탄성력이 부여됨에 따라, 친수성 레진과 스탬프와의 밀착력을 상승시킬 수 있으며 신뢰성 있는 미세패턴을 반복적으로 형성할 수 있다. 특히, 본 발명의 스탬프는 대부분 친수성인 생체적합성 물질에 마이크로 및 나노 크기의 패턴을 정밀하고 반복적으로 형성할 수 있으며, DNA칩, 단백질칩, 및 세포칩과 같은 바이오 소자의 제조가 가능할 수 있다. As described above, the hydrophilic micro-stamp of the present invention has a hydrophilic micro-pattern including a hydrophilic polymer containing a structural unit derived from a polyfunctional water-soluble monomer and an elastic substrate containing a silicone-based elastomer positioned on the upper surface of the hydrophilic micro-pattern. Including, the hydrophilic micro-pattern and the elastic substrate are bonded to each other to impart elasticity to the hydrophilic micro-pattern. Such a stamp can transfer the micropattern to the hydrophilic resin as the hydrophilic micropattern that can form a micropattern in contact with another material (resin) includes a hydrophilic polymer. In addition, since the hydrophilic micropattern and the elastic substrate are combined, separation is prevented, and as elastic force is given to the hydrophilic micropattern, the adhesion between the hydrophilic resin and the stamp can be increased, and a reliable micropattern can be repeatedly formed. there is. In particular, the stamp of the present invention can precisely and repeatedly form micro- and nano-sized patterns on most hydrophilic biocompatible materials, and it can be possible to manufacture bio devices such as DNA chips, protein chips, and cell chips.

상세하게, 친수성 미세 스탬프의 친수성 미세 패턴은 다관능성 수용성 단량체로부터 유도된 구조단위를 함유하는 친수성 중합체를 포함함에 따라, 소수성 중합체로 이루어진 스탬프와 달리, 친수성 레진에 마이크로 및 나노 크기의 미세 패턴을 형성할 수 있다.Specifically, as the hydrophilic micropattern of the hydrophilic micro-stamp contains a hydrophilic polymer containing a structural unit derived from a polyfunctional water-soluble monomer, micro- and nano-sized micro-patterns are formed on the hydrophilic resin, unlike a stamp made of a hydrophobic polymer. can do.

본 발명의 일 양태에 따라, 스탬프의 친수성 중합체는 다관능성 수용성 올리고머형 단량체에 의한 중합체일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 양태에 따라 다관능성 수용성 저분자량 단량체 및 단관능성 수용성 저분자량 단량체의 조합일 수 있다. 다관능성 수용성 올리고머형 단량체는 비교적 낮은 점도로 높은 유동성을 가져 마스터 스탬프에 형성된 나노 크기의 패턴에 이격없이 도포될 수 있다. 이에, 높은 정밀도를 가진 마이크로 및 나노 크기의 미세 패턴이 형성된 스탬프를 제공할 수 있도록 한다. According to an aspect of the present invention, the hydrophilic polymer of the stamp may be a polymer made of a polyfunctional water-soluble oligomeric monomer. In addition, according to an aspect of the present invention, it may be a combination of a polyfunctional water-soluble low molecular weight monomer and a monofunctional water-soluble low molecular weight monomer. The polyfunctional water-soluble oligomer-type monomer has a relatively low viscosity and high fluidity, so that it can be applied to the nano-sized pattern formed on the master stamp without a gap. Accordingly, it is possible to provide a stamp having micro- and nano-sized micro-patterns with high precision.

다관능성 수용성 올리고머형 단량체는 바람직하게는 폴리에틸렌글리콜계 다관능성 단량체일 수 있다. 더욱 바람직하게는 폴리에틸렌글리콜계 다관능성 단량체는 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(Polyethyleneglycol diacrylate,PEGDA) 또는 폴리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(Polyethyleneglycol dimethacrylate,PEGDMA) 일 수 있다. 이와 같은 폴리에틸렌글리콜계 다관능성 단량체로부터 유도된 구조단위로 형성된 친수성 중합체는 비 팽윤성 가교 중합체임과 동시에 친수성 및 생체적합성 중합체일 수 있다. 이에, 폴리에틸렌 글리콜계 다관능성 단량체를 함유하는 스탬프는 대부분 친수성인 생체적합성 레진에 압착되어 DNA칩, 단백질칩, 및 세포칩 등과 같은 바이오소자의 제작이 가능하다. 이와 같은 폴리에틸렌글리콜계 다관능성 단량체의 관능기의 수는 2 내지 6, 바람직하게는 2 내지 4개, 더욱 바람직하게는 2 내지 3개일 수 있다. 상기 범위의 관능기의 수를 가지는 폴리에틸렌글리콜계 다관능성 단량체는 균질한 밀도를 가지는 친수성 중합체가 형성될 수 있는 경화속도를 가질 수 있다. The polyfunctional water-soluble oligomeric monomer may preferably be a polyethylene glycol-based polyfunctional monomer. More preferably, the polyethylene glycol-based polyfunctional monomer may be polyethyleneglycol diacrylate (PEGDA) or polyethyleneglycol dimethacrylate (PEGDMA). The hydrophilic polymer formed of the structural unit derived from such a polyethylene glycol-based polyfunctional monomer may be a non-swellable cross-linked polymer as well as a hydrophilic and biocompatible polymer. Accordingly, the stamp containing the polyethylene glycol-based polyfunctional monomer is mostly compressed on a hydrophilic biocompatible resin, making it possible to manufacture bio devices such as DNA chips, protein chips, and cell chips. The number of functional groups of the polyethylene glycol-based polyfunctional monomer may be 2 to 6, preferably 2 to 4, and more preferably 2 to 3. The polyethylene glycol-based polyfunctional monomer having the number of functional groups in the above range may have a curing rate at which a hydrophilic polymer having a homogeneous density can be formed.

이러한, 다관능성 수용성 단량체는 중량평균분자량 100 내지 20,000 g/mol, 바람직하게는 100 내지 10,000g/mol, 가장 바람직하게는 500 내지 5,000 g/mol일 수 있으며, 상온에서 액상일 수 있다. 상기 범위에서 다관능성 수용성 단량체는 미세 패턴을 형성하기 위한 적절한 점도를 가질 수 있다. 다관능성 수용성 단량체의 점도가 높아 유동성이 너무 낮을 경우, 마스터 스탬프 표면에 골고루 도포되기 어려워 미세 패턴이 정확한 형상으로 전사되기 어렵다. 반대로, 점도가 낮아 유동성이 너무 높을 경우, 마스터 스탬프 표면에서 미세 패턴을 형성하기 위한 적절한 두께를 유지하지 못한다. 상기 범위에서 다관능성 수용성 단량체는 마스터 스탬프의 표면에서 미세 패턴을 형성함과 동시에 적절한 두께를 형성할 수 있는 적당한 점도를 가질 수 있다.Such a polyfunctional water-soluble monomer may have a weight average molecular weight of 100 to 20,000 g/mol, preferably 100 to 10,000 g/mol, and most preferably 500 to 5,000 g/mol, and may be liquid at room temperature. In the above range, the polyfunctional water-soluble monomer may have an appropriate viscosity for forming a fine pattern. If the fluidity is too low because the viscosity of the polyfunctional water-soluble monomer is too low, it is difficult to apply it evenly on the surface of the master stamp, so that it is difficult to transfer the fine pattern into an accurate shape. Conversely, if the fluidity is too high due to the low viscosity, it is not possible to maintain an appropriate thickness for forming a fine pattern on the surface of the master stamp. In the above range, the multifunctional water-soluble monomer may have a suitable viscosity to form a fine pattern on the surface of the master stamp and at the same time form an appropriate thickness.

본 발명의 일 양태에 따라, 친수성 중합체는 비팽윤성 가교 중합체일 수 있다. 비 팽윤성 가교 중합체는 액상에서 경화되어 고상으로 변화될 시, PDMS 등과 같이 팽윤되지 않는다. 이에, 경화에 의한 치수 변화를 방지할 수 있어, 정밀하며 신뢰성 있는 패턴이 스탬프에 형성될 수 있다. 아울러, 주위 환경의 유분 또는 수분으로 인해 팽윤되는 것을 방지할 수 있어, 장시간 동안 정밀한 패턴 형상을 유지할 수 있다. According to one aspect of the present invention, the hydrophilic polymer may be a non-swellable crosslinked polymer. The non-swellable cross-linked polymer does not swell like PDMS when it is cured in a liquid phase and changed to a solid phase. Accordingly, it is possible to prevent dimensional change due to hardening, so that a precise and reliable pattern can be formed on the stamp. In addition, it is possible to prevent swelling due to oil or moisture in the surrounding environment, thereby maintaining a precise pattern shape for a long time.

본 발명의 탄성 기재는 친수성 미세 패턴에 탄성력을 부여하기 위한 것으로, 친수성 미세 패턴의 상부면에 위치한다. 여기서 친수성 미세 패턴의 상부면이란 마스터 스탬프와 접촉된 친수성 미세 패턴의 일측면과 반대되는 면을 일컫는다. 즉, 친수성 미세패턴의 하부면은 마스터 스탬프와 접촉되고, 상부면은 탄성 기재와 결합된다. 탄성 기재는 실리콘계 탄성 중합체를 함유함에 따라 탄성력을 가지며, 스탬프에 탄성력을 부여함에 따라, 스탬프의 친수성 미세 패턴이 미세 패턴을 형성시키고자 하는 친수성 레진에 이격없이 밀착되어 친수성 레진에 미세 패턴을 정밀하게 형성시킬 수 있다. 즉, 스탬프로부터 제조되는 미세 패턴의 불량률을 저하 시킬 수 있다. The elastic substrate of the present invention is for imparting elastic force to the hydrophilic micro-pattern, and is located on the upper surface of the hydrophilic micro-pattern. Here, the upper surface of the hydrophilic micropattern refers to a surface opposite to one side of the hydrophilic micropattern in contact with the master stamp. That is, the lower surface of the hydrophilic micropattern is in contact with the master stamp, and the upper surface is coupled to the elastic substrate. The elastic substrate has elasticity as it contains a silicone-based elastomer, and as an elastic force is applied to the stamp, the hydrophilic micropattern of the stamp is closely adhered to the hydrophilic resin to form the micropattern without space, and the micropattern is precisely formed on the hydrophilic resin. can be formed. That is, it is possible to reduce the defect rate of the fine pattern manufactured from the stamp.

이때, 본 발명의 스탬프는 0.5 내지 10MPa, 바람직하게는 1 내지 7MPa, 더욱 바람직하게는 2 내지 5MPa의 영률(Young’s modulus)를 가질 수 있다. 상기와 같은 범위에서 본 발명의 스탬프는 미세 패턴을 형성할 수 있는 적절한 탄성력을 가진다. 상기 범위 보다 영률이 높을 경우, 스탬프는 친수성 레진과 밀착되지 못하여 스탬프로부터 제조되는 미세 패턴의 불량률이 상승되고, 상기 범위 보다 영률이 낮을 경우, 스탬프가 압착력에 의해 변형되어, 변형된 미세패턴이 제조될 수 있다. At this time, the stamp of the present invention may have a Young's modulus of 0.5 to 10 MPa, preferably 1 to 7 MPa, more preferably 2 to 5 MPa. In the above range, the stamp of the present invention has an appropriate elastic force to form a fine pattern. When the Young's modulus is higher than the above range, the stamp is not in close contact with the hydrophilic resin, so the defect rate of the micropattern produced from the stamp is increased. can be

본 발명의 스탬프의 영률 즉, 탄성력은 친수성 미세 패턴의 두께(d1)와 탄성기재의 두께(d2)의 비(d1/d2)로 조절할 수 있다. 또는, 탄성기재의 고유 탄성력을 통해 스탬프의 탄성력을 조절할 수 있다. 상세하게, 친수성 미세 패턴의 두께(d1)와 탄성기재의 두께(d2)의 비(d1/d2)가 1:1 내지 1:1,000, 바람직하게는 1 :2 내지 1:100, 더욱 바람직하게는 1:5 내지 1:50일 수 있다. 상기와 같은 범위의 두께비(d1/d2)에서 스탬프가 적절한 영률을 형성하고, 스탬프로서, 사용자가 다루기 용이하다. The Young's modulus, that is, the elastic force, of the stamp of the present invention can be controlled by the ratio (d1/d2) of the thickness (d1) of the hydrophilic micropattern to the thickness (d2) of the elastic substrate. Alternatively, the elastic force of the stamp can be adjusted through the intrinsic elastic force of the elastic substrate. Specifically, the ratio (d1/d2) of the thickness (d1) of the hydrophilic micropattern to the thickness (d2) of the elastic substrate is 1:1 to 1:1,000, preferably 1:2 to 1:100, more preferably It may be 1:5 to 1:50. In the thickness ratio (d1/d2) in the above range, the stamp forms an appropriate Young's modulus, and as a stamp, it is easy for a user to handle.

이와 달리, 탄성기재의 탄성력은 실리콘계 탄성 중합체의 물성을 통해 조절할 수 있다. 일 예로, 본 발명의 탄성기재는 탄성력을 가진 실리콘계 탄성 중합체는 모두 적용이 가능하나 바람직하게는 폴리디메틸실록산계 탄성 중합체일 수 있다. 폴리디메틸실록산계 탄성 중합체는 경화시 첨가되는 경화제의 함량에 따라 다양하게 탄성력이 조절될 수 있어 본 발명의 스탬프가 요구하는 탄성력을 제공하기 용이하다. 폴리디메틸실록산계 탄성 중합체는 바람직하게 비닐기를 포함하는 폴리디메틸실록산계 중합체일 수 있으며, 더욱 상세하게는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS)일 수 있다. 폴리디메틸실록산은 무독성 탄성 중합체로, 바이오 소자 제조 시 유리하게 적용될 수 있다. 이와 같은 본 발명의 실리콘계탄성 중합체는 실리콘계 예비중합체가 경화되어 제조된 가교형 탄성 중합체일 수 있다. In contrast, the elastic force of the elastic substrate can be controlled through the physical properties of the silicone-based elastic polymer. For example, the elastic base material of the present invention may be any silicone-based elastic polymer having elasticity, but preferably a polydimethylsiloxane-based elastic polymer. The elastic force of the polydimethylsiloxane-based elastomer can be variously adjusted according to the content of the curing agent added during curing, so it is easy to provide the elastic force required by the stamp of the present invention. The polydimethylsiloxane-based elastomer may preferably be a polydimethylsiloxane-based polymer including a vinyl group, and more specifically, may be polydimethylsiloxane (PDMS). Polydimethylsiloxane is a non-toxic elastomer, which can be advantageously applied in the manufacture of bio devices. As described above, the silicone-based elastomer of the present invention may be a cross-linked elastomer prepared by curing a silicone-based prepolymer.

탄성기재는 친수성 미세 패턴과 결합되어 친수성 미세 패턴에 탄성력을 부여 한다. 이때, 친수성 미세 패턴과 탄성 중합체는 상호간 결합하게 되고, 친수성 미세 패턴의 상부 면과 탄성 기재의 하부 면 사이에는 친수성 중합체와 실리콘계 탄성 중합체가 공존하는 혼합층이 더 포함될 수 있다. 혼합층에 의해, 친수성 중합체를 포함하는 친수성 미세 패턴과 실리콘계 탄성 중합체를 포함하는 탄성 기재가 상호간 더욱 강력하게 결합될 수 있다. 이러한, 본 발명의 스탬프는 임프린트 공정 시, 더욱 신뢰성 있게 친수성 레진에 미세 패턴을 반복적으로 형성할 수 있으며 긴 수명을 가진다. 이에, 대량생산 및 반복생산이 가능하도록 하여 산업상 이용가능성이 높다. The elastic substrate is combined with the hydrophilic micro-pattern to impart elasticity to the hydrophilic micro-pattern. In this case, the hydrophilic micropattern and the elastic polymer are bonded to each other, and a mixed layer in which the hydrophilic polymer and the silicone-based elastomer coexist may be further included between the upper surface of the hydrophilic micropattern and the lower surface of the elastic substrate. By the mixed layer, the hydrophilic micro-pattern including the hydrophilic polymer and the elastic substrate including the silicone-based elastomer may be more strongly bonded to each other. Such, the stamp of the present invention can form a fine pattern repeatedly on the hydrophilic resin more reliably during the imprint process, and has a long lifespan. Accordingly, the industrial applicability is high by enabling mass production and repeated production.

이상에서 설명한 본 발명의 친수성 미세 스탬프는 친수성 미세 패턴과, 이와 결합되어 친수성 미세 패턴에 탄성력을 부여하는 탄성 기재를 포함하여 친수성 레진에 정밀한 미세 패턴을 신뢰성 있게 반복적으로 형성할 수 있다. 특히, 대부분 친수성을 나타내는 생체적합성 물질에 미세한 패턴을 안정적으로 형성할 수 있다. The hydrophilic micro-stamp of the present invention described above includes a hydrophilic micro-pattern and an elastic substrate that is coupled thereto to impart elastic force to the hydrophilic micro-pattern, and a precise micro-pattern can be reliably and repeatedly formed on a hydrophilic resin. In particular, it is possible to stably form a fine pattern on a biocompatible material that is mostly hydrophilic.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 친수성 미세 스탬프의 제조방법이 도시되어 있다. 이하, 도 1을 참고하여, 본 발명의 친수성 미세 스탬프의 제조방법에 대해 설명한다.1 shows a method of manufacturing a hydrophilic fine stamp according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, with reference to FIG. 1, the manufacturing method of the hydrophilic fine stamp of the present invention will be described.

본 발명의 친수성 미세 스탬프의 제조방법은 (S1) 표면에 패턴을 포함하는 기판에 다관능성 수용성 단량체 및 광개시제를 포함하는 중합성 용액을 도포하는 단계, (S2) 도포된 중합성 용액을 광경화하여 친수성 미세 패턴을 형성하는 단계, (S3) 친수성 미세 패턴의 상부 면에 실리콘계 예비중합체 용액을 도포하는 단계, (S4) 실리콘계 예비중합체 용액을 경화하는 단계;를 포함할 수 있다. 이와 같은 제조방법은 친수성 미세 패턴 상부에 실리콘계 예비중합체 용액이 경화됨에 따라, 친수성 미세 패턴의 상부에 실리콘계 예비중합체 용액이 경화되어 형성된 탄성기재가 형성된다. 즉, 친수성 미세 패턴 상부에 탄성기재가 결합된다. 이와 같은 방법으로 제조된 친수성 미세 스탬프는 경화된 친수성 미세 패턴 상부에 액상의 실리콘계 예비중합체 용액이 도포됨에 따라, 친수성 미세 패턴의 내부로 실리콘계 예비중합체 용액이 일부 침투하게 되고 이후, 실리콘계 예비중합체 용액이 경화되면, 친수성 미세 패턴과 탄성기재 사이에는 친수성 미세 패턴과 탄성기재가 공존하는 혼합층이 형성하게 된다. 즉, 혼합층은 친수성 미세 패턴과 탄성기재의 결합력을 높여 반복적으로 임프린트 리소그래피 공정을 할 시에도 탄성기재로부터 친수성 미세 패턴이 분리되는 것을 방지할 수 있다. The method for producing a hydrophilic fine stamp of the present invention comprises the steps of (S1) applying a polymerizable solution containing a polyfunctional water-soluble monomer and a photoinitiator to a substrate including a pattern on the surface, (S2) photocuring the applied polymerizable solution forming a hydrophilic micropattern, (S3) applying a silicone-based prepolymer solution to the upper surface of the hydrophilic micropattern, (S4) curing the silicone-based prepolymer solution; may include. In this manufacturing method, as the silicone-based prepolymer solution is cured on the hydrophilic micropattern, an elastic substrate formed by curing the silicone-based prepolymer solution is formed on the hydrophilic micropattern. That is, the elastic substrate is coupled to the upper portion of the hydrophilic fine pattern. As the liquid silicone-based prepolymer solution is applied on the cured hydrophilic micropattern, the silicone-based prepolymer solution partially penetrates into the hydrophilic micropattern, and thereafter, the silicone-based prepolymer solution Upon curing, a mixed layer in which the hydrophilic micropattern and the elastic substrate coexist is formed between the hydrophilic micropattern and the elastic substrate. That is, the mixed layer can prevent the hydrophilic micropattern from being separated from the elastic substrate even when the imprint lithography process is repeatedly performed by increasing the bonding force between the hydrophilic fine pattern and the elastic substrate.

상세하게, (S1)단계는 표면에 패턴을 포함하는 기판에 다관능성 수용성 단량체 및 광개시제를 포함하는 중합성 용액을 도포하는 단계이다. 표면에 패턴을 포함하는 기판은 임프리트 리소그래피 공정의 마스터 스탬프를 일컫는 것이다. 통상적인 마스터 스탬프는 모두 적용이 가능하며, 일반적으로는 음각 또는 양각의 패턴이 형성된 실리콘 웨이퍼일 수 있다. Specifically, step (S1) is a step of applying a polymerizable solution containing a polyfunctional water-soluble monomer and a photoinitiator to a substrate including a pattern on the surface. A substrate having a pattern on its surface refers to the master stamp of the impregnated lithography process. All general master stamps are applicable, and in general, it may be a silicon wafer on which an intaglio or embossed pattern is formed.

중합성 용액은 스핀 코팅(spin coating), 스프레이 코팅(spray coating), 나이프 코팅(knife coating), 롤 코팅(roll coating)을 통해 도포될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 종래 알려진 코팅방법으로 기판에 균일한 두께로 도포될 수 있다. (S1)단계에서 중합성 용액은 다관능성 수용성 단량체와 광개시제를 함유하는 것으로, 광개시제에 의해 자외선이 조사될 시 경화될 수 있다. The polymerizable solution may be applied through spin coating, spray coating, knife coating, or roll coating, but is not limited thereto, and is uniformly applied to the substrate by a known coating method. It can be applied in one thickness. In step (S1), the polymerizable solution contains a polyfunctional water-soluble monomer and a photoinitiator, and can be cured when irradiated with ultraviolet light by the photoinitiator.

중합성 용액은 다관능성 수용성 단량체를 함유함에 따라, 경화 후 친수성을 나타낸다. 다관능성 수용성 단량체는 바람직하게는 폴리에틸렌글리콜계 다관능성 단량체일 수 있다. 이때, 관능기는 2 내지 10개, 바람직하게는 2 내지 8개, 더욱 바람직하게는 2 내지 5개일 수 있다. 이와 같은 다관능성 수용성 단량체가 포함되는 중합성 용액은 경화 후 친수성뿐만 아니라, 생체적합성을 나타낼 수 있다. As the polymerizable solution contains a polyfunctional water-soluble monomer, it exhibits hydrophilicity after curing. The polyfunctional water-soluble monomer may preferably be a polyethylene glycol-based polyfunctional monomer. In this case, the functional group may be 2 to 10, preferably 2 to 8, more preferably 2 to 5. A polymerizable solution containing such a polyfunctional water-soluble monomer may exhibit biocompatibility as well as hydrophilicity after curing.

광개시제는 광 조사에 의해 라디칼이 발생되는 특징을 갖는 것으로, 특히 자외선 파장 영역인 320 nm 내지 380 nm, 예를 들어 330 nm 내지 375 nm, 구체적으로 예를 들어 340 nm 내지 370 nm의 광 조사시 라디칼이 발생될 수 있다. 상기 자외선 파장 영역대의 광이 조사될 시 중합성 용액 내의 광경화 반응이 시작될 수 있다. 일 예로, 광개시제는 안트라퀴논(anthraquinone), 안트라퀴논-2-술폰산 나트륨염 모노하이트레이트 (anthraquinone-2-sulfonicacid, sodium salt monohydrate), (벤젠) 트리카르보닐크로뮴 [(benzene) tricarbonylchromium], 벤질(benzil), 벤조인 에틸 에테르 (benzoin ethyl ether), 벤조인 이소부틸 에테르 (benzoin isobutyl ether), 벤조인 메틸 에테르 (benzoin methyl ether), 벤조페논 (benzophenone), 4-벤조일비페닐 (4-benzoylbiphenyl), 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 [4,4'-bis(diethylamino)benzophenone], 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논[4,4'-bis(dimethylamino)benzophenone], 디벤조수베레논 (dibenzosuberenone), 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논 (2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone), 3,4-디메틸벤조페논 (3,4-dimethylbenzophenone), 3'-히드록시아세토페논 (3'-hydroxyacetophenone), 2-히드록시-2-메틸 프로피오페논 (2-hydroxy-2-methyl propiophenone), 2-히드록시-4'-(2-히드록시에톡시)-2-메틸 프로피오페논 [2-hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone], 1-히드록시시클로헥시페닐 케톤 (1-hydroxycyclohexyphenyl ketone), 메틸벤조일 포르메이트(methylbenzoyl formate), 디페닐 (2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥사이드 [diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide], 포스핀 옥사이드 페닐 비스(2,4,6-트리메틸 벤조일) [phosphine oxidephenyl bis (2,4,6-trimethyl benzoyl)], 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르폴리닐)-1-프로파논 {2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-(4-morpholinyl)-1-propanone}, 2-벤질-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모르폴리닐)페닐]-1-부타논 {2-benzyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butanone}, 2-디메틸아미노-2-(4-메틸-벤질)-1-(4-모르폴린-4-일-페닐)-부탄-1-온] [2-dimethylamino-2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1-one], 비스(5-2,4-시클로펜타디엔-1-일)-비스(2,6-디플루오로-3(1h-피롤-1일)-페닐)티타늄 [bis(.eta.5-2,4-cyclopentadien-1-yl)-bis(2,6-difluoro-3(1h-pyrrol-1-yl)-The photoinitiator has a characteristic that radicals are generated by light irradiation, and in particular, 320 nm to 380 nm in the ultraviolet wavelength region, for example 330 nm to 375 nm, specifically, radicals upon irradiation with light of 340 nm to 370 nm This can happen. When the light in the ultraviolet wavelength range is irradiated, a photocuring reaction in the polymerizable solution may be started. For example, the photoinitiator is anthraquinone, anthraquinone-2-sulfonic acid sodium salt monohydrate (anthraquinone-2-sulfonicacid, sodium salt monohydrate), (benzene) tricarbonylchromium [(benzene) tricarbonylchromium], benzyl ( benzil), benzoin ethyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin methyl ether, benzophenone, 4-benzoylbiphenyl , 4,4'-bis(diethylamino)benzophenone [4,4'-bis(diethylamino)benzophenone], 4,4'-bis(dimethylamino)benzophenone [4,4'-bis(dimethylamino)benzophenone ], dibenzosuberenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone (2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone), 3,4-dimethylbenzophenone (3,4-dimethylbenzophenone), 3 '-Hydroxyacetophenone (3'-hydroxyacetophenone), 2-hydroxy-2-methyl propiophenone (2-hydroxy-2-methyl propiophenone), 2-hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy )-2-methyl propiophenone [2-hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone], 1-hydroxycyclohexyphenyl ketone, methylbenzoyl formate ), diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide [diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide], phosphine oxide phenyl bis (2,4,6-trimethyl benzoyl) [ phosphine oxidephenyl bis (2,4,6-tri methyl benzoyl)], 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-(4-morpholinyl)-1-propanone {2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl] -2-(4-morpholinyl)-1-propanone}, 2-benzyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butanone {2-benzyl-2 -(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butanone}, 2-dimethylamino-2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholin-4-yl- Phenyl)-butan-1-one] [2-dimethylamino-2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1-one], bis(5-2 ,4-Cyclopentadien-1-yl)-bis(2,6-difluoro-3(1h-pyrrol-1yl)-phenyl)titanium [bis(.eta.5-2,4-cyclopentadien-1) -yl)-bis(2,6-difluoro-3(1h-pyrrol-1-yl)-

phenyl)titanium], 2-이소프로필 티옥산톤 (2-isopropyl thioxanthone), 2-에틸 안트라퀴논 (2-ethylanthraquinone), 2,4-디에틸 티옥산톤 (2,4-diehyl thioxanthone), 벤질 디메틸 케탈 (benzil dimethylketal), 벤조페논 (benzophenone), 4-클로로 벤조페논 (4-chloro benzophenone), 메틸-2-벤조일 벤조에이트(methyl-2-benzoylbenzoate), 4-페닐 벤조페논 (4-phenyl benzophenone), 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4'-5,5'-테트라페닐-1,2'-비-이미다졸 [2,2'-bis(2-chlorophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-bi-imidazole], 2,2',4-트리스(2-클로로페닐)-5-(3,4-디메톡시페닐)-4',5'-디페닐-1,1'-비이미다졸 [2,2',4-tris(2-chlorophenyl)-5-(3,4-dimethoxypenly)-4',5'-diphenyl-1,1'-biimidazole], 4-페녹시-2',2'-디클로로 아세토페논 (4-phenoxy-2',2'-dichloro acetophenone),에틸-4-(디메틸아미노)벤조에이트 [ethyl-4-(dimethylamino)benzoate], 이소아밀 4-(디메틸아미노)벤조에이트 [isoamyl 4-(dimethylamino)benzoate], 2-에틸 헥실-4-(디메틸아미노)벤조에이트 [2-ethyl hexyl-4-(dimethylamino)benzoate], 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 [4,4'-bis(diethylamino)benzophenone],4-(4'-메틸페닐티오)-벤조페논 [4-(4'-methylphenylthio)-benzophenone],1,7-비스(9-아크리디닐)헵탄 [1,7-bis(9-acridinyl)heptane], n-페닐 글리신 (n-phenylglycine) 및 2-히드록시-2-메틸프로피오페논 (2-hydroxy-2-methylpropiophenone) 로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 이에 한정되지 않고 다관능성 수용성 단량체와 혼합되어 광 경화될 수 있는 종래의 광개시제는 모두 적용이 가능하다.phenyl) titanium], 2-isopropyl thioxanthone, 2-ethylanthraquinone, 2,4-diethyl thioxanthone, benzyl dimethyl Ketal (benzil dimethylketal), benzophenone (benzophenone), 4-chloro benzophenone (4-chloro benzophenone), methyl-2-benzoyl benzoate (methyl-2-benzoylbenzoate), 4-phenyl benzophenone (4-phenyl benzophenone) , 2,2'-bis (2-chlorophenyl) -4,4'-5,5'-tetraphenyl-1,2'-bi-imidazole [2,2'-bis (2-chlorophenyl) -4 ,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-bi-imidazole], 2,2',4-tris(2-chlorophenyl)-5-(3,4-dimethoxyphenyl)-4' ,5'-diphenyl-1,1'-biimidazole [2,2',4-tris(2-chlorophenyl)-5-(3,4-dimethoxypenly)-4',5'-diphenyl-1, 1'-biimidazole], 4-phenoxy-2',2'-dichloroacetophenone (4-phenoxy-2',2'-dichloro acetophenone), ethyl-4-(dimethylamino)benzoate [ethyl-4- (dimethylamino)benzoate], isoamyl 4-(dimethylamino)benzoate [isoamyl 4-(dimethylamino)benzoate], 2-ethyl hexyl-4-(dimethylamino)benzoate [2-ethyl hexyl-4-(dimethylamino) benzoate], 4,4'-bis(diethylamino)benzophenone [4,4'-bis(diethylamino)benzophenone],4-(4'-methylphenylthio)-benzophenone [4-(4'-methylphenylthio) -benzophenone],1,7-bis(9-acridinyl)heptane [1,7-bis(9-acridinyl)heptane], n-phenylglycine and 2-hydroxy-2 -Methylpropiophenone (2-hydroxy-2-methylpropiophenone) may be one or two or more selected from the group consisting of, but is not limited thereto, and all conventional photoinitiators that can be photocured by mixing with a polyfunctional water-soluble monomer are applicable Do.

본 발명의 중합성 용액은 다관능성 수용성 단량체 100중량부에 대하여 광개시제 0.01 내지 20중량부, 바람직하게는 0.05 내지 10중량부, 더욱 바람직하게는 1 내지 5중량부를 함유할 수 있다. 상기와 같은 범위에서 광개시제가 다관능성 수용성 단량체와 혼합되어 경화될 수 있으며, 액상의 다관능성 수용성 단량체의 점도를 크게 변화시키지 않는다. The polymerizable solution of the present invention may contain 0.01 to 20 parts by weight of a photoinitiator, preferably 0.05 to 10 parts by weight, more preferably 1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyfunctional water-soluble monomer. In the above range, the photoinitiator may be mixed with the polyfunctional water-soluble monomer and cured, and the viscosity of the liquid polyfunctional water-soluble monomer does not significantly change.

(S2)단계는 도포된 중합성 용액을 광경화하여 친수성 미세패턴을 형성하는 단계이다. 중합성 용액은 광개시제에 의해 자외선이 조사될 시 경화될 수 있다. 조사되는 자외선 파장 영역은 320 nm 내지 380 nm, 바람직하게는 330 nm 내지 375 nm, 더욱 바람직하게는 340 nm 내지 370 nm일 수 있다. 상기의 범위에서 광개시제의 경화가 일어나 중합성 용액을 경화 시킬 수 있다. 광경화시, 광 조사 시간은 1초 내지 30분, 바람직하게는 30초 내지 15분, 더욱 바람직하게는 1분 내지 10분일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 중합성 용액을 충분히 경화시킬 수 있는 시간이 적용될 수 있다. 친수성 미세 패턴은 기판과 대응되는 패턴이 형성된다. 일 예로, 기판에 음각 패턴이 형성될 시 친수성 미세 패턴은 양각의 패턴이 형성되고, 이와 달리 기판에 양각 패턴이 형성될 시 친수성 미세 패턴은 음각의 패턴이 형성된다. Step (S2) is a step of photocuring the applied polymerizable solution to form a hydrophilic micropattern. The polymerizable solution can be cured when irradiated with ultraviolet light by a photoinitiator. The irradiated ultraviolet wavelength region may be 320 nm to 380 nm, preferably 330 nm to 375 nm, and more preferably 340 nm to 370 nm. In the above range, curing of the photoinitiator may occur to cure the polymerizable solution. In the case of photocuring, the light irradiation time may be 1 second to 30 minutes, preferably 30 seconds to 15 minutes, more preferably 1 minute to 10 minutes, but is not limited thereto, and the time sufficient to cure the polymerizable solution is not limited thereto. can be applied. As for the hydrophilic micropattern, a pattern corresponding to the substrate is formed. For example, when the engraved pattern is formed on the substrate, a embossed pattern is formed in the hydrophilic micropattern, whereas, when the embossed pattern is formed on the substrate, an engraved pattern is formed in the hydrophilic fine pattern.

그리고 본 발명의 일 양태에 있어서, (S2)단계의 노광(자외선 조사)전 도포된 중합성 용액을 진공 챔버 속에 삽입 후 진공 분위기를 형성하여 도포된 중합성 용액의 미세 기포를 제거할 수 있다. 미세 기포가 제거된 중합성 용액은 미세 기포에 의한 불량률이 현저히 낮아지며, 기판의 표면에 형성된 나노 사이즈의 미세 패턴에 중합성 용액이 빠르게 밀착되어 정밀한 미세 패턴을 빠르게 형성할 수 있다. 이때, 진공 챔버의 진공도는 1×10°torr 내지 1×10-3torr, 바람직하게는 1×10-1torr 내지 1×10-2torr의 진공도일 수 있으며, 진공도 유지 시간은 1 내지 30분, 바람직하게는 5 내지 10분일 수 있다. 상기와 같은 범위에서 미세 기포의 제거가 가능하고, 중합성 용액이 기판에 완전히 밀착될 수 있다. And in one aspect of the present invention, it is possible to remove microbubbles of the applied polymerizable solution by inserting the applied polymerizable solution before the exposure (ultraviolet ray irradiation) in step (S2) into a vacuum chamber and forming a vacuum atmosphere. The polymeric solution from which the microbubbles are removed has a significantly lower defect rate due to microbubbles, and the polymerizable solution is quickly adhered to the nano-sized micropatterns formed on the surface of the substrate to quickly form a precise micropattern. At this time, the vacuum degree of the vacuum chamber may be a vacuum degree of 1×10 ° torr to 1×10 -3 torr, preferably 1×10 -1 torr to 1×10 -2 torr, and the vacuum degree maintaining time is 1 to 30 minutes. , preferably 5 to 10 minutes. In the above range, it is possible to remove microbubbles, and the polymerizable solution can be completely in close contact with the substrate.

(S3)단계는 친수성 미세 패턴의 상부 면에 실리콘계 예비중합체(prepolymer) 용액을 도포하는 단계이다. (S3)단계에서, 친수성 미세 패턴의 상부 면에 액상의 실리콘계 예비중합체 용액이 도포됨에 따라, 실리콘계 예비중합체 용액이 친수성 미세 패턴의 상부 면에 일부 침투하게 된다. 실리콘 예비중합체 용액은 경화된 후 친수성 미세 패턴에 탄성력을 제공하기 위한 것으로, 구체적으로는 액상의 실리콘계 예비중합체와 경화제(가교제)를 포함하는 양태를 가질 수 있다. Step (S3) is a step of applying a silicone-based prepolymer solution on the upper surface of the hydrophilic micropattern. In step (S3), as the liquid silicone-based prepolymer solution is applied to the upper surface of the hydrophilic micropattern, the silicone-based prepolymer solution partially penetrates the upper surface of the hydrophilic micropattern. The silicone prepolymer solution is intended to provide elasticity to the hydrophilic micropattern after curing, and specifically, may include a liquid silicone-based prepolymer and a curing agent (crosslinking agent).

실리콘계 예비중합체는 촉매 존재 하에서 실리콘계 예비중합체의 불포화기와 가교제 간의 부가반응에 의해 가교 경화가 일어날 수 있는 부가형 실리콘계 예비중합체일 수 있다. 상세하게, 부가형 실리콘계 예비중합체는 에틸렌성 불포화기를 함유하는 실록산계 예비중합체일 수 있으며, 보다 상세하게, 비닐기를 포함하는 폴리디메틸실록산계 예비중합체일 수 있다. 구체적인 일예로 비닐기는 하나의 폴리디메틸실록산 사슬내에 2 내지 20개 포함될 수 있으나 이에 제한되지는 아니하며, 폴리디메틸실록산의 분자량이 증가할수록 비닐기는 비례하여 20개를 초과하여 증가할 수 있으며, 분자량이 낮은 폴리디메틸실록산의 경우 바람직한 범위는 2 내지 4개를 포함할 수 있다. 이와 같은 실리콘 예비중합체는 경화 시 첨가되는 경화제의 함량에 따라 다양하게 탄성력을 조절할 수 있어 본 발명의 스탬프가 요구하는 탄성력을 제공하기 용이하다.The silicone-based prepolymer may be an addition-type silicone-based prepolymer capable of cross-linking and curing by addition reaction between the unsaturated group of the silicone-based prepolymer and the crosslinking agent in the presence of a catalyst. Specifically, the addition-type silicone-based prepolymer may be a siloxane-based prepolymer containing an ethylenically unsaturated group, and more specifically, may be a polydimethylsiloxane-based prepolymer containing a vinyl group. As a specific example, 2 to 20 vinyl groups may be included in one polydimethylsiloxane chain, but the present invention is not limited thereto. In the case of polydimethylsiloxane, the preferred range may include 2 to 4. Such a silicone prepolymer can control the elasticity in various ways according to the content of the curing agent added during curing, so it is easy to provide the elasticity required by the stamp of the present invention.

경화제는 Si-H 결합을 함유하는 실록산계 화합물이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 비 한정적인 일 구체예로, -(RaHSiO)-기가 포함된 지방족 또는 방향족 폴리실록산일 수 있다. Ra는 지방족기 또는 방향족기일 수 있으며, 지방족기로는 메틸기, 에틸기, 프로필기일 수 있으며, 방향족기로는 페닐기, 나프틸기일 수 있고, 치환기는 가교반응에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 다른 치환기로 치환되거나 또는 비치환될 수 있으나 이는 일 구체 예일 뿐 탄소수 및 치환기의 종류는 제한되지 않는다. 비 한정적인 일 구체예로, 폴리메틸하이드로젠실록산[(CH3)3SiO(CH3HSiO)xSi(CH3)3], 폴리디메틸실록산[(CH3)2HSiO((CH3)2SiO)xSi(CH3)2H], 폴리페닐하이드로젠실록산[(CH3)3SiO(PhHSiO)xSi(CH3)3] 또는 폴리디페닐실록산[(CH3)2HSiO((Ph)2SiO)xSi(CH3)2H] 등일 수 있으며, 이때, 부가형 실리콘계 예비중합체에 함유된 비닐기의 숫자에 따라 Si-H의 함량을 조절하는 것이 바람직하며, 일 예로 x는 1 이상일 수 있으며, 보다 좋게는 2 내지 10일 수 있으나 이에 한정되진 않는다. The curing agent may be used without particular limitation as long as it is a siloxane-based compound containing a Si-H bond. As a non-limiting example, it may be an aliphatic or aromatic polysiloxane containing a -(RaHSiO)-group. Ra may be an aliphatic group or an aromatic group, the aliphatic group may be a methyl group, an ethyl group, or a propyl group, and the aromatic group may be a phenyl group or a naphthyl group, and the substituent may be substituted with another substituent within the range that does not affect the crosslinking reaction, or Or it may be unsubstituted, but this is only an example and the number of carbon atoms and the type of substituent are not limited. In one non-limiting embodiment, polymethylhydrogensiloxane [(CH 3 ) 3 SiO(CH 3 HSiO)xSi(CH 3 ) 3 ], polydimethylsiloxane [(CH 3 ) 2 HSiO((CH 3 ) 2 SiO )xSi(CH 3 ) 2 H], polyphenylhydrogensiloxane [(CH 3 ) 3 SiO(PhHSiO)xSi(CH 3 ) 3 ] or polydiphenylsiloxane [(CH 3 ) 2 HSiO((Ph) 2 SiO )xSi(CH 3 ) 2 H] and the like, at this time, it is preferable to adjust the content of Si-H according to the number of vinyl groups contained in the addition-type silicone-based prepolymer, and for example, x may be 1 or more, and more Preferably, it may be 2 to 10, but is not limited thereto.

실리콘계 예비중합체 용액은 스핀 코팅(spin coating), 스프레이 코팅(spray coating), 나이프 코팅(knife coating), 롤 코팅(roll coating)을 통해 도포될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 종래 알려진 코팅방법으로 기판에 균일한 두께로 도포될 수 있다. The silicone-based prepolymer solution may be applied through spin coating, spray coating, knife coating, or roll coating, but is not limited thereto, and may be applied to the substrate by a conventionally known coating method. It can be applied with a uniform thickness.

그리고 본 발명의 일 양태에 있어서, (S3)단계 이후,(S4)단계 이전 진공 챔버 속에 삽입 후 진공 분위기를 형성하여 도포된 실리콘계 예비중합체 용액의 미세 기포를 제거할 수 있다. 미세 기포가 제거된 실리콘계 예비중합체 용액은 미세 기포에 의한 불량률이 현저히 낮아지며, 진공 분위기 전 보다 많은 양의 실리콘계 예비중합체 용액이 친수성 미세 패턴의 상부 면에 침투할 수 있으며, 더욱 견고한 혼합층을 형성할 수 있다. 이때, 진공 챔버의 진공도는 1×10°torr 내지 1×10-3torr, 바람직하게는 1×10-1torr 내지 1×10-2torr의 진공도일 수 있으며, 진공도 유지 시간은 5분 내지 1시간, 바람직하게는 10분 내지 30분일 수 있다. 상기와 같은 범위에서 미세 기포의 제거가 가능하고, 견고한 혼합층을 형성할 수 있다.And in one aspect of the present invention, after step (S3) and before step (S4), it is possible to remove microbubbles of the silicone-based prepolymer solution applied by forming a vacuum atmosphere after insertion into the vacuum chamber. The silicone-based prepolymer solution from which micro-bubbles are removed has a significantly lower defect rate due to micro-bubbles, and a larger amount of silicone-based prepolymer solution than before vacuum atmosphere can penetrate the upper surface of the hydrophilic micro-pattern, and a more robust mixed layer can be formed. there is. At this time, the vacuum degree of the vacuum chamber may be a vacuum degree of 1×10° torr to 1×10 -3 torr, preferably 1×10 -1 torr to 1×10 -2 torr, and the vacuum degree maintaining time is 5 minutes to 1 time, preferably from 10 minutes to 30 minutes. In the above range, it is possible to remove microbubbles and form a solid mixed layer.

(S4)단계는 실리콘계 예비중합체 용액을 경화하는 단계이다. 실리콘계 예비중합체 용액의 경화는 실리콘계 예비중합체 용액의 종류에 따라 열경화, 또는 광경화될 수 있다. 바람직하게는 비닐기를 포함하는 폴리디메틸실록산계 중합체를 함유하는 실리콘계 예비중합체 용액을 사용함에 따라 열경화될 수 있다. 구체적으로, 상온에 보관하여 경화시킬 수 있으며, 이와 달리, 오븐에 넣어 상온보다 높은 온도에서 빠르게 경화시킬 수 있다. 경화 온도는 25℃ 내지 150℃, 바람직하게는 50℃ 내지 120℃ , 더욱 바람직하게는 80℃ 내지 100℃일 수 있다. 상기와 같은 범위에서 실리콘계 예비중합체 용액을 빠르고 균일하게 경화시킬 수 있다. 상기와 같은 범위 보다 높은 온도에서 경화할 경우, 더욱 빠르게 경화시킬 수 있으나, 경화시간이 매우 빨라져, 실리콘계 예비중합체 용액이 친수성 미세 패턴의 상부면에 충분히 침투하지 못한다는 문제점이 있을 수 있다. 이와 달리, 상기 범위 보다 낮은 온도에서 경화할 경우, 경화 시간이 너무 오래 걸려 공정에 적용하기 어렵다. 상기의 온도 범위에서 경화시간은 1 내지 30분, 더욱 상세하게는 5 내지 20분일 수 있으나 이에 한정되지 않고, 도포된 실리콘계 예비중합체 용액에 비례하여 실리콘계 예비중합체 용액이 충분히 경화될 수 있는 시간은 모두 적용이 가능하다. Step (S4) is a step of curing the silicone-based prepolymer solution. Curing of the silicone-based prepolymer solution may be thermosetting or photocuring depending on the type of the silicone-based prepolymer solution. Preferably, it may be thermally cured by using a silicone-based prepolymer solution containing a polydimethylsiloxane-based polymer including a vinyl group. Specifically, it can be cured by keeping it at room temperature, and alternatively, it can be put in an oven to be cured quickly at a temperature higher than room temperature. The curing temperature may be 25°C to 150°C, preferably 50°C to 120°C, and more preferably 80°C to 100°C. In the above range, the silicone-based prepolymer solution can be quickly and uniformly cured. When curing at a temperature higher than the above range, it can be cured more quickly, but the curing time is very fast, so there may be a problem that the silicone-based prepolymer solution does not sufficiently penetrate into the upper surface of the hydrophilic micropattern. On the other hand, when curing at a temperature lower than the above range, the curing time is too long and difficult to apply to the process. In the above temperature range, the curing time may be 1 to 30 minutes, more specifically 5 to 20 minutes, but is not limited thereto, and the time for the silicone-based prepolymer solution to be sufficiently cured in proportion to the applied silicone-based prepolymer solution is all applicable.

본 발명의 일 양태에 있어, (S4)단계이후, 기판으로부터 친수성 미세 스탬프를 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일 예로, 전자빔 등에 의해 미세 패턴이 식각되어 형성된 실리콘 웨이퍼가 기판으로 사용될 경우, 흡입력을 이용한 종래 분리장치를 통해 물리적인 힘을 가여 기판으로부터 친수성 미세 스탬프를 분리할 수 있다. 이와 달리, 감광성수지(Photoresist)에 의해 상부에 패턴이 형성된 실리콘 웨이퍼가 기판으로 사용될 경우, 사용된 감광성수지 전용 리무버(Remover)를 통해 감광성 수지를 제거하여 기판으로부터 친수성 미세 스탬프를 분리할 수 있다. 이처럼, 기판으로부터 친수성 미세 스탬프의 분리는 다양한 방법으로 수행될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 종래에 임프린트 리소그래피 공정에서 마스터 스탬프로부터 스탬프를 분리하기 위한 방법은 모두 적용이 가능하다.In one aspect of the present invention, after step (S4), the step of separating the hydrophilic micro-stamp from the substrate may be further included. For example, when a silicon wafer formed by etching a fine pattern by an electron beam or the like is used as a substrate, the hydrophilic fine stamp may be separated from the substrate by applying a physical force through a conventional separation device using suction force. On the other hand, when a silicon wafer having a pattern formed thereon by a photoresist is used as a substrate, the hydrophilic micro-stamp can be separated from the substrate by removing the photosensitive resin through a remover dedicated to the used photoresist. As such, the separation of the hydrophilic fine stamp from the substrate may be performed by various methods, and the present invention is not limited thereto, and any method for separating the stamp from the master stamp in the conventional imprint lithography process is applicable.

본 발명의 일 양태에 있어서, (S1) 단계 이후, (S2) 단계 이전, 도포된 중합성 용액 상부에 실리콘계 예비중합체 용액을 이용하여 막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 단계를 더 포함하여 제조된 스탬프는 실리콘계 예비중합체 용액으로 이루어진 막이 중합성 용액과 혼합되며 더욱 견고한 혼합층이 형성되어 더욱 신뢰성이 향상된 친수성 미세 스탬프를 안정적으로 생산할 수 있다. 구체적으로, 중합성 용액이 경화되기 전, 기판에 도포된 중합성 용액의 표면에 실리콘계 예비중합체 용액을 도포하여 막을 형성할 수 있다. 이때, 도포된 중합성 용액과 실리콘계 예비중합체 용액의 계면에서 상호간 혼합되며 혼합층이 형성될 수 있다. 이후, (S2) 내지 (S4)단계를 거치며 중합성 용액과 실리콘계 예비중합체 용액이 순차적으로 각각 경화되며, 중합성 용액과 실리콘계 예비중합체 용액의 계면에 혼합층이 형성될 수 있다. (S3)단계에서, 실리콘계 예비중합체 용액이 도포되는 두께(T1) 보다 (S1) 단계 이후, (S2) 단계 이전단계에서 형성된 막의 두께(T2)가 같거나 작을 수 있으며, 바람직하게는 T1:T2가 1:0.01 내지 1:0.5, 더욱 상세하게는 1:0.01 내지 1:0.1일 수 있다. 상기와 같은 범위에서, 혼합층이 견고하게 혼합될 수 있다. 상기한 범위보다 막이 더 두껍게 코팅될 경우, 중합성 용액과 실리콘계 예비중합체 용액의 계면에서 실리콘계 예비중합체 용액이 중합성 용액의 내부로 과하게 침투되어 중합성 용액이 미세 패턴을 형성하는 것을 저해할 수 있다. In one aspect of the present invention, after step (S1), before step (S2), it may further include the step of forming a film using a silicone-based prepolymer solution on top of the applied polymerizable solution. In the stamp manufactured by further including such a step, the film made of the silicone-based prepolymer solution is mixed with the polymerizable solution, and a more robust mixed layer is formed, so that it is possible to stably produce a hydrophilic fine stamp with improved reliability. Specifically, before the polymerizable solution is cured, a film may be formed by applying the silicone-based prepolymer solution to the surface of the polymerizable solution applied to the substrate. At this time, a mixed layer may be formed by mixing with each other at the interface of the applied polymerizable solution and the silicone-based prepolymer solution. Thereafter, through steps (S2) to (S4), the polymerizable solution and the silicone-based prepolymer solution are sequentially cured, respectively, and a mixed layer may be formed at the interface between the polymerizable solution and the silicone-based prepolymer solution. In step (S3), the thickness (T2) of the film formed in the step (S1) after step (S1) and before step (S2) may be the same or smaller than the thickness (T1) to which the silicone-based prepolymer solution is applied, preferably T1: T2 may be 1:0.01 to 1:0.5, more specifically 1:0.01 to 1:0.1. In the above range, the mixed layer may be firmly mixed. When the film is coated thicker than the above range, at the interface between the polymerizable solution and the silicone-based prepolymer solution, the silicone-based prepolymer solution penetrates excessively into the polymerizable solution, thereby preventing the polymerizable solution from forming a fine pattern. .

도 2에는 본 발명의 상기한 친수성 미세 스탬프를 통해 친수성 미세 패턴을 제조하는 방법이 도시되어 있다. 이하, 도2를 참조하여 상기의 친수성 미세 스탬프를 통해, 친수성 미세 패턴을 제조하는 방법을 설명한다. 2 shows a method of manufacturing a hydrophilic micropattern through the above-described hydrophilic micro-stamp of the present invention. Hereinafter, a method of manufacturing a hydrophilic micropattern through the hydrophilic micro-stamp will be described with reference to FIG. 2 .

본 발명의 친수성 미세 패턴의 제조방법은 (A1)다관능성 수용성 단량체 및 광개시제를 포함하는 친수성 용액을 표면에 도포하여 친수성 도포층을 형성하는 단계, (A2)친수성 도포층 상에 친수성 미세 스탬프를 압착하는 단계, (A3)압착된 친수성 도포층을 광경화하는 단계 및 (A4)친수성 미세 스탬프를 분리하는 단계를 포함한다. 이와 같은 제조방법은 종래처럼 스탬프의 표면을 친수성으로 개질할 필요 없이, 이미 친수성인 스탬프를 통해 친수성의 미세 패턴을 간단하게 제조할 수 있다. 상세하게, 종래처럼 플라즈마 처리를 통해 스탬프의 표면을 수산화기로 처리할 필요가 없음에 따라, 플라즈마 처리에 의한 스탬프의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 도포, 압착, 경화 및 분리 공정만으로 미세 패턴을 제조할 수 있어 공정이 단순하며, 친수성 스탬프의 반복사용이 가능하여 대량생산에 유리하다. The method for producing a hydrophilic fine pattern of the present invention comprises the steps of (A1) forming a hydrophilic coating layer by applying a hydrophilic solution containing a polyfunctional water-soluble monomer and a photoinitiator to the surface, (A2) pressing the hydrophilic fine stamp on the hydrophilic coating layer and (A3) photocuring the compressed hydrophilic coating layer, and (A4) separating the hydrophilic fine stamp. Such a manufacturing method can simply manufacture a hydrophilic fine pattern through an already hydrophilic stamp, without the need to modify the surface of the stamp to be hydrophilic as in the prior art. In detail, since there is no need to treat the surface of the stamp with a hydroxyl group through plasma treatment as in the prior art, damage to the stamp by the plasma treatment can be prevented. In addition, the process is simple because a fine pattern can be manufactured only by applying, pressing, curing, and separating processes, and the hydrophilic stamp can be used repeatedly, which is advantageous for mass production.

일 예로, 본 발명은 상기와 같은 방법으로 제조한 친수성 미세 패턴일 수 있으며, 이와 같은 방법으로 제조한 친수성 미세 패턴은 바이오 칩과 같은 바이오 소자에 까지 적용이 가능할 수 있다. 친수성 미세 패턴은 친수성 미세 스탬프의 패턴과 대응되는 패턴이 형성된다. 구체적으로, 친수성 미세 스탬프에 음각의 패턴이 형성되어 있을시, 제조된 미세 패턴은 이와 대응되는 양각의 패턴이 형성될 수 있다. 이와 달리, 친수성 미세 스탬프에 양각의 패턴이 형성되어 있을시, 제조된 미세 패턴은 이와 대응되는 음각의 패턴이 형성될 수 있다. As an example, the present invention may be a hydrophilic micropattern manufactured by the above method, and the hydrophilic micropattern manufactured in this way may be applied to a bio device such as a biochip. The hydrophilic micro-pattern is formed with a pattern corresponding to the pattern of the hydrophilic micro-stamp. Specifically, when an engraved pattern is formed on the hydrophilic micro-stamp, a embossed pattern corresponding to the manufactured micro-pattern may be formed. On the other hand, when an embossed pattern is formed on the hydrophilic micro-stamp, the manufactured micro-pattern may have an engraved pattern corresponding thereto.

상세하게, 친수성 미세 패턴의 제조방법의 (A1)단계는 다관능성 수용성 단량체 및 광개시제를 포함하는 친수성 용액을 표면에 도포하여 친수성 도포층을 형성하는 단계이다. 이때, 중합성 도포층은 표면에 패턴이 형성되지 않은 실리콘웨이퍼, 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate,PMMA)기판 등 종래 임프린트 리소그래피에서 사용되는 기판 상부면에 형성될 수 있다. In detail, step (A1) of the method for producing a hydrophilic fine pattern is a step of forming a hydrophilic coating layer by applying a hydrophilic solution containing a polyfunctional water-soluble monomer and a photoinitiator to the surface. In this case, the polymerizable coating layer may be formed on the upper surface of a substrate used in conventional imprint lithography, such as a silicon wafer or a polymethyl methacrylate (PMMA) substrate on which a pattern is not formed on the surface.

친수성 미세 패턴의 제조방법의 (A1)단계에서 친수성 용액은 다관능성 수용성 단량체와 광개시제를 함유하는 것으로, 광개시제에 의해 자외선이 조사될 시 경화될 수 있다. 친수성 용액은 스핀 코팅(spin-coating), 스프레이 코팅(spray-coating), 나이프 코팅(knife-coating), 롤 코팅(roll-coating)등 종래 알려진 코팅방법으로 기판에 균일한 두께로 도포되어 친수성 도포층을 형성할 수 있다. 친수성 도포층은 친수성 스탬프에 형성된 친수성 미세 패턴의 두께와 동일하거나 더 두꺼운 두께를 갖는 것이 바람직하다. 친수성 도포층의 두께가 상기 범위 보다 작을 경우, 미세 패턴의 제대로 전사되기 어렵다.In step (A1) of the method for producing a hydrophilic fine pattern, the hydrophilic solution contains a polyfunctional water-soluble monomer and a photoinitiator, and can be cured when irradiated with ultraviolet light by the photoinitiator. The hydrophilic solution is applied to the substrate in a uniform thickness by conventionally known coating methods such as spin-coating, spray-coating, knife-coating, roll-coating, etc. layer can be formed. The hydrophilic coating layer preferably has a thickness equal to or greater than the thickness of the hydrophilic fine pattern formed on the hydrophilic stamp. When the thickness of the hydrophilic coating layer is smaller than the above range, it is difficult to properly transfer the fine pattern.

친수성 용액은 일 양태에 있어서, 다관능성 수용성 단량체를 함유하여, 경화 후 친수성을 나타낼 수 있다. 다관능성 수용성 단량체는 바람직하게는 폴리에틸렌글리콜계 다관능성 단량체일 수 있다. 이와 같은 폴리에틸렌글리콜계 다관능성 단량체가 포함되는 친수성 용액은 경화 후 친수성뿐만 아니라, 생체적합성을 나타낼 수 있다. 이에, 친수성 용액은 경화된 후 바이오칩, DNA칩, 단백칩 등과 같은 바이오 소자로서 사용이 가능할 수 있다.In one embodiment, the hydrophilic solution may contain a polyfunctional water-soluble monomer to exhibit hydrophilicity after curing. The polyfunctional water-soluble monomer may preferably be a polyethylene glycol-based polyfunctional monomer. The hydrophilic solution containing such a polyethylene glycol-based polyfunctional monomer may exhibit biocompatibility as well as hydrophilicity after curing. Accordingly, after the hydrophilic solution is cured, it may be used as a bio device such as a biochip, a DNA chip, or a protein chip.

이와 달리, 친수성 용액은 단관능성 단량체를 더 포함할 수 있다. 단관능성 단량체를 더 포함하는 친수성 용액은 미세 패턴이 형성된 기판에 도포될 시, 높은 유동성을 가져 균일하게 도포될 수 있다. 이에, 나노 크기의 패턴이 보다 정밀하게 전사된 친수성 미세 패턴이 제조될 수 있다. 단관능성 단량체는 아크릴레이트계 단량체일 수 있으며, 구체적으로 에틸렌디아크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate), 2-하이드록시에틸-메타크릴레이트(2-hydroxyyethyl methacylate), 에틸렌 글리콜 디메타아킬레이트(ethylene glycol dimethylacrylate), 2-하이드록시에틸아크릴레이트( 2-Hydroxyethyl acrylate), 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate), 메타크릴릭엑시드(methacrylic acid), 에틸 메타크릴레이트(ethyl methacrylate) 및 에틸아크릴레이트(thyl Acrylate)일 수 있다. 상기와 같은 단관능성 단량체가 친수성 용액에 포함되는 함량을 조절하여 친수성 용액의 점도를 조절할 수 있다. Alternatively, the hydrophilic solution may further include a monofunctional monomer. When the hydrophilic solution further comprising a monofunctional monomer is applied to a substrate on which a fine pattern is formed, it has high fluidity and can be uniformly applied. Accordingly, a hydrophilic micropattern to which a nano-sized pattern is more precisely transferred can be manufactured. The monofunctional monomer may be an acrylate-based monomer, and specifically, ethylene glycol dimethacrylate, 2-hydroxyyethyl methacylate, and ethylene glycol dimethylacrylate ), 2-hydroxyethyl acrylate, methyl methacrylate, methacrylic acid, ethyl methacrylate, and thyl Acrylate can be The viscosity of the hydrophilic solution can be controlled by adjusting the content of the monofunctional monomer as described above in the hydrophilic solution.

광개시제는 광 조사에 의해 라디칼이 발생되는 특징을 갖는 것으로, 특히 자외선 파장 영역인 320 nm 내지 380 nm, 예를 들어 330 nm 내지 375 nm, 구체적으로 예를 들어 340 nm 내지 370 nm의 광 조사시 라디칼이 발생될 수 있다. 상기 자외선 파장 영역대의 광이 조사될 시 친수성 용액 내의 광경화 반응이 시작될 수 있다. 일 예로, 광개시제는 안트라퀴논(anthraquinone), 안트라퀴논-2-술폰산 나트륨염 모노하이트레이트 (anthraquinone-2-sulfonicacid, sodium salt monohydrate), (벤젠) 트리카르보닐크로뮴 [(benzene) tricarbonylchromium], 벤질(benzil), 벤조인 에틸 에테르 (benzoin ethyl ether), 벤조인 이소부틸 에테르 (benzoin isobutyl ether), 벤조인 메틸 에테르 (benzoin methyl ether), 벤조페논 (benzophenone), 4-벤조일비페닐 (4-benzoylbiphenyl), 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 [4,4'-bis(diethylamino)benzophenone], 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논[4,4'-bis(dimethylamino)benzophenone], 디벤조수베레논 (dibenzosuberenone), 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논 (2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone), 3,4-디메틸벤조페논 (3,4-dimethylbenzophenone), 3'-히드록시아세토페논 (3'-hydroxyacetophenone), 2-히드록시-2-메틸 프로피오페논 (2-hydroxy-2-methyl propiophenone), 2-히드록시-4'-(2-히드록시에톡시)-2-메틸 프로피오페논 [2-hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone], 1-히드록시시클로헥시페닐 케톤 (1-hydroxycyclohexyphenyl ketone), 메틸벤조일 포르메이트(methylbenzoyl formate), 디페닐 (2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥사이드 [diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide], 포스핀 옥사이드 페닐 비스(2,4,6-트리메틸 벤조일) [phosphine oxidephenyl bis (2,4,6-trimethyl benzoyl)], 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모르폴리닐)-1-프로파논 {2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-(4-morpholinyl)-1-propanone}, 2-벤질-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모르폴리닐)페닐]-1-부타논 {2-benzyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butanone}, 2-디메틸아미노-2-(4-메틸-벤질)-1-(4-모르폴린-4-일-페닐)-부탄-1-온] [2-dimethylamino-2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1-one], 비스(5-2,4-시클로펜타디엔-1-일)-비스(2,6-디플루오로-3(1h-피롤-1일)-페닐)티타늄 [bis(.eta.5-2,4-cyclopentadien-1-yl)-bis(2,6-difluoro-3(1h-pyrrol-1-yl)-The photoinitiator has a characteristic that radicals are generated by light irradiation, and in particular, 320 nm to 380 nm in the ultraviolet wavelength region, for example 330 nm to 375 nm, specifically, radicals upon irradiation with light of 340 nm to 370 nm This can happen. When the light in the ultraviolet wavelength range is irradiated, a photocuring reaction in the hydrophilic solution may be started. For example, the photoinitiator is anthraquinone, anthraquinone-2-sulfonic acid sodium salt monohydrate (anthraquinone-2-sulfonicacid, sodium salt monohydrate), (benzene) tricarbonylchromium [(benzene) tricarbonylchromium], benzyl ( benzil), benzoin ethyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin methyl ether, benzophenone, 4-benzoylbiphenyl , 4,4'-bis(diethylamino)benzophenone [4,4'-bis(diethylamino)benzophenone], 4,4'-bis(dimethylamino)benzophenone [4,4'-bis(dimethylamino)benzophenone ], dibenzosuberenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone (2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone), 3,4-dimethylbenzophenone (3,4-dimethylbenzophenone), 3 '-Hydroxyacetophenone (3'-hydroxyacetophenone), 2-hydroxy-2-methyl propiophenone (2-hydroxy-2-methyl propiophenone), 2-hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy )-2-methyl propiophenone [2-hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone], 1-hydroxycyclohexyphenyl ketone, methylbenzoyl formate ), diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide [diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide], phosphine oxide phenyl bis (2,4,6-trimethyl benzoyl) [ phosphine oxidephenyl bis (2,4,6-tri methyl benzoyl)], 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-(4-morpholinyl)-1-propanone {2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl] -2-(4-morpholinyl)-1-propanone}, 2-benzyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butanone {2-benzyl-2 -(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butanone}, 2-dimethylamino-2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholin-4-yl- Phenyl)-butan-1-one] [2-dimethylamino-2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1-one], bis(5-2 ,4-Cyclopentadien-1-yl)-bis(2,6-difluoro-3(1h-pyrrol-1yl)-phenyl)titanium [bis(.eta.5-2,4-cyclopentadien-1) -yl)-bis(2,6-difluoro-3(1h-pyrrol-1-yl)-

phenyl)titanium], 2-이소프로필 티옥산톤 (2-isopropyl thioxanthone), 2-에틸 안트라퀴논 (2-ethylanthraquinone), 2,4-디에틸 티옥산톤 (2,4-diehyl thioxanthone), 벤질 디메틸 케탈 (benzil dimethylketal), 벤조페논 (benzophenone), 4-클로로 벤조페논 (4-chloro benzophenone), 메틸-2-벤조일 벤조에이트(methyl-2-benzoylbenzoate), 4-페닐 벤조페논 (4-phenyl benzophenone), 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4'-5,5'-테트라페닐-1,2'-비-이미다졸 [2,2'-bis(2-chlorophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-bi-imidazole], 2,2',4-트리스(2-클로로페닐)-5-(3,4-디메톡시페닐)-4',5'-디페닐-1,1'-비이미다졸 [2,2',4-tris(2-chlorophenyl)-5-(3,4-dimethoxypenly)-4',5'-diphenyl-1,1'-biimidazole], 4-페녹시-2',2'-디클로로 아세토페논 (4-phenoxy-2',2'-dichloro acetophenone),에틸-4-(디메틸아미노)벤조에이트 [ethyl-4-(dimethylamino)benzoate], 이소아밀 4-(디메틸아미노)벤조에이트 [isoamyl 4-(dimethylamino)benzoate], 2-에틸 헥실-4-(디메틸아미노)벤조에이트 [2-ethyl hexyl-4-(dimethylamino)benzoate], 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논 [4,4'-bis(diethylamino)benzophenone],4-(4'-메틸페닐티오)-벤조페논 [4-(4'-methylphenylthio)-benzophenone],1,7-비스(9-아크리디닐)헵탄 [1,7-bis(9-acridinyl)heptane], n-페닐 글리신 (n-phenylglycine) 및 2-히드록시-2-메틸프로피오페논 (2-hydroxy-2-methylpropiophenone)로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 이에 한정되지 않고 다관능성 수용성 단량체와 혼합되어 광 경화될 수 있는 종래의 광개시제는 모두 적용이 가능하다.phenyl) titanium], 2-isopropyl thioxanthone, 2-ethylanthraquinone, 2,4-diethyl thioxanthone, benzyl dimethyl Ketal (benzil dimethylketal), benzophenone (benzophenone), 4-chloro benzophenone (4-chloro benzophenone), methyl-2-benzoyl benzoate (methyl-2-benzoylbenzoate), 4-phenyl benzophenone (4-phenyl benzophenone) , 2,2'-bis (2-chlorophenyl) -4,4'-5,5'-tetraphenyl-1,2'-bi-imidazole [2,2'-bis (2-chlorophenyl) -4 ,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-bi-imidazole], 2,2',4-tris(2-chlorophenyl)-5-(3,4-dimethoxyphenyl)-4' ,5'-diphenyl-1,1'-biimidazole [2,2',4-tris(2-chlorophenyl)-5-(3,4-dimethoxypenly)-4',5'-diphenyl-1, 1'-biimidazole], 4-phenoxy-2',2'-dichloroacetophenone (4-phenoxy-2',2'-dichloro acetophenone), ethyl-4-(dimethylamino)benzoate [ethyl-4- (dimethylamino)benzoate], isoamyl 4-(dimethylamino)benzoate [isoamyl 4-(dimethylamino)benzoate], 2-ethyl hexyl-4-(dimethylamino)benzoate [2-ethyl hexyl-4-(dimethylamino) benzoate], 4,4'-bis(diethylamino)benzophenone [4,4'-bis(diethylamino)benzophenone],4-(4'-methylphenylthio)-benzophenone [4-(4'-methylphenylthio) -benzophenone],1,7-bis(9-acridinyl)heptane [1,7-bis(9-acridinyl)heptane], n-phenylglycine and 2-hydroxy-2 -Methylpropiophenone (2-hydroxy-2-methylpropiophenone) may be one or two or more selected from the group consisting of, but is not limited thereto, and all conventional photoinitiators that can be photocured by mixing with a polyfunctional water-soluble monomer are applicable Do.

본 발명의 친수성 용액은 다관능성 수용성 단량체 100중량부에 대하여 광개시제 0.01 내지 20중량부, 바람직하게는 0.05 내지 10중량부, 더욱 바람직하게는 1 내지 5중량부를 함유할 수 있다. 상기와 같은 범위에서 광개시제가 다관능성 수용성 단량체와 혼합되어 경화될 수 있으며, 액상의 다관능성 수용성 단량체의 점도를 크게 변화시키지 않는다. The hydrophilic solution of the present invention may contain 0.01 to 20 parts by weight of a photoinitiator, preferably 0.05 to 10 parts by weight, more preferably 1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyfunctional water-soluble monomer. In the above range, the photoinitiator may be mixed with the polyfunctional water-soluble monomer and cured, and the viscosity of the liquid polyfunctional water-soluble monomer does not significantly change.

친수성 미세 패턴의 제조방법의 (A2)단계는 친수성 도포층 상에 본 발명의 친수성 미세 스탬프를 압착하는 단계이다. 이때, 압착은 종래 임프린트 리소그래피 공정에서 사용되는 가압장치를 통해 압착될 수 있다. 압착 시, 친수성 도포층의 상부면과, 본 발명의 친수성 스탬프의 친수성 미세 패턴의 하부면이 접촉된다. Step (A2) of the method for producing a hydrophilic fine pattern is a step of pressing the hydrophilic fine stamp of the present invention on the hydrophilic coating layer. In this case, the compression may be performed through a pressing device used in a conventional imprint lithography process. During compression, the upper surface of the hydrophilic coating layer and the lower surface of the hydrophilic fine pattern of the hydrophilic stamp of the present invention are in contact.

친수성 미세 패턴의 제조방법의 (A3)단계는 압착된 친수성 도포층을 광경화하는 단계이다. 친수성 용액은 광개시제에 의해 자외선이 조사될 시 경화될 수 있다. 조사되는 자외선 파장 영역은 320 nm 내지 380 nm, 바람직하게는 330 nm 내지 375 nm, 더욱 바람직하게는 340 nm 내지 370 nm일 수 있다. 상기의 범위에서 광개시제의 경화가 일어나 중합성 용액을 경화 시킬 수 있다. 광경화시, 광 조사 시간은 1초 내지 30분, 바람직하게는 30초 내지 15분, 더욱 바람직하게는 1분 내지 10분일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 친수성 도포층을 충분히 경화시킬 수 있는 시간이 적용될 수 있다. 이때, 친수성 도포층이 경화되며 스탬프와 대응되는 패턴이 형성된다. 일 예로, 스탬프에 음각 패턴이 형성될 시 양각의 친수성 패턴이 형성되고, 이와 달리 스탬프에 양각 패턴이 형성될 시 음각의 친수성 미세 패턴이 형성된다. Step (A3) of the method for producing a hydrophilic fine pattern is a step of photocuring the pressed hydrophilic coating layer. The hydrophilic solution can be cured when irradiated with ultraviolet light by a photoinitiator. The irradiated ultraviolet wavelength region may be 320 nm to 380 nm, preferably 330 nm to 375 nm, and more preferably 340 nm to 370 nm. In the above range, curing of the photoinitiator may occur to cure the polymerizable solution. In the case of photocuring, the light irradiation time may be 1 second to 30 minutes, preferably 30 seconds to 15 minutes, more preferably 1 minute to 10 minutes, but is not limited thereto, and the time sufficient to harden the hydrophilic coating layer is not limited thereto. can be applied. At this time, the hydrophilic coating layer is cured and a pattern corresponding to the stamp is formed. For example, when the engraved pattern is formed on the stamp, an embossed hydrophilic pattern is formed, whereas when the embossed pattern is formed on the stamp, an engraved hydrophilic fine pattern is formed.

친수성 미세 패턴의 제조방법의 (A4)단계는 친수성 미세 스탬프를 분리하는 단계이다. 일 예로, 흡입력을 이용한 종래 분리장치를 통해 물리적인 힘을 가여 친수성 미세 스탬프와 친수성 미세 패턴을 분리할 수 있다. 이에 한정되지 않고 종래에 임프린트 리소그래피 공정에서 스탬프로부터 미세 패턴을 분리하기 위한 방법은 모두 적용이 가능하다.Step (A4) of the manufacturing method of the hydrophilic fine pattern is a step of separating the hydrophilic fine stamp. For example, the hydrophilic micro-stamp and the hydrophilic micro-pattern may be separated by applying a physical force through a conventional separation device using suction force. The present invention is not limited thereto, and all conventional methods for separating a fine pattern from a stamp in an imprint lithography process are applicable.

이하, 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명하나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위가 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of Examples, but these are for describing the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited by the Examples below.

<친수성 미세 스탬프의 제조><Production of hydrophilic micro-stamp>

선폭 300㎚, 간격 300㎚, 높이 300㎚ 크기를 갖는 선 패턴이 형성된 4inch 실리콘 웨이퍼를 준비한 후, 실리콘 웨이퍼 상면에 평균분자량 575인 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(Polyethyleneglycol diacrylate; PEGDA, Sigma-Aldrich) 100중량부에 대하여 2-히드록시-2-메틸프로피오페논 (2-hydroxy-2-methylpropiophenone; HMPPP, Sigma-Aldrich) 용액 3중량부를 함유하는 중합성 용액을 스핀 코팅(10㎖, 500rpm, 30s)을 통해 도포하였다. 이후, 350nm 자외선을 3분 동안 조사하여 중합성 용액을 경화시켜 스탬프의 친수성 미세 패턴을 형성한 다음, 친수성 미세 패턴의 상부 면에 액상의 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane; PDMS, Sylgard 184 elastomer, Dow) 100중량부에 대해 경화제 10중량부를 혼합한 실리콘계 예비중합체 용액을 스핀 코팅(50㎖, 100rpm, 1min)을 통해 도포한 후, 90℃에서 15분 동안 경화시켜 탄성기재를 형성하였다. 실리콘계 예비중합체 용액은 제조된 친수성 미세 패턴의 두께(d1)와 탄성기재의 두께(d2)의 비(d1:d2)가 1:20 이 되도록 도포되었다.After preparing a 4-inch silicon wafer with a line pattern having a line width of 300 nm, an interval of 300 nm, and a height of 300 nm, 100 weight of polyethyleneglycol diacrylate (PEGDA, Sigma-Aldrich) having an average molecular weight of 575 on the upper surface of the silicon wafer Spin coating (10 ml, 500 rpm, 30 s) of a polymerizable solution containing 3 parts by weight of a 2-hydroxy-2-methylpropiophenone (HMPPP, Sigma-Aldrich) solution with respect to parts applied through. Thereafter, the polymerizable solution was cured by irradiating 350 nm ultraviolet light for 3 minutes to form a hydrophilic micropattern of the stamp, and then liquid polydimethylsiloxane (PDMS, Sylgard 184 elastomer, Dow) 100 was placed on the upper surface of the hydrophilic micropattern. A silicone-based prepolymer solution in which 10 parts by weight of a curing agent was mixed with respect to parts by weight was applied through spin coating (50 ml, 100 rpm, 1 min), and then cured at 90° C. for 15 minutes to form an elastic substrate. The silicone-based prepolymer solution was applied so that the ratio (d1:d2) of the thickness (d1) of the prepared hydrophilic micropattern to the thickness (d2) of the elastic substrate was 1:20.

이후, 실리콘 웨이퍼로부터 친수성 미세 스탬프를 분리한 후, 친수성 미세 스탬프의 친수성 미세 패턴을 주사전자현미경으로 관찰하였다.Thereafter, after separating the hydrophilic micro-stamp from the silicon wafer, the hydrophilic micro-pattern of the hydrophilic micro-stamp was observed with a scanning electron microscope.

선폭 300㎚, 간격 300㎚, 높이 300㎚ 크기를 갖는 선 패턴이 형성된 4 inch 실리콘 웨이퍼를 준비한 후, 실리콘 웨이퍼 상면에 평균분자량 575인 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트(Polyethyleneglycol dimethacrylate; PEGDMA, Sigma-Aldrich) 100중량부에 대하여 2-히드록시-2-메틸프로피오페논 (2-hydroxy-2-methylpropiophenone; HMPPP, Sigma-Aldrich) 용액 3중량부를 함유하는 중합성 용액을 스핀 코팅(10㎖, 500rpm, 30s)을 통해 도포하였다. 이후, 350nm 자외선을 3분 동안 조사하여 중합성 용액을 경화시켜 스탬프의 친수성 미세 패턴을 형성한 다음, 친수성 미세 패턴의 상부 면에 액상의 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane; PDMS, Sylgard 184 elastomer, Dow) 100중량부에 대해 경화제 10중량부를 혼합한 실리콘계 예비중합체 용액을 스핀 코팅(50㎖, 100rpm, 1min)을 통해 도포한 후, 90℃에서 15분 동안 경화시켰다. 이후, 실리콘 웨이퍼로부터 친수성 미세 스탬프를 분리한 후, 친수성 미세 스탬프의 친수성 미세 패턴을 주사전자현미경으로 관찰하였다.After preparing a 4-inch silicon wafer on which a line pattern having a line width of 300 nm, an interval of 300 nm, and a height of 300 nm was formed, polyethyleneglycol dimethacrylate (PEGDMA, Sigma-Aldrich) having an average molecular weight of 575 on the upper surface of the silicon wafer was prepared. A polymerizable solution containing 3 parts by weight of a 2-hydroxy-2-methylpropiophenone (HMPPP, Sigma-Aldrich) solution based on 100 parts by weight was spin-coated (10 ml, 500 rpm, 30 s). ) was applied through the Thereafter, the polymerizable solution was cured by irradiating 350 nm ultraviolet light for 3 minutes to form a hydrophilic micropattern of the stamp, and then liquid polydimethylsiloxane (PDMS, Sylgard 184 elastomer, Dow) 100 was placed on the upper surface of the hydrophilic micropattern. A silicone-based prepolymer solution in which 10 parts by weight of a curing agent was mixed with respect to parts by weight was applied through spin coating (50 ml, 100 rpm, 1 min), and then cured at 90° C. for 15 minutes. Thereafter, after separating the hydrophilic micro-stamp from the silicon wafer, the hydrophilic micro-pattern of the hydrophilic micro-stamp was observed with a scanning electron microscope.

<친수성 미세 스탬프를 통한 친수성 미세 패턴의 제조><Production of hydrophilic micro-patterns through hydrophilic micro-stamps>

실시예 1에서 제조한 스탬프를 통해 친수성 미세 패턴을 제조하였다.A hydrophilic micropattern was prepared through the stamp prepared in Example 1.

4inch 실리콘 웨이퍼를 준비한 후, 실리콘 웨이퍼 상면에 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(Polyethyleneglycol diacrylate; PEGDA, Sigma-Aldrich) 100중량부에 대하여 2-히드록시-2-메틸프로피오페논 (2-hydroxy-2-methylpropiophenone; HMPPP, Sigma-Aldrich) 3중량부와 증류수 150중량부를 함유하는 친수성 용액을 스핀 코팅(10㎖, 500rpm, 30s)을 통해 도포하였다. 이후, 실시예 1에서 제조한 스탬프를 압착한 후, 350nm 자외선을 3분 동안 조사하여 친수성 용액을 경화시켰다. 이후, 친수성 용액이 경화된 친수성 미세 패턴을 스탬프로부터 분리하였다.After preparing a 4 inch silicon wafer, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone (2-hydroxy-2-methylpropiophenone) with respect to 100 parts by weight of polyethylene glycol diacrylate (PEGDA, Sigma-Aldrich) on the upper surface of the silicon wafer A hydrophilic solution containing 3 parts by weight of HMPPP, Sigma-Aldrich) and 150 parts by weight of distilled water was applied through spin coating (10 ml, 500 rpm, 30 s). Thereafter, after pressing the stamp prepared in Example 1, the hydrophilic solution was cured by irradiating 350 nm ultraviolet rays for 3 minutes. Thereafter, the hydrophilic micropattern in which the hydrophilic solution was cured was separated from the stamp.

분리된 친수성 미세 패턴을 주사전자현미경으로 관찰하였다.The separated hydrophilic micropatterns were observed with a scanning electron microscope.

실시예 3의 방법에서, 친수성 용액으로 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(Polyethyleneglycol diacrylate,PEGDA) 100중량부에 대하여 증류수 150중량부 대신 2-하이드록시에틸메타크릴레이트(2-Hydroxyethyl Methacrylate; HEMA, Sigma-Aldrich) 용액 10중량부를 혼합한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일하게 실시하였다.In the method of Example 3, 2-hydroxyethyl methacrylate (2-Hydroxyethyl Methacrylate; HEMA, Sigma-Aldrich) instead of 150 parts by weight of distilled water based on 100 parts by weight of polyethyleneglycol diacrylate (PEGDA) as a hydrophilic solution ) was carried out in the same manner as in Example 3, except that 10 parts by weight of the solution was mixed.

실시예 3의 방법에서, 친수성 용액으로 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(Polyethyleneglycol diacrylate,PEGDA) 100중량부에 대하여 증류수 150중량부 대신 에틸렌글라이콜디메타크릴레이트(Ethylene glycol dimethacrylate; HGDMA, Sigma-Aldrich) 용액 10중량부를 혼합한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일하게 실시하였다.In the method of Example 3, instead of 150 parts by weight of distilled water based on 100 parts by weight of polyethyleneglycol diacrylate (PEGDA) as a hydrophilic solution, an ethylene glycol dimethacrylate (HGDMA, Sigma-Aldrich) solution Except for mixing 10 parts by weight, it was carried out in the same manner as in Example 3.

실시예 3의 방법에서, 친수성 용액으로 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(Polyethyleneglycol diacrylate,PEGDA) 100중량부에 대하여 증류수 150중량부 대신 2-하이드록시에틸아크릴레이트(2-Hydroxyethyl acrylate;HEA, Sigma-Aldrich)용액 100중량부를 혼합한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일하게 실시하였다.In the method of Example 3, 2-hydroxyethyl acrylate (2-Hydroxyethyl acrylate; HEA, Sigma-Aldrich) instead of 150 parts by weight of distilled water based on 100 parts by weight of polyethyleneglycol diacrylate (PEGDA) as a hydrophilic solution Except that 100 parts by weight of the solution was mixed, it was carried out in the same manner as in Example 3.

실시예 3의 방법에서, 친수성 용액으로 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(Polyethyleneglycol diacrylate,PEGDA) 100중량부에 대하여 증류수 150중량부 대신 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate;MMA, Sigma-Aldrich) 용액 900중량부를 혼합한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일하게 실시하였다.In the method of Example 3, 900 parts by weight of a methylmethacrylate (MMA, Sigma-Aldrich) solution instead of 150 parts by weight of distilled water with respect to 100 parts by weight of polyethyleneglycol diacrylate (PEGDA) as a hydrophilic solution was mixed. Except that, it was carried out in the same manner as in Example 3.

실시예 3의 방법에서, 친수성 용액으로 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(Polyethyleneglycol diacrylate,PEGDA) 100중량부에 대하여 증류수 150중량부 대신 메타크릴릭엑시드(Methacrylic acid;MAA, Sigma-Aldrich) 용액 100중량부를 혼합한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일하게 실시하였다.In the method of Example 3, 100 parts by weight of a methacrylic acid (MAA, Sigma-Aldrich) solution is mixed instead of 150 parts by weight of distilled water with respect to 100 parts by weight of polyethyleneglycol diacrylate (PEGDA) as a hydrophilic solution Except for the above, it was carried out in the same manner as in Example 3.

실시예 3의 방법에서, 친수성 용액으로 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(Polyethyleneglycol diacrylate,PEGDA) 100중량부에 대하여 증류수 150중량부 대신 에틸메타크릴레이트(Ethylmethacrylate;EMA, Sigma-Aldrich) 용액 100중량부를 혼합한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일하게 실시하였다.In the method of Example 3, 100 parts by weight of an ethyl methacrylate (EMA, Sigma-Aldrich) solution instead of 150 parts by weight of distilled water with respect to 100 parts by weight of polyethyleneglycol diacrylate (PEGDA) as a hydrophilic solution was mixed Except that, it was carried out in the same manner as in Example 3.

실시예 3의 방법에서, 친수성 용액으로 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(Polyethyleneglycol diacrylate,PEGDA)100중량부에 대하여 증류수 150중량부 대신 에틸아크릴레이트(Ethyl acrylate; EA, Sigma-Aldrich) 용액 100중량부를 혼합한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일하게 실시하였다.In the method of Example 3, 100 parts by weight of an ethyl acrylate (EA, Sigma-Aldrich) solution instead of 150 parts by weight of distilled water with respect to 100 parts by weight of polyethyleneglycol diacrylate (PEGDA) as a hydrophilic solution was mixed. Except that, it was carried out in the same manner as in Example 3.

실시예 2에서 제조한 스탬프를 통해 친수성 미세 패턴을 제조하였다.A hydrophilic micropattern was prepared through the stamp prepared in Example 2.

4 inch 실리콘 웨이퍼를 준비한 후, 실리콘 웨이퍼 상면에 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트(Polyethyleneglycol dimethacrylate;PEGDMA, Sigma-Aldrich) 100중량부에 대하여 2-하이드록시-2-메틸프로피오페논(HMPPP, Sigma-Aldrich) 3중량부와, 증류수 100중량부를 함유하는 친수성 용액을 스핀 코팅(10㎖, 500rpm, 30s)을 통해 도포하였다. 이후, 실시예 2에서 제조한 스탬프를 압착한 후, 350nm 자외선을 3분 동안 조사하여 친수성 용액을 경화시켰다. 이후, 친수성 용액이 경화된 친수성 미세 패턴을 스탬프로부터 분리하였다.After preparing a 4 inch silicon wafer, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone (HMPPP, Sigma-Aldrich) with respect to 100 parts by weight of polyethylene glycol dimethacrylate (PEGDMA, Sigma-Aldrich) on the upper surface of the silicon wafer ) 3 parts by weight and a hydrophilic solution containing 100 parts by weight of distilled water was applied through spin coating (10 ml, 500 rpm, 30 s). Thereafter, after pressing the stamp prepared in Example 2, the hydrophilic solution was cured by irradiating 350 nm UV light for 3 minutes. Thereafter, the hydrophilic micropattern in which the hydrophilic solution was cured was separated from the stamp.

분리된 친수성 미세 패턴을 주사전자현미경으로 관찰하였다.The separated hydrophilic micropatterns were observed with a scanning electron microscope.

실시예 11의 방법에서, 친수성 용액으로 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트(Polyethyleneglycol dimethacrylate;PEGDMA, Sigma-Aldrich) 100중량부에 대하여 증류수 150중량부 대신 메틸메타크릴레이트(Methylmethacrylate;MMA, Sigma-Aldrich) 용액 100중량부를 혼합한 것을 제외하고, 실시예 11과 동일하게 실시하였다. In the method of Example 11, instead of 150 parts by weight of distilled water based on 100 parts by weight of polyethyleneglycol dimethacrylate (PEGDMA, Sigma-Aldrich) as a hydrophilic solution, a methylmethacrylate (Methylmethacrylate; MMA, Sigma-Aldrich) solution Except for mixing 100 parts by weight, it was carried out in the same manner as in Example 11.

실시예 11의 방법에서, 친수성 용액으로 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트(Polyethyleneglycol dimethacrylate,PEGDMA) 100중량부에 대하여 증류수 150중량부 대신 메타크릴릭엑시드(Methacrylic acid,MAA)용액 10중량부를 혼합한 것을 제외하고, 실시예 11과 동일하게 실시하였다.In the method of Example 11, instead of 150 parts by weight of distilled water with respect to 100 parts by weight of polyethyleneglycol dimethacrylate (PEGDMA) as a hydrophilic solution, 10 parts by weight of a methacrylic acid (MAA) solution was mixed except that and carried out in the same manner as in Example 11.

실시예 11의 방법에서, 친수성 용액으로 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트(Polyethyleneglycol dimethacrylate,PEGDMA) 100중량부에 대하여 증류수 150중량부 대신 에틸메타크릴레이트(Ethyl methacrylate;EMA, Sigma-Aldrich)용액 100중량부를 혼합한 것을 제외하고, 실시예 11과 동일하게 실시하였다.In the method of Example 11, 100 parts by weight of an ethyl methacrylate (EMA, Sigma-Aldrich) solution instead of 150 parts by weight of distilled water with respect to 100 parts by weight of polyethyleneglycol dimethacrylate (PEGDMA) as a hydrophilic solution Except for mixing, it was carried out in the same manner as in Example 11.

실시예 11의 방법에서, 친수성 용액으로 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트(Polyethyleneglycol dimethacrylate,PEGDMA) 100중량부에 대하여 증류수 150중량부 대신 에틸아크릴레이트(Ethyl acrylate;EA, Sigma-Aldrich) 용액 100중량부를 혼합한 것을 제외하고, 실시예 11과 동일하게 실시하였다.In the method of Example 11, 100 parts by weight of an ethyl acrylate (EA, Sigma-Aldrich) solution instead of 150 parts by weight of distilled water with respect to 100 parts by weight of polyethyleneglycol dimethacrylate (PEGDMA) as a hydrophilic solution is mixed Except for the above, it was carried out in the same manner as in Example 11.

지름 200㎚, 간격 400㎚, 깊이 250㎚ 크기를 갖는 홀 패턴이 형성된 4 inch 실리콘 웨이퍼를 준비한 후, 실리콘 웨이퍼 상면에 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(Polyethyleneglycol diacrylate,PEGDA) 100중량부에 대하여 2-히드록시-2-메틸프로피오페논 (2-hydroxy-2-methylpropiophenone; HMPPP, Sigma-Aldrich) 3중량부를 함유하는 중합성 용액을 스핀 코팅(10㎖, 500rpm, 30s)을 통해 도포하였다. 이후, 350nm 자외선을 3분 동안 조사하여 중합성 용액을 경화시켜 스탬프의 친수성 미세 패턴을 형성한 다음, 친수성 미세 패턴의 상부 면에 액상의 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 100중량부에 대해 경화제 10중량부를 혼합한 실리콘계 예비중합체 용액을 스핀 코팅(50㎖, 100rpm, 1min)을 통해 도포한 후, 90℃에서 15분 동안 경화시켰다. 이후, 실리콘 웨이퍼로부터 친수성 미세 스탬프를 분리하였다. After preparing a 4-inch silicon wafer on which a hole pattern having a diameter of 200 nm, an interval of 400 nm, and a depth of 250 nm is formed, 2-hydroxyl based on 100 parts by weight of polyethyleneglycol diacrylate (PEGDA) on the upper surface of the silicon wafer A polymerizable solution containing 3 parts by weight of -2-methylpropiophenone (2-hydroxy-2-methylpropiophenone; HMPPP, Sigma-Aldrich) was applied through spin coating (10 ml, 500 rpm, 30 s). Thereafter, the polymerizable solution is cured by irradiating 350 nm ultraviolet light for 3 minutes to form a hydrophilic micropattern of the stamp, and then a curing agent 10 for 100 parts by weight of liquid polydimethylsiloxane (PDMS) on the upper surface of the hydrophilic micropattern. A silicone-based prepolymer solution mixed with parts by weight was applied through spin coating (50 ml, 100 rpm, 1 min), and then cured at 90° C. for 15 minutes. Thereafter, the hydrophilic micro-stamp was separated from the silicon wafer.

이후, 패턴이 형성되지 않은 순정 4 inch 실리콘 웨이퍼에 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(Polyethyleneglycol diacrylate,PEGDA) 100중량부에 대하여 2-히드록시-2-메틸프로피오페논 (2-hydroxy-2-methylpropiophenone, HMPPP) 3중량부를 함유하는 친수성 용액을 스핀 코팅(10㎖, 500rpm, 30s)을 통해 도포하였다. 이후, 친수성 용액의 상부 면에 친수성 미세 스탬프를 접촉시켜 친수성 미세 스탬프로 중합성 용액을 옮겼다. 이후, 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate,PMMA) 기판에 친수성 미세 스탬프를 접촉시킨 후, 350nm 자외선을 3분 동안 조사하여 친수성 용액을 경화시켰다. 이후, 친수성 용액이 경화된 친수성 미세 패턴을 스탬프로부터 분리하였다.After that, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone (2-hydroxy-2-methylpropiophenone, HMPPP) with respect to 100 parts by weight of polyethylene glycol diacrylate (PEGDA) on a genuine 4-inch silicon wafer without a pattern formed ) 3 parts by weight of a hydrophilic solution was applied through spin coating (10 ml, 500 rpm, 30 s). Thereafter, the polymerizable solution was transferred to the hydrophilic micro-stamp by contacting the hydrophilic micro-stamp on the upper surface of the hydrophilic solution. Thereafter, the hydrophilic micro-stamp was brought into contact with the polymethyl methacrylate (PMMA) substrate, and then the hydrophilic solution was cured by irradiating 350 nm UV light for 3 minutes. Thereafter, the hydrophilic micropattern in which the hydrophilic solution was cured was separated from the stamp.

분리된 친수성 미세 패턴을 주사전자현미경으로 관찰하였다.The separated hydrophilic micropatterns were observed with a scanning electron microscope.

도 3은 실시예 1 내지 실시예 2에서 제조한 친수성 미세 스탬프의 주사전자현미경 사진이다. 도 3을 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 2 모두, 약300nm의 폭을 갖는 선형 패턴이 선명하게 형성되어 있음을 확인할 수 있었다. 3 is a scanning electron microscope photograph of the hydrophilic micro-stamps prepared in Examples 1 to 2; Referring to FIG. 3 , in Examples 1 to 2, it was confirmed that a linear pattern having a width of about 300 nm was clearly formed.

도 4 내지 도 16은 본 발명의 실시예3 내지 실시예 15에서 제조한 친수성 미세 패턴의 주사전자현미경 사진이다. 도 4 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 실시예 3 내지 실시예 15 모두, 약300nm의 폭을 갖는 선형 패턴이 선명하게 형성되어 있음을 확인할 수 있었다. 즉, 본 발명의 친수성 미세 스탬프는 나노 크기의 패턴이 정밀하게 전사될 뿐만 아니라, 친수성 레진에 나노 크기의 정밀한 패턴을 형성할 수 있음을 확인하였다.4 to 16 are scanning electron micrographs of the hydrophilic micropatterns prepared in Examples 3 to 15 of the present invention. 4 to 16 , it was confirmed that, in all of Examples 3 to 15 of the present invention, a linear pattern having a width of about 300 nm was clearly formed. That is, it was confirmed that the hydrophilic micro-stamp of the present invention can not only precisely transfer nano-sized patterns, but also form nano-sized precise patterns on the hydrophilic resin.

도 17을 본 발명의 실시예 16에서 제조한 친수성 미세 패턴의 사진과, 이의 주사전자현미경 사진이다. 도 17을 참조하면 선형이 아닌, 홀 형상의 패턴 역시 정밀하게 전사될 수 있음을 확인할 수 있었다. 17 is a photograph of the hydrophilic micropattern prepared in Example 16 of the present invention, and a scanning electron microscope photograph thereof. Referring to FIG. 17 , it could be confirmed that a non-linear, hole-shaped pattern could also be accurately transferred.

선폭 300㎚, 간격 300㎚, 높이 300㎚ 크기를 갖는 선 패턴이 형성된 4inch 실리콘 웨이퍼를 준비한 후, 실리콘 웨이퍼 상면에 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(Polyethyleneglycol diacrylate, PEGDA) 100중량부에 대하여 2-히드록시-2-메틸프로피오페논 (2-hydroxy-2-methylpropiophenone, HMPPP) 용액 3중량부를 함유하는 중합성 용액을 스핀 코팅(10㎖, 500rpm, 30s)을 통해 도포하였다. 이후, 도포된 중합성 용액의 상부 면에 액상의 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 100중량부에 대해 경화제 10중량부를 혼합한 실리콘계 예비중합체 용액을 스핀 코팅(5㎖, 100rpm, 1min)을 통해 도포하였다. 그 다음 350nm 자외선을 3분 동안 조사하여 중합성 용액을 경화시켜 스탬프의 친수성 미세 패턴을 형성한 다음, 친수성 미세 패턴의 상부 면에 액상의 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 중합체 100중량부에 대해 경화제 10중량부를 혼합한 실리콘계 예비중합체 용액을 스핀 코팅(50㎖, 100rpm, 1min)을 통해 도포한 후, 90℃에서 15분 동안 경화시켜 탄성기재를 형성하였다. 제조된 친수성 미세 패턴의 두께(d1)와 탄성기재의 두께(d2)의 비(d1:d2)는 1:20이었다.After preparing a 4-inch silicon wafer on which a line pattern having a line width of 300 nm, an interval of 300 nm, and a height of 300 nm is formed, on the upper surface of the silicon wafer, 2-hydroxy- A polymerizable solution containing 3 parts by weight of a 2-methylpropiophenone (2-hydroxy-2-methylpropiophenone, HMPPP) solution was applied through spin coating (10 ml, 500 rpm, 30 s). Thereafter, a silicone-based prepolymer solution in which 10 parts by weight of a curing agent is mixed with 100 parts by weight of liquid polydimethylsiloxane (PDMS) is applied to the upper surface of the applied polymerizable solution through spin coating (5 ml, 100 rpm, 1 min). did Then, the polymerizable solution is cured by irradiating 350 nm UV light for 3 minutes to form a hydrophilic micropattern of the stamp, and then a curing agent is applied to 100 parts by weight of a liquid polydimethylsiloxane (PDMS) polymer on the upper surface of the hydrophilic micropattern. A silicone-based prepolymer solution mixed with 10 parts by weight was applied through spin coating (50 ml, 100 rpm, 1 min), and then cured at 90° C. for 15 minutes to form an elastic substrate. The ratio (d1:d2) of the thickness (d1) of the prepared hydrophilic micropattern to the thickness (d2) of the elastic substrate was 1:20.

이후, 실리콘 웨이퍼로부터 친수성 미세 스탬프를 분리한 후, 하기와 같이 친수성 미세 패턴을 제조하였다.Thereafter, after separating the hydrophilic micro-stamp from the silicon wafer, a hydrophilic micro-pattern was prepared as follows.

4inch 실리콘 웨이퍼를 준비한 후, 실리콘 웨이퍼 상면에 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(Polyethyleneglycol diacrylate,PEGDA) 100중량부에 대하여 2-히드록시-2-메틸프로피오페논 (2-hydroxy-2-methylpropiophenone, HMPPP) 3중량부를 함유하는 친수성 용액을 스핀 코팅(10㎖, 500rpm, 30s)을 통해 도포하였다. 이후, 제조한 스탬프를 압착한 후, 350nm 자외선을 3분 동안 조사하여 친수성 용액을 경화시켰다. 이후, 친수성 용액이 경화된 친수성 미세 패턴을 스탬프로부터 분리하였다.After preparing a 4 inch silicon wafer, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone (2-hydroxy-2-methylpropiophenone, HMPPP) 3 with respect to 100 parts by weight of polyethylene glycol diacrylate (PEGDA) on the upper surface of the silicon wafer A hydrophilic solution containing parts by weight was applied via spin coating (10 ml, 500 rpm, 30 s). Thereafter, after pressing the prepared stamp, the hydrophilic solution was cured by irradiating 350 nm ultraviolet rays for 3 minutes. Thereafter, the hydrophilic micropattern in which the hydrophilic solution was cured was separated from the stamp.

동일한 친수성 미세 스탬프를 통해 상기 친수성 미세 패턴 제조법을 10회 반복하여 10개의 친수성 미세 패턴을 제조하였다. 제조된 친수성 미세 패턴들의 각 표면을 관찰하여 신뢰성을 판단하였다. 관찰 결과, 하나의 친수성 미세 스탬프를 통해 반복 제조된 10개의 친수성 미세 패턴들 모두 정밀한 패턴이 형성되어 있음을 육안으로 확인할 수 있었다. 즉, 본 발명의 친수성 미세 스탬프는 신뢰성 있는 친수성 미세 패턴을 반복적으로 형성할 수 있음을 확인하였다.Through the same hydrophilic micro-stamp, the hydrophilic micro-pattern manufacturing method was repeated 10 times to prepare 10 hydrophilic micro-patterns. Reliability was determined by observing each surface of the prepared hydrophilic micropatterns. As a result of the observation, it was confirmed with the naked eye that precise patterns were formed in all ten hydrophilic micropatterns repeatedly manufactured through one hydrophilic micro-stamp. That is, it was confirmed that the hydrophilic micro-stamp of the present invention can repeatedly form a reliable hydrophilic micro-pattern.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described with specific details and limited examples and drawings, but these are only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications and variations are possible from these descriptions by those of ordinary skill in the art.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and not only the claims described below, but also all of the claims and all equivalents or equivalent modifications to the claims will be said to belong to the scope of the spirit of the present invention. .

Claims (18)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete (S1) 표면에 패턴을 포함하는 기판에 다관능성 수용성 단량체 및 광개시제를 포함하는 중합성 용액을 도포하는 단계;
(S2) 상기 도포된 중합성 용액을 광경화하여 친수성 미세 패턴을 형성하는 단계;
(S3) 상기 기판과 접촉된 상기 친수성 미세 패턴의 일면의 대향면에 실리콘계 예비중합체 용액을 도포하는 단계;
(S4) 상기 실리콘계 예비중합체 용액을 경화하는 단계;
를 포함하는 친수성 미세 스탬프의 제조방법.
(S1) applying a polymerizable solution containing a polyfunctional water-soluble monomer and a photoinitiator to a substrate including a pattern on the surface;
(S2) photocuring the applied polymerizable solution to form a hydrophilic fine pattern;
(S3) applying a silicone-based prepolymer solution to the opposite surface of one surface of the hydrophilic micro-pattern in contact with the substrate;
(S4) curing the silicone-based prepolymer solution;
A method for producing a hydrophilic fine stamp comprising a.
제 9항에 있어서,
상기 (S4) 단계에서, 실리콘계 예비중합체 용액은 열경화되는 것인, 친수성 미세 스탬프의 제조방법.
10. The method of claim 9,
In the step (S4), the silicone-based prepolymer solution is thermosetting, the method for producing a hydrophilic fine stamp.
제 10항에 있어서,
상기 열경화는 25℃ 내지 150℃ 온도 범위에서 10분 내지 48시간 동안 수행되는, 친수성 미세 스탬프의 제조방법.
11. The method of claim 10,
The thermosetting is carried out for 10 minutes to 48 hours at a temperature range of 25 ℃ to 150 ℃, a method for producing a hydrophilic fine stamp.
제 9항에 있어서,
상기 실리콘계 예비중합체 용액은 비닐기를 포함하는 폴리디메틸실록산계 예비중합체를 포함하는 것인, 친수성 미세 스탬프의 제조방법.
10. The method of claim 9,
The silicone-based prepolymer solution comprises a polydimethylsiloxane-based prepolymer including a vinyl group, a method for producing a hydrophilic fine stamp.
제 9항에 있어서,
상기 (S4) 단계 이후, 기판으로부터 친수성 미세 스탬프를 분리하는 단계를 더 포함하는, 친수성 미세 스탬프의 제조방법.
10. The method of claim 9,
After the step (S4), the method of manufacturing a hydrophilic micro-stamp further comprising the step of separating the hydrophilic micro-stamp from the substrate.
제 9항에 있어서,
상기 (S1) 단계 이후, (S2) 단계 이전,
상기 도포된 중합성 용액 상부에 실리콘계 예비중합체 용액으로 막을 형성하는 단계;를 더 포함하는 친수성 미세 스탬프의 제조방법.
10. The method of claim 9,
After step (S1), before step (S2),
Forming a film with a silicone-based prepolymer solution on the applied polymeric solution; Method for producing a hydrophilic fine stamp further comprising a.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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