KR20110122441A - A method of forming a nano structure - Google Patents

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KR20110122441A KR1020100041963A KR20100041963A KR20110122441A KR 20110122441 A KR20110122441 A KR 20110122441A KR 1020100041963 A KR1020100041963 A KR 1020100041963A KR 20100041963 A KR20100041963 A KR 20100041963A KR 20110122441 A KR20110122441 A KR 20110122441A
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최춘기
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한국전자통신연구원
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Abstract

PURPOSE: A method for forming a nano-structure is provided to easily expand the area of the nano-structure and to simplify operational processes by forming the nano-structure based on a roll-to-roll imprinting process. CONSTITUTION: A method for forming a nano-structure(160) includes the following: An imprint roller containing a plurality of nano-holes is formed. The nano-holes are capable of being regularly arranged. A roll-to-roll imprinting process is implemented on a substrate(162) using the imprint roller in order to form nano-protrusions(168). The nano-protrusions are hardened based on the irradiation of ultraviolet ray.

Description

나노 구조체의 형성 방법{A METHOD OF FORMING A NANO STRUCTURE}A method of forming a nanostructure {A METHOD OF FORMING A NANO STRUCTURE}

본 발명은 나노 구조체의 형성 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 롤투롤 임프린팅(Roll to Roll Imprinting) 공정을 이용하는 나노 구조체의 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a nanostructure, and more particularly, to a method of forming a nanostructure using a roll to roll imprinting process.

최근 디스플레이 패널, 태양광 모듈, 발광 다이오드(light emitting diode:LED), 및 메타 물질 등의 제작에 널리 적용될 수 있는 나노 구조체에 대한 수요가 증가하고 있다. 특히 나노 구조체를 이용하여 형성되는 메타 물질은 음굴절 특성을 가지기 때문에 수퍼렌즈, 투명/음향 망토, 초소형 안테나, 의료진단용 이미징, 나노 이미징 현미경 및 나노분해능 광리소그래피 등 신기능 특성을 갖는 다양한 소자 및 부품에 이용될 수 있다. Recently, the demand for nanostructures that can be widely applied to the manufacturing of display panels, solar modules, light emitting diodes (LEDs), and metamaterials is increasing. In particular, since meta-materials formed using nanostructures have negative refractive characteristics, they can be applied to various devices and components having new functional characteristics such as superlenses, transparent / acoustic cloaks, micro antennas, medical diagnostic imaging, nano-imaging microscopes, and nanoresolution photolithography. Can be used.

나노 구조체는 굴절률이 다른 여러 가지 막들을 순차적으로 적층하여 형성할 수 있다. 여러 가지 막들이 순차적으로 적층된 구조는 무기계 재료를 증착하거나 스퍼터링 방식으로 형성하게 되는데, 이는 진공 장비를 이용해야 할 뿐만 아니라 복수의 막을 적층해야 하므로 공정이 복잡하고 제조 비용이 높아진다. The nanostructures may be formed by sequentially stacking various films having different refractive indices. The structure in which several films are sequentially stacked is formed by depositing or sputtering an inorganic material, which requires complicated processing and high manufacturing costs because not only vacuum equipment but also a plurality of films must be stacked.

최근 나방눈(Moth-eye) 타입의 나노 구조체가 제안되고 있다. 나방눈 타입의 나노 구조체는 수백 나노 미터 크기로 규칙적인 돌기 배열을 가지는 구조를 가진다. 이러한 나방눈 구조의 나노 구조체의 상용화를 위한 다양한 연구가 이루어지고 있다.
Recently, moth-eye type nanostructures have been proposed. The moth-shaped nanostructure has a structure of regular projections of several hundred nanometers in size. Various studies have been made for the commercialization of the nanostructure of the moth eye structure.

본 발명의 개념에 의한 실시 예들이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 공정 마진이 향상된 나노 구조체의 형성 방법을 제공하는 것이다.One technical problem to be solved by the embodiments according to the concept of the present invention is to provide a method for forming a nanostructure with improved process margin.

본 발명의 개념에 의한 실시 예들이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 생산성을 향상시킬 수 있는 나노 구조체의 형성 방법을 제공하는 것이다.Another technical problem to be solved by the embodiments according to the concept of the present invention is to provide a method for forming a nanostructure that can improve the productivity.

상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 나노 구조체의 형성 방법이 제공된다. 본 발명의 개념에 의한 실시 예에 따른 나노 구조체의 형성 방법은 복수의 나노 홀들이 포함된 프린트 롤러를 형성하는 것, 상기 프린트 롤러를 이용하는 롤투롤 임프린팅(Roll to roll Imprinting) 공정을 상기 기판에 수행하여 나노 돌기들을 형성하는 것 및 상기 나노 돌기들을 경화하는 것을 포함하되, 상기 나노 돌기들은 상기 롤투롤 임프린팅 공정에 의해 형성됨과 동시에 경화되는 것을 특징으로 한다.There is provided a method of forming a nanostructure to solve the above technical problems. According to an embodiment of the inventive concept, a method of forming a nanostructure includes forming a print roller including a plurality of nano holes, and performing a roll to roll imprinting process using the print roller on the substrate. And forming nano protrusions and curing the nano protrusions, wherein the nano protrusions are formed by the roll-to-roll imprinting process and cured at the same time.

본 발명의 개념에 의한 실시 예들에 의하면, 나노 홀들이 형성된 프린트 롤러를 이용하는 롤투롤 임프린팅 공정으로 나노 구조체를 형성한다. 이에 따라, 나노 구조체의 대면적화가 용이하고, 공정 과정이 단순화되어 나노 구조체의 대량 생산이 가능하다. 또한, 롤투롤 임프린팅 공정은 비진공(예를 들어, 대기압 등) 상태에서 수행될 수 있어서 진공 장비가 불필요하므로 저비용으로 나노 구조체를 형성할 수 있다. 따라서 나노 구조체의 제조 원가를 낮출 수 있고 상용화를 용이하게 할 수 있다.According to embodiments of the inventive concept, a nanostructure is formed by a roll-to-roll imprinting process using a print roller having nano holes. Accordingly, the large area of the nanostructure is easy and the process is simplified to allow mass production of the nanostructure. In addition, the roll-to-roll imprinting process may be performed in a non-vacuum (for example, atmospheric pressure) state, so that no vacuum equipment is required, thereby forming a nanostructure at low cost. Therefore, the manufacturing cost of the nanostructure can be lowered and the commercialization can be facilitated.

도1은 본 발명의 개념에 의한 실시 예들에 따른 나노 구조체의 형성 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
도2a 내지 도2d은 본 발명의 개념에 의한 일 실시 예에 따른 임프린트 롤러를 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들 및 사시도이다.
도3a 내지 도3d는 본 발명의 개념에 의한 일 실시 예에 따른 임프린트 롤러 형성에 사용되는 스탬프를 형성하는 방법의 변형 예를 설명하기 위한 단면도들이다.
도4a 및 도4c는 본 발명의 개념에 의한 다른 실시 예에 따른 임프린트 롤러의 형성 방법을 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.
도5 및 도6은 본 발명의 개념에 의한 실시 예들에 따라 형성된 임프린트 롤러를 이용하여 나노 구조체를 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도7은 본 발명의 개념에 의한 실시 예들에 따라 형성된 나노 구조체의 사시도이다.1 is a flow chart illustrating a method of forming a nanostructure according to embodiments of the present invention.
2A to 2D are cross-sectional views and perspective views illustrating a method of forming an imprint roller according to an embodiment of the inventive concept.
3A to 3D are cross-sectional views illustrating a modified example of a method of forming a stamp used to form an imprint roller according to an embodiment of the inventive concept.
4A and 4C are perspective views and cross-sectional views for describing a method of forming an imprint roller according to another exemplary embodiment of the inventive concept.
5 and 6 are cross-sectional views illustrating a method of forming a nanostructure by using an imprint roller formed according to embodiments of the inventive concept.
7 is a perspective view of a nanostructure formed according to embodiments of the inventive concept.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art.

도면들에 있어서 구성들의 크기 및 두께 등은 명확성을 위하여 과장되는 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다.In the drawings, sizes, thicknesses, etc. of components are exaggerated for clarity. In addition, where a layer is said to be "on" another layer or substrate, it may be formed directly on the other layer or substrate, or a third layer may be interposed therebetween.

본 명세서에서 '및/또는' 이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면에 표현된 구성요소들의 두께 및 상대적인 두께는 본 발명의 실시 예들을 명확하게 표현하기 위해 과장된 것일 수 있다. The expression 'and / or' is used herein to include at least one of the components listed before and after. Portions denoted by like reference numerals denote like elements throughout the specification. The thickness and relative thickness of the components represented in the drawings may be exaggerated to clearly express embodiments of the present invention.

도1은 본 발명의 개념에 의한 실시 예들에 따른 나노 구조체의 형성방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.1 is a flow chart illustrating a method of forming a nanostructure according to embodiments of the present invention.

도1을 참조하면, 나노 구조체를 형성하기 위해서 복수의 나노 홀들이 포함된 롤러를 형성한다.(S200) Referring to Figure 1, to form a nanostructure to form a roller containing a plurality of nano holes (S200).

도2a 내지 도2d는 본 발명의 개념에 의한 일 실시 예에 따른 상기 임프린트 롤러 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들 및 사시도이다.2A through 2D are cross-sectional views and perspective views illustrating a method of forming an imprint roller according to an embodiment of the inventive concept.

도2a를 참조하면, 복수의 양각 패턴들(102)이 포함된 스탬프(100)가 형성될 수 있다. 상기 스탬프(100)의 양각 패턴들(102)은 전자빔 리소그래피 공정(Electron Beam Lithography Process), 나노스피어 리소그래피 공정(Nanosphere Lithography Process), 또는 나노 간섭 리소그래피 공정(Nano Interference Lithography Process)등을 수행하여 형성될 수 있다. 상기 양각 패턴들(102)의 폭들은 수십 내지 수백 나노미터일 수 있다. 상기 스탬프(100)는 실리콘을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2A, a stamp 100 including a plurality of embossed patterns 102 may be formed. The relief patterns 102 of the stamp 100 may be formed by performing an Electron Beam Lithography Process, a Nanosphere Lithography Process, or a Nano Interference Lithography Process. Can be. Widths of the relief patterns 102 may be tens to hundreds of nanometers. The stamp 100 may include silicon.

도2b를 참조하면, 상기 스탬프(100)에 주형 형성 물질을 도포하여서 상기 양각 패턴들(102)이 전사된 주형(130)을 형성할 수 있다. 상기 주형(130)을 형성하는 것은 고분자 화합물이 함유된 용액을 상기 스탬프(100) 상에 스핀 코팅하는 것 및 상기 용액을 경화시키는 것을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 고분자 화합물은 폴리디메틸실록산 (Polydimethylsiloxane:PDMS)일 수 있다. Referring to FIG. 2B, a mold forming material may be coated on the stamp 100 to form a mold 130 to which the embossed patterns 102 are transferred. Forming the mold 130 may include spin coating a solution containing a polymer compound on the stamp 100 and curing the solution. For example, the polymer compound may be polydimethylsiloxane (PDMS).

이와 달리 상기 주형 형성 물질은 금속 물질일 수 있다. 상기 주형(130)은 금속 물질이 함유된 전해액을 이용하는 전해 도금 공정에 의해서 형성될 수 있다. 상기 전해 도금 공정은 전류를 인가하여 금속 이온을 환원시켜서 상기 스탬프(100) 표면에 금속 물질을 석출하는 공정이다. 예컨대, 상기 주형(130)은 니켈(Ni), 구리(Cu) 또는 그 합금으로 형성될 수 있다. Alternatively, the mold forming material may be a metal material. The mold 130 may be formed by an electroplating process using an electrolytic solution containing a metal material. The electroplating process is a process of depositing a metal material on the surface of the stamp 100 by applying a current to reduce the metal ions. For example, the mold 130 may be formed of nickel (Ni), copper (Cu), or an alloy thereof.

도2c 및 도2d를 참조하면, 상기 스탬프(100)를 상기 주형(130)으로부터 제거하고, 상기 주형(130)의 하부 면을 원통형 롤러(140)에 접착하여서 임프린트 롤러(150)를 형성할 수 있다.2C and 2D, the imprint roller 150 may be formed by removing the stamp 100 from the mold 130 and adhering the lower surface of the mold 130 to the cylindrical roller 140. have.

상기 임프린트 롤러(150)는 복수의 나노 홀들(133)을 포함할 수 있다. 상기 나노 홀들(133)은 규칙적으로 배열될 수 있다. The imprint roller 150 may include a plurality of nano holes 133. The nano holes 133 may be arranged regularly.

상기 스탬프(100)는 다른 방법으로 형성될 수 있다. 도3a 내지 도3c는 상기 스탬프(100)를 형성하는 방법에 대한 변형 예를 설명하기 위한 단면도들이다.The stamp 100 may be formed by other methods. 3A to 3C are cross-sectional views illustrating a modified example of a method of forming the stamp 100.

도3a를 참조하면, 보조 기판(110) 상에 음각 패턴들(115)을 포함하는 물질막(113)을 형성할 수 있다. 상기 보조 기판(110)은 하드 기판 또는 플렉서블 기판을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 보조 기판(110)이 하드 기판인 경우, 상기 보조 기판(110)은 석영(Quartz), 실리콘(Si), 및 산화 실리콘(SiO) 중에 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 보조 기판(110)이 플렉서블 기판인 경우, 상기 보조 기판(110)은 고분자 필름일 수 있으며, PMMA(Polymethylmethacrylate), PC(Polycarbonate), COC(Cycloolefin Copolymer), PET(Polyethylene Terephthalate), 및 PE(Polyimide) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3A, a material layer 113 including negative patterns 115 may be formed on the auxiliary substrate 110. The auxiliary substrate 110 may include a hard substrate or a flexible substrate. For example, when the auxiliary substrate 110 is a hard substrate, the auxiliary substrate 110 may include at least one selected from quartz, silicon (Si), and silicon oxide (SiO). When the auxiliary substrate 110 is a flexible substrate, the auxiliary substrate 110 may be a polymer film, and may be polymethylmethacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), cycloolefin copolymer (COC), polyethylene terephthalate (PET), and PE (PE). Polyimide) may include at least one selected from.

상기 물질막(113)는 금속 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 금속 물질은 알루미늄일 수 있다. 예컨대, 상기 물질막(113)은 순도가 99.99% 이상이 되는 것과 표면의 거칠기(Roughness)가 우수한 것이 양극 산화 공정에서 유리할 수 있다. The material layer 113 may include a metal material. For example, the metal material may be aluminum. For example, it may be advantageous in the anodizing process that the material layer 113 has a purity of 99.99% or more and excellent surface roughness.

상기 물질막(113)에 양극 산화 공정을 수행하여 상기 음각 패턴들(115)을 형성할 수 있다. 상기 양극 산화 공정은 옥살산(Oxalic acid) 용액을 사용하여서 수행할 수 있다. 상기 옥살산(Oxalic acid) 용액의 농도는 예컨대, 0.3M 일수 있다. 상기 양극 산화 공정은 상기 물질막(113)에 산화막을 형성하는 제1 단계 및 상기 산화막을 부분적으로 제거하는 제2 단계를 포함할 수 있다. The engraved patterns 115 may be formed by performing anodization on the material layer 113. The anodic oxidation process may be performed using an oxalic acid solution. The concentration of the oxalic acid solution may be, for example, 0.3M. The anodic oxidation process may include a first step of forming an oxide film on the material layer 113 and a second step of partially removing the oxide film.

상기 양극 산화 공정은 동일한 공정 조건과 동일한 시간에서 2~5회 반복하여 수행할 수 있다. 제1 양극 산화 공정 후에 제2 양극 산화 공정을 진행하기 전에 상기 물직막(113)의 표면에 형성된 산화막을 선택적으로 제거하는 공정을 더 포함할 수 있다. 이때, 산화막을 제거하는 공정은 제1 양극 산화 공정의 공정 시간과 동일하게 할 수 있다. 상기 제1 양극 산화 공정에 의해 형성된 음각 패턴들보다 제2 양극 산화 공정에 의해서 균일하고 정렬된 음각 패턴들을 형성할 수 있다. 상기 양극 산화 공정의 반복 횟수가 증가할수록, 상기 물질막(113)에 균일하고 정렬된 음각 패턴을 형성할 수 있기 때문에 특성이 개선된 나노 구조체를 형성하는데 더 유리할 수 있다.The anodic oxidation process may be repeated 2 to 5 times at the same process conditions and at the same time. The method may further include a step of selectively removing the oxide film formed on the surface of the vertical film 113 before the second anodic oxidation process after the first anodic oxidation process. At this time, the step of removing the oxide film may be the same as the process time of the first anodic oxidation step. More uniform and aligned intaglio patterns may be formed by a second anodization process than intaglio patterns formed by the first anodization process. As the number of repetitions of the anodic oxidation process increases, it may be more advantageous to form nanostructures having improved characteristics since the uniform pattern patterns may be formed on the material layer 113.

상기 양극 산화 공정을 수행하기 전에 상기 물질막(113)을 세척할 수 있다. 상기 물질막(113)을 세척하는 것은 증류수, 아세톤, 및 이소프로필 알코올이 포함된 용액을 이용하여서 상기 물질막(113)에 초음파 세척 공정을 수행하는 것일 수 있다. 상기 세척 공정의 반응 시간은 5~10분일 수 있다. 상기 세척 공정에 의해 상기 물질막(113)의 표면에 불순물을 제거할 수 있다.The material layer 113 may be washed before performing the anodization process. The washing of the material film 113 may be performed by performing an ultrasonic cleaning process on the material film 113 using a solution containing distilled water, acetone, and isopropyl alcohol. The reaction time of the washing process may be 5 to 10 minutes. Impurities may be removed from the surface of the material film 113 by the cleaning process.

또한 상기 양극 산화 공정을 수행하기 전에 상기 물질막(113)의 표면에 형성될 수 있는 자연 산화막을 선택적으로 제거하는 공정을 수행할 수 있다. 상기 물질막(113)의 표면에 산화막을 제거하는 것은 크롬산(Chromic acid)과 인산(Phosphoric acid)이 동일한 비율로 포함된 용액을 이용할 수 있다. 상기 산화막 제거 공정은 예컨대, 1.8 wt%의 크롬산(Chromic acid)과 6 wt%의 인산(Phosphoric acid)을 1:1 비율로 섞은 용액에서 반응 온도는 60℃이고 반응 시간은 30분 내지 1시간인 공정 조건으로 수행될 수 있다. 또한 상기 산화막 제거 공정은 상기 반응 시간 동안 반응 온도가 일정하게 유지될 수 있다. In addition, before performing the anodic oxidation process, a process of selectively removing the native oxide film that may be formed on the surface of the material layer 113 may be performed. Removing the oxide film on the surface of the material film 113 may use a solution containing chromic acid and phosphoic acid in the same ratio. The oxide film removing process is, for example, a solution of 1.8 wt% chromic acid and 6 wt% phosphate (Phosphoric acid) in a 1: 1 ratio, the reaction temperature is 60 ℃ and the reaction time is 30 minutes to 1 hour Can be carried out under process conditions. In addition, the oxide film removing process may maintain a constant reaction temperature during the reaction time.

이에 더하여, 상기 양극 산화 공정을 수행하기 전에 상기 물질막(113)의 표면에 전해 연마 공정을 수행하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 전해 연마 공정은 과염소산(Perchloric)과 에탄올(Ethanol)용액을 1:4 비율로 함유하는 용액을 이용하여 정전류 방법에 의해 수행될 수 있다. 상기 전해 연마 공정을 수행하기 전에 연마가 필요없는 표면에 포토레지스트(Photoresist) 또는 매니큐어를 도포하여 전해 연마를 방지할 수 있다. 상기 연마공정에 의해서 상기 물질막(113)의 표면 막의 거칠기를 최소화할 수 있다. 상기 전해 연마 공정은 전류를 인가하여, 전해 용액에 함유된 전해 이온들이 상기 물질막(113)의 표면에서 금속 원자들과 반응하여서 표면을 매끄럽게 연마할 수 있다.In addition, the method may further include performing an electropolishing process on the surface of the material film 113 before performing the anodization process. The electropolishing process may be performed by a constant current method using a solution containing a perchloric acid and an ethanol solution in a ratio of 1: 4. Before performing the electropolishing process, a photoresist or a nail polish may be applied to a surface that does not require polishing to prevent electropolishing. Roughness of the surface film of the material film 113 may be minimized by the polishing process. In the electropolishing process, an electric current may be applied to smoothly polish the surface by reacting the electrolytic ions contained in the electrolytic solution with metal atoms on the surface of the material film 113.

상기 양극 산화 공정을 수행한 후에 상기 물질막(113)에 포어 와이드닝 공정(Pore Widening Process)를 더 수행할 수 있다. 상기 포어 와이드닝 공정(Pore Widening Process)은 예컨대, 5wt%의 인산을 이용하여서 반응 온도를 30℃로 유지하는 공정 조건에 의해서 수행될 수 있다. 상기 반응 시간은 상기 양극 산화 공정에 의해 산화된 두께가 증가함 따라 비례하여 증가할 수 있다. 상기 물질막(113)에 상기 포어 와이드닝 공정(Pore Widening Process)을 수행하는 것에 의해서 상기 음각 패턴들(115)의 크기를 조절할 수 있다.After performing the anodization process, a pore widening process may be further performed on the material layer 113. The pore widening process may be performed by process conditions that maintain the reaction temperature at 30 ° C. using, for example, 5 wt% of phosphoric acid. The reaction time may increase proportionally as the thickness oxidized by the anodic oxidation process increases. The size of the intaglio patterns 115 may be adjusted by performing the pore widening process on the material layer 113.

도3b 및 도3c를 참조하면, 상기 물질막(113) 상에 고분자 화합물을 도포하고 상기 물질막(113)의 상기 음각 패턴들(115)을 전사하여서 양각 패턴들(102)이 포함된 스탬프(100)를 형성할 수 있다. 상기 스탬프(100)를 형성하는 것은 고분자 화합물이 함유된 용액을 상기 보조 기판(110) 상에 스핀 코팅하는 것 및 상기 고분자 화합물을 경화시키는 것을 포함할 수 있다. 상기 고분자 화합물은 성형 가공성 및 내구성이 상대적으로 좋은 물질일 수 있다. 예컨대, 상기 고분자 화합물은 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane:PDMS) 또는 폴리이미드(Polyimide)일 수 있다.3B and 3C, a stamp including a relief pattern 102 by applying a polymer compound on the material layer 113 and transferring the intaglio patterns 115 of the material layer 113 may be performed. 100) can be formed. Forming the stamp 100 may include spin coating a solution containing a polymer compound on the auxiliary substrate 110 and curing the polymer compound. The polymer compound may be a material having a relatively good moldability and durability. For example, the polymer compound may be polydimethylsiloxane (PDMS) or polyimide.

도4a 및 도4c는 본 발명의 개념에 의한 다른 일 실시 예에 따른 상기 임프린트 롤러 형성 방법을 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.4A and 4C are perspective and cross-sectional views for describing the method of forming the imprint roller, according to another exemplary embodiment of the inventive concept.

도4a를 참조하면, 원통형 롤러(140)에 금속층(135)을 형성할 수 있다. 상기 금속층(135)은 알루미늄을 함유할 수 있다. 예컨대, 상기 금속층(135)은 알루미늄의 함유량이 99.99% 이상일 수 있다. Referring to FIG. 4A, a metal layer 135 may be formed on the cylindrical roller 140. The metal layer 135 may contain aluminum. For example, the metal layer 135 may have an aluminum content of 99.99% or more.

도4b 및 도4c를 참조하면, 상기 원통형 롤러(140) 상에 형성된 상기 금속층(135)의 표면에 양극 산화 공정에 의해서 직접적으로 복수의 나노 홀들(137)을 형성하여서 임프린트 롤러(150)을 형성할 수 있다. 상기 양극 산화 공정은 도3a에서 상술한 방법과 동일한 방법에 의해 수행될 수 있으나, 그 공정 조건은 상이할 수 있다. 4B and 4C, the imprint roller 150 is formed by directly forming a plurality of nano holes 137 on the surface of the metal layer 135 formed on the cylindrical roller 140 by an anodizing process. can do. The anodic oxidation process may be performed by the same method as described above in FIG. 3A, but the process conditions may be different.

상기 양극 산화 공정을 수행하기 전에 상기 금속층(135)을 세척할 수 있다. 또한 상기 양극 산화 공정을 수행하기 전에 상기 금속층(135)의 표면에 자연 산화막을 제거하는 공정을 수행하는 것을 더 포함할 수 있다. 이에 더하여, 상기 양극 산화 공정을 수행하기 전에 상기 금속층(135) 표면의 거칠기를 최소화할 수 있도록 상기 금속층(135)의 표면에 연막 공정을 전해 연마 공정을 수행하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 공정들은 도3a에서 상술한 방법과 동일한 방법으로 수행될 수 있다.The metal layer 135 may be washed before performing the anodic oxidation process. The method may further include performing a process of removing a natural oxide film on the surface of the metal layer 135 before performing the anodization process. In addition, before performing the anodic oxidation process, the surface of the metal layer 135 may be electrolytically polished to perform a smoke screening process to minimize the roughness of the surface of the metal layer 135. The processes may be performed in the same manner as described above in FIG. 3A.

상기 양극 산화 공정을 수행한 후에 상기 임프린트 롤러(150)에 포어 와이드닝 공정(Pore Widening Process)를 더 수행할 수 있다. 상기 포어 와이드닝 공정(Pore Widening Process)에 의해서 상기 임프린트 롤러(150)에 형성된 상기 나노 홀들(137)의 크기를 조절할 수 있다. 상기 포어 와이드닝 공정(Pore Widening Process)은 도3a에서 상술한 방법과 동일한 방법으로 수행될 수 있다.After performing the anodization process, a pore widening process may be further performed on the imprint roller 150. The size of the nano holes 137 formed in the imprint roller 150 may be adjusted by the pore widening process. The pore widening process may be performed by the same method as described above with reference to FIG. 3A.

도5 및 도6은 본 발명의 개념에 의한 실시 예들에 따른 임프린트 롤러를 이용하여 나노 구조체를 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.5 and 6 are cross-sectional views illustrating a method of forming a nanostructure by using an imprint roller according to embodiments of the inventive concept.

도1 및 도5를 참조하면, 나노 구조체가 형성될 기판(162)를 준비한다(S210). 상기 기판(162)은 하드 기판 또는 플렉서블 기판일 수 있다. 예컨대, 상기 기판(162)이 하드 기판인 경우, 상기 기판(162)은 석영(Quartz), 실리콘(Si), 및 산화실리콘(SiO) 중에 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 상기 기판(162)이 플렉서블 기판인 경우, 상기 기판(162)은 고분자 필름일 수 있으며, PMMA(Polymethylmethacrylate), PC(Polycarbonate), COC(Cycloolefin Copolymer), PET(Polyethylene Terephthalate), PI(Polyimide) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.1 and 5, a substrate 162 on which a nanostructure is to be prepared is prepared (S210). The substrate 162 may be a hard substrate or a flexible substrate. For example, when the substrate 162 is a hard substrate, the substrate 162 may include at least one selected from quartz, silicon, and silicon oxide. In addition, when the substrate 162 is a flexible substrate, the substrate 162 may be a polymer film, and may include polymethylmethacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), cycloolefin copolymer (COC), polyethylene terephthalate (PET), and polyimide (PI). It may include at least one selected from.

상기 기판(162)에 임프린트용 소재(164)를 도포할 수 있다. 상기 임프린트용 소재(164)는 경화성 폴리머(Curable polymer)를 포함할 수 있으며, 상기 경화성 폴리머는 에폭시계(Epoxy) 폴리머 또는 아크릴레이트계(Acrylate)의 폴리머를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 경화성 폴리머는 PMMA(Polymethylmethacrylate), PC(Polycarbonate), 또는 PET(Polyethylene Terephthalate)을 포함할 수 있다.An imprint material 164 may be coated on the substrate 162. The imprint material 164 may include a curable polymer, and the curable polymer may include an epoxy polymer or an acrylate polymer. For example, the curable polymer may include polymethylmethacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), or polyethylene terephthalate (PET).

도1 및 도6을 참조하면, 상기 임프린트용 소재(164)상에 상기 임프린트 롤러(150)를 이용하는 롤투롤 임프린팅 공정을 수행하여서 나노 돌기들(168)을 형성함과 동시에 경화하여 나노 구조체(160)를 형성할 수 있다(S220). 상기 롤투롤 임프린팅 공정은 상기 임프린트 롤러(150)가 회전하면서 상기 기판(162)상에 형성된 상기 임프린팅 소재(164)의 표면을 지나가는 것에 의해서 상기 나노 돌기들(168)을 형성할 수 있다. 상기 나노 돌기들(168)은 롤투롤 임프린팅 공정에 의해서 형성됨과 동시에 경화될 수 있다. 상기 경화하는 공정은 자외선 광원에 의해 수행될 수 있다. 1 and 6, by performing a roll-to-roll imprinting process using the imprint roller 150 on the imprint material 164, the nano-projections 168 are formed and simultaneously cured to form the nano-structures ( 160 may be formed (S220). The roll-to-roll imprinting process may form the nano protrusions 168 by passing the surface of the imprinting material 164 formed on the substrate 162 while the imprint roller 150 rotates. The nano protrusions 168 may be formed by a roll-to-roll imprinting process and simultaneously cured. The curing process may be performed by an ultraviolet light source.

상기 나노 구조체(160)를 형성하는 것은 상기 롤투롤 임프린팅 공정 및 상기 경화 공정을 수행한 후에 제2 경화 공정을 수행하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 경화 공정은 열풍 건조 및 적외선 광원 중에서 선택된 적어도 하나를 이용하여 수행될 수 있다.Forming the nanostructure 160 may further include performing a second curing process after performing the roll-to-roll imprinting process and the curing process. The second curing process may be performed using at least one selected from hot air drying and an infrared light source.

상기 나노 돌기들(168)은 반타원체 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 나노 돌기들(168)이 반타원체 구조인 경우, 그 종횡비가 1.5 이상일 수 있다.The nano protrusions 168 may have a semi-elliptic structure. For example, when the nano-projections 168 have a semi-elliptic structure, the aspect ratio may be 1.5 or more.

상술한 것과 달리, 상기 나노 구조체(160)를 형성하는 것은 상기 임프린트 롤러(150)에 포함된 상기 나노 홀들(133,137)에 의해서 상기 기판(162)상에 복수의 예비 나노 돌기들(미도시)을 형성하는 것 및 상기 예비 나노 돌기들(미도시)을 경화하여 나노 돌기들(168)을 형성하는 것을 포함할 수 있다.Unlike the above-described method, forming the nanostructure 160 forms a plurality of preliminary nano protrusions (not shown) on the substrate 162 by the nano holes 133 and 137 included in the imprint roller 150. And forming the nano protrusions 168 by curing the preliminary nano protrusions (not shown).

상기 예비 나노 돌기들(미도시)는 상기 나노 홀들(133,137)에 프린트 잉크를 채우는 것 및 상기 프린트 잉크를 상기 기판(162)상에 프린트하는 것을 포함하는 롤투롤 프린팅 공정에 의해 형성될 수 있다. 상기 프린트 잉크는 경화성 폴리머(Curable polymer)를 포함할 수 있으며, 상기 경화성 폴리머는 에폭시계(Epoxy) 폴리머 또는 아크릴레이트계(Acrylate)의 폴리머를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 경화성 폴리머는 PMMA(Polymethylmethacrylate), PC(Polycarbonate), 또는 PET(Polyethylene Terephthalate)을 포함할 수 있다.The preliminary nano protrusions (not shown) may be formed by a roll-to-roll printing process including filling a print ink in the nano holes 133 and 137 and printing the print ink on the substrate 162. The print ink may include a curable polymer, and the curable polymer may include an epoxy polymer or an acrylate polymer. For example, the curable polymer may include polymethylmethacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), or polyethylene terephthalate (PET).

상기 예비 돌기들(미도시)를 경화하는 것은 자외선 광원에 의해 수행될 수 있다. 상기 자외선 광원에 의해 경화 공정 후에 제2 경화 공정이 더 수행될 수 있다. 상기 제2 경화 공정은 열풍 건조, 및 적외선 광원 중에서 선택된 적어도 하나를 이용하여 수행될 수 있다. Curing the preliminary protrusions (not shown) may be performed by an ultraviolet light source. The second curing process may be further performed after the curing process by the ultraviolet light source. The second curing process may be performed using at least one selected from hot air drying and an infrared light source.

도7은 본 발명의 개념에 의한 실시 예들에 의해 형성된 나노 구조체를 설명하기 위한 사시도이다.7 is a perspective view for explaining a nanostructure formed by embodiments according to the concept of the present invention.

도7을 참조하면, 상기 나노 구조체(160)는 복수의 상기 나노 돌기들(168)을 포함할 수 있다. 상기 나노 돌기들(168)은 균일한 형태를 가지고, 상기 기판(162)상에 규칙적으로 정렬될 수 있다.Referring to FIG. 7, the nanostructure 160 may include a plurality of the nano protrusions 168. The nano protrusions 168 may have a uniform shape and may be regularly aligned on the substrate 162.

상기 나노 구조체(160)는 상기 나노 돌기들(168)에 의해서 외부로부터 입사되는 빛이 산란되어 빛의 반사를 최소화하는 반사 방지 기능을 가질 수 있다.The nanostructure 160 may have an antireflection function to minimize light reflection by scattering light incident from the outside by the nano protrusions 168.

또한 상기 나노 돌기들(168)이 포함된 상기 나노 구조체(160)는 먼지, 지문 등에 의한 오염물들 또는 물방울이 상기 나노 구조체(160)의 표면에 떨어졌을 때, 상기 나노 돌기들(168) 때문에 오염물 또는 물방울이 표면에 접촉하는 면적이 크게 줄어서 표면장력이 떨어진다. 따라서 먼지 등의 오염물이 흡착되거나 물방울이 표면에 흡수되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 먼지 등의 오염물 또는 물방울 등에 대해 먼지방지, 지문방지, 및 초발수성 등의 기능을 할 수 있다.In addition, the nanostructures 160 including the nano protrusions 168 may be contaminated due to the nano protrusions 168 when contaminants or water droplets fall on the surface of the nano structure 160. The area where water droplets come into contact with the surface is greatly reduced, resulting in a drop in surface tension. Therefore, contaminants such as dust or the like can be prevented from being adsorbed onto the surface. Therefore, it can function as dust prevention, fingerprint prevention, and super water repellency against contaminants such as dust or water droplets.

상기 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예들에 따른 나노 구조체(160)는 나노 홀(139)들이 포함된 임프린트 롤러(150)를 형성한 후, 상기 임프린트 롤러(150)을 이용하는 롤투롤 프린트 공정에 의해 형성될 수 있다. 이에 따라, 나노 구조체의 대면적화가 용이하고, 공정 과정이 단순화되어 공정 마진을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 나노 구조체의 대량 생산이 가능하다. 또한 상기 롤투롤 프린트 공정은 비진공 상태(예를 들어, 대기압)에서 수행할 수 있기 때문에 진공 장비가 불필요하므로 저비용으로 나노 구조체를 형성할 수 있다. 따라서 나노 구조체의 제조 원가를 낮출 수 있고 상용화를 용이하게 할 수 있다.After forming the imprint roller 150 including the nano holes 139, the nanostructure 160 according to the embodiments of the present invention by a roll-to-roll printing process using the imprint roller 150 Can be formed. Accordingly, the large area of the nanostructure is easy, and the process is simplified to improve the process margin, as well as mass production of the nanostructure. In addition, since the roll-to-roll printing process may be performed in a non-vacuum state (for example, atmospheric pressure), vacuum equipment is unnecessary, and thus a nanostructure may be formed at low cost. Therefore, the manufacturing cost of the nanostructure can be lowered and the commercialization can be facilitated.

130 : 주형 135 : 금속층
133,137 : 나노 홀들 140 : 원통형 롤러
150 : 임프린트 롤러 160 : 나노 구조체
162 : 기판 168 : 나노 돌기들130: mold 135: metal layer
133,137: nano holes 140: cylindrical roller
150: imprint roller 160: nanostructure
162: substrate 168: nano projections

Claims (1)

복수의 나노 홀들이 포함된 임프린트 롤러를 형성하는 것;
상기 임프린트 롤러를 이용하는 롤투롤 임프린팅(Roll to roll Imprinting) 공정을 기판상에 수행하여 나노 돌기들을 형성하는 것; 및
상기 나노 돌기들을 경화하는 것을 포함하되,
상기 나노 돌기들은 상기 롤투롤 프린팅 공정에 의해 형성됨과 동시에 경화되는 것을 특징으로 하는 나노 구조체 형성방법.Forming an imprint roller including a plurality of nano holes;
Performing a roll to roll imprinting process using the imprint roller on a substrate to form nano protrusions; And
Including curing the nano projections,
The nano protrusions are formed by the roll-to-roll printing process and simultaneously cured.
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