KR20130015712A - Method of manufacturing a nanowire - Google Patents

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KR20130015712A
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유경종
이영재
김진수
이준
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a nanowire is provided to produce a large amount of high uniformity nanowire through a wet-etching process. CONSTITUTION: A method for manufacturing a nanowire comprises: a step of forming a plurality of lattice patterns(131) on a substrate(110); a step of forming a sacrificial layer(140) on the lattice patterns; a step of forming a nanowire(170) on the lattice patterns with the sacrificial layer; and a step of etching the sacrificial layer and separating the lattice pattern and the nanowire.

Description

나노와이어 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING A NANOWIRE}Nanowire manufacturing method {METHOD OF MANUFACTURING A NANOWIRE}

본 발명은 나노와이어 제조기술 분야에 관한 것이다.The present invention relates to the field of nanowire manufacturing technology.

나노와이어(nanowire)는 나노미터 단위의 크기를 가지는 와이어 구조체로서, 대체로 10 nm 미만의 지름을 가지는 것에서부터 수백 nm 지름을 갖는 것까지 다양한 크기를 갖는다. 이러한 나노와이어는 특정 방향에 따른 전자의 이동 특성이나 편광 현상을 나타내는 광학 특성을 이용할 수 있는 장점이 있으며, 이에 따라 현재 레이저와 같은 광소자, 트랜지스터 및 메모리 소자 등 다양한 분야에 널리 응용되고 있는 차세대 기술이다. Nanowires are wire structures of nanometer-scale size, ranging in size from less than 10 nm in diameter to those of several hundred nm in diameter. Such a nanowire has an advantage that it can utilize the optical characteristic indicating the movement characteristic of electrons or the polarization phenomenon according to a specific direction, and as a result, it is possible to use the next generation technology which is widely applied in various fields such as optical devices, transistors and memory devices to be.

하지만, 현재 나노 입자(nano particle)에 대한 제조방법과 물성에 대한 연구는 상당히 활성화되어 있는 것에 비해, 나노와이어의 제조방법에 대한 연구는 미비한 실정이다. 기존의 대표적인 나노와이어의 제조방법으로는 촉매를 이용하여 나노 와이어 금속을 성장시키는 방법, 템플릿(template)을 이용하여 나노 와이어를 형성하는 방법이 있다. 먼저, 템플릿(template)을 이용하여 나노 와이어 물질을 형성하는 방법은, 수십 나노의 직경과 수 마이크로 깊이를 가지는 구멍들로 이루어진 알루미나 맴브레인을 아노다이징에 의해 제조한 후, 상기 형성된 구멍들에 나노 와이어 물질을 채우는 방법과, 나노 와이어 물질을 기체 상태로 만들어 상기 구멍에 증착시키는 방법이 있다. 구체적으로, 템플릿을 이용한 나노 와이어의 제조방법에 관한 기술로서 미국특허 제6,525,461호에는 기재상에 촉매 필름을 형성하고 상부에 다공성층을 형성하여 열 조작에 의해 그 기공 내로 티타늄 나노 와이어를 형성시키는 기술이 기재되어 있다. 또한, 템플릿을 이용한 양자점 고체(quantum dot solid)의 제조방법에 관한 것으로서, 미국특허 제6,139,626호에는 템플릿 내에 형성된 기공에 콜로이드형 나노결정을 주입하여 열처리 등을 통해 양자점 고체로 형성시키는 기술이 기재되어 있다. 그러나 상기와 같은 기술에 의한 나노와이어 제조방법은 공정이 너무 복잡하고, 시간이 오래 걸려서 대량생산에 적합하지 않을 뿐만 아니라, 균일도 제어가 어려워서 우수한 직진성 및 배열성을 갖는 나노와이어를 형성할 수 없는 문제점이 있다.However, the research on the manufacturing method and the physical properties of the nanoparticles (nano particles) is currently very active, while the research on the manufacturing method of the nanowires is insufficient. Conventional nanowire manufacturing methods include a method of growing a nanowire metal using a catalyst and a method of forming nanowires using a template. A method of forming a nanowire material using a template is a method in which an alumina membrane composed of holes having a diameter of several tens of nanometers and a few micrometers is manufactured by anodizing, And a method of making the nanowire material into a gaseous state and depositing it in the hole. Specifically, U.S. Patent No. 6,525,461 discloses a technique for forming a nanopowder on a substrate by forming a catalyst film on a substrate and forming a porous layer on the substrate to form a titanium nanowire in the pore . In addition, U.S. Patent No. 6,139,626 discloses a method of forming a quantum dot solid by injecting colloidal nanocrystals into pores formed in a template and then performing heat treatment or the like to form a quantum dot solid using a template have. However, the nanowire manufacturing method according to the above-described technique is not suitable for mass production because the process is too complicated, takes a long time, and it is difficult to control the uniformity. Therefore, nanowire having excellent linearity and alignment can not be formed .

그 다음, 촉매를 이용하여 나노 와이어 금속을 성장시키는 방법은, 레이저 촉매 성장(Laser assisted Catalytic Growth, LCG)이나 한국공개특허공보 제10-2006-0098959호에 기재되어 있는 기상 액상 고체(Vapor Liquid Solid, VLS) 성장법이 있다. 즉, 나노 와이어 물질과 금속의 혼합물을 원료로 하고 금속 촉매를 핵으로 하여 나노 와이어를 성장시키는 방법이다. 그러나 상술한 방법은, 나노와이어의 최대 형성길이에 한계가 있는 문제점, 고온 열처리 과정이 필수적임에 따라 대량생산에 적합하지 않은 문제점을 가지고 있었다. 또한 VLS 성장법의 경우, 금속 촉매의 직경 및 그 분포에 제한되어 나노와이어가 성장되는 바, 정확한 폭(두께) 및 그 분포를 조절하기 어려운 문제점 및 나노와이어 내에 금속촉매에 의한 불순물 오염(contamination)이 생기는 문제점도 내포하고 있다. 이외에도 VLS 성장법은 장비가 고가임에 따라 공정비용도 높으며, 성장 시간도 느리기 때문에 양산성도 떨어지는 바, 나노와이어의 대량생산에 부적합한 한계점 또한 존재한다.Next, a method of growing a nanowire metal using a catalyst may be a laser assisted catalytic growth (LCG) method or a vapor liquid solid method described in Korean Patent Publication No. 10-2006-0098959 , VLS) growth method. That is, a method of growing a nanowire using a mixture of a nanowire material and a metal as a raw material and a metal catalyst as a nucleus. However, the above-described method has a problem that the maximum formation length of nanowires is limited, and a high-temperature heat treatment process is required, which is not suitable for mass production. Further, in the case of the VLS growth method, since the nanowire is limited by the diameter and the distribution of the metal catalyst, it is difficult to control the accurate width (thickness) and its distribution, and contamination by the metal catalyst in the nanowire. This is also a problem. In addition, the VLS growth method has high manufacturing costs due to high equipment cost, low growth rate due to low growth rate, and also there is a limit inadequate for mass production of nanowires.

즉, 기존에 알려진 대부분의 나노와이어 제조방법들은 물성이 우수한 나노와이어를 저렴한 비용으로 대량생산 하는데 적합하지 않으므로, 새로운 나노와이어 제조방법의 개발이 요구되고 있다.That is, most of the conventional methods for manufacturing nanowires are not suitable for mass production of nanowires having excellent physical properties at low cost, and therefore, there is a need to develop a new nanowire manufacturing method.

미국특허 제6,525,461호(2003.02.25.)U.S. Patent No. 6,525,461 (2003.02.25.) 미국특허 제6,139,626호(2000.10.31.)US Patent No. 6,139,626 (October 31, 2000) 한국공개특허공보 제10-2006-0098959호(2006.09.19.)Korea Patent Publication No. 10-2006-0098959 (2006.09.19.)

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 기판상에 다수의 격자패턴을 형성하고, 상기 격자패턴 상에 희생층을 형성하고, 희생층을 형성한 격자패턴상에 나노와이어를 형성하고, 상기 희생층을 에칭하여 상기 격자패턴과 상기 나노와이어를 분리함으로써, 균일도가 높은 나노와이어를 상온에서 저가의 제조비용으로 대량생산할 수 있도록 하는, 나노와이어 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above-mentioned conventional problems, and a plurality of grating patterns are formed on a substrate, a sacrificial layer is formed on the grating pattern, and nanowires are formed on the grating pattern on which the sacrificial layer is formed. Forming and etching the sacrificial layer to separate the lattice pattern and the nanowire, to provide a nanowire manufacturing method for mass production of high uniformity nanowire at a low production cost at room temperature have.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 나노와이어 제조방법은, 기판상에 다수의 격자패턴을 형성하고, 상기 격자패턴상에 희생층(Sacrificial layer)을 증착하고, 상기 희생층이 형성된 격자패턴 상에 나노와이어를 형성하고, 상기 희생층을 에칭하여 상기 격자패턴과 상기 나노와이어를 분리하는 것을 포함하여 이루어질 수 있다.In the nanowire manufacturing method of the present invention for solving the above problems, a plurality of grating patterns are formed on a substrate, a sacrificial layer is deposited on the grating patterns, and the sacrificial layer is formed on the grating pattern. Forming a nanowire in, and etching the sacrificial layer may include separating the lattice pattern and the nanowire.

본 발명의 나노와이어 제조방법에 있어서, 상기 격자패턴을 형성하는 것은, 상기 기판상에 자외선 경화 폴리머로 격자베이스층을 형성하고, 상기 격자베이스층을 임프린트 몰드로 가압하고, 상기 격자베이스층에 자외선을 조사하여 상기 격자베이스층을 경화하는 것을 포함하여 이루어질 수 있다.In the nanowire manufacturing method of the present invention, the lattice pattern is formed by forming a lattice base layer with an ultraviolet curable polymer on the substrate, pressing the lattice base layer with an imprint mold, and applying ultraviolet rays to the lattice base layer. Irradiation may be made, including curing the lattice base layer.

또한 본 발명의 나노와이어 제조방법에 있어서, 상기 격자패턴을 형성하는 것은, 상기 기판상에 열경화 폴리머로 격자베이스층을 형성하고, 상기 격자베이스층을 가열된 임프린트 몰드로 가압하여 상기 격자베이스층을 경화하는 것을 포함하여 이루어질 수 있다.In the nanowire manufacturing method of the present invention, the lattice pattern may be formed by forming a lattice base layer with a thermosetting polymer on the substrate and pressing the lattice base layer with a heated imprint mold. It can be made, including curing.

본 발명의 나노와이어 제조방법에 있어서, 상기 격자패턴의 폭은 20nm 내지 200nm로 형성되는 것이 바람직하다.In the nanowire manufacturing method of the present invention, the width of the lattice pattern is preferably formed in 20nm to 200nm.

본 발명의 나노와이어 제조방법에 있어서, 상기 나노와이어를 형성하는 것은, 상기 격자패턴 상에 나노와이어 물질을 증착하고, 상기 나노와이어 물질을 습식에칭하는 것을 포함하여 이루어 질 수 있다.In the nanowire manufacturing method of the present invention, the forming of the nanowires may be performed by depositing a nanowire material on the lattice pattern and wet etching the nanowire material.

본 발명의 나노와이어 제조방법에 있어서, 상기 나노와이어 물질은, 금속, 금속산화물, 질화물, 세라믹 중 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.In the nanowire manufacturing method of the present invention, the nanowire material may include at least one of metal, metal oxide, nitride, ceramic.

본 발명의 나노와이어 제조방법에 있어서, 상기 나노와이어 물질은, 스퍼터링 방법, 화학기상증착법, 이배포레이션방법 중 적어도 어느 하나의 방법에 의해 상기 격자패턴 상에 증착될 수 있다.In the nanowire manufacturing method of the present invention, the nanowire material may be deposited on the grating pattern by at least one of a sputtering method, a chemical vapor deposition method, an evaporation method.

본 발명의 나노와이어 제조방법에 있어서, 상기 희생층을 형성하는 것은, 스퍼터링 방법, 화학기상증착법, 이배포레이션방법 중 적어도 어느 하나의 방법에 의해 상기 격자패턴 상에 희생층 물질을 증착함으로써 이루어질 수 있다.In the nanowire manufacturing method of the present invention, the sacrificial layer may be formed by depositing a sacrificial layer material on the lattice pattern by at least one of a sputtering method, a chemical vapor deposition method, and an evaporation method. have.

본 발명의 나노와이어 제조방법에 있어서, 상기 희생층 물질은, 산화물(Oxide), 폴리실리콘(Poly-Si), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 중 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다.In the nanowire manufacturing method of the present invention, the sacrificial layer material is made of any one of oxides (Oxide), polysilicon (Poly-Si), copper (Cu), aluminum (Al), nickel (Ni). Can be.

본 발명에 따르면, 고온의 열처리과정이 없이 상온에서도 나노와이어를 용이하게 제조할 수 있게 되어, 공정의 효율성이 향상되는 효과가 발생한다.According to the present invention, it is possible to easily manufacture the nanowire even at room temperature without a high temperature heat treatment process, the effect of improving the efficiency of the process occurs.

또한 본 발명에 따르면, 습식에칭공정의 시간을 조절함으로써, 제조되는 나노와이어의 폭 및 높이를 조절할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, by controlling the time of the wet etching process, there is an effect that can adjust the width and height of the nanowires to be produced.

그리고 본 발명에 따르면, 습식에칭공정을 통해 나노와이어를 제조함으로써, 상온에서 저가의 제조비용으로 나노와이어를 제조할 수 있는 효과가 있다.And according to the present invention, by manufacturing the nanowires through a wet etching process, there is an effect that can be produced nanowires at a low production cost at room temperature.

또한 본 발명에 따르면, 희생층을 에칭하는 용이한 공정으로 격자패턴과 나노와이어를 분리함으로써, 분리과정에서 발생 가능한 나노와이어의 손상을 방지하는 이점 및 공정단순화에 따른 공정의 효율성이 향상되는 이점이 있다.In addition, according to the present invention, by separating the lattice pattern and the nanowires in an easy process of etching the sacrificial layer, the advantages of preventing damage to the nanowires that may occur during the separation process and the efficiency of the process according to the process simplification is improved have.

아울러, 본 발명에 따르면, 나노와이어를 대량생산 할 수 있는 이점 및 대량생산에도 불구하고 균일성이 높은 나노와이어를 제조할 수 있는 이점 또한 갖게 된다.In addition, according to the present invention, the nanowires have the advantage of mass production and the advantage of producing nanowires with high uniformity despite the mass production.

도 1은 본 발명에 따른 나노와이어 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 실시예에 따른 나노와이어 제조방법을 나타낸 제조공정도이다.1 is a flow chart showing a nanowire manufacturing method according to the present invention.
2a to 2h is a manufacturing process diagram showing a nanowire manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다. 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the embodiments described herein and the configurations shown in the drawings are only a preferred embodiment of the present invention, and that various equivalents and modifications may be made thereto at the time of the present application. DETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail to avoid obscuring the subject matter of the present invention. The following terms are terms defined in consideration of functions in the present invention, and the meaning of each term should be interpreted based on the contents throughout the present specification. The same reference numerals are used for parts having similar functions and functions throughout the drawings.

도 1은 본 발명에 따른 나노와이어 제조방법을 나타낸 순서도이다.1 is a flow chart showing a nanowire manufacturing method according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 나노와이어 제조방법은, 기판상에 다수의 격자패턴을 형성하고(S1), 격자패턴상에 희생층을 형성하고(S3), 희생층이 형성된 격자패턴상에 나노와이어를 형성하고(S5), 희생층을 에칭하여 격자패턴과 나노와이어를 분리하는 것(S7)을 포함하여 이루어 질 수 있다. Referring to FIG. 1, in the nanowire manufacturing method according to the present invention, a plurality of lattice patterns are formed on a substrate (S1), a sacrificial layer is formed on the lattice pattern (S3), and a lattice pattern is formed on the sacrificial layer. Forming the nanowires in (S5), by etching the sacrificial layer may be made to include the lattice pattern and the nanowires (S7).

S1단계에서 사용되는 기판 재질로서 유리, Quartz, 아크릴, PC 및 PET 등 다양한 고분자로 구성된 플라스틱, 사파이어 등이 이용될 수 있으며 이외에도 다양한 물질이 이용될 수 있다. 이하에는 다수의 격자패턴을 형성하는 과정에 대하여 설명한다.As the substrate material used in step S1, plastic, sapphire, etc., composed of various polymers such as glass, quartz, acrylic, PC, and PET may be used. In addition, various materials may be used. Hereinafter, a process of forming a plurality of grid patterns will be described.

격자패턴을 형성하는 과정은 나노 임프린팅 공정에 의해 이루어질 수 있다. 즉 기판 상에 폴리머 재질의 물질, 예컨대 자외선 경화성 폴리머인 UV 레진(resin)을 도포하여 격자베이스층을 형성한다. 이어서, 격자베이스층 상부에 홈과 돌출부를 가지는 임프린트 몰드를 정렬한다. 여기서, 임프린트 몰드의 복수개의 홈 및 돌출부는 서로 일정 간격 이격된 형태로 반복하여 형성된 형태를 갖는다. 또한, 임프린트 몰드의 홈은 격자패턴이 형성될 위치와 대응된다.The process of forming the lattice pattern may be performed by a nano imprinting process. That is, a lattice base layer is formed by applying a polymer material such as UV resin, which is an ultraviolet curable polymer, onto a substrate. Then, the imprint mold having grooves and protrusions on the upper part of the lattice base layer is aligned. Here, the plurality of grooves and protrusions of the imprint mold are repeatedly formed at a predetermined distance from each other. Further, the grooves of the imprint mold correspond to the positions where the grid pattern is to be formed.

이후 임프린트 몰드의 홈 부분과 격자베이스층이 접촉되도록 가압한 뒤, 자외선을 조사하여 광경화를 수행한다. 이에 따라, 기판의 상부에는 임프린트 몰드의 홈과 대응되는 부분에 다수의 격자패턴이 형성된다. 이때 임프린트 몰드는 자외선이 투과할 수 있도록 석영등과 같은 투명한 소재로 이루어짐이 바람직하다. 한편, 홈의 폭(W)는 20nm 내지 200nm의 범위에서 구현됨이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다. 홈과 대응되는 부분에 형성되는 격자패턴의 폭이 20nm 내지 200nm의 범위를 갖도록 하기 위함이다. 다만 이는 하나의 예시일 뿐이며, 임프린트 몰드 홈의 폭 및 격자패턴의 폭은 차후 형성할 나노와이어의 폭을 고려하여 선택될 수 있음은 당연하다.Thereafter, the groove portion of the imprint mold is pressed so as to be in contact with the lattice base layer, and then photo-curing is performed by irradiating ultraviolet rays. As a result, a plurality of grating patterns are formed on a portion of the substrate corresponding to the groove of the imprint mold. At this time, the imprint mold is preferably made of a transparent material such as quartz so as to transmit ultraviolet light. Meanwhile, the width W of the groove is preferably implemented in the range of 20 nm to 200 nm, but is not limited thereto. And the width of the lattice pattern formed at the portion corresponding to the groove is in the range of 20 nm to 200 nm. However, this is only one example, and the width of the imprint mold groove and the width of the lattice pattern may be selected in consideration of the width of the nanowire to be formed later.

한편, 상술한 실시예에서는 격자베이스층을 형성하는 폴리머 재질이 자외선 경화성 폴리머인 경우로 설명하였으나, 열경화성 폴리머도 사용될 수 있으며, 이에 따라 격자베이스층을 임프린트 몰드로 가압한 후 열경화 과정을 수행함으로써 본 발명의 격자패턴을 형성할 수도 있다. 예컨대, 열경화성 폴리머로 격자베이스층을 형성한 후, 가열된 임프린트 몰드로 가압하여 격자베이스층을 경화함으로써 본 발명의 격자패턴을 형성할 수도 있다. 한편, 격자베이스층을 형성하는 물질이 열경화성 폴리머인 경우, 임프린트 몰드는 가열 및 고압공정에 견딜 수 있는 소재로 이루어짐이 바람직하다.Meanwhile, in the above-described embodiment, the polymer material forming the lattice base layer is described as a UV curable polymer. However, a thermosetting polymer may also be used. Accordingly, by pressing the lattice base layer with an imprint mold, a thermosetting process is performed. The grid pattern of the present invention may be formed. For example, the lattice pattern of the present invention may be formed by forming a lattice base layer with a thermosetting polymer and then pressing the lattice base layer with a heated imprint mold to cure the lattice base layer. On the other hand, when the material forming the lattice base layer is a thermosetting polymer, the imprint mold is preferably made of a material capable of withstanding the heating and high-pressure process.

이후 격자패턴상에 희생층을 형성한다(S3). 여기서 희생층의 형성은 다음과 같이 이루어질 수 있다.Thereafter, a sacrificial layer is formed on the grid pattern (S3). The sacrificial layer may be formed as follows.

S1단계에서 형성한 격자패턴상에 희생층 물질을 증착한다. 이때 희생층 물질의 증착은 스퍼터링방법, 화학기상증착법, 이배포레이션방법 등 현재 개발되어 상용화되었거나 향후 기술발전에 따라 구현 가능한 모든 증착법을 이용하여 수행될 수 있다. 희생층 물질은, 차후 나노와이어 형성을 위해 증착될 나노와이어 물질에 따라 다양하게 선택될 수 있다. 즉, 나노와이어 물질과 에천트(etchant)가 다른 물질이 본 발명의 희생층 물질로 이용된다. 예컨대, 나노와이어 물질이 Poly-Si, SiC, SiN, TiN, Ti, Al 중 어느 하나인 경우, 희생층 물질로서 산화물(Oxide)가 이용될 수 있다. 또한 나노와이어 물질이 Oxide, SiC, SiN 중 어느 하나인 경우, 희생층 물질로서 폴리실리콘(Poly-Si)이 이용될 수 있다. 그리고 나노와이어 물질이 Ni 인 경우, 희생층 물질로서 Cu 또는 Al 이 이용될 수 있으며, 나노와이어 물질이 Ag인 경우, 희생층 물질로서 Al이 이용될 수 있다. 아울러 나노와이어 물질이 Au인 경우 희생층 물질로서 Cu, Ni, Al중 어느 하나가 이용될 수 있다. A sacrificial layer material is deposited on the lattice pattern formed in step S1. In this case, the deposition of the sacrificial layer material may be performed using any deposition method that is currently developed and commercialized, such as a sputtering method, a chemical vapor deposition method, and an evaporation method, or may be implemented according to future technological developments. The sacrificial layer material can be variously selected depending on the nanowire material to be deposited for subsequent nanowire formation. That is, a material different from an nanowire material and an etchant is used as the sacrificial layer material of the present invention. For example, when the nanowire material is any one of Poly-Si, SiC, SiN, TiN, Ti, Al, oxide may be used as the sacrificial layer material. In addition, when the nanowire material is any one of oxide, SiC, and SiN, polysilicon may be used as the sacrificial layer material. When the nanowire material is Ni, Cu or Al may be used as the sacrificial layer material, and when the nanowire material is Ag, Al may be used as the sacrificial layer material. In addition, when the nanowire material is Au, any one of Cu, Ni, and Al may be used as the sacrificial layer material.

다만 상술한 내용은 하나의 예시일 뿐이며, 이외에도 희생층 물질은, 나노와이어 물질의 종류에 따라 다양하게 선택되어 이용될 수 있다. 즉, 나노와이어 물질과 에천트(etchant)가 다른 모든 물질을 이용하여 본 발명의 희생층을 형성할 수 있다고 할 것이다.However, the above description is just one example, and in addition, the sacrificial layer material may be variously selected and used according to the type of the nanowire material. That is, it will be said that the sacrificial layer of the present invention can be formed by using any other material between the nanowire material and the etchant.

이후, 희생층이 형성된 격자패턴상에 나노와이어를 형성하게 되며(S5) 나노와이어의 형성은 다음과 같이 이루어질 수 있다.Thereafter, the nanowires are formed on the lattice pattern on which the sacrificial layer is formed (S5), and the nanowires may be formed as follows.

희생층이 형성된 격자패턴상에 스퍼터링법이나 화학기상증착법, 이배포레이션(Evaporation)방법 등 현재 개발되어 상용화되었거나 향후 기술발전에 따라 구현 가능한 모든 증착방법을 통해 나노와이어 물질을 증착하여 나노와이어 베이스층을 형성한다. 여기서 나노와이어 물질은 금속, 금속산화물, 질화물, 세라믹 중 적어도 어느 하나의 물질일 수 있다. 예컨대 Ag, Cu, Al, Cr, Ni, Au 등의 금속, AgO, Al2O3, ZnO, ITO 등의 금속산화물, Si 또는 SiO2, SiN, SiC 등의 세라믹 물질이 나노와이어 물질로서 사용될 수 있다. 다만 이는 하나의 예시일 뿐, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 이외에도 다양한 물질이 사용 목적에 따라 나노와이어 물질로서 격자패턴상에 증착될 수 있다고 할 것이다.Nanowire base layer is deposited by depositing nanowire material on the lattice pattern on which the sacrificial layer is formed by any deposition method that is currently developed and commercialized or implemented according to the future technological development, such as sputtering, chemical vapor deposition, and evaporation. To form. Herein, the nanowire material may be at least one of metal, metal oxide, nitride, and ceramic. For example, metals such as Ag, Cu, Al, Cr, Ni, Au, metal oxides such as AgO, Al 2 O 3, ZnO, ITO, Si, or ceramic materials such as SiO 2, SiN, SiC may be used as the nanowire material. However, the scope of the present invention is not limited thereto, and various materials may be deposited on a grid pattern as a nanowire material according to the purpose of use.

이후 나노와이어 물질을 증착하여 형성한 나노와이어 베이스층에 습식에칭 공정을 수행하여 나노와이어를 형성한다. 이때 습식에칭 공정 시간을 조절함으로써 나노와이어의 폭 및 두께를 조절할 수 있다.Thereafter, the nanowire base layer formed by depositing the nanowire material is subjected to a wet etching process to form nanowires. At this time, the width and thickness of the nanowires can be controlled by adjusting the wet etching process time.

이후 S7단계에서는 S5단계에서 형성한 나노와이어와 격자패턴을 분리하게 된다. 이때 나노와이어와 격자패턴의 분리는 S3단계에서 격자패턴상에 형성한 희생층(Sacrificial layer)을 에칭함으로써 이루어질 수 있다. 이때 사용되는 에칭액은 희생층 물질의 종류에 따라 다양하게 선택 및 조합될 수 있다.Subsequently, in step S7, the nanowires and the lattice pattern formed in step S5 are separated. In this case, the separation of the nanowires and the lattice pattern may be performed by etching the sacrificial layer formed on the lattice pattern in step S3. In this case, the etchant used may be variously selected and combined according to the type of the sacrificial layer material.

상술한 과정을 포함하여 이루어지는 본 발명의 나노와이어 제조 방법은, 종래의 방법과는 달리 습식에칭공정의 시간을 조절함으로써, 제조되는 나노와이어의 폭 및 높이를 조절할 수 있는 이점, 상온에서 저가의 제조비용으로 나노와이어를 제조할 수 있는 이점, 나노와이어를 대량생산 할 수 있는 이점 및 대량생산에도 불구하고 균일성이 높은 나노와이어를 제조할 수 있는 이점을 갖게 된다. 아울러 제조과정에서 형성한, 기판상에 형성된 격자패턴을 나노와이어 제조과정에서 재활용 할 수 있게 되어 제조비용을 더욱 절감할 수 있는 경제적인 이점도 추가적으로 구현된다.Nanowire manufacturing method of the present invention comprising the above-described process, unlike the conventional method, by controlling the time of the wet etching process, the advantage of controlling the width and height of the nanowires produced, low-cost manufacturing at room temperature It has the advantage of manufacturing nanowires at a cost, the advantage of mass production of nanowires, and the advantage of producing high uniformity nanowires despite mass production. In addition, since the lattice pattern formed on the substrate can be recycled in the nanowire manufacturing process, economical benefits are further realized to further reduce manufacturing costs.

도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 실시예에 따른 나노와이어 제조방법을 나타낸 제조공정도이다.2a to 2h is a manufacturing process diagram showing a nanowire manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 2h를 참조하면, 도 2a에 도시된 바와 같이 기판(110)상에 폴리머 재질의 물질을 도포하여 격자베이스층(130)을 형성한다. 1 to 2H, as shown in FIG. 2A, a grating base layer 130 is formed by coating a polymer material on the substrate 110.

이후 도 2b에 도시된 바와 같이 격자베이스층(130) 상부에 임프린트 몰드(210)를 정렬한다. 여기서 임프린트 몰드(210)는 도 2의 설명에서 상술한 바와 같이, 일정 간격으로 정렬된 다수의 돌출부(211)와 각 돌출부간에 형성된 다수의 홈을 갖는다. 여기서 홈의 폭(W)는 20nm 내지 200nm의 범위에서 구현됨이 바람직하나 이에 한정되지는 않음은 도 1의 설명에서 상술한 바와 같다.Thereafter, as shown in FIG. 2B, the imprint mold 210 is aligned on the lattice base layer 130. Here, the imprint mold 210 has a plurality of protrusions 211 arranged at regular intervals and a plurality of grooves formed between each protrusion, as described above in the description of FIG. 2. Here, the width W of the groove is preferably implemented in the range of 20 nm to 200 nm, but is not limited thereto. As described above with reference to FIG. 1.

그리고 도 2c에 도시된 바와 같이 격자베이스층(130) 상부를 임프린트 몰드(210)로 가압한 후 도 2d에 도시된 바와 같이 임프린트 몰드(210)를 분리하여 격자패턴(131)을 형성한다. 이때 임프린트 몰드(310)로 격자베이스층(130)을 가압한 후 분리하기 전에 격자베이스층(130)을 이루는 물질 종류에 따라 열경화과정 또는 자외선(UV)조사를 통한 광경화과정을 수행할 수 있다.As shown in FIG. 2C, after pressing the upper portion of the grating base layer 130 with the imprint mold 210, the imprint mold 210 is separated to form the grid pattern 131 as shown in FIG. 2D. At this time, after pressing the lattice base layer 130 with the imprint mold 310 and separating the lattice base layer 130, the photocuring process may be performed by thermal curing or ultraviolet (UV) irradiation depending on the type of material constituting the lattice base layer 130. have.

격자패턴을 형성한 후, 도 2e에 도시된 바와 같이 격자패턴(131)상에 희생층 물질을 증착하여 희생층(140)을 형성한다. 희생층 물질의 증착은 스퍼터링방법, 화학기상증착법, 이배포레이션방법 등에 의해 이루어질 수 있다. 여기서 희생층 물질로서, 나노와이어 물질과 에천트(etchant)가 다른 물질이 이용된다. 보다 자세한 내용은 도 2의 설명에서 상술한 바와 동일한 바, 생략한다.After the lattice pattern is formed, a sacrificial layer 140 is formed by depositing a sacrificial layer material on the lattice pattern 131 as shown in FIG. 2E. The deposition of the sacrificial layer material may be performed by a sputtering method, a chemical vapor deposition method, an evaporation method, or the like. Here, as the sacrificial layer material, a material different from an nanowire material and an etchant is used. More details are the same as described above in the description of FIG. 2, and thus will be omitted.

희생층(140)을 형성한 후, 도 2f에 도시된 바와 같이 희생층(140)이 형성된 격자패턴(131)상에 나노와이어 물질을 증착하여 나노와이어 베이스층(150)을 형성한다. 이때 나노와이어 베이스층(150)은, 도 2f에 도시된 바와 같이 각 격자패턴(131) 사이에 공간(132)이 구비되도록 형성하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 격자패턴(131)간에 공간(132)이 구비되도록 함으로써, 차후 진행될 습식에칭공정에서 나노와이어 베이스층(150)의 에칭이 원활하게 진행되도록 하기 위함이다. After the sacrificial layer 140 is formed, a nanowire base layer 150 is formed by depositing a nanowire material on the lattice pattern 131 on which the sacrificial layer 140 is formed, as shown in FIG. 2F. In this case, the nanowire base layer 150 is preferably formed such that a space 132 is provided between the grid patterns 131 as shown in FIG. 2F, but is not limited thereto. The space 132 is provided between the grid patterns 131 to smoothly etch the nanowire base layer 150 in a subsequent wet etching process.

여기서 격자패턴(131)상에 증착되는 나노와이어 물질은 금속, 금속산화물, 질화물, 세라믹 중 적어도 어느 하나의 물질이 될 수 있으며, 증착방법은 스퍼터링법이나 화학기상증착법, 이배포레이션(evaporation)방법 등 현재 개발되어 상용화되었거나 향후 기술발전에 따라 구현 가능한 모든 증착방법이 이용될 수 있음은 도 1의 설명에서 상술한 바와 같다.The nanowire material deposited on the grating pattern 131 may be at least one of metal, metal oxide, nitride, and ceramic, and the deposition method may be a sputtering method, a chemical vapor deposition method, or an evaporation method. As described above in the description of FIG. 1, all deposition methods that are currently developed and commercialized or that can be implemented according to future technology development may be used.

나노와이어 베이스층(150)을 형성한 후, 각 격자패턴(131) 사이의 공간을 습식에칭하여 도 2g에 도시된 바와 같이 나노와이어(170)를 형성한다. 이때 습식에칭을 수행하는 시간을 조절하여 나노와이어(170)의 폭 및 두께를 조절할 수 있음은 도 1의 설명에서 상술한 바와 같다.After the nanowire base layer 150 is formed, the space between the lattice patterns 131 is wet-etched to form the nanowires 170 as shown in FIG. 2G. In this case, the width and thickness of the nanowires 170 may be adjusted by adjusting the time for performing the wet etching, as described above with reference to FIG. 1.

나노와이어(170)를 형성한 후, 에칭액을 이용하여 희생층(140)을 에칭함으로써, 도 2h에 도시된 바와 같이 격자패턴으로부터 나노와이어를 분리할 수 있게 된다. 이때 사용되는 에칭액은 희생층 물질의 종류에 따라 다양하게 선택 및 조합될 수 있다. 이에 따르면 희생층을 에칭하는 용이한 공정으로 격자패턴과 나노와이어를 분리함으로써, 분리과정에서 발생 가능한 나노와이어의 손상을 방지하는 이점 및 공정단순화에 따른 공정의 효율성이 향상되는 이점이 있다.After the nanowires 170 are formed, the sacrificial layer 140 is etched using the etching solution, so that the nanowires can be separated from the lattice pattern as shown in FIG. 2H. In this case, the etchant used may be variously selected and combined according to the type of the sacrificial layer material. Accordingly, by separating the lattice pattern and the nanowires in an easy process of etching the sacrificial layer, there is an advantage of preventing damage to the nanowires that may occur during the separation process and an efficiency of the process due to the process simplification.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것은 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함 없이 본 발명에 대해 다수의 적절한 변형 및 수정이 가능함을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변형 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.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 exemplary embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will appreciate that many suitable modifications and variations are possible in light of the present invention. Accordingly, all such suitable modifications and variations and equivalents should be considered to be within the scope of the present invention.

110: 기판
130: 격자베이스층
131: 격자패턴
140: 희생층
150: 나노와이어 베이스층
170: 나노와이어
210: 임프린트 몰드
211: 임프린트 몰드의 돌출부110: substrate
130: lattice base layer
131: grid pattern
140: sacrificial layer
150: nanowire base layer
170: nanowire
210: imprint mold
211: protrusion of the imprint mold

Claims (9)

기판상에 다수의 격자패턴을 형성하고,
상기 격자패턴 상에 희생층을 형성하고,
상기 희생층이 형성된 격자패턴 상에 나노와이어를 형성하고,
상기 희생층을 에칭하여 상기 격자패턴과 상기 나노와이어를 분리하는 것을 포함하여 이루어지는 나노와이어 제조방법.
Forming a plurality of grid patterns on the substrate,
Forming a sacrificial layer on the grid pattern,
Forming nanowires on the lattice pattern on which the sacrificial layer is formed;
Etching the sacrificial layer to separate the lattice pattern and the nanowires.
청구항 1에 있어서,
상기 격자패턴을 형성하는 것은,
상기 기판상에 자외선 경화성 폴리머로 격자베이스층을 형성하고,
상기 격자베이스층을 임프린트 몰드로 가압하고,
상기 격자베이스층에 자외선을 조사하여 상기 격자베이스층을 경화하는 것을 포함하여 이루어지는 나노와이어 제조방법.
The method according to claim 1,
Forming the grid pattern,
Forming a lattice base layer of an ultraviolet curable polymer on the substrate,
Pressing the lattice base layer with an imprint mold,
And irradiating the lattice base layer with ultraviolet rays to cure the lattice base layer.
청구항 1에 있어서,
상기 격자패턴을 형성하는 것은,
상기 기판상에 열경화성 폴리머로 격자베이스층을 형성하고,
상기 격자베이스층을 가열된 임프린트 몰드로 가압하여 상기 격자베이스층을 경화하는 것을 포함하여 이루어지는 나노와이어 제조방법.
The method according to claim 1,
Forming the grid pattern,
Forming a lattice base layer of a thermosetting polymer on the substrate,
Pressing the lattice base layer with a heated imprint mold to harden the lattice base layer.
청구항 1에 있어서,
상기 격자패턴의 폭은 20nm 내지 200nm 로 형성되는 나노와이어 제조방법.
The method according to claim 1,
The width of the grating pattern is a nanowire manufacturing method formed of 20nm to 200nm.
청구항 1에 있어서,
상기 나노와이어를 형성하는 것은,
상기 격자패턴 상에 나노와이어 물질을 증착하여 나노와이어 베이스층을 형성하고,
상기 나노와이어 베이스층을 습식에칭하는 것을 포함하여 이루어지는 나노와이어 제조방법.
The method according to claim 1,
Forming the nanowires,
Depositing a nanowire material on the grid pattern to form a nanowire base layer,
A nanowire manufacturing method comprising wet etching the nanowire base layer.
청구항 5에 있어서,
상기 나노와이어 물질은,
금속, 금속산화물, 질화물, 세라믹 중 적어도 어느 하나인 나노와이어 제조방법.
The method according to claim 5,
The nanowire material,
Nanowire manufacturing method of at least one of metal, metal oxide, nitride, ceramic.
청구항 5에 있어서,
상기 나노와이어 물질은,
스퍼터링 방법, 화학기상증착법, 이배포레이션방법 중 적어도 어느 하나의 방법에 의해 상기 격자패턴 상에 증착되는 나노와이어 제조방법.
The method according to claim 5,
The nanowire material,
A method for manufacturing nanowires deposited on the grating pattern by at least one of a sputtering method, a chemical vapor deposition method, and an evaporation method.
청구항 1에 있어서,
상기 희생층을 형성하는 것은,
스퍼터링 방법, 화학기상증착법, 이배포레이션방법 중 적어도 어느 하나의 방법에 의해 상기 격자패턴 상에 희생층 물질을 증착하여 이루어지는 나노와이어 제조방법.
The method according to claim 1,
Forming the sacrificial layer,
A nanowire manufacturing method comprising depositing a sacrificial layer material on the lattice pattern by at least one of a sputtering method, a chemical vapor deposition method, and an evaporation method.
청구항 8에 있어서,
상기 희생층 물질은,
산화물(Oxide), 폴리실리콘(Poly-Si), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 중 어느 하나인 나노와이어 제조방법.The method according to claim 8,
The sacrificial layer material,
Nanowire manufacturing method of any one of an oxide (Oxide), polysilicon (Poly-Si), copper (Cu), aluminum (Al), nickel (Ni).
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