KR20110130907A - 나노임프린팅용 마스터 스탬프 및 소프트 스탬프 제조방법 - Google Patents
나노임프린팅용 마스터 스탬프 및 소프트 스탬프 제조방법Info
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Abstract
본 발명은 (a) 알루미늄이 함유된 기판에 성장된 양극산화알루미늄(AAO)층의 포어 내부를 도금하는 단계; (b) 상기 알루미늄이 함유된 기판 및 AAO층을 제거하는 단계를 포함하는 나노임프린팅용 마스터 스탬프 제조 방법 및 이를 이용한 소프트 스탬프 제조방법에 관한 것이다. 이에 의해, NIL을 이용하여 LED 표면에 광결정 구조를 형성함에 있어 사용되는 나노미터 스케일의 스탬프를 더욱 쉽고, 저비용으로 단시간에 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 마스터 스탬프 및 소프트 스템프 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 기술보다 낮은 비용으로, 짧은 공정 시간 동안 더 쉽게 나노임프린팅용 스탬프를 제조할 수 있는 나노임프린팅용 마스터 스탬프 및 소프트 스탬프 제조방법에 관한 것이다.
최근 Ga-In Nitride LED(HB LED)의 응용분야(LCD BLU, Traffic signal light, Illumination)가 다양해짐에 따라 LED의 성능을 향상시키기 위한 많은 연구가 이루어지고 있으며 이 중 휘도 (Brightness)를 증가하기 위한 연구가 활발하다.
한편, HB LED의 가장 큰 문제는 전반사 (total internal reflection) 현상으로 인해 LED 내부에서 발생한 빛이 공기 중으로 방출되지 못하고 대부분 열로 발산되어 LED 수명, 효율을 떨어뜨리는 원인이 되는데 전반사 효과를 감소시키기 위해 표면 요철 (surface roughening(texturing)) 방법, 광자 리사이클링 기술 (photon recycling technique), 패턴이 형성된 기판 (pre-patterned substrate), 광결정 (Photonic Crystal) 방법들이 개발 중에 있다.
기존의 스탬프 제조방법은 빔 리소그래피 (E-beam lithography), 레이저 간섭 리소그래피 (Laser interference lithography)를 통해 Si 또는 쿼츠 (quartz) 등에 패턴을 형성시킨 마스터 스탬프에서 도금, 증착 방법을 통한 복제 스탬프를 사용하고 있다.
도 1은 종래 기술의 일 실시형태에 따른 마스터 스탬프 제조 공정을 나타내는 사시도이다. 도 1을 참조하면, 기판 (100) 상부에 실리콘 산화막층 (110), 크롬층 (120), 포토 레지스트층 (130)을 순차적으로 형성한다 (S1). 그 후, 노광 공정을 수행하여 구현하고자 하는 패턴을 상기 포토 레지스트층 (130)에 전사한다 (S2). 그리고 현상 공정을 수행하여 상기 패턴이 전사된 영역을 제외한 포토 레지스트층 (130)을 제거하고 상기 패턴의 형상이 균일한 크기를 가지도록 베이킹 공정을 수행하여 패터닝된 포토 레지스를 (135) 형성한다 (S3). 그 다음 패터닝된 포토 레지스트층 (135)을 식각 마스크로 하여 상기 크롬층 및 실리콘 산화막층을 식각한다 (S4). 마지막으로 상기 기판 상부에 남아 있는 포토 레지스트층 (135) 및 크롬층 (120)을 제거하여 (S5) 이루어지는 나노 임프린트용 스탬프를 제조한다.
그러나 이와 같은 마스터 스탬프 제조방법은 비용이 많이 들고, 공정 시간이 오래 걸리며, 어려우므로 사용하기에 많은 제약이 있다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, NIL을 이용하여 LED 표면에 광결정 구조를 형성함에 있어 사용되는 나노미터 스케일의 스탬프를 더욱 쉽고, 저비용으로 단시간에 제조할 수 있는 나노임프린팅용 마스터 스탬프 및 소프트 스탬프 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 나노임프린팅용 마스터 스탬프 제조 방법은, (a) 알루미늄이 함유된 기판에 성장된 양극산화알루미늄(AAO)층의 포어 내부를 도금하는 단계; (b) 상기 알루미늄이 함유된 기판 및 AAO층을 제거하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 (a) 단계는, (1) 알루미늄이 함유된 기판을 1차 양극산화처리하여 1차 AAO층을 생성하는 단계; (2) 상기 1차 AAO 에칭하여 제거하는 단계;
(3) 상기 알루미늄이 함유된 기판을 2차 양극산화처리하여 2차 AAO층을 생성하는 단계; (4) 상기 2차 AAO층의 포어 내부를 도금하는 단계로 이루어질 수 있다.
이 경우, 나노임프린팅용 스탬프 제조방법은, 상기 (3) 단계와 (4)단계 사이에, 상기 2차 AAO층의 포어 사이즈를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 알루미늄이 함유된 기판은 알루미늄이 90％ 이상 함유된 기판인 것이 바람직하다.
그리고 상기 도금의 재료는 니켈을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 나노임프린팅용 마스터 스탬프 제조 방법은, (a) 제 전술한 방법에 의해 제조된 나노임프린팅용 마스터 스탬프의 돌출부상에 폴리머 또는 레진을 도포하여 경화하는 단계; (b) 상기 경화된 폴리머 또는 레진을 상기 마스터 스탬프와 분리하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의해, AAO를 통해 형성한 포어의 사이즈, 피치, 깊이를 조절함으로써, 나노 스케일의 나노임프린팅용 스탬프를 종래의 방법보다 더 쉽게, 낮은 비용으로, 짧은 공정 시간 동안 제조할 수 있다.
도 1은 종래 기술의 일 실시형태에 따른 마스터 스탬프 제조 공정을 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 나노임프린팅용 마스터 스탬프 제조 공정에 대한 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 나노임프린팅용 소프트 스탬프 제조 공정에 대한 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 나노임프린팅용 마스터 스탬프 제조 공정에 따라 제조된 나노임프린팅용 마스터 스탬프의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 나노임프린팅용 마스터 스탬프 제조 공정에 대한 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 나노임프린팅용 소프트 스탬프 제조 공정에 대한 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 나노임프린팅용 마스터 스탬프 제조 공정에 따라 제조된 나노임프린팅용 마스터 스탬프의 단면도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 나노임프린팅용 마스터 스탬프 및 소프트 스탬프 제조방법에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 나노임프린팅용 마스터 스탬프 제조 공정에 대한 단면도이다. 도 2를 참조하면, 우선 (a) 알루미늄이 함유된 기판 (210)을 1차 양극산화처리 (anodizing)하여 1차 양극산화알루미늄층 (AAO; Anodic Aluminum Oxide) (220)을 형성한다 (S1). 여기서, 알루미늄이 함유된 기판 (210)은 Al 시트일 수 있다. 또한, Si, 쿼츠, 고분자 필름 등과 같은 기판 위에 스푸터 (Sputter)를 통해 형성한 Al기판일 수 있다. 특히, 이러한 Al 시트 또는 기판은 순도 90％ 이상 99.999% 이하인 것이 바람직하다.
한편, 1차 AAO층 (220)에는 포어 (pore) (225)가 형성되며 (이하, 1차 포어라 지칭함), 이러한 1차 포어 (225)에 직접 도금을 할 수도 있으나, 사이즈, 예를 들어, 깊이, 피치 등에 있어서 균일함이 떨어지기 때문에, 에칭을 통해 1차 AAO층 (220)을 제거한다 (S2). 그 후, 1차 AAO층 (220)이 제거되고 남은 알루미늄이 함유된 기판 (210)을 2차 양극산화처리하여 2차 AAO층 (230)을 형성한다 (S3). 여기서 생성된 2차 AAO층 (230)의 포어 (240) (이하, 2차 포어라 지칭함)는 균일한 사이즈를 갖는다. 그 다음, 2차 포어 (240)의 사이즈를 조절하여 원하는 나노스케일의 마스터 스탬프의 규격을 만든다 (S4). 여기서 2차 포어 (240)의 조절은 양극산화전압, 산 용액 종류, 농도, 온도를 조절함으로써 다양한 나노 스케일의 격자구조를 형성할 수 있다. 또한, 여기서 사이즈는 피치, 스페이스, 두께, 및 폭등을 의미한다.
그리고 이와 같이 조절된 2차 포어 (250)에 도금을 실시한다 (S5). 여기서 도금의 재료는 니켈 (Ni)이 바람직하나 반드시 이에 한정되지는 않는다. 그 후, 최종적으로 알루미늄이 함유된 기판 (210) 및 2차 AAO층 (230)을 제거하여 나노 임프린팅용 마스터 스탬프를 제조한다 (S6). 이와 같이 완성된 마스터 스탬프는 배이스부 (260a)와 돌출부 (260b)로 구성된다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 나노임프린팅용 소프트 스탬프 제조 공정에 대한 단면도이다. 도 3을 참조하면, 도 2의 도시된 제조방법에 의해 형성된 나노임프린팅용 마스터 스탬프 (260)를 준비하고 (S1), 이 마스터 스탬부의 돌출부 (260b)상에 폴리머 또는 수지를 도포하여 경화한다 (S2). 이 경우, 수지가 열 수지인 경우는 열과 압력을 가하여 경화시키고, 수지가 UV 수지인 경우는 UV를 조사하여 경화시킨다. 그 후, 경화된 폴리머 또는 수지를 상기 마스터 스탬프와 분리하여 소트프 스탬프 (310)를 형성한다 (S3). 이러한 소프트 스탬프는, 베이스부 (310a)와 오목부 (310b)로 구성되며, 마스터 스탬프가 양각이기 때문에 음각으로 형성된다. 그러나 2차 전사를 통해 양각 소프트 스탬프를 제조할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 나노임프린팅용 마스터 스탬프 제조 공정에 따라 제조된 나노임프린팅용 마스터 스탬프의 단면도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 나노임프린팅용 마스터 스탬프 제조 공정에 따라 제조된 나노임프린팅용 마스터 스탬프 (260)는 베이스부 (260a)와 돌출부 (260b)로 구성된다. 더욱 상세하게는, 2차 포어 (240)를 양극산화전압, 산 용액 종류, 농도, 온도의 조절에 의해 피치 (격자, 즉 돌출부 중앙끼리의 거리), 스페이스, 높이, 및 폭을 조절함으로써 다양한 나노 스케일의 격자구조 조절이 가능하다. 여기서, 피치, 스페이스, 높이, 및 폭은 각각 A, B, C, 및 D 부분을 의미한다.
이러한 광결정의 피치, 스페이스, 높이, 및 폭은 광결정 LED의 성능을 향상시키기 위해 매우 중요하다. 따라서, 본 발명의 나노임프린팅용 마스터 스탬프 제조 공정은 이러한 요소들을 쉽고, 저비용으로 단시간 내에 제조할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 기판 110: 실리콘 산화막층
115: 패터닝된 실리콘 산화막층 120: 크롬층
130: 포토 레지스트 135: 패터닝된 포토레지스트
210: Al 함유 기판 220: 1차 AAO층
225: 1차 포어 230: 2차 AAO층
240: 2차 포어 250: 조절된 2차 포어
260: 마스터 스탬프 260a: 베이스부
260b: 돌출부 310: 소프트 스탬프
310a: 베이스부 310b: 오목부
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225: 1차 포어 230: 2차 AAO층
240: 2차 포어 250: 조절된 2차 포어
260: 마스터 스탬프 260a: 베이스부
260b: 돌출부 310: 소프트 스탬프
310a: 베이스부 310b: 오목부
Claims (6)
- (a) 알루미늄이 함유된 기판에 성장된 양극산화알루미늄(AAO; Anodic Aluminum Oxide)층의 포어 내부를 도금하는 단계;
(b) 상기 알루미늄이 함유된 기판 및 AAO층을 제거하는 단계를 포함하는 나노임프린팅용 마스터 스탬프 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
(1) 알루미늄이 함유된 기판을 1차 양극산화처리하여 1차 AAO층을 생성하는 단계;
(2) 상기 1차 AAO 에칭하여 제거하는 단계;
(3) 상기 알루미늄이 함유된 기판을 2차 양극산화처리하여 2차 AAO층을 생성하는 단계;
(4) 상기 2차 AAO층의 포어 내부를 도금하는 단계로 이루어진 나노임프린팅용 마스터 스탬프 제조방법.
- 제 2항에 있어서,
상기 나노임프린팅용 마스터 스탬프 제조방법은,
상기 (3) 단계와 (4)단계 사이에,
상기 2차 AAO층의 포어 사이즈를 조절하는 단계를 더 포함하는 나노임프린팅용 마스터 스탬프 제조방법.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알루미늄이 함유된 기판은 알루미늄이 90％ 이상 함유된 기판인 나노임프린팅용 마스터 스탬프 제조방법.
- 제 4항 있어서,
상기 도금의 재료는 니켈인 나노임프린팅용 마스터 스탬프 제조방법.
- (a) 제 5항에 의해 제조된 나노임프린팅용 마스터 스탬프의 돌출부상에 폴리머 또는 레진을 도포하여 경화하는 단계;
(b) 상기 경화된 폴리머 또는 레진을 상기 마스터 스탬프와 분리하는 단계를 포함하는 나노임프린팅용 소프트 스탬프 제조방법.
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