KR20120082179A - Fabrication method for functional surface - Google Patents

Fabrication method for functional surface Download PDF

Info

Publication number
KR20120082179A
KR20120082179A KR1020110003534A KR20110003534A KR20120082179A KR 20120082179 A KR20120082179 A KR 20120082179A KR 1020110003534 A KR1020110003534 A KR 1020110003534A KR 20110003534 A KR20110003534 A KR 20110003534A KR 20120082179 A KR20120082179 A KR 20120082179A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
beads
etching
substrate
functional surface
shape
Prior art date
Application number
KR1020110003534A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101340845B1 (en
Inventor
임현의
지승묵
김완두
Original Assignee
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020110003534A priority Critical patent/KR101340845B1/en
Publication of KR20120082179A publication Critical patent/KR20120082179A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101340845B1 publication Critical patent/KR101340845B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G02B1/111—Anti-reflection coatings using layers comprising organic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/38—Anti-reflection arrangements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)

Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a functional surface is provided to control reflection spectrum through embossments formed by a nano structure without a separate coating layer. CONSTITUTION: Beads(200) are arranged into a single layer on a surface of a substrate(100). A nano-pillar structure(110) is formed using the beads as an etching mask. The nano-pillar structure is etched to form embossments on the surface of the substrate. The shape of the nano-pillar structure is controlled according to the size of the beads, the interval between the most adjacent beads, and bead removal implemented after the formation of the nano-pillar structure.

Description

기능성 표면의 제조방법{Fabrication Method for Functional Surface}Fabrication Method for Functional Surface

본 발명은 제어된 형상을 갖는 표면 요철이 구비된 기능성 표면의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게, 표면 요철의 형상에 의해 반사 스펙트럼이 제어되는 기능성 표면의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing a functional surface with surface irregularities having a controlled shape, and more particularly, to a method for producing a functional surface whose reflection spectrum is controlled by the shape of the surface irregularities.

최근, 자연의 나노구조물에서 영감을 얻어 공학적으로 이용하려는 연구가 활발히 진행 중이다. 대표적인 예가 초발수성을 나타내는 연꽃잎과 무반사성을 나타내는 나방눈이다.Recently, research is being actively conducted to use engineering inspired by natural nanostructures. Representative examples are lotus leaf showing super water repellency and moth eyes showing antireflection.

일반적으로 무반사는 반사방지의 개념으로 반사방지 표면 기술은 광소자의 표면에서 급격한 굴절율의 변화로 발생하는 빛의 반사를 줄여 투과하는 빛의 양을 증가시키는 기술을 말한다.In general, anti-reflection is an anti-reflection concept. The anti-reflection surface technology refers to a technique of increasing the amount of light transmitted by reducing the reflection of light generated by a sudden change in refractive index on the surface of an optical device.

무반사의 대표적인 모델로서 나방눈을 들 수 있는데, 나방눈의 경우 잘 정렬된 나노구조물로 이루어져 있어 빛의 반사가 매우 적기 때문에, 새와 같은 포식자로부터 자신을 보호할 수 있고, 밤에도 적은 빛으로 시야확보가 가능하여 활동이 용이하다. Moth's eye is a representative model of anti-reflection. Moth's eye is composed of well-ordered nanostructures, so the reflection of light is very small, so you can protect yourself from predators like birds. It is easy to secure activities.

이와 같은 나노구조물을 이용한 무반사 즉, 반사방지 표면은 OLED/LCD를 포함한 모니터, LED를 포함한 조명이나 광고, 태양전지, 자동차 계기판을 포함한 산업용?가전용 유리, 카메라 등의 광학렌즈 등에 적용되어, 외부 빛의 반사에 대한 눈부심 현상을 줄이고, 내부에서 나오는 빛의 양을 감소시켜 선명하고 밝은 화질을 제공할 수 있다.Anti-reflective surface using this nanostructure, that is, the anti-reflective surface is applied to monitors including OLED / LCD, lighting including LEDs, advertisements, solar cells, optical lenses such as cameras, industrial and home appliances glass, cameras, etc. It can reduce the glare of light reflections and reduce the amount of light coming from inside, providing clear and bright picture quality.

일반적으로 반사방지성 표면은 공기와 기판사이의 굴절율을 갖는 화학물질을 전자선 증착이나 이온보조 증착방법 등을 이용하여 얇은 박막으로 코팅하는 방법을 사용한다. 또한 여러 파장에서의 반사방지를 원한다면 굴절율이 다른 여러층의 다른 물질을 증착하여야 하는 한계가 있으며, 표면에 형성된 나노기둥 구조체를 이용하여 반사를 제어하고자 하는 시도가 이루어졌으나, 이에 대한 연구는 아직 미미한 실정이다.In general, the antireflective surface is coated with a thin film of a chemical material having an index of refraction between air and a substrate using an electron beam deposition or an ion assisted deposition method. In addition, if you want to prevent reflection at various wavelengths, there is a limit to depositing different materials of different layers with different refractive indices. Attempts have been made to control reflection using nanopillar structures formed on the surface. It is true.

본 발명은 기재 표면에 표면요철을 형성하는 나노기둥 구조체(nano-pillar structure)의 형상을 제어하는 방법을 제공하고자 하며, 별도의 코팅층 없이 기재 표면에 표면요철을 형성하는 나노기둥 구조체만으로 표면의 파장별 반사율을 제어하는 방법을 제공하고자 하며, 일정하고 넓은 파장 대역 전 영역에서 극히 낮은 투과율을 갖는 기재를 제조하는 기술을 제공하고자 하며, 대면적 처리 가능하고, 단시간에 용이하게 제조 가능한 기능성 표면의 제조방법을 제공하고자 한다.
The present invention is to provide a method of controlling the shape of the nano-pillar structure (nano-pillar structure) for forming the surface irregularities on the surface of the substrate, the surface wavelength only with the nano-pillar structure for forming the surface irregularities on the surface of the substrate without a separate coating layer To provide a method for controlling the reflectance of each star, and to provide a technique for producing a substrate having an extremely low transmittance over the entire region of a constant and wide wavelength band, to manufacture a functional surface that can be processed in a large area and easily manufactured in a short time To provide a method.

본 발명에 따른 기능성 표면의 제조방법은 기재의 일 표면에 단일층으로 배열된 비드를 에칭 마스크로 하여 상기 기재를 식각하여 기재 표면에 표면 요철을 형성하는 나노기둥 구조체(nano-pillar structure)를 형성하며, 상기 단일층으로 배열된 비드의 크기, 최인접 비드간 이격거리 및 상기 나노기둥 구조체의 형성 후 수행되는 비드 제거 수단에 의해 상기 나노기둥 구조체의 형상을 제어하는 특징이 있다.In the method of manufacturing a functional surface according to the present invention, a nano-pillar structure is formed to etch the substrate by using beads arranged in a single layer on one surface of the substrate as an etching mask to form surface irregularities on the surface of the substrate. And controlling the shape of the nanopillar structure by the size of the beads arranged in a single layer, the distance between adjacent beads, and the bead removing means performed after the nanopillar structure is formed.

여기서, 최인접 비드간 이격거리는 최인접 비드의 중심간 거리에서 비드의 지름을 뺀 값으로 정의될 수 있다.Here, the distance between the nearest beads may be defined as a value obtained by subtracting the diameter of the beads from the distance between the center of the nearest beads.

보다 특징적으로, 본 발명의 제조방법은 상기 나노기둥 구조체의 형상에 의해 반사율이 제어된 기재를 제조하는 특징이 있다.More specifically, the manufacturing method of the present invention is characterized by producing a substrate whose reflectance is controlled by the shape of the nanopillar structure.

상세하게, 최인접 비드간 이격거리를 제어하여 나노기둥 구조체의 전체적인 형상을 제어하며, 상기 비드 제거 수단에 의해 나노기둥 구조체 끝단의 형상을 제어하는 특징이 있다. In detail, the overall shape of the nanopillar structure is controlled by controlling the distance between adjacent beads, and the shape of the end of the nanopillar structure is controlled by the bead removing means.

보다 상세하게, 최인접 비드의 중심간 거리에서 비드의 지름을 뺀 값인 상기 이격거리에 의해 테이퍼된 기둥형상의 나노기둥 구조체를 제조하는 특징이 있다.More specifically, there is a feature of manufacturing a tapered columnar nanopillar structure by the separation distance, which is a value obtained by subtracting the diameter of the beads from the distance between the centers of the nearest beads.

보다 상세하게, 상기 비드 제거수단은 습식에칭이며, 상기 습식에칭으로 상기 비드를 제거하여 편평한 단을 갖는 기둥형상의 나노기둥 구조체를 제조하는 특징이 있다In more detail, the bead removing means is wet etching, and the wet etching removes the beads, thereby producing a columnar nanopillar structure having a flat end.

보다 상세하게, 상기 비드 제거수단은 플라즈마 에칭이며, 상기 플라즈마 에칭으로 상기 비드를 제거하여 뾰족하거나 곡률진 팁 형상의 끝단을 갖는 기둥형상의 나노기둥 구조체를 제조하는 특징이 있다.In more detail, the bead removal means is plasma etching, and the beads are removed by the plasma etching to produce a columnar nanopillar structure having a pointed or curved tip end.

바람직하게, 본 발명에 따른 제조방법은 a) 투명 기재의 일 표면에 구 형상을 가지는 복수개의 비드를 단일 층으로 배열하는 단계; c) 상기 비드를 에칭 마스크(etching mask)로 하여상기 기재를 CF4, 수소 및 산소의 혼합가스 플라즈마로 식각하는 단계; 및 d1) 산소 플라즈마로 상기 비드를 제거하여 원뿔형상의 끝단을 갖는 원기둥 형상의 나노기둥 구조체를 제조하는 단계; 를 포함하여 수행되는 특징이 있다. Preferably, the manufacturing method according to the present invention comprises the steps of: a) arranging a plurality of beads having a spherical shape on one surface of the transparent substrate in a single layer; c) etching the substrate with a mixed gas plasma of CF 4 , hydrogen and oxygen using the beads as an etching mask; And d1) removing the beads with an oxygen plasma to prepare a cylindrical nanopillar structure having a conical end. There is a feature performed, including.

이때, 원뿔형상의 끝단을 갖는 원기둥 형상의 나노기둥 구조체를 제조하기 위해, 상기 a) 단계에서 비드의 직경은 180 내지 220 nm이며, d) 단계의 산소 플라즈마 파워는 150 내지 200 W인 것이 바람직하다.At this time, in order to manufacture a cylindrical nanopillar structure having a conical end, the diameter of the beads in the step a) is 180 to 220 nm, the oxygen plasma power of the step d) is preferably 150 to 200 W.

바람직하게, 본 발명에 따른 제조방법은 a) 투명 기재의 일 표면에 구 형상을 가지는 복수개의 비드를 단일 층으로 배열하는 단계; b) 상기 복수개의 비드를 산소 플라즈마로 식각하여 각 비드의 크기를 감소시켜 비드간 일정 이격거리를 형성하는 단계; c) 상기 비드를 에칭 마스크(etching mask)로 상기 기재를 CF4, 수소 및 산소의 혼합가스 플라즈마로 식각하는 단계; 및 d1) 산소 플라즈마로 상기 비드를 제거하여 곡률진 팁 형상의 끝단을 갖는 테이퍼된 원기둥 형상의 나노기둥 구조체를 제조하는 단계;를 포함하여 수행되는 특징이 있다.Preferably, the manufacturing method according to the present invention comprises the steps of: a) arranging a plurality of beads having a spherical shape on one surface of the transparent substrate in a single layer; b) etching the plurality of beads with oxygen plasma to reduce the size of each bead to form a predetermined distance between the beads; c) etching the substrate with an etching mask to the mixed gas plasma of CF 4 , hydrogen and oxygen; And d1) removing the beads with an oxygen plasma to produce a tapered cylindrical nanopillar structure having a curved tip-shaped tip.

이때, 곡률진 팁 형상의 끝단을 갖는 테이퍼된 원기둥 형상의 나노기둥 구조체를 제조하기 위해, 상기 b) 단계에서 식각된 비드의 직경은 130 내지 150 nm이고, 비드간 이격거리는 30 내지 90 nm이며, d1) 단계의 산소 플라즈마 파워는 150 내지 200W인 것이 바람직하다.At this time, in order to manufacture a tapered cylindrical nano-pillar structure having a curved tip-shaped end, the diameter of the beads etched in the step b) is 130 to 150 nm, the distance between the beads is 30 to 90 nm, Oxygen plasma power of step d1) is preferably 150 to 200W.

바람직하게, 본 발명에 따른 제조방법은 a) 투명 기재의 일 표면에 구 형상을 가지는 복수개의 비드를 단일 층으로 배열하는 단계; b) 상기 복수개의 비드를 산소 플라즈마로 식각하여 각 비드의 크기를 감소시켜 비드간 일정 이격거리를 형성하는 단계; c) 상기 비드를 에칭 마스크(etching mask)로 상기 기재를 상기 비드가 모두 에칭될 때 까지 CF4, 수소 및 산소의 혼합가스 플라즈마로 식각하는 단계; 및 d2) 습식 에칭으로 상기 기재의 표면에 형성된 반응 잔여물을 제거하여 원뿔 형상의 나노기둥 구조체를 제조하는 단계;를 포함하여 수행되는 특징이 있다.Preferably, the manufacturing method according to the present invention comprises the steps of: a) arranging a plurality of beads having a spherical shape on one surface of the transparent substrate in a single layer; b) etching the plurality of beads with oxygen plasma to reduce the size of each bead to form a predetermined distance between the beads; c) etching the beads with an etching mask with a mixed gas plasma of CF 4 , hydrogen and oxygen until all the beads are etched; And d2) removing the reaction residue formed on the surface of the substrate by wet etching to prepare a nanopillar structure having a conical shape.

이때, 원뿔 형상의 나노기둥 구조체를 제조하기 위해, 상기 b) 단계에서 식각된 비드의 직경은 80 내지 100 nm이고, 비드간 이격거리는 80 내지 140 nm이며, d2) 단계의 습식 에칭은 황산 파라나 용액을 이용하여 150 내지 170 ℃에서 수행되는 것이 바람직하다.At this time, in order to manufacture a cone-shaped nano-pillar structure, the diameter of the beads etched in step b) is 80 to 100 nm, the separation distance between the beads is 80 to 140 nm, the wet etching of step d2) is parana sulphate solution It is preferably carried out at 150 to 170 ℃ using.

바람직하게, 본 발명에 따른 제조방법은 a) 투명 기재의 일 표면에 구 형상을 가지는 복수개의 비드를 단일 층으로 배열하는 단계; b) 상기 복수개의 비드를 산소 플라즈마로 식각하여 각 비드의 크기를 감소시켜 비드간 일정 이격거리를 형성하는 단계; c) 상기 비드를 에칭 마스크(etching mask)로 상기 기재를 CF4, 수소 및 산소의 혼합가스 플라즈마로 식각하는 단계; 및 d2) 습식 에칭으로 상기 비드를 제거하여 잘려진 원뿔 형상의 나노기둥 구조체를 제조하는 단계;를 포함하여 수행되는 특징이 있다.Preferably, the manufacturing method according to the present invention comprises the steps of: a) arranging a plurality of beads having a spherical shape on one surface of the transparent substrate in a single layer; b) etching the plurality of beads with oxygen plasma to reduce the size of each bead to form a predetermined distance between the beads; c) etching the substrate with an etching mask to the mixed gas plasma of CF 4 , hydrogen and oxygen; And d2) removing the beads by wet etching to produce a truncated cone-shaped nanopillar structure.

이때, 끝이 잘린 원뿔 형상의 나노기둥 구조체를 제조하기 위해, 상기 b) 단계에서 식각된 비드의 직경은 130 내지 150 nm이고, 비드간 이격거리는 30 내지 90nm이며, 상기 c) 단계에서 상기 비드가 모두 식각되지 않을 정도로만 상기 기재의 식각이 수행되는 것이 바람직하다.At this time, in order to manufacture a truncated cone-shaped nanopillar structure, the diameter of the beads etched in step b) is 130 to 150 nm, the distance between the beads is 30 to 90 nm, it is preferable that the etching of the substrate is performed only to the extent that all the beads are not etched in the step c).

이때, d2) 단계의 습식 에칭은 황산 피라나 용액을 이용하여 150 내지 170℃에서 수행되는 것이 바람직하다.At this time, the wet etching of step d2) is preferably performed at 150 to 170 ℃ using a pyran sulfate solution.

본 제조방법에 따라 형성된 구조체들은 나노구조체의 팁 형상이 뾰족할수록 반사 스펙트럼의 출렁임이 감소하고, 좀 더 넓은 파장 영역에 대해 낮은 반사도를 얻을 수 있다. 반대로 나노구조체의 팁 형상이 뭉툭할수록 반사스펙트럼의 출렁임이 증가하고 전 파장영역에서 전체적으로 반사도의 감소가 작다. Structures formed according to the present manufacturing method have a sharper tip shape of the nanostructures, thereby reducing fluctuations in the reflection spectrum and obtaining low reflectance over a wider wavelength range. On the contrary, the blunter tip shape of the nanostructure increases the fluctuation of the reflectance spectrum and decreases the overall reflectance in the entire wavelength range.

또한, 나노구조체의 끝단이 곡률을 가지고 있거나 잘린 형상을 가지고 있는 경우에라도, 끝단의 폭이 좁으면 출렁임에 의해 가시광 영역에서 더욱 낮은 반사도를 얻을 수 있다.In addition, even when the end of the nanostructure has a curvature or a cut shape, when the width of the end is narrow, it is possible to obtain lower reflectivity in the visible region due to rocking.

본 발명의 일 구현 예에서는 일 표면이, 다수의 원뿔 형상의 나노구조체를 포함하여 빛의 파장범위 300 내지 1600 nm 전 영역에서 일정하게 4% 이하의 반사율을 가지는 기능성 표면인 기재를 제공할 수 있다.In one embodiment of the present invention, one surface may include a substrate including a plurality of cone-shaped nanostructures, which is a functional surface having a constant reflectance of 4% or less in the entire wavelength range of 300 to 1600 nm. .

본 발명의 다른 일 구현 예에서는 일 표면이, 다수의 끝단이 좁은 기둥형상의 나노구조체를 포함하여 반사스펙트럼의 출렁임이 생기고 가시광 영역의 특정 파장에 대해 낮은 반사율을 가지는 기능성 표면인 기재를 제공할 수 있다.
In another embodiment of the present invention, one surface may include a substrate having a plurality of pillar-shaped nanostructures having narrow ends, and having a fluctuation of reflection spectrum and a functional surface having low reflectance for a specific wavelength in the visible region. have.

본 발명에 따른 제조방법은 끝단이 편평한 원기둥, 끝단이 원뿔형상인 원기둥, 원뿔, 테이퍼된 원기둥 또는 끝단의 부드럽게 곡률진 형상을 갖는 테이퍼된 원기둥의 다양한 형상을 갖는 나노기둥들이 형성된 표면을 제조할 수 있는 장점이 있으며, 나노기둥의 형상에 의해 파장별 반사율인 반사 스펙트럼이 제어된 표면을 제조할 수 있는 장점이 있으며, 특히 나노기둥 구조체의 나노기둥을 끝단이 원뿔형상인 원기둥 또는 원뿔 형상으로 제어하여 이종 물질의 코팅층 없이 기재의 식각에 의해 형성된 나노기둥 구조체만으로 일정하고 넓은 파장 대역에서 고르게 극히 낮은 반사율을 갖는 표면을 제조할 수 있는 장점이 있으며, 대면적 처리가 가능하고, 단시간에 용이하게 다양한 형상을 갖는 나노기둥 구조체가 형성된 표면을 제조할 수 있는 장점이 있다.
The manufacturing method according to the present invention can produce a surface formed with nano-pillars having a variety of shapes of a cylindrical cylinder having a flat end, a cylindrical end, a cone, a tapered cylinder, or a tapered cylinder having a smoothly curved shape at the end. The advantage is that the surface of the reflectance spectrum, which reflects the reflectance by wavelength, can be manufactured by the shape of the nanopillar, and in particular, the nanopillar of the nanopillar structure is controlled by a cylindrical or conical shape having a conical end. With only the nanopillar structure formed by etching of the substrate without the coating layer of, there is an advantage to produce a surface having a very low reflectivity evenly in a constant and wide wavelength band, it is possible to treat a large area, having a variety of shapes easily in a short time There is an advantage to manufacture the surface on which the nanopillar structure is formed. .

도 1은 본 발명에 따른 기능성 표면 제조방법의 공정도를 도시한 일 예이며,
도 2는 본 발명에 따른 기능성 표면 제조방법의 공정도를 도시한 다른 예이며,
도 3은 기재의 일 표면에 비드가 배열된 상태를 나타낸 사시도이며,
도 4는 도 3의 비드가 식각된 상태를 나타낸 사시도이며, 도 4(b)는 도 4(a)의 영역 'A'를 확대하여 나타낸 확대도이며,
도 5는 본 발명에 따른 기능성 표면 제조방법의 공정도를 도시한 또 다른 예이며,
도 6은 본 발명에 따른 기능성 표면 제조방법의 공정도를 도시한 또 다른 예이며,
도 7은 본 발명에 따른 기능성 표면 제조방법의 공정도를 도시한 또 다른 예이며,
도 8은 도 1의 공정도에 따라 제조된 기능성 표면의 주사전자현미경 사진이며,
도 9는 도 2의 공정도에 따라 제조된 기능성 표면의 주사전자현미경 사진이며,
도 10은 도 5의 공정도에 따라 제조된 기능성 표면의 주사전자현미경 사진이며,
도 11은 도 6의 공정도에 따라 제조된 기능성 표면의 주사전자현미경 사진이며,
도 12는 도 7의 공정도에 따라 제조된 기능성 표면의 주사전자현미경 사진이며,
도 13은 도 8 내지 도 12의 기능성 표면이 구비된 기재의 광 파장별 반사율을 측정 도시한 것이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 기재 200 : 비드
210 : 식각된 비드 111, 121, 131, 141, 151 : 나노기둥
110, 120, 130, 140, 150 : 나노기둥 구조체1 is an example showing a process diagram of a functional surface manufacturing method according to the present invention,
Figure 2 is another example showing a process diagram of a functional surface manufacturing method according to the present invention,
3 is a perspective view showing a state where the beads are arranged on one surface of the substrate,
4 is a perspective view illustrating a state in which the bead of FIG. 3 is etched, and FIG. 4B is an enlarged view illustrating an enlarged area 'A' of FIG. 4A.
Figure 5 is another example showing a process diagram of a functional surface manufacturing method according to the present invention,
Figure 6 is another example showing a process diagram of a functional surface manufacturing method according to the present invention,
Figure 7 is another example showing a process diagram of a functional surface manufacturing method according to the present invention,
8 is a scanning electron micrograph of a functional surface prepared according to the process diagram of FIG. 1,
9 is a scanning electron micrograph of a functional surface prepared according to the process diagram of FIG. 2,
10 is a scanning electron micrograph of the functional surface prepared according to the process diagram of FIG. 5,
FIG. 11 is a scanning electron micrograph of a functional surface prepared according to the process diagram of FIG. 6,
12 is a scanning electron micrograph of a functional surface prepared according to the process diagram of FIG.
FIG. 13 illustrates measurement of reflectance for each wavelength of light of a substrate having the functional surface of FIGS. 8 to 12.
Description of the Related Art [0002]
100: base material 200: bead
210: etched beads 111, 121, 131, 141, 151: nano pillars
110, 120, 130, 140, 150: nanopillar structure

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 제조방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. Hereinafter, a manufacturing method of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings introduced below are provided by way of example so that the spirit of the invention to those skilled in the art can fully convey. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms, and the following drawings may be exaggerated in order to clarify the spirit of the present invention. Also, throughout the specification, like reference numerals designate like elements.

이때, 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. Hereinafter, the technical and scientific terms used herein will be understood by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted.

본 발명은 기재 표면에 나노기둥의 형태로 표면 요철을 형성하는 나노기둥 구조체를 제조하는 방법에 관한 것으로, 본 발명은 기재의 일 표면에 단일층으로 배열된 비드를 에칭 마스크로 상기 기재를 식각하여 기재 표면에 표면 요철을 형성하는 나노기둥 구조체(nano-pillar structure)를 형성하는 특징이 있으며, 상기 단일층으로 배열된 비드의 크기, 최인접 비드간 이격거리 및 상기 나노기둥 구조체의 형성 후 수행되는 비드 제거 수단에 의해 상기 나노기둥 구조체의 형상을 제어하는 특징이 있다.The present invention relates to a method for manufacturing a nanopillar structure to form surface irregularities in the form of nanopillars on the surface of the substrate, the present invention is to etching the substrate by etching the beads arranged in a single layer on one surface of the substrate It is characterized in that to form a nano-pillar structure (nano-pillar structure) to form surface irregularities on the surface of the substrate, the size of the beads arranged in a single layer, the distance between adjacent beads and the formation of the nano-pillar structure The shape of the nanopillar structure is controlled by the bead removal means.

본 발명을 상술함에 있어, 상기 나노기둥 구조체(nano-pillar structure)는 다수개의 나노기둥((nano-pillar)이 배열된 구조를 포함하며, 일정 형상 및 크기의 나노기둥이 반복적으로 배열된 구조를 포함한다. 이에 따라, 상기 나노기둥 구조체는 나노기둥을 단위체(unit)로 상기 단위체가 기재의 표면에 배열된 구조를 포함한다. In describing the present invention, the nano-pillar structure includes a structure in which a plurality of nano-pillars are arranged, and a structure in which nano-pillars of a predetermined shape and size are repeatedly arranged. Accordingly, the nanopillar structure includes a structure in which the unit is arranged on the surface of the substrate by using a nanopillar as a unit.

본 발명을 상술함에 있어, 상기 나노기둥은 상기 비드를 에칭마스크로 상기 기재를 깊이 방향으로 식각하여 제조됨에 따라, 상기 나노기둥의 길이는 기재의 에칭 깊이와 동일하며, 나노기둥의 길이 방향은 기재의 깊이 방향 또는 에칭방향과 동일하게 사용될 수 있으며, 나노기둥의 끝단은 에칭 방향에서의 단을 의미하며, 기재의 에칭 및 비드의 제거 후, 나노기둥에서 돌출된 표면을 형성하는 단을 의미한다. In describing the present invention, the nanopillars are prepared by etching the substrate in the depth direction with the beads as an etching mask, the length of the nanopillars is the same as the etching depth of the substrate, the longitudinal direction of the nanopillars is the substrate It can be used in the same direction as the depth direction or the etching direction of, the end of the nano-pillar means the end in the etching direction, after the etching of the substrate and the removal of the bead means the end to form a surface protruding from the nano-pillar.

본 발명의 나노기둥을 상술함에 있어, 원기둥 형상(cylinder shape)은 끝단이 편평한 평면으로 이루어진 원기둥을 포함하며, 원뿔 형상의 끝단을 갖는 원기둥 형상(bullet shape)은 원뿔이 돌출된 팁을 형성하도록 원뿔과 원기둥이 결합된 형상을 포함하며, 편평한 끝단을 갖는 테이퍼된 원기둥 형상(truncated cone shape)은 편평한 평면을 갖도록 길이방향으로 잘려진 원뿔 형상을 포함하며, 연속적으로 부드럽게 곡률진 끝단을 갖는 테이퍼된 원기둥 형상(rounded cone shape)은 볼록한 곡면을 갖도록 길이방향으로 잘려진 원뿔 형상을 포함하며, 원뿔형상의 나노기둥(pointy cone)은 나노기둥이 전체적으로 원뿔형상을 가지고 있는 형상을 포함한다.In detailing the nanocolumns of the present invention, the cylinder shape includes a cylinder having a flat end, and the cylindrical shape having the tip of the cone has a cone such that the cone forms a protruding tip. A truncated cone shape with a flat end, including a conical shape cut longitudinally to have a flat plane, and a tapered cylindrical shape with a continuously smoothly curved end The rounded cone shape includes a conical shape that is cut in the longitudinal direction to have a convex curved surface, and the cone-shaped pointy cone includes a shape having a conical shape as a whole.

상술한 바와 같이, 본 발명은 기재 표면에 그 형상이 제어된 나노기둥 구조체가 형성된 기능성 표면의 제조하는 방법을 제공할 뿐만 아니라, 나아가, 나노기둥 구조체의 형상을 제어하여 기재 표면에 조사되는 광의 파장별 반사율 특성이 제어된 기능성 표면을 제조하는 방법을 제공하는 특징이 있다.As described above, the present invention not only provides a method for producing a functional surface having a nanopillar structure whose shape is controlled on the surface of the substrate, but also controls the shape of the nanopillar structure to control the wavelength of the light irradiated onto the surface of the substrate. It is a feature that provides a method of making a functional surface with controlled star reflectance properties.

상세하게, 본 발명에 따른 제조방법은 기재에 단일층으로 비드를 배열시키고, 최인접 비드의 중심간 거리에서 비드의 지름을 뺀 값인 이격거리를 제어하여 상기 나노기둥의 형상을 제어하며, 기재의 식각이 수행된 후 습식 에칭 또는 산소플라즈마 에칭을 이용하여 마스크로 사용된 비드를 제거하여 나노기둥의 일 단의 형상을 제어하는 특징이 있다.In detail, the manufacturing method according to the present invention is to arrange the beads in a single layer on the substrate, to control the shape of the nano-pillar by controlling the separation distance which is a value obtained by subtracting the diameter of the beads from the distance between the center of the nearest beads, After etching is performed, the beads used as masks are removed by wet etching or oxygen plasma etching to control the shape of one end of the nanopillars.

상술한 본 발명에 의해, 원기둥 형상(cylinder shape)의 나노기둥, 원뿔 형상의 끝단을 갖는 원기둥 형상(bullet shape)의 나노기둥, 편평한 끝단을 갖는 테이퍼된 원기둥 형상(truncated cone shape)의 나노기둥, 연속적으로 부드럽게 곡률진 끝단을 갖는 테이퍼된 원기둥 형상(rounded cone shape)의 나노기둥, 또는 원뿔 형상(pointy cone shape)의 나노기둥이 제조되는 특징이 있다.According to the present invention described above, the cylindrical cylinder (cylinder shape), the cylindrical cylinder shape (bullet shape) having a conical end, the cylindrical cylinder shape (truncated cone shape) having a flat end, It is characterized in that nanopillars of a rounded cone shape, or pointy cone shapes, which have a continuously smoothly curved end are manufactured.

도 1은 원뿔 형상의 끝단을 갖는 원기둥 형상(bullet shape)의 돌출부들로 이루어진 나노기둥 구조체(110)를 제조하는 공정도를 도시한 일 예이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 기재(100) 표면에 비드(200)를 배열한 후, 비드(200)를 에칭 마스크로 플라즈마 식각을 이용하여 기재(100)를 깊이 방향(비드가 배열된 표면에 수직인 방향)으로 식각하고, 산소 플라즈마 식각을 이용하여 상기 기재(100) 표면에서 비드를 제거함으로써, 원뿔 형상의 끝단을 갖는 원기둥 형상(bullet)의 나노기둥(111)으로 이루어진 나노기둥 구조체(110)가 형성된 기능성 표면이 제조된다.FIG. 1 is an example illustrating a process diagram of manufacturing a nanopillar structure 110 including a cylindrical shape protrusion having an end of a cone shape. As shown in FIG. 1, after the beads 200 are arranged on the surface of the substrate 100, the substrate 100 is placed in a depth direction (a surface on which the beads are arranged) using plasma etching using the beads 200 as an etching mask. Vertical column), and by removing the beads from the surface of the substrate 100 using oxygen plasma etching, the nanopillar structure 110 consisting of a cylindrical nanopillar (111) having a cone-shaped end (110) Is formed.

이때, 비드를 제거함과 동시에 나노기둥 끝단의 형상 제어를 위해, 산소 플라즈마를 이용한 비드의 제거시 산소 플라즈마 파워는 150 내지 200 W인 것이 바람직하며, 혼합 가스 플라즈마로 식각하여 형성된 나노기둥의 끝단이 뾰족한 원뿔 형상을 갖기에 10분 이상 산소 플라즈마 식각 공정이 수행되는 것이 바람직하다. At this time, in order to remove the beads and control the shape of the ends of the nanopillars, the oxygen plasma power is preferably 150 to 200 W when the beads are removed using the oxygen plasma, and the ends of the nanopillars formed by etching the mixed gas plasma are sharp. It is preferable that the oxygen plasma etching process is performed for at least 10 minutes to have a conical shape.

도 2는 원기둥 형상(cylinder shape)의 돌출부들로 이루어진 나노기둥 구조체(120)를 제조하는 공정도를 도시한 일 예이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 도 1의 공정에서 산소플라즈마가 아닌 습식 에칭을 이용하여 에칭 마스크로 사용된 비드를 제거함으로써, 편평한 끝단을 갖는 원기둥 형상의 나노기둥(121)으로 이루어진 나노기둥 구조체(120)가 형성된 기능성 표면이 제조된다. FIG. 2 is an example illustrating a process diagram of manufacturing a nanopillar structure 120 including protrusions having a cylindrical shape. As shown in FIG. 2, by removing the beads used as etching masks by using wet etching instead of oxygen plasma in the process of FIG. 1, a nanopillar structure including a cylindrical nanopillar 121 having a flat end ( A functional surface on which 120 is formed is produced.

이때, 상기 습식 에칭은 선택적으로 비드만을 용해하는 에칭액을 이용하여 수행되며, 상기 비드가 플라스틱 비드인 경우, 황산 피라나(Piranha) 용액을 이용하여 150 내지 170℃에서 10분 이상 수행되는 것이 바람직하다.At this time, the wet etching is performed using an etchant that selectively dissolves only beads, and when the beads are plastic beads, it is preferable that the wet etching is performed at 150 to 170 ° C. for 10 minutes or more using a piranha sulfate solution. .

본 발명의 제조방법에 있어, 비드 식각의 용이함 및 기재와 비드의 선택적 식각의 용이함 측면에서 상기 비드는 플라스틱 비드인 특징이 있으며, 바람직하게 폴리스티렌(Polystyrene) 비드이다. 또한, 위치에 따른 균일하고 규칙적인 비드 배열 측면에서 상기 비드는 구형상을 갖는 것이 바람직하다.In the manufacturing method of the present invention, the beads are characterized in that they are plastic beads in terms of ease of bead etching and ease of selective etching of the substrate and the beads, and are preferably polystyrene beads. In addition, the beads preferably have a spherical shape in terms of uniform and regular bead arrangement according to the position.

상기 비드의 배열은 각 비드의 최인접(nearest neighbor) 비드가 6개인 배열인 것이 바람직하며, 배열의 규칙성을 위해 각 최인접 비드는 서로 접하여 있는 것이 바람직하다. 이러한 비드의 배열은 기재 표면에 도포 또는 분산되는 비드 분산액의 비드 함유량, 도포 또는 분산 조건에 의해 조절될 수 있다. The bead arrangement is preferably an arrangement of six nearest neighbor beads of each bead, and each closest bead is preferably in contact with each other for regularity of the arrangement. The arrangement of these beads can be controlled by the bead content of the bead dispersion, which is applied or dispersed on the substrate surface, or the application or dispersion conditions.

상술한 바와 같이, 상기 투명 기재의 일 표면에 구 형상을 갖는 복수개의 비드를 단일 층으로 배열하는 단계는 비드가 분산된 비드 분산액을 상기 기재의 일 표면에 도포 또는 코팅한 후, 상기 분산액의 액상을 제거하여 수행되며, 상기 분산액의 도포 또는 코팅은 스핀코팅(spin-coating), 딥코팅(dip-coating), 리프팅업(lifting up), 전기영동 코팅(electrophoretic deposition), 화학적 또는 전기화학적 코팅(chemical or electrochemical deposition) 및 전기분사(electrospray) 중 선택된 어느 하나 이상의 방법으로 수행된다. As described above, the step of arranging a plurality of beads having a spherical shape on one surface of the transparent substrate in a single layer is a liquid dispersion of the dispersion after applying or coating a bead dispersion in which beads are dispersed on one surface of the substrate The coating or coating of the dispersion is performed by spin-coating, dip-coating, lifting up, electrophoretic deposition, chemical or electrochemical coating ( chemical or electrochemical deposition) and electrospray.

이때, 기재 표면에 단일층으로 규칙적인 배열을 갖도록 비드를 배열시키기 위해, 상기 비드의 도포는 스핀 코팅에 의해 수행되는 것이 바람직하다. At this time, in order to arrange the beads to have a regular arrangement in a single layer on the substrate surface, the application of the beads is preferably performed by spin coating.

일 예로, 각 최인접 비드가 서로 접하도록 단일한 층으로 비드를 도포하기 위해, 비드가 1 내지 0.5w% 로 분산된 분산액을 여러 단계에 걸쳐 1500 내지 2000rpm의 회전속도까지 가속하면서 1분 내지 2분간 스핀코팅하여 비드를 도포한다. 이때, 상기 비드가 분산된 분산액에 통상의 나노스피어 리쏘그라피에 사용되는 계면활성제가 첨가될 수 있음은 물론이다. For example, in order to apply the beads in a single layer so that each closest bead is in contact with each other, the dispersion in which the beads are dispersed in a range of 1 to 0.5w% is accelerated to a rotational speed of 1500 to 2000 rpm over several steps, for 1 minute to 2 minutes. Spin coat for minutes to apply beads. At this time, it is a matter of course that the surfactant used in conventional nanosphere lithography can be added to the dispersion in which the beads are dispersed.

본 발명의 제조방법에 있어, 기재는 결정질 실리콘, 다결정질 및 비정질 실리콘, 그리고 석영, 유리 등을 포함하며, 기재의 형상은 판형을 포함한다. 또한 기재는 고분자 기재일 수 있다.In the production method of the present invention, the substrate includes crystalline silicon, polycrystalline and amorphous silicon, and quartz, glass, and the like, and the shape of the substrate includes a plate shape. In addition, the substrate may be a polymer substrate.

기재를 식각하는 단계는 비드를 에칭 마스크(etching mask)로 상기 기재를 깊이 방향으로 식각하여 상기 기재의 일 표면에 표면요철을 형성하는 단계로, 상기 마스크로 사용되는 비드에 의해 표면이 스크린(screen)되지 않은 기재 표면이 식각되어 상기 비드의 배열모양이 전사되는 단계이다. Etching the substrate is a step of etching the substrate in the depth direction by using an etching mask (etching mask) to form surface irregularities on one surface of the substrate, the surface is screened by the beads used as the mask The substrate surface is etched so that the array of beads is transferred.

상기 기재의 식각시, 비드는 식각되지 않으며 선택적으로 기재가 식각되는 선택적 식각이 수행되는 것이 바람직하며, 상기 선택적 식각(Etching Selectivity), 식각의 방향성 및 균일하고 정밀하게 제어된 식각 깊이 측면에서 플라즈마 식각, 이온밀링 식각을 포함하는 건식 식각(directional dry etching)이 수행되는 것이 바람직하다. When etching the substrate, the bead is not etched, it is preferable that the selective etching is performed to selectively etch the substrate, plasma etching in terms of the etching (Etching Selectivity), the direction of the etching and the etching depth uniformly and precisely controlled It is preferred that directional dry etching including ion milling etching be performed.

상기 기재가 유리인 경우, 상기 기재의 에칭은 CF4, CHF3, SF6 및 HF에서 하나 이상 선택된 에칭가스, 산소 및 수소를 함유하는 혼합 가스를 이용한 플라즈마 식각에 의해 수행되는 것이 바람직하다.When the substrate is glass, the etching of the substrate is preferably performed by plasma etching using a mixed gas containing an etching gas, oxygen and hydrogen, at least one selected from CF 4 , CHF 3 , SF 6 and HF.

상술한 바와 같이, 원뿔 형상의 끝단을 갖는 원기둥 형상 또는 원기둥 형상의 나노기둥을 제조함에 있어, 도 3과 같이 최인접 비드가 서로 접하도록 단일층으로 비드가 도포된 후, 별도의 공정을 수행하지 않고 최인접 비드가 서로 접하는(이격거리=0) 단일층의 비드를 에칭 마스크로 하여 기재의 식각이 이루어지며, 비드 제거수단에 의해 끝단의 형상이 제어되게 된다. As described above, in manufacturing a cylindrical or cylindrical nano-column having a conical end, after the beads are applied in a single layer such that the closest beads are in contact with each other, as shown in FIG. Instead, the substrate is etched using a single layer of beads in which the closest beads are in contact with each other (separation distance = 0) as an etching mask, and the shape of the end is controlled by the bead removing means.

원뿔 형상의 끝단을 갖는 원기둥 형상 또는 원기둥 형상의 나노기둥을 제조함에 있어, 도포되는 상기 비드의 평균 직경은 180 내지 220 nm인 것이 바람직하며, 상기 기재의 식각 깊이(나노기둥의 길이)는 원뿔 형상의 끝단을 갖는 원기둥 형상의 경우 상기 비드 직경의 200 % 보다 깊은 것이 바람직하다. 이때, 상기 식각깊이는 기재의 에칭 시간을 조절하여 제어하는 것이 바람직하다.In preparing a cylindrical or cylindrical nanocolumn having a conical end, the average diameter of the beads to be applied is preferably 180 to 220 nm, and the etching depth (length of the nanocolumn) of the substrate is conical. In the case of a cylindrical shape having an end of, it is preferable to be deeper than 200% of the bead diameter. In this case, the etching depth is preferably controlled by adjusting the etching time of the substrate.

도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 원뿔 형상 또는 테이퍼된 원기둥 형상의 나노기둥을 제조하기 위해 비드간 이격거리를 형성하는 단계가 수행되는 특징이 있으며, 도 4를 바탕으로 비드간 이격거리를 형성하는 단계를 보다 상세히 상술한다. As shown in Figures 5 to 7, characterized in that the step of forming the bead-to-bead spacing is performed to produce a cone-shaped or tapered cylindrical nano-pillar, the distance between the beads based on FIG. The forming step is described in more detail.

도 4(a)는 기재 표면(100)에 단일층으로 배열된 상기 복수개의 비드(200)를 식각하여 각 비드의 크기를 감소시켜 비드간 일정한 이격 거리(R)를 형성하는 단계를 나타낸 사시도이며, 도 4(b)는 도 4(a)의 영역 'A'를 확대하여 도시한 것이다. 도 4(b)에서 원형 점선은 비드 식각 전 기재 표면에 배열된 비드를 나타내며, 점선 내부에 위치한 실선은 식각되어 크기가 축소된 비드(210)를 나타낸다. 4 (a) is a perspective view illustrating a step of forming a predetermined distance R between beads by etching the plurality of beads 200 arranged in a single layer on the substrate surface 100 to reduce the size of each bead. 4 (b) shows an enlarged view of region 'A' of FIG. 4 (a). In FIG. 4 (b), the dotted dotted line represents the beads arranged on the substrate surface before the bead etching, and the solid lines located inside the dotted line represent the beads 210 which are etched and reduced in size.

도 4에 도시한 바와 같이, 각 비드의 크기를 감소시켜 비드간 일정한 이격 거리(R)를 형성하는 단계는 도포에 의해 기재 표면에 배열된 복수 개의 비드(200)를 식각하여, 비드의 크기와 함께 비드의 이격거리(R)가 동시에 조절되는 특징이 있다. As shown in Figure 4, the step of reducing the size of each bead to form a constant separation distance (R) between the beads by etching the plurality of beads 200 arranged on the surface of the substrate by application, Together, the bead spacing (R) is characterized by being adjusted at the same time.

이때, 상기 이격 거리(R)는 상기 복수 개의 비드(200) 중 임의로 선택된 하나의 비드를 기준 비드(S)라 할 경우, 상기 기준 비드(S)와 기준 비드(S)의 주변에 인접하여 배열된 주변 비드들과의 이격된 거리를 의미한다. 즉, 비드간 이격거리는 최인접 비드간 이격거리를 의미하며, 일 비드의 중심에서 최인접 비드의 중심까지의 거리에서 비드의 지름을 뺀 거리를 의미하며, 다수개의 비드가 에칭마스크로 사용됨에 따라 평균 수치의 의미를 가진다.At this time, the separation distance (R) is arranged adjacent to the reference bead (S) and the reference bead (S) when the bead arbitrarily selected one of the plurality of beads 200 as the reference bead (S) Spaced distance from adjacent beads. That is, the distance between beads means the distance between adjacent beads, the distance from the center of one bead to the center of the nearest bead minus the diameter of the bead, and as a plurality of beads are used as etching masks Meaning of mean value.

이격 거리 형성을 위한 비드의 식각시, 기재(100)는 식각되지 않으며 선택적으로 비드(200)가 식각되는 선택적 식각이 수행되는 것이 바람직하며, 비드 배열의 물리적 안정성, 균일하고 제어된 이격거리 형성 및 선택적 식각(Etching Selectivity) 측면에서 플라즈마 식각, 이온밀링 식각을 포함하는 건식 식각이 수행되는 것이 바람직하다. In etching the beads to form the separation distance, the substrate 100 is not etched and selective etching is preferably performed to selectively etch the beads 200, and the physical stability of the bead arrangement, forming a uniform and controlled separation distance and In terms of etching selectivity, it is preferable that dry etching including plasma etching and ion milling etching is performed.

특징적으로, 상기 비드는 플라스틱 재질이며, 상기 비드의 에칭은 O2, CF4, Ar 또는 이들의 혼합 가스를 함유한 에칭 가스를 이용한 건식 식각(directional dry etching)에 의해 수행되며, 80 내지 100 W의 플라즈마 파워 조건으로 비드의 식각이 수행되는 것이 바람직하다. Characteristically, the beads are made of plastic, and the etching of the beads is performed by directional dry etching using an etching gas containing O 2 , CF 4 , Ar, or a mixed gas thereof, and is 80 to 100 W The etching of the beads is preferably performed under the plasma power condition of.

도 5는 부드럽게 곡률진 끝단을 갖는 테이퍼된 원기둥 형상(rounded cone shape)의 돌출부들로 이루어진 나노기둥 구조체(130)를 제조하는 공정도를 도시한 일 예이며, 도 6은 편평한 끝단을 갖는 테이퍼된 원기둥 형상(truncated cone shape), 즉, 잘려진 원뿔 형상의 돌출부들로 이루어진 나노기둥 구조체(140)를 제조하는 공정도를 도시한 일 예이다. FIG. 5 shows an example of a process for manufacturing a nanopillar structure 130 consisting of protrusions of a rounded cone shape with smoothly curved ends, and FIG. 6 is a tapered cylinder with flat ends. An example of a process of manufacturing a nanopillar structure 140 formed of truncated cone shapes, ie, truncated cone-shaped protrusions, is illustrated.

나노기둥의 전체적인 형상을 테이퍼된 원기둥 형상으로 제어하기 위해 도 4를 바탕으로 상술한 비드간 이격거리 제어단계가 수행되는 특징이 있으며, 비드의 식각에 의해 비드의 크기 및 비드간 이격거리 제어가 수행된 후 식각된 비드(210)를 에칭 마스크로 하여 기재(100)의 식각이 수행된다. In order to control the overall shape of the nano-pillar to the tapered cylindrical shape, the above-described bead separation distance control step is performed based on FIG. 4, and bead size and bead separation distance control are performed by etching the bead. After etching, the substrate 100 is etched using the etched beads 210 as an etching mask.

상세하게, 곡률진 끝단을 갖는 테이퍼된 원기둥 형상의 나노기둥 또는 편평한 끝단을 갖는 테이퍼된 원기둥 형상인 잘려진 원뿔형상의 나노기둥을 제조하기 위해, 도 1 내지 도 3을 기반으로 상술한 바와 유사하게 기재(100)의 일 표면에 단일층의 비드를 형성한 후, 도 4를 기반으로 상술한 바와 같이 O2, CF4, Ar 또는 이들의 혼합 가스, 바람직하게는 산소 플라즈마를 이용하여 80 내지 100 W의 플라즈마 파워 조건으로 비드를 식각하여 비드의 크기 및 비드간 이격거리를 제어하는 단계가 수행된다.Specifically, in order to produce a truncated cone-shaped nanopillar having a tapered cylindrical shape having a curved end or a tapered cylindrical shape having a flat end, a substrate similar to that described above with reference to FIGS. After forming a single layer of beads on one surface of 100), as described above with reference to Figure 4 based on 80 to 100 W using O 2 , CF 4 , Ar or a mixture thereof, preferably oxygen plasma Etching the beads under the plasma power condition is performed to control the size of the beads and the distance between the beads.

곡률진 끝단을 갖는 테이퍼된 원기둥 형상의 나노기둥(131) 또는 편평한 끝단을 갖는 테이퍼된 원기둥 형상의 나노기둥(141)을 제조하기 위해, 상기 비드간 이격거리 형성 단계에서 상기 플라즈마에 의해 식각된 비드(210)의 직경이 130 내지 150 nm이며 비드간 이격거리(R)가 30 내지 90 nm가 되도록 비드가 식각되는 특징이 있다. In order to produce a tapered cylindrical nanopillar 131 having a curved end or a tapered cylindrical nanopillar 141 having a flat end, the beads etched by the plasma in the bead-to-bead forming step The diameter of 210 is 130 to 150 nm, and the beads are etched so that the separation distance R between beads is 30 to 90 nm.

상술한 비드의 에칭 및 기재의 에칭에 의해 테이퍼된 원기둥 형상의 돌출부를 제조한 후, 에칭마스크로 사용된 비드의 제거수단을 서로 달리하여 곡률진 끝단을 갖는 테이퍼된 원기둥 형상의 나노기둥(131) 또는 편평한 끝단을 갖는 테이퍼된 원기둥 형상의 나노기둥(141)을 제조한다.After manufacturing the tapered cylindrical protrusions by etching the above-described beads and etching of the substrate, the tapered cylindrical nano-pillars 131 having curved ends with different removal means of the beads used as etching masks are different from each other. Alternatively, a tapered cylindrical nanopillar 141 having a flat end is manufactured.

도 5에 도시한 바와 같이, 150 내지 200 W의 고파워 산소 플라즈마를 이용하여 비드를 제거함과 동시에 나노기둥 끝단의 형상 제어하여 곡률진 끝단을 갖는 테이퍼된 원기둥 형상의 나노기둥(131)을 제조하는 특징이 있다.As shown in FIG. 5, the bead is removed using a high power oxygen plasma of 150 to 200 W and the shape of the nanopillar ends is controlled to produce a tapered cylindrical nanopillar 131 having a curved end. There is a characteristic.

도 6에 도시한 바와 같이, 플라즈마가 아닌 습식 에칭을 이용하여 비드를 제거함으로써 편평한 끝단을 갖는 테이퍼된 원기둥 형상의 나노기둥(141)을 제조하는 특징이 있다. 이때, 상기 비드가 플라스틱 비드인 경우, 황산 피라나(Piranha) 용액을 이용하여 150 내지 170℃에서 수행되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 6, a tapered cylindrical nanopillar 141 having a flat tip is manufactured by removing beads using wet etching rather than plasma. At this time, when the beads are plastic beads, it is preferably carried out at 150 to 170 ℃ using a piranha sulfate solution.

도 7은 원뿔 형상(pointy cone shape)의 돌출부들로 이루어진 나노기둥 구조체(150)를 제조하는 공정도를 도시한 일 예이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 비드의 도포, 비드의 식각에 의한 이격거리 형성 공정이 수행된 후, 에칭 마스크로 사용된 비드가 에칭되어 사라질 때까지 식각을 수행함으로써, 원뿔 형상의 나노기둥(151)으로 이루어진 나노기둥 구조체(150)를 기재 표면에 형성한다.FIG. 7 is an example illustrating a process diagram of manufacturing a nanopillar structure 150 including protrusions of a pointy cone shape. As shown in FIG. 7, after the process of forming the separation distance by applying the beads and etching the beads is performed, etching is performed until the beads used as the etching masks are etched away. The nanopillar structure 150 made of) is formed on the surface of the substrate.

원뿔 형상의 나노기둥 구조체(150)를 제조하기 위해, 상기 비드간 이격거리 형성 단계에서 상기 플라즈마에 의해 식각된 비드(210)의 직경이 80 내지 100 nm이고, 비드간 이격거리가 80 내지 140 nm가 되도록 비드가 식각되는 특징이 있다. 이때, 상기 기재(100)의 식각에 의한 나노기둥(150)의 길이는 500 내지 600 nm 인 것이 바람직하나 필요에 따라 조절이 가능하다. In order to manufacture the cone-shaped nanopillar structure 150, the diameter of the bead 210 etched by the plasma in the step of forming the bead-to-bead distance is 80 to 100 nm, the distance between the beads is 80 to 140 nm The bead is etched so that At this time, the length of the nano-pillar 150 by the etching of the substrate 100 is preferably 500 to 600 nm, but can be adjusted as necessary.

도 8은 도 1에 도시한 공정도에 따라 제조된 기능성 표면을 관찰한 주사전자현미경 사진으로 기재 표면에 원뿔 형상의 끝단을 갖는 원기둥 형상(bullet shape)의 나노기둥 구조체가 형성됨을 알 수 있다. 상세하게, 석영유리기판을 기재로 하여 평균직경 200 nm 인 폴리스티렌 비드가 2.5 %의 농도로 분산된 용액을 0.25 %의 Triton-X 100이 포함된 메탄올로 4:1의 비율로 희석하여, 희석액을 상기 기재 표면에 뿌린 후 1-2분간 여러 단계에 걸쳐 2000 rpm까지 가속하여 스핀 코팅함으로써 상기 기재 표면에 상기 비드 단일층을 도포하였다. 이 비드 단일층을 에칭 마스크로 이용하여 CF4, H2, O2 혼합가스 플라즈마로 기재를 식각한 후, 200 W의 고파워 산소플라즈마로 20분 동안 식각하여 나노구조체 위의 상기 비드를 제거함과 동시에, 나노구조체의 끝단 부분을 뾰족하게 식각함으로써 본 발명에 따른 기능성 표면을 제조하였다. FIG. 8 is a scanning electron microscope photograph of a functional surface prepared according to the process diagram shown in FIG. 1, and it can be seen that a cylindrical pillar-shaped nanopillar structure having a cone-shaped tip is formed on a surface of a substrate. In detail, a solution in which polystyrene beads having an average diameter of 200 nm was dispersed at a concentration of 2.5% based on a quartz glass substrate was diluted at a ratio of 4: 1 with methanol containing 0.25% of Triton-X 100, thereby diluting the solution. The bead monolayer was applied to the surface of the substrate by sprinkling on the surface of the substrate and then spin coating to accelerate to 2000 rpm over several steps for 1-2 minutes. Using the bead monolayer as an etching mask, the substrate was etched with a CF 4 , H 2 , O 2 mixed gas plasma, followed by etching with 200 W high power oxygen plasma for 20 minutes to remove the beads on the nanostructures. At the same time, the functional surface according to the present invention was prepared by sharply etching the end portion of the nanostructure.

도 9는 도 2에 도시한 공정도에 따라 제조된 기능성 표면을 관찰한 주사전자현미경 사진으로 기재 표면에 원기둥 형상(cylinder shape)의 나노기둥 구조체가 형성됨을 알 수 있다. 상세하게, 석영유리기판을 기재로 하여 평균직경 200 nm 인 폴리스티렌 비드가 2.5 %의 농도로 분산된 용액을 0.25 %의 Triton-X 100이 포함된 메탄올로 4:1의 비율로 희석하여, 희석액을 상기 기재 표면에 뿌린 후 1-2분간 여러 단계에 걸쳐 2000 rpm까지 가속하여 스핀 코팅함으로써 상기 기재 표면에 상기 비드 단일층을 도포하였다. 이 비드 단일층을 에칭 마스크로 이용하여 CF4, H2, O2 혼합가스 플라즈마로 일정 깊이만큼 기재를 식각한 후, 나노구조체 위의 상기 비드를 150~170 ℃의 황산 피라나 용액을 이용하여 15분간 제거함으로써 본 발명에 따른 기능성 표면을 제조하였다.FIG. 9 is a scanning electron micrograph of a functional surface prepared according to the process diagram shown in FIG. In detail, a solution in which polystyrene beads having an average diameter of 200 nm was dispersed at a concentration of 2.5% based on a quartz glass substrate was diluted at a ratio of 4: 1 with methanol containing 0.25% of Triton-X 100, thereby diluting the solution. The bead monolayer was applied to the surface of the substrate by sprinkling on the surface of the substrate and then spin coating to accelerate to 2000 rpm over several steps for 1-2 minutes. Using the bead monolayer as an etching mask, the substrate was etched to a certain depth with a CF 4 , H 2 , O 2 mixed gas plasma, and then the beads on the nanostructures were immersed using a pyranic acid solution of 150 to 170 ° C. The functional surface according to the invention was prepared by removing 15 minutes.

도 10은 도 5에 도시한 공정도에 따라 제조된 기능성 표면을 관찰한 주사전자현미경 사진으로 부드럽게 곡률진 끝단을 갖는 테이퍼된 원기둥 형상(rounded cone shape)의 나노기둥 구조체가 형성됨을 알 수 있다. 상세하게, 석영유리기판을 기재로 하여 평균직경 200 nm 인 폴리스티렌 비드가 2.5 %의 농도로 분산된 용액을 0.25 %의 Triton-X 100이 포함된 메탄올로 4:1의 비율로 희석하여, 희석액을 상기 기재 표면에 뿌린 후 1-2분간 여러 단계에 걸쳐 2000 rpm까지 가속하여 스핀 코팅함으로써 상기 기재 표면에 상기 비드 단일층을 도포하였다. 90 W의 산소플라즈마를 이용하여 상기 비드의 크기를 130~150 nm 사이로 줄이고, 이 비드 단일층을 에칭 마스크로 이용하여 CF4, H2, O2 혼합가스 플라즈마로 일정 깊이만큼 기재를 식각한 후, 150 W의 고파워 산소플라즈마로 2~3분간 2차 식각하여 나노구조체 위의 상기 비드를 제거함과 동시에, 나노구조체의 끝단 부분을 부드럽게 굴곡이 지도록 식각함으로써 본 발명에 따른 기능성 표면을 제조하였다. FIG. 10 is a scanning electron microscope photograph of a functional surface prepared according to the process diagram shown in FIG. 5, showing that a tapered cylindrical shape nanopillar structure having a smoothly curved end is formed. In detail, a solution in which polystyrene beads having an average diameter of 200 nm was dispersed at a concentration of 2.5% based on a quartz glass substrate was diluted at a ratio of 4: 1 with methanol containing 0.25% of Triton-X 100, thereby diluting the solution. The bead monolayer was applied to the surface of the substrate by sprinkling on the surface of the substrate and then spin coating to accelerate to 2000 rpm over several steps for 1-2 minutes. Using a 90 W oxygen plasma to reduce the size of the beads to 130 ~ 150 nm, using a bead single layer as an etching mask to etch the substrate to a certain depth with a CF 4 , H 2 , O 2 mixed gas plasma , Secondary etching with a high-power oxygen plasma of 150 W for 2 to 3 minutes to remove the beads on the nanostructure, while etching the end portion of the nanostructure to bend smoothly to prepare a functional surface according to the present invention.

도 11은 도 6에 도시한 공정도에 따라 제조된 기능성 표면을 관찰한 주사전자현미경 사진으로 편평한 끝단을 갖는 테이퍼된 원기둥 형상(truncated cone shape)의 나노기둥 구조체가 형성됨을 알 수 있다. 상세하게, 석영유리기판을 기재로 하여 평균직경 200 nm 인 폴리스티렌 비드가 2.5 %의 농도로 분산된 용액을 0.25 %의 Triton-X 100이 포함된 메탄올로 4:1의 비율로 희석하여, 희석액을 상기 기재 표면에 뿌린 후 1-2분간 여러 단계에 걸쳐 2000 rpm까지 가속하여 스핀 코팅함으로써 상기 기재 표면에 상기 비드 단일층을 도포하였다. 90 W의 산소플라즈마를 이용하여 상기 비드의 크기를 130~150 nm 사이로 줄이고, 이 비드 단일층을 에칭 마스크로 이용하여 CF4, H2, O2 혼합가스 플라즈마로 일정 깊이만큼 기재를 식각한 후, 나노구조체 위의 상기 비드를 150~170 ℃의 황산 피라나 용액을 이용하여 20분간 제거함으로써 본 발명에 따른 기능성 표면을 제조하였다.FIG. 11 is a scanning electron micrograph of a functional surface prepared according to the process diagram shown in FIG. 6, and it can be seen that a nanopillar structure having a tapered cone shape having a flat end is formed. In detail, a solution in which polystyrene beads having an average diameter of 200 nm was dispersed at a concentration of 2.5% based on a quartz glass substrate was diluted at a ratio of 4: 1 with methanol containing 0.25% of Triton-X 100, thereby diluting the solution. The bead monolayer was applied to the surface of the substrate by sprinkling on the surface of the substrate and then spin coating to accelerate to 2000 rpm over several steps for 1-2 minutes. Using a 90 W oxygen plasma to reduce the size of the beads to 130 ~ 150 nm, using a bead single layer as an etching mask to etch the substrate to a certain depth with a CF 4 , H 2 , O 2 mixed gas plasma , The functional surface according to the present invention was prepared by removing the beads on the nanostructure for 20 minutes using a pyranic acid solution of 150 ~ 170 ℃.

도 12는 도 7에 도시한 공정도에 따라 제조된 기능성 표면을 관찰한 주사전자현미경 사진으로 뾰족한 끝단을 갖는 원뿔 형상(pointy cone shape)의 나노기둥 구조체가 형성됨을 알 수 있다. 상세하게, 석영유리기판을 기재로 하여 평균직경 200 nm 인 폴리스티렌 비드가 2.5 %의 농도로 분산된 용액을 0.25 %의 Triton-X 100이 포함된 메탄올로 4:1의 비율로 희석하여, 희석액을 상기 기재 표면에 뿌린 후 1-2분간 여러 단계에 걸쳐 2000 rpm까지 가속하여 스핀 코팅함으로써 상기 기재 표면에 상기 비드 단일층을 도포하였다. 90 W의 산소플라즈마를 이용하여 상기 비드의 크기를 80~100 nm 사이로 줄이고, 이 비드 단일층을 에칭 마스크로 이용하여 CF4, H2, O2 혼합가스 플라즈마로 상기 기재위의 비드가 모두 식각될 때까지 기재를 식각한 후, 나노구조체 위의 반응 잔재물층을 150~170 ℃의 황산 피라나 용액을 이용하여 20분간 제거함으로써 본 발명에 따른 기능성 표면을 제조하였다. FIG. 12 is a scanning electron microscope photograph of the functional surface prepared according to the process diagram shown in FIG. 7, and it can be seen that a nanocone structure having a pointy cone shape having a pointed tip is formed. In detail, a solution in which polystyrene beads having an average diameter of 200 nm was dispersed at a concentration of 2.5% based on a quartz glass substrate was diluted at a ratio of 4: 1 with methanol containing 0.25% of Triton-X 100, thereby diluting the solution. The bead monolayer was applied to the surface of the substrate by sprinkling on the surface of the substrate and then spin coating to accelerate to 2000 rpm over several steps for 1-2 minutes. Using a 90 W oxygen plasma, the size of the beads is reduced to between 80 and 100 nm, and the beads on the substrate are all etched by CF 4 , H 2 , O 2 mixed gas plasma using the single layer of beads as an etching mask. After the substrate was etched until it was removed, the functional residue according to the present invention was prepared by removing the reaction residue layer on the nanostructure using a pyranic acid solution of 150 to 170 ° C. for 20 minutes.

도 1 내지 도 12에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 에칭마스크로 사용되는 비드의 크기, 비드간 이격거리를 제어하여 나노기둥의 전체적인 형상을 제어하고, 습식에칭 또는 플라즈마 에칭으로 비드를 제거하여 나노기둥 끝단의 형상을 제어하여, 기재 표면에 그 형상이 제어된 나노구조체를 형성하는 특징이 있다.As described above in FIGS. 1 to 12, the present invention controls the overall shape of the nanopillars by controlling the size of the beads used as the etching mask and the distance between the beads, and removing the beads by wet etching or plasma etching. By controlling the shape of the end of the pillar, there is a feature to form a nanostructure of the shape is controlled on the surface of the substrate.

본 발명에 따른 기능성 표면의 제조방법은 형상이 제어된 나노구조체가 형성된 기능성 표면 뿐만 아니라, 나노구조체의 형상에 의해 표면 반사율이 제어된 기능성 표면이 제조되는 특징이 있다.The method for producing a functional surface according to the present invention is characterized in that not only the functional surface on which the nanostructure is controlled in shape is formed, but also the functional surface whose surface reflectance is controlled by the shape of the nanostructure.

도 13은 본 발명에 따른 기능성 표면이 형성되지 않은 석영 유리기판(bare quartz)을 기준으로 도 8 내지 도 12의 기능성 표면이 구비된 유리판에 광을 조사하여 의 파장별 반사율을 측정 도시한 그래프이다.FIG. 13 is a graph illustrating measurement of reflectance for each wavelength of light by irradiating light onto a glass plate having the functional surface of FIGS. 8 to 12 based on a bare quartz substrate on which the functional surface is not formed. .

도 13에서 알 수 있듯이, 나노구조체의 형상에 따라 반사율이 매우 큰 영향을 받음을 알 수 있으며, 원기둥 형상(cylinder shape)의 반사특성과 원뿔 형상의 끝단을 갖는 원기둥 형상(bullet shape)의 반사특성에서 알 수 있듯이 전체적인 반사율이 나노기둥 끝단의 형태에 매우 큰 영향을 받으며, 뾰족한 끝단을 갖는 경우 표면 반사율이 현저하게 낮아짐을 알 수 있다. As can be seen in Figure 13, it can be seen that the reflectance is very affected by the shape of the nanostructure, the reflection characteristics of the cylindrical shape (cylinder shape) and the reflection characteristics of the cylindrical shape (bullet shape) having the end of the cone shape As can be seen, the overall reflectance is greatly affected by the shape of the nanopillar tip, and when the tip is sharp, the surface reflectance is significantly lowered.

나아가, 원뿔 형상의 경우, 측정 범위인 300nm 내지 1600nm 전 영역에서 일정한 반사율을 가짐을 알 수 있으며, 이에 따라, 나노구조체의 형상에 따라 전체적인 반사도 뿐만 아니라, 파장별 반사율 또한 조절됨을 알 수 있다.Furthermore, in the case of a cone shape, it can be seen that the measurement range has a constant reflectance in the entire 300 nm to 1600 nm range, and accordingly, not only the overall reflectance but also the wavelength-specific reflectivity can be adjusted according to the shape of the nanostructure.

또한, 도 13에서 알 수 있듯이 끝단이 뾰족한 원뿔 형상의 나노구조체가 측정 범위인 300~1600 nm 영역에서 일정하게 낮은 반사율을 가짐을 알 수 있다. 그러나 끝단이 뾰족하지 않고 곡률을 가지고 있거나 잘려있는 형상이라 할지라도, 도 8에서 보이듯이 끝단이 좁은 형상을 가지고 있으면 반사스펙트럼의 출렁임이 생기고, 이로 인해 가시광 영역의 특정 파장에 대해 낮은 반사율을 기대할 수 있음을 알 수 있다. In addition, as can be seen in Figure 13 it can be seen that the cone-shaped nanostructure having a sharp tip has a constant low reflectance in the 300 ~ 1600 nm region of the measurement range. However, even if the tip is not pointed and has a curvature or a cut shape, as shown in FIG. 8, if the tip has a narrow shape, reflection spectra may occur, which may result in low reflectance of a specific wavelength in the visible region. It can be seen that.

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. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will recognize that many modifications and variations are possible in light of the above teachings.

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.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

Claims (16)

기재의 일 표면에 단일층으로 배열된 비드를 에칭 마스크로 하여 상기 기재를 식각하여 기재 표면에 표면 요철을 형성하는 나노기둥 구조체(nano-pillar structure)를 형성하며,
상기 단일층으로 배열된 비드의 크기, 최인접 비드간 이격거리 및 상기 나노기둥 구조체의 형성 후 수행되는 비드 제거 수단에 의해 상기 나노기둥 구조체의 형상을 제어하는 것을 특징으로 하는 기능성 표면의 제조방법.Forming a nano-pillar structure which forms surface irregularities on the surface of the substrate by etching the substrate using beads arranged in a single layer on one surface of the substrate as an etching mask,
And the shape of the nanopillar structure is controlled by the size of the beads arranged in the single layer, the distance between adjacent beads, and the bead removing means performed after the formation of the nanopillar structure. 제 1항에 있어서,
상기 나노기둥 구조체의 형상에 의해 상기 기재의 반사율을 제어하는 것을 특징으로 하는 기능성 표면의 제조방법.The method of claim 1,
The method for producing a functional surface, characterized in that for controlling the reflectance of the substrate by the shape of the nanopillar structure. 제 2항에 있어서,
최인접 비드간 이격거리에 의해 테이퍼된 기둥형상의 나노기둥 구조체를 제조하는 것을 특징으로 하는 기능성 표면의 제조방법.The method of claim 2,
A method of producing a functional surface, characterized by producing a columnar nanopillar structure tapered by the distance between adjacent beads. 제 2항에 있어서,
상기 비드 제거수단은 습식에칭이며, 상기 습식에칭으로 상기 비드를 제거하여 편평한 끝단을 갖는 기둥형상의 나노기둥 구조체를 제조하는 것을 특징으로 하는 기능성 표면의 제조방법.The method of claim 2,
The bead removing means is wet etching, and the method of producing a functional surface, characterized in that for removing the beads by wet etching to produce a columnar nano-pillar structure having a flat end. 제 2항에 있어서,
상기 비드 제거수단은 플라즈마 에칭이며, 상기 플라즈마 에칭으로 상기 비드를 제거하여 뾰족하거나 곡률진 팁 형상의 끝단을 갖는 기둥형상의 나노기둥 구조체를 제조하는 것을 특징으로 하는 기능성 표면의 제조방법.The method of claim 2,
The bead removing means is plasma etching, and the method of producing a functional surface, characterized in that for removing the beads by the plasma etching to produce a columnar nanopillar structure having a pointed or curved tip end. 제 2항에 있어서,
a) 투명 기재의 일 표면에 구 형상을 가지는 복수개의 비드를 단일 층으로 배열하는 단계;
c) 상기 비드를 에칭 마스크(etching mask)로 하여, 상기 기재를 CF4, SF6 및 HF에서 하나 이상 선택된 에칭가스, 산소 및 수소를 함유하는 혼합 가스 플라즈마로 식각하는 단계; 및
d1) 산소 플라즈마로 상기 비드를 제거하여 원뿔형상의 끝단을 갖는 원기둥 형상의 나노기둥 구조체를 제조하는 단계;
를 포함하는 기능성 표면의 제조방법.The method of claim 2,
a) arranging a plurality of beads having a spherical shape on one surface of the transparent substrate in a single layer;
c) etching the substrate with a mixed gas plasma containing one or more etching gases, oxygen and hydrogen selected from CF 4 , SF 6 and HF using the beads as an etching mask; And
d1) preparing a cylindrical nanopillar structure having a conical end by removing the beads with an oxygen plasma;
Method for producing a functional surface comprising a. 제 2항에 있어서,
a) 투명 기재의 일 표면에 구 형상을 가지는 복수개의 비드를 단일 층으로 배열하는 단계;
b) 상기 복수개의 비드를 산소 플라즈마로 식각하여 각 비드의 크기를 감소시켜 비드간 일정 이격거리를 형성하는 단계;
c) 상기 비드를 에칭 마스크(etching mask)로 하여 상기 기재를 CF4, SF6 및 HF에서 하나 이상 선택된 에칭가스, 산소 및 수소를 함유하는 혼합 가스 플라즈마로 식각하는 단계;
d1) 산소 플라즈마로 상기 비드를 제거하여 곡률진 팁 형상의 끝단을 갖는 테이퍼된 원기둥 형상 또는 원뿔 형상의 나노기둥 구조체를 제조하는 단계;
를 포함하는 기능성 표면의 제조방법. The method of claim 2,
a) arranging a plurality of beads having a spherical shape on one surface of the transparent substrate in a single layer;
b) etching the plurality of beads with oxygen plasma to reduce the size of each bead to form a predetermined distance between the beads;
c) etching the substrate with a mixed gas plasma containing one or more etching gases, oxygen and hydrogen selected from CF 4 , SF 6 and HF using the beads as an etching mask;
d1) removing the beads with an oxygen plasma to produce a tapered cylindrical or conical nano-pillar structure having curved tip ends;
Method for producing a functional surface comprising a. 제 2항에 있어서,
a) 투명 기재의 일 표면에 구 형상을 가지는 복수개의 비드를 단일 층으로 배열하는 단계;
b) 상기 복수개의 비드를 산소 플라즈마로 식각하여 각 비드의 크기를 감소시켜 비드간 일정 이격거리를 형성하는 단계;
c) 상기 비드를 에칭 마스크(etching mask)로 하여 상기 기재를 CF4, SF6 및 HF에서 하나 이상 선택된 에칭가스, 산소 및 수소를 함유하는 혼합 가스 플라즈마로 식각하는 단계;
d2) 습식 에칭으로 상기 기재 위의 반응 잔재물을 제거하여 테이퍼된 원기둥 형상의 나노기둥 구조체를 제조하는 단계;
를 포함하는 기능성 표면의 제조방법.The method of claim 2,
a) arranging a plurality of beads having a spherical shape on one surface of the transparent substrate in a single layer;
b) etching the plurality of beads with oxygen plasma to reduce the size of each bead to form a predetermined distance between the beads;
c) etching the substrate with a mixed gas plasma containing one or more etching gases, oxygen and hydrogen selected from CF 4 , SF 6 and HF using the beads as an etching mask;
d2) removing the reaction residue on the substrate by wet etching to form a tapered cylindrical nanopillar structure;
Method for producing a functional surface comprising a. 제 2항에 있어서,
a) 투명 기재의 일 표면에 구 형상을 가지는 복수개의 비드를 단일 층으로 배열하는 단계;
b) 상기 복수개의 비드를 산소 플라즈마로 식각하여 각 비드의 크기를 감소시켜 비드간 일정 이격거리를 형성하는 단계;
c) 상기 비드를 에칭 마스크(etching mask)로 하여 상기 기재를 CF4, SF6 및 HF에서 하나 이상 선택된 에칭가스, 산소 및 수소를 함유하는 혼합 가스로 식각하는 단계;
d2) 습식 에칭으로 상기 비드를 제거하여 원뿔 형상의 나노기둥 구조체를 제조하는 단계;
를 포함하는 기능성 표면의 제조방법. The method of claim 2,
a) arranging a plurality of beads having a spherical shape on one surface of the transparent substrate in a single layer;
b) etching the plurality of beads with oxygen plasma to reduce the size of each bead to form a predetermined distance between the beads;
c) etching the substrate with a mixed gas containing one or more etching gases, oxygen and hydrogen selected from CF 4 , SF 6 and HF using the beads as an etching mask;
d2) removing the beads by wet etching to produce a conical nanopillar structure;
Method for producing a functional surface comprising a. 제 2항에 있어서,
a) 투명 기재의 일 표면에 구 형상을 가지는 복수개의 비드를 단일 층으로 배열하는 단계;
c) 상기 비드를 에칭 마스크(etching mask)로 하여 상기 기재를 CF4, SF6 및 HF에서 하나 이상 선택된 에칭가스, 산소 및 수소를 함유하는 혼합 가스로 식각하는 단계;
d2) 습식 에칭으로 상기 비드를 제거하여 원기둥 형상의 나노기둥 구조체를 제조하는 단계;
를 포함하는 기능성 표면의 제조방법. The method of claim 2,
a) arranging a plurality of beads having a spherical shape on one surface of the transparent substrate in a single layer;
c) etching the substrate with a mixed gas containing one or more etching gases, oxygen and hydrogen selected from CF 4 , SF 6 and HF using the beads as an etching mask;
d2) removing the beads by wet etching to form a cylindrical nanopillar structure;
Method for producing a functional surface comprising a. 제 6항에 있어서,
상기 a) 단계에서 비드의 직경은 180 내지 220 nm이고, 비드간 이격거리는 0 nm이며, d1) 단계의 산소 플라즈마 파워는 150 내지 200 W인 것을 특징으로 하는 기능성 표면의 제조방법. The method according to claim 6,
The diameter of the beads in the step a) is 180 to 220 nm, the separation distance between the beads is 0 nm, the oxygen plasma power of the step d1) is a method of producing a functional surface, characterized in that 150 to 200 W. 제 7항에 있어서,
d1) 단계의 나노기둥 구조체는 곡률진 팁 형상의 끝단을 갖는 테이퍼된 원기둥 형상이며, 상기 b) 단계에서 식각된 비드의 직경은 130 내지 150 nm이고, 비드간 이격거리는 30 내지 90 nm이며, d1) 단계의 산소 플라즈마 파워는 150 내지 200 W인 것을 특징으로 하는 기능성 표면의 제조방법.8. The method of claim 7,
The nanopillar structure of step d1) is a tapered cylindrical shape having a tip of a curved tip shape, the diameter of the beads etched in step b) is 130 to 150 nm, the separation distance between beads is 30 to 90 nm, d1 Method of producing a functional surface, characterized in that the oxygen plasma power of step) is 150 to 200 W. 제 8항에 있어서,
c) 단계의 나노기둥 구조체는 원뿔 형상이며, 상기 b) 단계에서 식각된 비드의 직경은 80 내지 100 nm이고, 비드간 이격거리는 80 내지 140 nm이며, d2) 습식 에칭으로 상기 기재 위의 반응 잔재물을 제거하여 원뿔 형상의 나노기둥 구조체를 제조하는 것을 특징으로 하는 기능성 표면의 제조방법. The method of claim 8,
The nanopillar structure of step c) is conical in shape, the diameter of the beads etched in step b) is 80 to 100 nm, the separation distance between the beads is 80 to 140 nm, and d2) the reaction residue on the substrate by wet etching. Method for producing a functional surface, characterized in that to produce a cone-shaped nanopillar structure by removing the. 제 8, 9, 10 항에 있어서,
d2) 단계의 습식 에칭은 황산 피라나 용액을 이용하여 150 내지 170℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 기능성 표면의 제조방법. The method according to claim 8, 9, 10,
The wet etching of step d2) is carried out at 150 to 170 ° C using pyranic acid sulfate solution. 일 표면이, 다수의 원뿔 형상의 나노구조체를 포함하여 빛의 파장범위 300 내지 1600 nm 전 영역에서 일정하게 4% 이하의 반사율을 가지는 기능성 표면인 기재.One surface is a functional surface including a plurality of conical nanostructures having a constant reflectance of less than 4% in the entire wavelength range of 300 to 1600 nm of light. 일 표면이, 다수의 끝단이 좁은 기둥형상의 나노구조체를 포함하여 반사스펙트럼의 출렁임이 생기고 가시광 영역의 특정 파장에 대해 낮은 반사율을 가지는 기능성 표면인 기재.One substrate is a functional surface including a plurality of columnar nanostructures having narrow ends to cause fluctuations in the reflectance spectrum and having a low reflectance for a specific wavelength in the visible region.
KR1020110003534A 2011-01-13 2011-01-13 Fabrication Method for Functional Surface KR101340845B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110003534A KR101340845B1 (en) 2011-01-13 2011-01-13 Fabrication Method for Functional Surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110003534A KR101340845B1 (en) 2011-01-13 2011-01-13 Fabrication Method for Functional Surface

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120082179A true KR20120082179A (en) 2012-07-23
KR101340845B1 KR101340845B1 (en) 2013-12-13

Family

ID=46714056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110003534A KR101340845B1 (en) 2011-01-13 2011-01-13 Fabrication Method for Functional Surface

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101340845B1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101451790B1 (en) * 2013-04-25 2014-10-22 한국과학기술연구원 Methods for fabrication of stable ultra-low reflectivive surface and the ultra-low reflectivive surface itself
EP2922103A1 (en) * 2012-08-21 2015-09-23 Oji Holdings Corporation Substrate for semiconductor light emitting elements, semiconductor light emitting element, method for producing substrate for semiconductor light emitting elements, and method for manufacturing semiconductor emitting element
EP2944446A4 (en) * 2012-12-13 2016-09-21 Oji Holdings Corp Mold for manufacturing optical element and production method for same, and optical element
KR101878600B1 (en) * 2017-04-10 2018-07-13 광주과학기술원 Method of fabricating periodic metal nanopatterns for optical biosensors
CN112978674A (en) * 2021-02-05 2021-06-18 杭州欧光芯科技有限公司 Method for preparing moth eye anti-reflection structure
US11068463B2 (en) 2017-08-16 2021-07-20 Machbase, Inc. System and method for managing log data
EP3845356A4 (en) * 2018-08-31 2022-05-11 Tohoku Techno Arch Co., Ltd. Molding die and lens

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102658804B1 (en) 2022-01-19 2024-04-19 단국대학교 산학협력단 Nano gap strucutre and producion method using arbitrary material
KR102656897B1 (en) 2022-01-19 2024-04-16 단국대학교 산학협력단 Nano gap strucutre and producion method using reflow of bead
KR102656898B1 (en) 2022-01-19 2024-04-16 단국대학교 산학협력단 Nano gap dome strucutre and producion method using undercut
KR102656899B1 (en) 2022-01-19 2024-04-16 단국대학교 산학협력단 Nano gap dome strucutre and producion method using arbitrary material
KR102657516B1 (en) 2022-01-19 2024-04-16 단국대학교 산학협력단 Nano gap dome strucutre and producion method using reflow of bead
KR102657515B1 (en) 2022-01-19 2024-04-16 단국대학교 산학협력단 Nano gap dome strucutre and producion method using capping of bead
KR102656895B1 (en) 2022-01-19 2024-04-16 단국대학교 산학협력단 Nano gap strucutre and producion method using undercut

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG140481A1 (en) * 2006-08-22 2008-03-28 Agency Science Tech & Res A method for fabricating micro and nano structures
CN101246937A (en) 2007-02-15 2008-08-20 香港应用科技研究院有限公司 Method for forming two-dimension graphic pattern by nano-sphere
KR101014277B1 (en) * 2008-12-18 2011-02-16 한국기계연구원 Manufacturing method for anti-reflective surface and super water-repellent surface

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108389944A (en) * 2012-08-21 2018-08-10 王子控股株式会社 Semiconductor light-emitting element substrate and semiconductor light-emitting elements
EP2922103A1 (en) * 2012-08-21 2015-09-23 Oji Holdings Corporation Substrate for semiconductor light emitting elements, semiconductor light emitting element, method for producing substrate for semiconductor light emitting elements, and method for manufacturing semiconductor emitting element
EP2889922A4 (en) * 2012-08-21 2016-05-04 Oji Holdings Corp Substrate for semiconductor light emitting elements, semiconductor light emitting element, method for producing substrate for semiconductor light emitting elements, and method for manufacturing semiconductor light emitting element
CN108389944B (en) * 2012-08-21 2021-04-02 王子控股株式会社 Substrate for semiconductor light emitting element and semiconductor light emitting element
US9748441B2 (en) 2012-08-21 2017-08-29 Oji Holdings Corporation Dry etching method of manufacturing semiconductor light emitting device substrate
US9515223B2 (en) 2012-08-21 2016-12-06 Oji Holdings Corporation Semiconductor light emitting device substrate including an uneven structure having convex portions, and a flat surface therebetween
EP2944446A4 (en) * 2012-12-13 2016-09-21 Oji Holdings Corp Mold for manufacturing optical element and production method for same, and optical element
US9915758B2 (en) 2012-12-13 2018-03-13 Oji Holdings Corporation Mold for manufacturing optical element and production method for same, and optical element
KR101451790B1 (en) * 2013-04-25 2014-10-22 한국과학기술연구원 Methods for fabrication of stable ultra-low reflectivive surface and the ultra-low reflectivive surface itself
US9395469B2 (en) 2013-04-25 2016-07-19 Korea Institute Of Science And Technology Methods for fabrication of stable ultra-low reflective surface and the ultra-low reflective surface itself
KR101878600B1 (en) * 2017-04-10 2018-07-13 광주과학기술원 Method of fabricating periodic metal nanopatterns for optical biosensors
US11068463B2 (en) 2017-08-16 2021-07-20 Machbase, Inc. System and method for managing log data
EP3845356A4 (en) * 2018-08-31 2022-05-11 Tohoku Techno Arch Co., Ltd. Molding die and lens
CN112978674A (en) * 2021-02-05 2021-06-18 杭州欧光芯科技有限公司 Method for preparing moth eye anti-reflection structure
CN112978674B (en) * 2021-02-05 2024-03-19 杭州欧光芯科技有限公司 Method for preparing moth-eye antireflection structure

Also Published As

Publication number Publication date
KR101340845B1 (en) 2013-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101340845B1 (en) Fabrication Method for Functional Surface
Askar et al. Self-assembled self-cleaning broadband anti-reflection coatings
Raut et al. Anti-reflective coatings: A critical, in-depth review
JP5220066B2 (en) Method for manufacturing functional surfaces
US8318604B2 (en) Substrate comprising a nanometer-scale projection array
JP4583506B2 (en) Antireflection film, optical element including antireflection film, stamper, stamper manufacturing method, and antireflection film manufacturing method
Akinoglu et al. Understanding anisotropic plasma etching of two-dimensional polystyrene opals for advanced materials fabrication
US11390518B2 (en) Formation of antireflective surfaces
Morhard et al. Tailored antireflective biomimetic nanostructures for UV applications
Ye et al. Plasma-induced, self-masking, one-step approach to an ultrabroadband antireflective and superhydrophilic subwavelength nanostructured fused silica surface
Liu et al. Fabrication and reflection properties of silicon nanopillars by cesium chloride self-assembly and dry etching
Wang et al. Laser interference fabrication of large-area functional periodic structure surface
US10290507B2 (en) Formation of antireflective surfaces
JP6458051B2 (en) Mold, mold manufacturing method and antireflection film
Song et al. Antireflective grassy surface on glass substrates with self-masked dry etching
KR20100097369A (en) Method for manufacturing lithography-free fabrication of subwavelength antireflection structures using thermally dewetted alloy etch mask and substrate manufactured with said method
Lee et al. Optimized antireflective silicon nanostructure arrays using nanosphere lithography
US20230365457A1 (en) High transparency, high haze nanostructured structures
Yoon et al. Subwavelength hollow-nanopillared glass with gradient refractive index for ultralow diffuse reflectance and antifogging
Kim et al. Broadband antireflective silicon nanostructures produced by spin-coated Ag nanoparticles
Huang et al. Biomimetic moth-eye nanostructures fabricated by nanosphere lithography in ZnSe enhancing transmission in the mid-infrared
Chen et al. The fabrication of high-aspect-ratio, size-tunable nanopore arrays by modified nanosphere lithography
KR101340874B1 (en) Fabrication Method for Functional Surface
KR101702991B1 (en) Method for manufacturing semiconductor nanowall structure with three-dimensional periodicity
US20230261124A1 (en) High absorption photovoltaic material and methods of making the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160907

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170907

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190909

Year of fee payment: 7