KR20130079327A - 선택적 나노입자 집합 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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KR20130079327A
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샹딸 바드르
진-폴 샤펠
슈 양
진-크리스토프 카스탱
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로디아 오퍼레이션스
상뜨르 나쇼날 드 라 러쉐르쉬 샹띠피끄(씨엔알에스)
더 트러스티스 오브 더 유니버시티 오브 펜실바니아
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Abstract

개시된 내용은 기판상에 건조 또는 반-건조 나노입자들을 전이하기 위한 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 한 실시예에 있어서, 이것은 탄성중합체 스탬프를 포함하는 롤러(roller)를 제공하는 단계; 도너기판으로부터 탄성중합체 스탬프 상으로, 도너기판의 표면과 접촉하고 건조 상태 또는 반-건조 상태의 나노입자들을 전이하는 단계; 및 탄성중합체 스탬프를 수신기판상에 회전함에 의해 탄성중합체 스탬프로부터 수신기판상으로 건조 또는 반-건조 나노입자들을 증착하는 단계를 포함한다. 이 기판은 릴리프구조를 갖는다.

Description

선택적 나노입자 집합 시스템 및 그 방법{SELECTIVE NANOPARTICLE ASSEMBLY SYSTEMS AND METHODS}
본 발명은 기판상에 재료층을 형성하기 위한 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 비-평면 기판상에 나노입자들의 패턴을 형성하기 위한 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
마이크로일렉트릭(microelectric) 장치들, 광학, 센서 및 생화학 센서들의 분야에 있어서, 특히 이러한 장치들은 도전적, 반-도전적 또는 절연적인 재료들의 패턴화를 요구한다. 패턴들을 형성하기 위한 전형적인 기술은 사진 석판 공정을 사용한다. 그러나, 이러한 전형적인 기술은 많은 공정, 비교적 복잡한 장비/재료을 요구하고, 그리고 시간-소모적이다. 예를 들면, 사진 석판 기술에 따르면, 기판상의 도전성, 반-도전성 또는 절연 재료의 박막상에 부 또는 정 포토레지스트 (photoresist)가 코팅된다. 그 다음 이 포토레지스트는 소망하는 패턴으로 조사되고 레지스트의 부분들(어떤 경우에는 조사된 부분들, 다른 경우에는 비-조사된 부분들)이 세정 제거된다. 도전성, 반-도전성 또는 절연 재료의 패턴을 형성하기 위하여, 남아 있는 포토레지스트에 의해 덮여있지 않은 이러한 재료이 제거되고, 뒤이어 남아 있는 포토레지스트가 제거된다. 기판상에 남아 있는 것이 도전성, 반-도전성 또는 절연 재료의 패턴이다. 상술한 바와 같이, 이러한 사진 석판 기술은 많은 공정을 요구하고 꽤 많은 시간이 소요된다. 더욱이, 작은 구성(예를 들면, 100 nm 미만)의 개발 및 비-평면 기판상에의 패턴화는 이러한 사진 석판 기술에 하나의 시험대를 제공한다.
미세구조를 제조하기 위하여 다수의 비-석판기술이 시도되어 왔다. 예를 들면, 소프트 석판기술이, 마이크로 접촉 프린팅(μCP), 모형 몰딩, 엠보싱(embossing) 등에 있어서, 미세구조를 준비하는데 사용된다. 접촉 프린팅은 패턴화된 재료을 형성하기 위한 유연한 비-석판 방법이다.
예를 들면, 마이크로접촉 프린팅은 기판 표면상에 전해지는 미세입자들의 패턴을 허용한다.
Whitesides 등에 허여된 미국특허 제 6,180,239 호는 표면상에 패턴화된 자가-조립된 단분자막을 형성하는 방법 및 파생 기술들을 개시하고 있다. 하나의 방법에 따르면, 탄성중합체 스탬프가 표면상에 자가-조립된 단분자막을 인쇄하기 위하여 스탬프를 사용하는 동안 및/또는 사용하기 전에 변형된다. 다른 방법에 따르면, 단분자막 인쇄 동안에 표면은 표면상의 단분자막의 제어된 반응성 스프레딩(spreading)을 수행하기 위하여 단분자막-형성 종 (molecular monolayer-forming species)과 혼합되지 않는 액체와 접촉된다. 비평면 표면상에 자가-조립된 단분자막들을 인쇄하는 방법 및 파생기술들이, 실리콘 에칭방법을 포함하는 자가-조립된 단분자막들과 함께 패턴화된 표면을 에칭하는 방법인 것과 같이, 제공된다. 유연한 회절 격자, 미러(mirror), 및 렌즈를 포함하는 광학소자들이, 석판 몰딩을 사용하는 광학장치 및 다른 장치들을 형성하기 위한 방법인 것과 같이, 제공된다. 장치들의 표면상에 액체의 형상을 제어하기 위한 방법이 제공되는데, 이것은 표면상의 자가-조립된 단분자막에 액체의 적용, 및 표면의 전위제어를 포함한다.
Schueller 등에 허여된 미국특허 제 7,338,613 호는 마이크로 접촉 인쇄를 위한 자동화된 공정을 개시하고 있는데, 이 공정은 기판 및 스탬프를 제공하는 단계; 기판의 소망하는 위치에 그리고 기판상의 소망하는 방향으로 패턴을 주기 위하여 스탬프가 기판에 상관하여 배열되도록 기판 및 스탬프를 자동으로 정렬하는 단계; 기판상에 자가-조립하는 단분자막(SAM)을 형성하는데 채용된 분자 종을 포함하는 잉크(ink)를 스탬프에 적용하는 단계; 스탬프 및 기판을 접촉하는 단계; 및 기판으로부터 스탬프를 분리하는 단계를 포함한다.
마이크로 접촉 인쇄기술은, 공정이 덜 복잡하고 결국 스핀 코팅 장비 또는 순차적 개발 단계를 요구하지 않기 때문에, 또한 전형적인 사진 석판 공정보다 덜 비용 및 시간 소모적이다. 이들 기술들은 패턴을 전이하기 위하여 그리고 기판의 표면에 접촉에 의해 "잉크"의 분자들을 전이하는 동안 SAM 패턴을 형성하기 위하여 탄성중합체 스탬프를 사용한다. 통상적으로, 알카네티올레이트(alkanethiolates) SAM이 금상에 형성되고 마이크로일렉트로닉스에 광범위하게 사용된다. 패턴화된 잉크들이 평면 표면들 상에 필수적으로 형성되어 졌고, 시안화물 수신성 용액에 선택적 에칭에 뒤이은 헥산에데카네티올(hexanedecanethiol)과 함께 금 도금된 유리 모세관 상에서 금의 패턴을 형성하기 위하여 μCP가 사용된 비-평면 기판상에서의 매우 드문 시도들이 보고되었다. SAM 인쇄는 높은 분할 패턴들을 창조할 수 있지만, 일반적으로 티올(thiol) 화학반응과 함께 금 또는 은의 금속패턴들을 형성하는데 제한된다. 티올 화학반응은 일반적으로 분산제와 함께 연합된다.
SAM 인쇄에 있어서, 탄성중합체 스탬프 상에 제공된 정의 릴리프(relief) 패턴이 기판상에 잉크로 발라 진다. 전형적으로 폴리디메틸실록산 (polydimethylsiloxane;PDMS)로 만들어지는 탄성중합체 스탬프의 릴리프 패턴이 SAM 분자들, 예를 들면 티올 재료들과 함께 잉크로 발라진다. 이것은 전형적으로 티올 재료이 바람직하지 않게 뭉치는 경향이 있는 것으로서 분산제 없이 할 필요가 있다. 기판은 금 또는 은의 얇은 금속막으로 코팅된다. 금 또는 은으로 코팅된 기판은 소망하는 마이크로회로 패턴(즉, 릴리프 패턴)을 갖는 티올 재료의 단분자막이 금속 막으로 전이되는 스탬프와 접촉된다. 그 다음 기판은 예를 들면 뱃치 에칭 공정으로 에칭될 때, SAM은 에칭 레지스트로 작용한다. SAM 비-보호된 금속 영역들은 기초 기판에서 에칭된다. SAM은 소망하는 패턴으로 금속을 남겨두고 떼어 버린다.
그러나, 티올 화학반응을 통한 마이크로 접촉 인쇄는 분할과 함께 단지 희귀 금속들에 한정되거나 또는 단지 50 미크론(microns) 이하의 자릿수에 한정된다는 결점이 있다. 또한, 인쇄되는 재료이 스탬프의 표면을 효과적으로 적시지 못하고 따라서 기판상에 완전하지 못한 재료의 패턴을 만든다는 결점이 있다.
본 발명의 목적은 기판상에 기능 재료를 직접적으로 전이하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다. 이 기능 재료는 반-도전성, 도전성, 및/또는 유전체 또는 절연 재료일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서 본 발명의 방법은 사진 석판-자유 마이크로 접촉 인쇄 방법이다.
본 발명은 보다 자세히 기술될 것이고, 하나의 관점에 있어서 기판상에 건조 또는 반-건조 나노입자들을 전이하는 방법은 탄성중합체 스탬프를 포함하는 롤러(roller)를 제공하는 단계; 도너기판으로부터 탄성중합체 스탬프 상으로, 도너기판의 표면과 접촉하고 건조 또는 반-건조 상태의 나노입자들을 전이하는 단계; 탄성중합체 스탬프를 기판상에 회전함에 의해 탄성중합체 스탬프로부터 수신기판상으로 건조 또는 반-건조 나노입자들을 증착하는 단계를 포함한다.
한 실시예에 있어서, 도너기판으로부터 나노입자들을 전이하는 단계는 탄성중합체 스탬프를 도너기판상에서 회전하는 공정을 포함한다. 이 회전공정은 도너기판과의 접촉으로 나노입자들을 롤러의 표면으로 효과적으로 전이한다. 한 실시예에 있어서, 나노입자들은 건조 상태에 있다. 기판은 비-평면 기판이다. 탄성중합체 스탬프는 제1 패턴을 포함하는 릴리프구조를 가지고, 그것에 의해 나노입자들이 기판상에 제1 패턴으로 증착된다.
한 실시예에서, 기판상에 건조 또는 반-건조 나노입자들을 전이하는 이 방법은 10초 미만, 또는 5초 미만 또는 1초 미만이 걸린다.
다른 관점에 있어서, 본 발명에 따른 수신기판상에 건조 또는 반-건조 나노입자들을 전이하는 방법은,
제1 릴리프구조를 갖는 탄성중합체 스탬프를 포함하는 롤러(roller)를 제공하는 단계;
도너기판으로부터 탄성중합체 스탬프 상으로, 나노입자들이 도너기판의 표면과 접촉하는 건조 또는 반-건조 상태의 나노입자들을 전이하는 단계; 및
탄성중합체 스탬프를 수신기판상에서 사전설정된 방향으로 회전함에 의해 탄성중합체 스탬프로부터 제2 릴리프구조를 갖는 수신기판상으로 건조 또는 반-건조 나노입자들을 증착하는 단계를 포함한다.
한 실시예에 있어서, 제1 릴리프구조는 나노입자들의 제1 패턴을 형성할 수가 있다. 제2 릴리프구조는 나노입자들의 제2 패턴을 형성할 수가 있다. 그러나, 사전설정된 방향으로의 롤러의 회전은 제3 패턴으로 수신기판상에 나노입자들을 전이한다. 이 실시예에 있어서의 이 패턴은 제1 패턴 또는 제2 패턴과는 다르다. 이것은 비록 제1 패턴 및 제2 패턴이 실질적으로 동일하다 하더라도 성취될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 제1 패턴 및 제2 패턴은 다르다. 한 실시예에 있어서, 도너기판으로부터 나노입자들을 전이하는 단계는 탄성중합체 스탬프를 도너기판상에서 회전하는 공정을 포함한다. 이 회전공정은 도너기판과의 접촉으로 나노입자들을 롤러의 표면으로 효과적으로 전이한다. 한 실시예에 있어서, 나노입자들은 건조 상태에 있다. 기판은 비-평면 기판이다.
한 실시예에 있어서, 기판상에 건조 또는 반-건조 나노입자들을 전이하는 이 방법은 10초 미만, 또는 5초 미만 또는 1초 미만이 걸린다.
또 다른 관점에 있어서, 본 발명에 따른, 적어도 두 종의 나노입자들로 기판을 패턴화하는 방법은, 나노입자들의 제1 패턴을 형성할 수 있는 제1 릴리프구조를 갖는 제1 탄성중합체 스탬프를 포함하는 롤러(roller)를 제공하는 단계; 제1 도너기판으로부터 제1 탄성중합체 스탬프 상으로, 나노입자들의 제1 종이 제1 도너기판의 표면과 접촉하는 건조 또는 반-건조 상태의 나노입자들의 제1 종을 전이하는 단계; 탄성중합체 스탬프를 수신기판상에서 제1 사전설정된 방향으로 회전함에 의해 제1 탄성중합체 스탬프로부터 수신기판상으로 나노입자들의 제1 종을 증착하는 단계; 나노입자들의 제2 패턴을 형성할 수 있는 제2 릴리프구조를 갖는 제2 탄성중합체 스탬프를 포함하는 롤러(roller)를 제공하는 단계; 제2 도너기판으로부터 제2 탄성중합체 스탬프 상으로, 나노입자들의 제2 종이 제2 도너기판의 표면과 접촉하는 건조 또는 반-건조 상태의 나노입자들의 제2 종을 전이하는 단계; 및 제2 탄성중합체 스탬프를 수신기판상에서 제2 사전설정된 방향으로 회전함에 의해 제2 탄성중합체 스탬프로부터 수신기판상으로 나노입자들의 제2 종을 증착하는 단계를 포함한다.
한 실시예에 있어서, 제1 탄성중합체 스탬프는 제1 릴리프구조를 갖는다. 제2 탄성중합체 스탬프는 제2 릴리프구조를 갖는다. 이 두 릴리프구조들은 실질적으로 동일하거나 또는 다른 패턴의 나노입자들을 형성할 수가 있다. 한 실시예에 있어서, 나노입자들의 제1 패턴 및 나노입자들의 제2 패턴은 실질적으로 동일하다. 그러나, 이 패턴들은 원한다면 달라도 좋다. 다른 실시예에 있어서, 제1 사전설정된 방향 및 제2 사전설정된 방향은 실질적으로 동일하다. 그러나, 방향들은 원한다면 달라도 좋다. 한 실시예에 있어서, 나노입자들은 건조 상태에 있다. 기판은 비-평면 기판이다. 한 실시예에 있어서, 기판상에 건조 또는 반-건조 나노입자들을 전이하는 방법은 10초 미만, 또는 5초 미만 또는 1초 미만이 걸린다.
본 발명은 이점 있게 사진 석판 공정 문제들을 회피한다. 예를 들면, 본 발명에 있어서 롤러 상을 커버링하는 탄성중합체는 이점 있게 PDMS 스탬프이다. 확장된 연한 기판(예를 들면, PDMS)의 상단에 코팅된 얇은 가드필름(guard film)에 압축력이 가해지면, 이중층 시스템을 좌굴함에 의해 기계적 불안정의 특히 주름링(wrinkling)의 발생이 행해질 수 있다. 상부층에 있어서의 압축 변형도가 기계적 변형도를 적용함(산소 플라즈마 또는 UVO 처리를 사용하는)에 의해 또는 용액의 적용 또는 온도를 낮춤(올림)에 의해 그것의 평균 압축-자유 상태보다 그것의 현재상태를 줄어들게 함(확장되게 함)에 의해 제공되어질 수 있다. 롤러의 사용은 평편한 표면을 다른 평편한 표면에 접촉하는데 이점들을 갖는다. 본 발명에 있어서, 원통형 롤러 상에 기초 된 마이크로 접촉 인쇄는 패턴의 전이/인쇄에 적용된다.
종래의 마이크로 접촉 인쇄에 있어서, PDMS 스탬프는 액체재료(알칸 티올(alkane thiol)과 같은)로 잉크로 쓰여 진다. 그러나, 본 발명에 있어서는, PDMS 롤러 스탬프는 입자들에 의해 커버될 수 있다. 이것은 입자들의 층에 의해 이미 커버된 기판상에 스탬프를 회전함에 의해 행하여진다. 입자들의 이 층은 수신성 또는 용액 확산으로부터 어떤 형태라도 코팅에 의해 형성된다. 이 부동형 입자들은 고체 물로 고려되고 기판상에서 단순히 스탬프를 회전함에 의해 어떤 다른 기판으로 쉽게 전이된 잉크는 아니다.
본 발명에 있어서, PDMS 스탬프 릴리프구조는 사진 석판에 의해 준비되지 않고, 잉크는 고체다. 패턴들은 단일 단계의 전이/인쇄로 쉽게 발생 된다. 본 방법은 어떤 소망의 기판상에 기능패턴을 직접적으로 형성한다. 본 발명에 있어서, 적용된 패턴들의 마이크로 또는 나노 구성들은 PDMS 스탬프를 준비하는데 사용된 기술들 및 변수들에 의존하여 변화될 수가 있는데, 예를 들면 산소 플라즈마 및 UVO처리에의 노출시간의 변화는 다른 릴리프구조들로 인도하고 소망하는 나노 및 마이크로 패턴들을 얻을 수 있다.
본 발명은 또한 기판상에 건조 또는 반-건조 나노입자들을 전이하기 위한 시스템을 포함하는데, 이 시스템은,
탄성중합체 스탬프를 포함하는 롤러;
나노입자들;
도너기판으로부터 탄성중합체 스탬프 상으로, 도너기판의 표면과 접촉하고 건조 상태 또는 반-건조 상태의 나노입자들을 전이하기 위한 도너기판; 및
탄성중합체 스탬프를 수신기판상에 회전하는 동안 탄성중합체 스탬프로부터 수신기판상으로 건조 또는 반-건조 나노입자들을 수신하기 위한 수신기판을 포함한다.
본 발명의 방법 및 시스템은 탄성중합체 스탬프로부터 수신기판으로의 전이를 촉진하는데 종래기술의 액체 또는 운반체 또는 용제가 필요 없고, 이것은 효과 면에서 그리고 비용절감 면에서 바람직한 것이다.
도 1은 콜로이드(colloids)의 마이크로 접촉 인쇄를 위한 선행기술 공정의 개략적 도시를 보여준다.
도 2A는 본 방법의 일 실시예의 제1 단계에 대한 개략도를 보여준다.
도 2B는 본 방법의 일 실시예의 제2 단계에 대한 개략도를 보여준다.
도 2C는 본 방법의 일 실시예의 제3 단계에 대한 개략도를 보여준다.
도 2D 및 2E는 각각 이상적인 돌출부들을 갖는 롤러의 개요도에 대한 사시도 및 측면도이다.
도 3은, 주름 잡힌(wrinkled) PDMS의 층이 원통형 롤러 상에 감기고 나노입자들로 커버 된 평편한 기판상에 회전(오른쪽에서 왼쪽으로)되는, 이 작업에 사용된 회전공정의 개요설명을 보여준다.
도 4는 좌측 상에서 롤러가 도너기판상의 앞에서 뒤로의 제1 방향으로 회전되고, 그리고 우측 상에서 롤러가 도너기판상의 앞에서 뒤로의 제1 방향으로 및 우로부터 좌로의 제2 방향으로 회전되는 회전공정의 개요설명을 보여준다.
도 5는 좌측 상에서 롤러가 입자들의 라인들을 증착하기 위하여 수신기판상의 앞에서 뒤로의 제1 방향으로 회전되고, 그리고 우측 상에서 롤러가 수신기판상의 앞에서 뒤로의 제1 방향으로 및 입자들의 격자를 증착하기 위하여 우로부터 좌로의 제2 방향으로 회전되는 수신기판상에서의 롤러의 회전을 보여준다.
도 6은 도너기판상에서의 회전 후 실리카 나노입자들의 열들로 커버 된 롤러 상에서 고정화된 주름 잡힌 PDMS층의 상부에 대한 SEM 이미지를 보여준다.
도 7은 수신기판상에 단지 한 방향으로 실리카 나노입자들로 커버 된 주름 잡힌 PDMS 필름을 회전함으로부터 형성된 실리카 패턴의 SEM 이미지를 보여준다.
도 8은 수신기판상에 두 직교 방향으로 실리카 나노입자들로 커버 된 주름 잡힌 PDMS 필름을 회전함으로부터 형성된 실리카 패턴의 SEM 이미지를 보여준다.
도 9는 롤러의 주름들(wrinkles)이 수신기판의 주름들의 방향에 수직인 방향으로 회전된, 회전 후 주름 잡힌 수신기판상에 형성된 실리카 패턴의 SEM 이미지를 보여준다.
본 발명은 소프트 석판인쇄공정을 이용한다. 여기에 사용된, "소프트 석판인쇄(soft lithography)"는 패턴, 특히 지형상 패턴, 및 유연한 또는 탄성중합체의 형태를 갖는 스탬프가 표면(기판의)과 접촉하여 위치되는 패턴화 공정을 말한다. 탄성중합체 스탬프에 있어서의 지형상 패턴은 스탬프의 표면에 있는 지형상 패턴으로부터 기판의 표면으로 특정 재료를 각인 또는 몰딩함에 의해 표면으로 전이되는 것이다. 본 발명은 기판상에 하나 이상의 입자들의 층을 형성하는 시스템 및 방법을 제공한다. 특히, 본 발명은 기판상에 하나 이상의 입자들의 패턴들을 형성하는 시스템 및 방법을 제공한다. 전형적으로, 이 입자들은 전자적, 광학적, 생화학적, 센서에의, 및 진단에의 응용 및 장치들에 사용을 위한 재료이고, 반도체, 중합체 또는 플라스틱 기판상에 패턴 된다.
본 발명은 기판상에 건조 또는 반-건조 입자들을 전이하는 방법이다. 한 실시예에 있어서, 입자들은 나노입자들이다. "입자들"이란 용어는 하나 이상의 입자들을 의미하는 것이고, "나노입자들"이란 용어는 단순히 하나 이상의 나노입자들을 의미하는 것으로 이해된다. 한 실시예로 이하에서 설명되는 바와 같이, 나노입자들은 약 1000 nm 미만의, 전형적으로는 약 950 nm 미만의, 더 전형적으로는 900 nm 미만의 입자 직경("D50")을 갖는다. 다른 D50 값들도 또한 예상된다. 여기에서는 주로 나노입자들을 인용하고 있지만, 이 나노입자들은 마이크로 입자들과 같은 다른 크기의 입자들로 대체될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 이 개시의 목적을 위한 마이크로-입자들은 전형적으로 거의 100 마이크로미터의 D50을, 더욱 전형적으로는 거의 25 마이크로미터의 D50을 갖고 있다.
나노입자들
전형적으로 본 발명의 나노입자들은 건조형태로 사용될 수 있는데, 이것은 나노입자들이 나노입자들의 중량으로 3% 미만의, 전형적으로는 2% 미만의, 더욱 전형적으로는 1% 미만의 습기 또는 용액함량을 가질 수 있다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 한 실시예에 있어서, "건조" 나노입자들은 나노입자들의 중량으로 0.9% 미만의 습기 또는 용액함량을 갖는 나노입자들을 의미한다. 다른 실시예에 있어서, "건조" 나노입자들은 나노입자들의 중량으로 0.8% 미만의, 전형적으로는 0.7% 미만의 습기 또는 용액함량을 갖는 나노입자들을 의미한다. 또 다른 실시예에 있어서, "건조" 나노입자들은 나노입자들의 중량으로 0.5% 미만의, 전형적으로는 0.3% 미만의, 더욱 전형적으로는 0.2% 미만의 습기 또는 용액함량을 갖는 나노입자들을 의미한다. 또 다른 실시예에 있어서, "건조" 나노입자들은 나노입자들의 중량으로 0.1% 미만의, 전형적으로는 0.05% 미만의 습기 또는 용액함량을 갖는 나노입자들을 의미한다.
또한, 나노입자들은 반-건조형태로 사용될 수 있는데, 이것은 나노입자들이 나노입자들의 중량으로 15% 미만의, 전형적으로는 13% 미만의, 더욱 전형적으로는 10% 미만의 습기 또는 용액함량을 가질 수 있다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 한 실시예에 있어서, "반-건조" 나노입자들은 나노입자들의 중량으로 9% 미만의 습기 또는 용액함량을 갖는 나노입자들을 의미한다. 다른 실시예에 있어서, "반-건조" 나노입자들은 나노입자들의 중량으로 8% 미만의, 전형적으로는 7% 미만의 습기 또는 용액함량을 갖는 나노입자들을 의미한다. 또 다른 실시예에 있어서, "반-건조" 나노입자들은 나노입자들의 중량으로 5% 미만의, 전형적으로는 3% 미만의, 더욱 전형적으로는 2% 미만의 습기 또는 용액함량을 갖는 나노입자들을 의미한다. 전형적으로 이 건조 또는 반-건조 형태로 있는 나노입자들은 용액 내에서 분산되지 않을 수 있다.
나노입자들은 귀금속의, 금속으로 된, 자성체의, 광물의 도전성 재료, 반-도전성 재료, 절연 재료 및 그들의 어떤 조합으로 구성되는 군으로부터 선택된다. 이 나노입자들은 귀금속의, 금속으로 된, 자성체의, 광물의 도전성 재료, 반-도전성 재료, 절연 재료 및 그들의 어떤 조합으로 구성되는 군으로부터 선택된 콜로이드 용액으로서 응용될 수 있다.
한 실시예에 있어서, 나노입자들은 은, 금, 동, 카드뮴, 팔라듐, 금속 착물, 금속 합금, 실리카, 금속 산화물, 전기 전도성을 가진 투명도전막(indium-tin oxide), 산화철, 산화 규소, 규소, 게르마늄, 갈륨, 비화물, 산화 아연, 셀렌화 아연, 희토류 금속 산화물, 세륨 산화물, 및 그들의 어떤 조합을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 본 발명에 사용된 나노입자들은 실리카 나노입자들을 포함한다. 또 다른 실시예에 있어서, 나노입자들은 어떤 적절한 귀금속의, 금속으로 된, 자성체의, 광물의 도전성 재료, 반-도전성 재료, 절연 재료 및 그들의 어떤 조합으로부터 선택된다.
도너기판상에 코팅될 때, 나노입자들은 콜로이드 용액의 형태로 용액 또는 용제 안에서 확산 될 수 있다. 이 나노입자들은 그 다음 용제 또는 물을 제거하기 위하여 증발 또는 다른 수단을 통해 건조에 놓이다. 그러나, 본 발명에 사용된 것으로서, 탄성중합체 스탬프에 전이될 때, 이러한 입자들은 건조형태로 또는 실질적으로 건조형태로 있을 것이다. 따라서, 이 나노입자들은 도너기판상에서 코팅(예를 들면, 스핀 코팅, 주입, 액체 캐스팅, 분사, 담금, 스프레이)될 때 귀금속의, 금속으로 된, 자성체의, 광물의 도전성 재료, 반-도전성 재료, 절연 재료, 은, 금, 동, 카드뮴, 팔라듐, 금속 착물, 금속 합금, 실리카, 금속 산화물, 전기 전도성을 가진 투명도전막(indium-tin oxide), 규소, 게르마늄, 갈륨, 비화물, 산화 아연, 셀렌화 아연, 여기에 개시된 어떤 재료 또는 그들의 어떤 조합과 결합하는 하나인 콜로이드 용액 안에 있을 수 있는 것으로 이해된다.
본 발명의 입자들 또는 나노입자들로 사용될 수 있는 다른 예들의 재료들은, 여기에 한정되는 것은 아니지만, 생물학 분자, 반-전도 분자, 약학적으로 유효 화합물, 생물학적으로 유효 화합물, 촉매활동을 갖는 화합물, 단독 또는 여기에 개시된 다른 입자들과의 다양한 조합을 포함하고, 이것들은 패턴화된 전자적, 센서 또는 광학적 응용 또는 장치들에 배치를 위하여 적합하다. 생물학적으로 유효한 재료는, 이것들에 한정되는 것은 아니지만, 디옥시리보핵산(deoxyribonucleic acids)(DNAs), 단백질, 폴리(올리고)펩티드(poly(oligo)peptides), 및 다(소수)당류(poly(oligo)saccharides)를 포함한다.
한 실시예에 있어서, 이 나노입자들은 약 1000 nm 미만의, 전형적으로는 약 950 nm 미만의, 더 전형적으로는 900 nm 미만의 평균 입자 직경("D50")을 갖는다. 제2 실시예에 있어서, 이 나노입자들은 약 800 nm 미만의, 전형적으로는 약 750 nm 미만의, 더 전형적으로는 700 nm 미만의 D50을 갖는다. 다른 실시예에 있어서, 이 나노입자들은 약 600 nm 미만의, 전형적으로는 약 550 nm 미만의 D50을 갖는다. 또 다른 실시예에 있어서, 본 발명의 이 나노입자들은 약 500 nm 미만의, 전형적으로는 약 450 nm 미만의 D50을 갖는다. 또 다른 실시예에 있어서, 이 나노입자들은 약 400 nm 미만의, 전형적으로는 약 300 nm 미만의, 더욱 전형적으로는 약 250 nm 미만의 D50을 갖는다. 또 다른 실시예에 있어서, 이 나노입자들은 200 nm 미만의 D50을 갖는다. 또 다른 실시예에 있어서, 이 나노입자들은 약 100 nm 미만의 D50을 갖는다. 또 다른 실시예에 있어서, 이 나노입자들은 약 90 nm 미만의 D50을 갖는다. 또 다른 실시예에 있어서, 이 나노입자들은 약 75 nm 미만의 D50을 갖는다. 또 다른 실시예에 있어서, 이 나노입자들은 약 65 nm 미만의 D50을 갖는다. 또 다른 실시예에 있어서, 이 나노입자들은 약 50 nm 미만의 D50을 갖는다. 또 다른 실시예에 있어서, 이 나노입자들은 약 25 nm 미만의 D50을 갖는다. 또 다른 실시예에 있어서, 이 나노입자들은 약 15 nm 미만의 D50을 갖는다. 또 다른 실시예에 있어서, 이 나노입자들은 약 5 nm 미만의 D50을 갖는다.
기능재료는 전형적으로 물, 또는 용제 또는 운반체와 같은 액체 내에 확산 또는 용해 또는 부유되지 않는다. 용제들은 일반적으로 입자들에 의해 코팅되어 지기에 바람직한 기판을 습하게 하기 위하여 입자들을 돕는데 도움을 주는 것으로 고려된다. 이 용제는 일반적으로, 확산제로서 역할하는, 즉 균일한 혼합물을 형성하도록 다른 재료(즉, 기능 재료)을 용해할 수 있는 재료인, 하나 또는 용제들의 혼합물이다. 운반체는 용액 내에서 재료를 확산하거나 또는 부유할 수 있는 것이다. 용제는 일반적으로 에탄올, 이소프로판올, 테트라히드로푸란, 클로로포름, 아세토니트릴, 톨루엔 및 헥산, 특히, 또는 마이크로 접촉 인쇄 기술에 사용을 위하여 이 기술분야에 통상의 지식을 가진자에게 명백한 어떤 다른 용제와 같은 알려진 용제들을 포함할 수 있다.
일반적으로, 선행기술에 있어서, 입자들이, 응용형태 및 다른 특정 변화의 형태에 의존하여, 액체, 용제 또는 운반체 안에 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.01%로부터 약 50%까지 존재한다. 얻어진 조성물은 스탬프의 릴리프구조의 올려진 표면에 그것을 적용함에 의해 스탬프에 적용된다. 부유 된 입자들과 함께 이 액체, 용제 및/또는 운반체의 조성물은 전형적으로 진공증착, 주입, 캐스팅, 분사, 담금, 스프레이, 및 스핀 코팅, 딥 코팅, 및 슬롯 코팅 등의 코팅과 같은 기술에서의 방법들에 의해 스탬프에 적용된다.
그러나, 탄성중합체 스탬프로부터 수신기판으로의 전이를 촉진하는데 그러한 액체 또는 운반체 또는 용제가 필요 없다는 것이 놀랍게도 본 발명의 방법 및 시스템에서 발견되었고, 이것은 효과 면에서 그리고 비용절감 면에서 바람직한 것이다.
도 1은, Hidber 등의, Microcontact Printing od Palladium Colloids: Micron-Scale Patterning by Electroless Deposition of Copper, Langmuir 1996, 12, pp. 1375-1380으로부터 콜로이드의 마이크로 접촉 인쇄를 위한 선행기술 방법의 개념도를 보여준다. 이 PDMS 스탬프는 Pd-콜로이드(12)를 함유하는 용액에 노출되었다. 스탬프(10)가 팔라듐 콜로이드(12)의 용액과 잉크로 칠하여 진 후, 이 스탬프(10)는 기능 유기실란(organosilanes, 14)(접착력 증진제)과 함께 실란화 된 기판상에 위치되어 졌다. 촉매가 스탬프(10)의 릴리프 영역으로부터 기판(16)의 표면으로 전이되었다. 선 처리 된 기판상에의 스탬핑은 패턴을 형성하기 위하여 콜로이드를 전이한다. 스탬프(10)가 제거된 후, 기판(16)은 Cu 도금용액에 집어넣어 졌다. 따라서, Cu(18)가 증착되어졌다. 특히 증착된 팔라듐 콜로이드에 의해 촉매반응된 구리의 선택적 무전해 증착이다. 기판이 팔라듐 콜로이드와 활성화되었을 때 단지 금속화가 일어났다.
도 2A는, 롤러(20)가 방향 R로 회전하고 나노입자들(25)(도면을 간단하게 하기 위하여 단지 두 개의 나노입자들만 보여준다)의 층과 함께 도너기판(22)상에서 운행(T)의 방향에서 횡으로 움직이는, 본 방법의 실시예의 제1 단계에 대한 개략도를 보여준다. 도 2A는 롤러(20)가 원통형인 것을 보여준다. 이 롤러(20)는 표면층을 지지하도록 다른 재료의 하부 실린더와 함께 나노입자들을 받아들이기 위한 재료의 표면층을 갖도록 만들어질 수 있고, 또는 이 롤러는 나노입자들을 받아들이기 위하여 완전히 재료로 만들어진 동종의 롤러일 수 있다. 도 2A는 고형의 롤러를 보여준다. 그러나, 도시되진 않았지만, 이 롤러는 나노입자들을 받아들이기 위하여 재료의 표면을 갖는 공동의 것일 수 있다.
도 2B는, 나노입자들(25)이 도너기판(22)으로부터 수신기판(24)을 향하여 회전하는 롤러(20)로 전이된, 본 발명 방법의 실시예의 제2 단계에 대한 개략도를 보여준다.
도 2C는, 수신기판상에서 회전하는 롤러(20)가 수신기판상에 나노입자들(25)을 증착한, 본 발명 방법의 실시예의 제3 단계에 대한 개략도를 보여준다.
도 2D 및 2E는 돌출부(23)를 갖는 롤러의 사시도 및 측면도를 보여준다. 롤러(21)의 돌출부(23)는 다양한 규칙적 형상들 또는 불규칙적 형상들에 의해 롤러(21)의 표면에 형성될 수 있는 패턴들의 이상적인 표현이다. 예를 들면, 롤러 상에 주름 잡힌 PDMS(미도시)의 코팅이 롤러표면상에 주름 잡힌 형상을 형성해도 좋다.
도 3은 본 발명의 회전공정의 실시예에 대한 개략도를 보여준다. 주름 잡힌 기판(121)은 원통형 롤러(120) 상에 감싸져 있고 나노입자들(124)로 덮혀 있는 평편한 도너기판(128)상에서 방향(T1)을 따라 회전(우에서 좌로)되며 이것은 도너기판(128)의 표면상에 빈 공간(125)을 낳는다.
도 4는 회전공정의 다른 실시예에 대한 개략도를 보여준다. 좌측 상에는 롤러(120)이 이들로부터 나노입자들이 제거된 한 세트의 일반적으로 평행 빈 공간들을 남겨두기 위하여 우로부터 좌로의 제1 방향(T1)으로 도너기판(128)상에서 회전된다. 우측 상에는 이 롤러(120)가 도너기판(128)상에서 빈 공간들의 격자를 남겨두기 위하여 우로부터 좌로의 제1 방향(T1) 및 앞으로부터 뒤로의 제2 방향(T2)으로 회전된다.
도 5는 수신기판(130) 상에서의 롤러(120)의 회전설명에 대한 개략도를 보여준다. 수신기판(130)의 좌측 상에는 롤러(120)가 입자들의 라인들(133)을 증착하기 위하여 우로부터 좌로의 제1 방향(T1)으로 회전된다. 수신기판(130)의 우측 상에는 롤러(120)가 커버 되지 않은 기판 표면의 남아 있는 빈점들과 함께 입자들의 격자(132)를 증착하기 위하여 수신기판(130)상의 우로부터 좌로의 제1 방향(T1) 및 앞으로부터 뒤로의 제2 방향(T2)으로 회전된다.
한 실시예에 있어서, 본 발명의 방법은 스탬프, 전형적으로는 탄성중합체 스탬프를 포함하는 롤러를 제공하는 단계를 포함한다. 이 롤러는 금속, 플라스틱, 고무 등을 포함하는 어떠한 적합한 재료로 만들어질 수 있다. 이 롤러는 전형적으로 원통형이고, 그러나 이 롤러가, 마치 원형, 반-원형, 타원형 등과 같은, 수신기판을 패턴화하는데 사용될 수 있는 매끈한 또는 반-매끈한 연속적 표면을 갖는 어떤 형상일수 있다는 것을 이해할 수 있다.
본 발명의 방법은 스탬프, 전형적으로는 탄성중합체 스탬프를 채용한다. 본 발명과 함께 사용을 위한 탄성중합체 스탬프는 지형학적 패턴을 포함하는 표면을 갖는 유연한, 반-유연한 또는 반-견고한 재료를 포함한다.
스탬프 재료
스탬프로서 사용을 위한 전형적 재료들은 외력에 응답하여 탄성 변형 및 압축을 받을 수 있다. 어떤 특정 이론에 묶이지 않으면, 탄성중합체 스탬프의 유연성은 스탬프의 패턴화된 표면과 기판의 표면과의 사이에 등각 접촉이 달성되는 것을 보장하는데 도움이 될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 본 발명과 함께 사용을 위한 탄성중합체 스탬프는 약 1 MPa 내지 약 5,000 MPa의 영률(Young's modulus)을 갖는다. 일부 실시예들에 있어서, 본 발명과 함께 사용을 위한 스탬프는 약 4,000 MPa의, 약 2,000 MPa의, 약 1,500 MPa의, 약 1200 MPa의, 약 1000 MPa의, 약 800 MPa의, 약 600 MPa의, 약 400 MPa의, 약 200 MPa의, 약 100 MPa의, 약 80 MPa의, 약 60 MPa의, 약 40 MPa의, 또는 약 20 MPa의 최대 영률을 갖는다. 일부 실시예들에 있어서, 본 발명과 함께 사용을 위한 탄성중합체 스탬프는 약 1 MPa의, 약 2 MPa의, 약 3 MPa의, 약 5 MPa의, 약 7 MPa의, 약 10 MPa의, 약 15 MPa의, 또는 약 20 MPa의 최소 영률을 갖는다.
더욱 전형적으로, 본 발명과 함께의 사용을 위한 탄성중합체 스탬프는 약 0.1 MPa 내지 약 500 MPa의 영률(Young's modulus)을 갖는다. 일부 실시예들에 있어서, 본 발명과 함께 사용을 위한 스탬프는 약 400 MPa의, 약 200 MPa의, 약 150 MPa의, 약 120 MPa의, 약 100 MPa의, 약 80 MPa의, 약 60 MPa의, 약 40 MPa의, 약 20 MPa의, 약 10 MPa의, 약 8 MPa의, 약 6 MPa의, 약 4 MPa의, 또는 약 2 MPa의 최대 영률을 갖는다. 일부 실시예들에 있어서, 본 발명과 함께 사용을 위한 탄성중합체 스탬프는 약 0.1 MPa의, 약 0.2 MPa의, 약 0.3 MPa의, 약 0.5 MPa의, 약 0.7 MPa의, 약 1 MPa의, 약 1.5 MPa의, 또는 약 2.0 MPa의 최소 영률을 갖는다.
일부 실시예들에 있어서, 탄성중합체 스탬프의 영률은 패턴화하는 공정을 최적화하도록 탄성중합체 스탬프의 길이 또는 폭에 따라 변화될 수 있다. 예를 들면, 어떤 소망하는 패턴의 측면 치수가 감소하면, 스탬프의 영률은 스탬프의 측면 치수가 비틀림 없이 패턴화된 기판에 전이되는 것을 보장하기 위하여 증가할 수 있다.
탄성중합체 재료를 위하여 유용한 다른 변수는 그것의 Shore A 경도계 값이다. 전형적으로 탄성중합체 재료는 약 30 내지 80의 범위, 전형적으로는 약 45 내지 55의, 예를 들면 50의 범위의 Shore A 경도계 값을 갖는다.
탄성중합체 스탬프를 위한 재료는 전형적으로 에폭시 중합체, 폴리이소프렌 중합체, 폴리우레탄 중합체, 폴리이미드 중합체, 폴리부타디엔 중합체, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 및 아크릴산 중합체, 실리콘 중합체 및 그들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택된다.
또한, 이 스탬프는 중합 매트릭스에 확산된 충전제를 갖는 합성재료로부터 제조되어도 좋다. 충전제는 스탬프 재료의 기계적, 광학적, 열적, 또는 자성 특성을 조정하기 위하여 채용되어도 좋다. 전형적인 충전제는, 카본 블랙 또는 카본 파우더는 물론, 실리카 입자들, 티타니아 입자들, 및 다른 금속 산화물 입자들을 포함한다.
본 발명의 탄성중합체 스탬프와 함께 또는 탄성중합체 스탬프의 일부로서 사용을 위한 적합한 재료들은, 여기에 한정되는 것은 아니지만, 에폭시 중합체, 폴리우레탄 중합체, 폴리이미드 중합체, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리스티렌 중합체, 및 아크릴산 중합체, 실리콘 중합체, 폴리(디메틸실록산), 폴리(실세스퀴옥산)(poly(silsesquioxane)), 폴리(이소프렌) 중합체, 폴리(부타디엔) 중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 폴리클로로프렌, 천연 고무, 부틸 고무, 할로겐화 부틸 고무, 니트릴 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 폴리아크릴 고무, 실리콘 고무, 플루오로실리콘 고무, 테트라플루오로 에틸렌/프로필렌 고무, 플루오로탄성중합체, 테플론, 클로로슬폰 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리카보네이트 중합체, 폴리올레핀 중합체, 트리아세틸 셀룰로오스, 폴리에틸렌 테렙탈레이트 (terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트와 같은 셀룰로오스 재료들 및 그것들의 조합을 포함한다. 바람직하게는, 탄성중합체 재료는 PDMS(폴리(디메틸실록산))이다. PDMS는 상업적으로 구입 가능한 형태의 실리콘 고무이다.
PDMS는 실리콘으로 인용된 중합의 유기실리콘 또는 유기 중합화합물에 기초된 실리콘의 군에 속한다.
한 실시예에 있어서, 탄성중합체 스탬프와 함께 또는 탄성중합체 스탬프의 일부로서 적합한 재료들은 에폭시 중합체, 폴리이소프렌 중합체, 폴리우레탄 중합체, 폴리이미드 중합체, 폴리부타디엔 중합체, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리스티렌 중합체, 및 아크릴산 중합체, 실리콘 중합체 또는 그것들의 조합을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 이 탄성중합체 스탬프는 폴리(디메틸실록산)을 포함한다.
이 스탬프는 조사(방사에 노출), 가열, 그들의 조합, 또는 이 분야에서 알려진 다른 방법들에 의해 치유될 수 있다. 한 실시예에 있어서의 스탬프는 제2 재료층의 상부에 탄성중합체 재료층을 포함할 수 있다. 이 제2 재료는 소망하는 응용상에 의존하여 탄성중합체 또는 비-탄성중합체로 될 수 있다. 이 스탬프는 릴리프구조를 발생하는 방식으로 한 실시예에 있어서는 재료를 판화함에 의해 만들어질 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 이 스탬프는 유사한 방식으로 재료를 제거함에 의해 발생 될 수 있다.
스탬프 패턴
본 발명의 사용을 위한 스탬프, 특히 탄성중합체 스탬프는 그 안에 적어도 하나의 자국을 갖는 표면, 즉 릴리프구조를 포함하고, 이 자국은 스탬프의 표면에 패턴을 정의하는 것이다. 패턴은 어떤 수신기판상에 형성될 수 있는 하나 이상의 구성을 말한다. 지형상 패턴을 갖는 스탬프는 어떤 수의 방법들로도 만들어질 수 있다. 한 실시예에 있어서 이 스탬프는, O2 플라즈마 처리 또는 UVO(자외선 오존)처리에 뒤이은, 탄성중합체, 예를 들면 PDMS의 기계적 늘임에 의해 준비된다. 다른 실시예에 있어서, 이 스탬프는 딱딱한 또는 준-딱딱한 재료, 조성물 등의 표면에 지형상 패턴을 포함하는 마스터(master)로부터 준비된다.
패턴은 표면상에, 전형적으로는 수신기판의 표면상에, 스탬프의 표면에의 구성 또는 구성들로서, 형성된 정 및/또는 부 이미지(이하에서는 가끔 "정" 또는 "부"로 각각 인용된다)를 포함할 수 있다. 패턴은 어떤 수신기판상에 형성되어 질 수 있는 하나 이상의 구성을 말할 수 있지만, 수신기판상에 이미지를 형성하는 것을 필수적으로 활용할 필요는 없다. 일부 실시예에 있어서, 수신기판상에 형성된 패턴은 단분자막을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서는, 유연한 수신기판상에 형성된 이 패턴은 박막을 포함한다.
스탬프 상의 나노입자들의 층은 연속적일 수 있고 불연속적일 수 있다. 이 조성물 층의 두께는 특별히 한정되지는 않는다. 한 실시예에 있어서, 이 조성물 층의 두께는 전형적으로 스탬프의 릴리프 높이(돌기 한 표면과 움푹한 표면 사이의 차이)보다 작다. 만약 입자들이 불연속적이라면, 연속적인 상과는 대조적으로서, 입자들은 서로로부터 접촉 또는 분리된 나란한 입자들이다.
일부 실시예들에 있어서, 패턴은 적어도 하나의 측면 크기를 갖는 물리적 크기에 의해 정의될 수 있다. 여기에 사용된 것으로서, 측면크기는 수신기판의 평면내에 놓인 패턴의 크기를 말한다. 패턴의 하나 이상의 측면크기는 패턴이 점령하고 있는 기판의 영역을 정의한다. 패턴들의 전형적 측면크기들은, 여기에 한정되는 것은 아니지만, 길이, 폭, 반경, 직경, 및 그것들의 결합을 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 본 발명의 시스템 및 방법에 의한 수신기판상에 형성된 패턴은 약 10 마이크로미터 이하의 적어도 하나의 측면크기를 갖는다. 한 실시예에 있어서, 본 발명의 시스템 및 방법에 의한 수신기판상에 형성된 패턴은 약 5 마이크로미터 이하의 적어도 하나의 측면크기를 갖는다. 한 실시예에 있어서, 본 발명의 시스템 및 방법에 의한 수신기판상에 형성된 패턴은 약 1000 나노미터 이하의 적어도 하나의 측면크기를 갖는다. 한 실시예에 있어서, 본 발명의 시스템 및 방법에 의한 수신기판상에 형성된 패턴은 약 750 나노미터 이하의, 더 전형적으로는 약 500 나노미터 이하의 적어도 하나의 측면크기를 갖는다. 한 실시예에 있어서, 본 발명의 시스템 및 방법에 의한 수신기판상에 형성된 패턴은 약 100 나노미터 이하의 적어도 하나의 측면크기를 갖는다. 한 실시예에 있어서, 본 발명의 시스템 및 방법에 의한 수신기판상에 형성된 패턴은 약 75 나노미터 이하의 적어도 하나의 측면크기를 갖는다. 한 실시예에 있어서, 본 발명의 시스템 및 방법에 의한 수신기판상에 형성된 패턴은 약 50 나노미터 이하의 적어도 하나의 측면크기를 갖는다. 한 실시예에 있어서, 본 발명의 시스템 및 방법에 의한 수신기판상에 형성된 패턴은 약 15 나노미터 이하의 적어도 하나의 측면크기를 갖는다.
본 발명의 방법 및 장치에 의한 수신기판상에 형성된 패턴들은, 여기에 한정되는 것은 아니지만, 구조적 패턴들, 에칭된 패턴들, 전도성 패턴들, 반-전도성 패턴들, 유전적 또는 절연 패턴들 및 마스킹(masking) 패턴들을 포함한다.
기판
본 발명에 따르면, 기판 재료는 스탬프에 의해 소정의 패턴이 주어지는데 제공된다. 본 발명의 기판은 실온에서 고체 상을 형성할 수 있는 어떠한 적절한 전기적 전도성의, 전기적 비-전도성의, 전기적 반-전도성의 재료이어도 좋다. 이 기판은 예를 들면 중합체, 유리, 또는 세라믹 기판상의 금속 필름, 중합체 기판상의 전도성 막 상의 금속 필름, 중합체 기판상의, 또는 예를 들면 나노입자들의 단분자막과 같은 나노입자들의 층을 형성하고 지지할 수 있는 바깥층을 갖는 다수-층 기판상의 반-전도성 막 상의 금속 필름을 포함해도 좋다. 본 발명은, 전형적으로 롤러의 한번 지나감으로부터, 단분자막을 형성할 수가 있다. 그러나, 본 발명은, 전형적으로 하나 이상의 롤러들의 다수 회 통과함으로써 다층을 형성할 수가 있다.
한 실시예에 있어서, 수신기판은, 이것에 한정되는 것은 아니지만, 플라스틱, 중합체 필름, 금속, 실리콘, 유리, 섬유, 종이, 및 그것들의 조합을 포함하는 어떠한 적절한 재료이며, 딱딱하게, 유연하게, 불투명하게, 투명하게 등으로 될 수가 있다. 한 실시예에 있어서, 수신기판은 실질적으로 평편하다. 다른 실시예에 있어서, 수신기판은 비-평면 기판, 즉 실질적으로 평편하지 않은 기판이다. 비-평면 기판의 예들은 이것들에 한정되진 않지만 구체와 같은 만곡 된 물체이고, 거기에 반-전도성 나노입자들의 패턴이 위치되는 것이 바람직하다.
적합한 기판들은, 예를 들면 중합체, 유리, 또는 세라믹 기판상의 금속 필름, 중합체 기판상의 전도성 막 또는 막들 상의 금속 필름, 중합체 기판상의 반-전도성 막 상의 금속 필름을 포함한다. 적합한 기판의 다른 예들은, 예를 들면 유리, 전기 전도성을 가진 투명 도전막으로 코팅된 유리, 전기 전도성을 가진 투명 도전막으로 코팅된 중합체 필름들: 폴리에틸렌 테레프탈레이트(terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(naphthalate), 폴리이미드, 실리콘, 및 금속 박을 포함한다. 이 기판은 하나 이상의 챠지 인젝션 층들(charge injection layers), 챠지 트랜스포팅 층들(charge transporting layers), 및 반전도성 층들을 포함하고, 그 위에 패턴이 전이된다.
방법
본 발명의 방법은 건조상태 또는 반-건조상태의 나노입자들을 도너기판으로부터 탄성중합체 스탬프 상으로 전이하는 것을 포함한다. 한 실시예에 있어서, 이 나노입자들은 롤러상의 탄성중합체 스탬프 상으로 나노입자들의 전이 전에 도너기판의 표면상에 박막을 형성한다. 일부 실시예들에 있어서, 나노입자들은 도너기판에 콜로이드 용액으로서, 즉 부유된 또는 확산된 나노입자들과 함께 액체, 용제 및/또는 캐리어의 조성물로서 적용된다. 이들은 진공증착, 붓기, 캐스팅, 분사, 담금, 스프레이, 및 스핀 코팅, 딥 코팅 및 슬롯 코팅 등의 코팅과 같은 방법들을 이용하여 도너기판에 적용될 수 있다. 그 다음, 이 액체, 용제 및/또는 캐리어는, 강제 공기 건조, 열 적용 등을 통해, 도너기판의 표면에 실질적으로 나노입자들을 남겨두고, 증발되거나 또는 조성물로부터 강제로 제거된다. 한 실시예에 있어서, 나노입자들은 100 나노미터 미만의 두께의, 또는 다른 실시예에 있어서는 80 나노미터 미만의 두께의, 또는 다른 실시예에 있어서는 50 나노미터 미만의 두께의, 또는 다른 실시예에 있어서는 25 나노미터 미만의 두께의, 또는 다른 실시예에 있어서는 15 나노미터 미만의 두께의 단분자막을 형성한다. 다른 실시예에 있어서는, 다층이 형성된다.
전이(도너기판으로부터 탄성중합체 스탬프로 나노입자들의)는 탄성중합체가 도너기판 표면상의 나노입자들과 접촉하는 방식으로 도너기판 위를 롤러 및 탄성중합체 스탬프를 회전함에 의한 힘의 작용을 통해 이루어진다. 이 도너기판은, 이것들에 한정되는 것은 아니지만, 중합체, 금속, 실리콘, 유리, 섬유, 종이, 및 그것들의 조합을 포함하는 적절한 어떤 재료일 수 있다. 이 기판은 딱딱하거나 유연할 수 있다. 한 실시예에 있어서, 이 도너기판은 실질적으로 평편한 실리콘 기판이다.
입자들은 접착에 의해 PDMS 사이에 전이된다. 이 접착은 PDMS 표면을 O2 플라즈마에 가볍게 노출함에 의해 달성될 수 있는데, 그것은 PDMS를 친수성으로 그리고 나노입자들의 실리카에의 접착성을 더 용이하게 만든다. 이 이론에 국한되는 것은 아니지만, 본 발명에 있어서 입자들을 위한 접착의 한 형태는 흡착일 수 있다.
다음 단계에 있어서 탄성중합체 스탬프는 힘을 가함에 의해, 예를 들면 탄성중합체 스탬프를 수신기판상에서 회전함에 의해, 탄성중합체 스탬프로부터 수신기판상으로 건조 또는 반-건조 나노입자들을 증착하는 것을 포함한다.
상기한 바와 같이, 한 실시예에 있어서, 수신기판은 이것들에 한정되는 것은 아니지만, 플라스틱, 중합체 필름, 금속, 실리콘, 유리, 섬유, 종이, 및 그것들의 조합을 포함하는 적절한 어떤 재료일 수 있고, 그리고 이 기판은 딱딱하거나 유연할 수 있으며, 불투명하거나 투명할 수도 있다. 한 실시예에 있어서, 이 수신기판은 실질적으로 평편하다. 다른 실시예에 있어서, 수신기판은 비-평면 기판, 즉 실질적으로 평편하지 않은 기판이다. 비-평면 기판의 예들은 이것들에 한정되진 않지만 구체와 같은 만곡 된 물체이고, 거기에 반-전도성 나노입자들의 패턴이 위치되는 것이 바람직하다.
다른 실시예에 있어서, 수신기판은, 본 발명에 따른 기능재료의 패턴이 기판상에 형성되기 전에, 하나 이상의 층들 및/또는 하나 이상의 다른 재료들의 패턴들을 포함해도 좋다. 예를 들면, 이 수신기판은 제2 릴리프구조를 가질 수 있다. 이 제2 릴리프구조는 그것과 함께 관련하여 사용된 탄성중합체 스탬프 패턴과 동일한 패턴을 가질 수 있고, 또는 다른 패턴을 가질 수 있다. 이처럼, 이러한 실시예에 있어서, 탄성중합체 스탬프를 특정의 사전 설정된 방향으로, 예를 들면 수신기판의 패턴 및 그것의 릴리프구조에 대하여 수직방향으로 회전함에 의해, 수신기판상에 완전히 다른 패턴이 형성될 수 있다. 즉, 얻어진 패턴은 탄성중합체 스탬프에 대응하는 제1 패턴과 동일하지 않고, 마찬가지로 수신기판에 대응하는 제2 패턴과도 동일하지 않다. 사전 설정된 방향은 수신기판 패턴과 관련하여 회전된 탄성중합체 스탬프 패턴의 어떤 바람직한 방향일 수 있다. 한 실시예에 있어서, 탄성중합체 스탬프를 회전하는 사전 설정된 방향은 수신기판 패턴에 대하여 180도 이하, 다른 실시예에 있어서는 120도 이하, 다른 실시예에 있어서는 100도 이하, 다른 실시예에 있어서는 90도 이하, 다른 실시예에 있어서는 75도 이하, 다른 실시예에 있어서는 45도 이하, 다른 실시예에 있어서는 25도 이하, 다른 실시예에 있어서는 10도 이하이다.
일부 실시예들에 있어서, 수신기판의 표면은 프라이머 층(primer layer)을 포함할 수 있는 접착-촉진 특성을 갖는 표면을 포함할 수 있다. 이 표면은 또한 접착층의 접착성을 또는 나노입자들 재료의 기판에의 접착성을 촉진하도록 처리되어 질 수 있다. 선택적으로, 이 기판은 탄성중합체 스탬프로부터 기판으로 기능재료의 전이에 도움을 주기 위하여 접착층을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 적절한 기판은, 예를 들면 중합체, 유리, 또는 세라믹 기판상의 금속 필름, 중합체 기판상의 전도성 막 또는 막들 상의 금속 필름, 중합체 기판상의 반-전도성 막 상의 금속 필름을 포함한다. 적합한 기판의 다른 예들은, 예를 들면 유리, 전기 전도성을 가진 투명 도전막으로 코팅된 유리, 전기 전도성을 가진 투명 도전막으로 코팅된 중합체 필름들: 폴리에틸렌 테레프탈레이트(terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(naphthalate), 폴리이미드, 실리콘, 및 금속 박을 포함한다. 이 기판은 그 위에 패턴이 전이되는 하나 이상의 챠지 인젝션 층들(charge injection layers), 챠지 트랜스포팅 층들(charge transporting layers), 및 반전도성 층들을 포함한다.
본 발명의 방법들은 하나의 수신기판상에 여러 개의 다른 종의 나노입자들을 배치하는 것이 반복될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 예를 들면, 롤러가 수신기판상에 비전도성 나노입자들의 패턴을 증착할 수 있고, 뒤이어 수신기판상에 전도성 또는 반-전도성 나노입자들의 패턴을 증착할 수가 있다. 이 방법은 하나 또는 여러 개의 도너기판 및 탄성중합체 스탬프들을 갖는 하나 또는 여러 개의 롤러들을 포함할 수 있다. 이 탄성중합체 스탬프들은 동일 또는 다른 구조를 가질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 본 발명은 기판표면에 나노입자들의 박막을 제1 형성하는 단계에 의해 기판(어떤 경우들에 있어서는 도너기판에 유사한)을 패턴화하는 방법이다. 나노입자들의 층은 여기에 개시된 바와 같은 어떤 소망의 두께일 수 있고, 또는 높이로 하나 또는 다수 개의 나노미터 분자들의 층일 수 있다. 이 나노입자들은 진공증착, 붓기, 캐스팅, 분사, 담금, 스프레이, 및 스핀 코팅, 딥 코팅 및 슬롯 코팅 등의 코팅과 같은 방법들을 이용하여 기판에 콜로이드 용액으로서 적용될 수 있다. 다음, 이 콜로이드 용액 막은 기판을 코팅하는 건조 또는 반-건조 나노입자들의 층을 남겨두도록 건조에 놓인다. 한 실시예에 있어서, 나노입자들은 기판을 균일하게 코팅하는 한편, 다른 실시예들에 있어서 나노입자들은 기판상에 하나 이상의 연속적인 영역들의 층들을 형성함에 의해 기판을 코팅한다. 나노입자들이 건조 또는 반-건조 형태로 표면을 코팅하자마자, 이 기판(이것은 가끔 도너기판으로서 역할을 할 수 있다)은 릴리프구조를 갖는 탄성중합체 스탬프를 구비한 롤러를 회전함에 의해 패턴화되어 질 수 있다. 탄성중합체 스탬프를 회전함에 의해, 부의 릴리프구조가 기판상에 형성된다. (어떤 경우들에 있어서는, 롤러가 제거된 나노입자들을 소망의 수신기판으로 전이하기 위해 사용되어 질 수 있다.) 즉, 기판에 남아 있는 나노입자들은 부 또는 반대 패턴의 릴리프구조 패턴을 형성한다. 이 패턴은 마이크로일렉트릭 장치들, 광학장치들, 센서들, 및 생화학 센서들 등과 관련하여 사용될 수 있는 기판상에 절연성, 반-전도성 또는 전도성 나노입자들의 패턴으로서 역할을 할 수 있다.
이미 상술한 바와 같이, 본 발명은 나노입자들의 패턴 전이에 마이크로 접촉 인쇄를 이용한다. 본 발명은 경제적으로 효과적이고 실행가능하다. 그것은, 어떤 실시예들에 있어서, 콜로이드의 패턴 전이는 물론 나노입자들의 로딩/전이의 공정에 기초된다.
하나의 특별한 실시예에 있어서, 본 발명의 방법은 그 위에 일시적으로(예를 들면 일시적 접착성) 또는 영구적으로 탄성중합체 스탬프가 위치되어 있는 원통형 롤러에 기초된다. 실리카 나노입자들은 평편한 도너기판으로부터 제거될 수 있고, 탄성중합체 스탬프를 갖는 롤러에 의해 픽업되고, 뒤이어 다른 수신기판에 전이될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 도너기판 및/또는 탄성중합체 스탬프는 여러 번 사용될 수 있다. 나노입자들은 여러 수신기판들 상에 스탬프될 수 있다.
도너기판으로부터 롤러에 그리고 롤러로부터 수신기판으로의 완전한 패턴 전이의 확정적인 핵심요소는 롤러(및/또는 기판) 상에 가해지는 압력의 균일성이다. 스탬프/기판 접촉을 가능하게 하는 어떤 적용된 힘이 또 다른 것 위의 접촉표면의 하나의 국부적 영역에 유리하지 않도록 롤러 표면에 걸쳐있는 압력분포는 실질적으로 균일하게 될 수도 있다.
다른 핵심요소는 롤러 및/또는 기판에 적용된 힘이 될 수 있다. 너무 과도한 힘은 수용할 수 없는 레벨의 롤러 및/또는 기판의 변형(및 부정확하고, 낮은 분해 패턴 전이)을 촉진하고, 너무 작은 힘은 완전한 패턴 전이를 막을 것이다.
기판 및 롤러 사이의 접촉시간은 다른 어떤 것들보다도 나노입자들의 물리적 특성, 기판, 롤러표면, 릴리프구조 및 바람직한 분해에 의존한다.
이 공정은 패턴들의 파인 라인 또는 작은-규모 인쇄에 있어서 선행기술의 문제점들을 일부 해소한다(즉 어떤 표면 변경 또는 조정된 접착성 등의 필요가 없다). 이 공정은 다른 기술들에 사용되었던 것보다 더 빠르고, 비용이 덜 들어가고, 사용이 단순하고 간편하다. 한 실시예에 있어서, 건조 또는 반-건조 나노입자들을 기판상에 전이하는 방법은 10초 이하, 또는 9초 이하 또는 5초 이하가 걸린다. 한 실시예에 있어서, 건조 또는 반-건조 나노입자들을 기판상에 전이하는 방법은 5초 이하, 또는 더 전형적으로는 4초 이하가 걸린다. 한 실시예에 있어서, 건조 또는 반-건조 나노입자들을 기판상에 전이하는 방법은 1초 이하, 또는 더 전형적으로는 0.5초 이하가 걸린다. 한 실시예에 있어서, 건조 또는 반-건조 나노입자들을 기판상에 전이하는 방법은 0.25초 이하, 또는 더 전형적으로는 0.1초 이하가 걸린다. 이 기술은 다른 기술들(즉, 아교 또는 접착제의 어떤 것도 필요 없는 마이크로일렉트로닉스)에 적용될 수 있다. 그것은 깨끗한 방의 필요 없이 랩(lab) 조건하에서 실온에서 행해질 수 있다. 본 발명의 방법들에 사용된 나노입자들은 탄성중합체 스탬프의 릴리프구조에 접착될 수 있고 나노입자들의 1D 라인 패턴들에서 얻어지는 회전을 통해 수신기판에 전이될 수가 있다. 다른 방향들로의 회전에 의해, 위에서 언급한 바와 같이, 나노입자들의 2D 격자 패턴이 형성될 수 있다. 패턴을 적용하는 롤러를 위한 전형적 시간은 접촉되는 기판의 회전 운행의 방향(도 2A의 롤러 운행(T)의 예시방향 참조)에 있어서 길이의 cm 당 0.1초 이하이다. 롤러의 전형적 회전 속도는 35 cm/초 이상, 예를 들면 30-100 cm/초 또는 35-80 cm/초 이다. 예를 들면, 이하에서 기술된 바와 같이, 예시의 기판은 4 cm x 1.5 cm 였고 예시의 롤러는 약 35 cm/초로 회전되었으며, 따라서 이것은 약 0.1 s/cm의 커버리지를 위한 시간 율로 안내한다.
입자들은 접착에 의해 PDMS 사이로 전이된다. 이 접착은 PDMS표면을 O2플라즈마에 약간 노출함에 의해 촉진되고, 그것은 PDMS를 친수성으로 그리고 실리카 나노입자들에의 접착을 더 용이하게 만든다. 적어도 일부 실시예들에 있어서, 이 접착은 흡착에 의한다. 그러나, 만일 원한다면, 수신기판은 증착된 입자들을 유지하도록 접착제가 제공된다.
본 발명의 공정은 후-스탬핑 공정 단계들을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 기판은, 이 기술분야에 잘 알려져 있는 바와 같이, 에칭(또는 직교 에칭)과 같은 후-처리에 놓일 수가 있다. 그러나, 본 공정의 이점은 에칭 없이 유용한 패턴들을 얻을 수 있다는 것이다. 에칭은, 예를 들면 실리콘 기판상에 초과 금속 입자들을 식각해 버리는데 유용하다. 그러나, 본 발명의 이점은 소망하는 구리 패턴을 직접 증착할 수 있다는 것이다. 따라서, 패턴이 직접적으로 형성되기 때문에 식각할 필요가 없다. 그러나, 에칭은 롤러에 의해 형성된 SAM들의 층들이 있고 및 그 아래의 도전 금속 막 예를 들면 구리가 있을 때 유용하다. 이 경우에 있어서, SAM에 의해 커버되지 않은 영역을 식각하는 것이 유용할 수 있다. 이 경우에 있어서, SAM은 아래에 놓여 있는 금속 층을 보호하고 층의 보호되지 않은 부분은 다른 패턴들을 형성하기 위하여 용해되거나 부식제에 의해 식각된다.
금속 부식제들의 예들은 다음을 포함한다:
금 부식제들
1. 1M KOH에 Fe(CN)6 -3/Fe(CN)6 -3/S2O3 -2 (0.1M/0.01M/0.1M)의 수용성 용액
2. CN-/O2 용액
3. (GaAs 기판과 함께 사용을 위하여): 5% (w/v) 티오우레아(thiourea)의 10:1:1 (v:v:v), 35°C에서 15% (v:v) H2O2 및 6N HCl.
은 부식제
1. Fe(CN)6 -3/Fe(CN)6 -3/S2O3 -2 (0.1M/0.01M/0.1M) (수용성 용액)
알루미늄 부식제들
1. TRASENE 알루미늄 부식제 형 "A" (상업적으로 획득 가능)
2. 인산/아세트산/질산/물 (16:1:1:2)
구리 부식제
1. FeCl3(0.012 M)
2. FeCl3(0.012 M) 및 HCl(0.4-0.8 M)
3. FeCl3(0.012 M) 및 NH4Cl(0.4-0.8 M).
선택된 에칭 공정은 SAM들에 의해 보호되지 않은 기판표면 재료에 의존한다. 부가적으로, 에칭의 전 또는 후, 수신기판은, 동일한 롤러가 수신기판과 접촉되고 또는 다른 패턴을 갖는 다른 롤러가 그 기판과 접촉되는, 부가적 회전단계(또는 단계들)에 놓일 수 있다. 후-스탬핑 공정들은, 이미 패턴을 받은 수신기판의 영역들 상에, 아직 패턴을 받지 못한 기판의 영역들 상에, 또는 둘 다의 영역들 상에 재료가 증착되는, 부가적 공정들을 포함해도 좋다.
본 발명의 공정은 순차적, 뱃치의, 또는 연속적 모드로 수행되어 져도 좋다. 순차적 모드에 있어서는, 하나의 기판이 시간에 처리된다. 뱃치모드에 있어서는, 각 처리단계가 시간에 하나 이상의 기판상에서 수행된다. 연속적 모드에 있어서는, 처리 단계들이 기판의 계속적인 공급 상에서 연속적으로 실행된다.
회전 공정에 뒤이어, 수신기판은 품질보증 및 품질관리 목적을 위해 조사되어 져도 좋다. 이것은 테스트 계측 등을 통해 육안으로(주사전자 현미경 및 화학적 원자력 현미경과 같은 현미경을 통해)수행될 수 있다. 지속적인 테스팅이 품질보장의 목적을 위해 수행되어도 좋다. 광학적 온전한 테스팅은 기판 반사도, 투명도, 타원편광 반사도(ellipsometry), (만약 기판이 투명하다면) 표면 플라스몬(plasmon) 공명 등을 위한 테스트들을 포함한다. 품질 보장은 예를 들면 카메라(CCD) 이미징, 접촉각 결정, 현미경 등을 통해 검사될 수 있다.
도너기판에 나노입자들의 적용, 나노입자들의 롤러에의 전이, 및 나노입자들의 수신기판 및 후 회전 단계들에의 전이 동안, 공정 환경은 제어되어도 좋다. 온도는 PDMS의 열적 확장, 화학적 반을 률 및 용제 캐리어의 증발에 영향을 끼친다. 습도제어 또한 이점이 있다. 공기 내의 부유성 고형물의 농도는 적용된 패턴들의 정확성 및 발생하는 결함률에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 장치 진동의 범위도 적용된 패턴들의 정확성 및 발생하는 결함률에 영향을 미칠 수 있다.
종래의 방법들이 환경 변화들을 제어하기 위하여 채용되어도 좋다. 온도제어는 예를 들면 저항성 가열 또는 냉동과 함께의 냉각을 이용함에 의해 달성될 수 있다. 압력은 차폐된 챔버의 안으로 또는 밖으로의 정 또는 부의 가스흐름을 제어함에 의해 달성될 수 있다. 가습기 및/또는 제습기들이 습도제어를 위하여 사용될 수 있다. 부유성 고형 불순물은 공기여과와 협동하는 깨끗한-룸 환경 및 차폐된 챔버를 유지함에 의해 최소화되어 질 수 있다. 본 발명의 공정은 실온 및 기압의 주변조건들에서 수행된다. 한편, 이 공정은, 만약 수행되는 특정 회전공정을 위하여 원한다면, 주변온도 및 주변기압의 위 또는 아래의 온도 및 압력에서 수행되어 져도 좋다. 환경조절은 센서들, 작동기들, 및 환경요소들에 폐-회로제어를 제공하는 처리기들로 수행될 수 있다.
실시예 들
실시예 1
도 6은 롤러 상에 고정된 주름 잡힌 PDMS 층의 상부의 SEM 이미지를 보여준다. 이 주름 잡힌 PDMS 층은 도너기판상에서의 회전 후 실리카 나노입자들(202)의 열들로 덮여 있다. 이 PDMS 층은 3M MINI 린트(lint) 롤러에 대한 표면층으로서 적용되어 졌다. 이 3M 린트 롤러는 다수의 접착 시트들을 가지고 있고 이것은 롤러의 표면층으로서 PDMS 층의 접착을 용이하게 한다. 도 6에서 표본으로 된 도너기판은 다음과 같이 만들어졌다.
단계 1A-도너기판의 준비
실리콘 웨이퍼가 도너기판으로서 사용되었고, 그것은 실리콘 웨이퍼들(Wafer World Inc.로부터의 p형 반도체(100))을 10분 동안 5:1 H2SO4:H2O2 Piranha 용액으로 처리하고, 뒤이어 적어도 3분 동안 O2 플라즈마 처리(HARRICK PLASMA, PDC-32G)에 의해 만들어진다. 그 다음 깨끗하게 된 기판은 딥 코팅에 놓여졌다. 이것을 위하여, 이소프로판올(Nissan Chemical로부터의 30% wt-IPA-ST-ZL)에 실리카 나노입자들(직경이 70-100 nm)의 콜로이드 용액(30% wt)이 채용되었다.
비록 예시되진 않았지만, PDMS 도너기판은 PDMS(SYLGARD 184, Dow Corning)및 경화제를 10:1의 중량비로 혼합하고, 뒤이어 65℃에서 4시간 동안 경화함에 의해 만들어질 수 있다. 막 준비된 샘플들 상에서 물 전진 접촉각은 115°였다. 사각 PDMS 조각들(40 mm x 15 mm)이 절단되었고 표면을 친수성으로 하기 위하여 적어도 5 분 동안 O2 플라즈마 처리(HARRICK PLASMA, PDC-32G)에 노출시켰다.
단계 1B-롤러표면기판 준비(도 6의 주름 잡힌 PDMS 표본)
PDMS(SYLGARD 184, Dow Corning)및 경화제가 10:1의 중량비로 혼합되었고, 뒤이어 65℃에서 4시간 동안 경화되었다. 사각 PDMS 조각들(40 mm x 15 mm)이 주문-설계된 늘림 장치를 사용하여 소정 압력(0 내지 25%)으로 단축으로 늘어졌다. 이 늘어난 샘플들은 얇은 산화층을 만들어내기 위하여 UVO 클리너(자외선 및 오존을 사용하는 Jelight Company, Inc.의 모델 144AX)에 노출시켰다. 압력을 해제함에 의해, 적용된 압력, 산화 시간 및 강도에 의존하여 파장을 갖는 주름들이 형성되었다. 노출시간은 20분 및 1시간 사이에서 변화되었다.
비록 예시되진 않았지만, PDMS 주름들은 늘려진 샘플들을 O2 플라즈마 처리(HARRICK PLASMA, PDC-32G)에 노출함에 의해 제조될 수 있다. 이 방법에 의해 118보다 더 낮은 파장을 갖는 주름들이 형성 및 사용될 수 있었다.
단계 2-도너기판 상에의 콜로이드 입자들의 선택적 증착
이소프로판올(Nissan Chemical America Corporation으로부터 입수가능한 30% wt-IPA-ST-ZL 이소프로판올)에 실리카 나노입자들(직경이 70-100 nm)의 콜로이드 용액(30% wt)이 채용되었다.
나노입자들은 "나노입자 도너기판"으로서 역할을 하기 위하여 평편한 PDMS 막들 및/또는 실리콘 웨이퍼들 상에 딥-코팅되어 졌다. 딥-코팅을 위하여, 실리카 나노입자들은 1 wt%로 에탄올에 희석되었다. 이 입자들은 딥 코팅기(Nima Tech.)를 사용하여 10 mm/분으로부터 30 mm/분까지의 범위 내의 다양한 속도에서 용액으로부터 천천히 및 수직 회수를 통해 증착되었다.PDMS 막들의 소수성 회복을 최소화하기 위하여, 나노입자들은 O2 플라즈마 노출 후 즉시 딥-코팅되어졌다.
단계 3-도너기판으로부터 롤러의 PDMS 층에의 실리카 나노입자들의 전이인쇄
나노입자들을 단지 PDMS 릿지들(ridges, 돋은 부분) 상에 모으기 위하여, 친수성(UVO 처리된) 주름 잡힌 PDMS 막("수신기판")이 얇은 접착층으로 코팅된 원통형 린트 롤러(3M) 상에 감겨졌다. 이 전체 롤러 조립체는 나노입자들을 픽업하기 위하여 나노입자들로 딥-코팅된 실리콘 웨이퍼("도너기판") 상에 회전(0.1 cm/s)되어 졌다. 이 원통은 주름 잡힌 형판과 정합하는 1차원 선 패턴들로서 나노입자들의 전이/해방을 가능하게 하는 제2 수신기판의 상부에 다시 회전되어졌다. 2차원 나노입자들 패턴들이 상기 회전 및 인쇄단계들을 반복함에 의해 발생 되어졌다.
단계 4-기판 특성화
샘플들은 주사 전자 현미경법(SEM)에 의해 특성지어졌다. 5KV의 가속전압으로 고진공 모드에서 FEI Strata DB325 집속 이온 빔(FIB)(PENN Regional Nanotechnology Facility, Philadelphia)으로 이미지들이 취해졌다.
도 6은 도너기판상에서의 회전 후 실리카 나노입자들(202)로 덮여진 롤러의 주름 잡힌 PDMS 층의 상부에 대한 SEM 이미지들을 보여주고 있다. 이 PDMS 층은 SEM 사진 촬영을 가능하게 하기 위하여 롤러로부터 제거되었다.
테스트로 보여 진 실리카 나노입자들(~ 100 nm 또는 기타 나노입자 크기)은 도너기판으로부터 제거되어 질 수 있었고, 롤러에 의해 픽업되었으며, 뒤이어 롤러의 주름 잡힌 PDMS 표면의 상부로 전이 및 모여 졌다. 이 패턴 크기는 ≤10 ㎛이다.
실시예 2
실시예 1과 동일한 절차 및 재료들을 사용하여, 실리카 나노입자들이 롤러상에 고정된 주름 잡힌 PDMS 표면상에 전이되었다. 그 다음 롤러는 평편한 PDMS 수신기판상에서 하나의 사전설정된 방향으로 회전되었다.
이 PDMS 수신기판은 PDMS(SYLGARD 184, Dow Corning)및 경화제를 10:1의 중량비로 혼합하고, 뒤이어 65℃에서 4시간 동안 경화함에 의해 만들어졌다. 막 준비된 샘플들 상에서 물 전진 접촉각은 115°였다. 사각 PDMS 조각들(40 mm x 15 mm)이 절단되었고 표면을 친수성으로 하기 위하여 적어도 5 분 동안 O2 플라즈마 처리(HARRICK PLASMA, PDC-32G)에 노출시켰다.
도 7은 평편한 PDMS 수신기판상에서 하나의 사전설정된 방향으로 실리카 나노입자들(204)로 덮여진 주름 잡힌 PDMS 막을 회전함으로부터 획득되는 제품상에 형성된 실리카 패턴들의 SEM 이미지를 보여준다.
이 예로부터 나노입자들(크기≤10 ㎛)의 1차원 패턴이 형성될 수 있다는 것으로 결론내어질 수 있다.
실시예 3
실시예 2와 동일한 절차 및 재료들을 사용하여, 실리카 나노입자들이 롤러상에 고정된 주름 잡힌 PDMS 표면상에 전이되었다. 그 다음 롤러는 평편한 PDMS 수신기판상에서 제1 방향으로 회전되었다. 그 다음 이 롤러는 동일한 기판상에서 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 회전되었다.
도 8은 두 직교하는 방향들, 즉 실리카 나노입자들의 일반적으로 평행한 열들의 제1 세트(206) 및 실리카 나노입자들의 일반적으로 평행한 열들의 제2 세트(207)로 실리카 나노입자들로 덮여진 획득된 주름 잡힌 평편한 PDMS 수신기판상에 형성된 실리카 패턴들의 SEM 이미지를 보여준다.
이 예로부터 실리카 나노입자들의 2차원 패턴들이 본 발명에 의해 형성될 수 있다는 것으로 결론내어질 수 있다. 도너기판은 평편한 실리콘 웨이퍼였고 수신기판은 PDMS였다.
실시예 4
실시예 2와 동일한 절차 및 재료들을 사용하여, 실리카 나노입자들이 롤러상에 고정된 주름 잡힌 PDMS 표면상에 전이되었다. 그 다음 롤러는 주름 잡힌 PDMS 수신기판상에서 수신기판의 주름방향에 직교하는 방향으로 회전되었다. 주름 잡힌 PDMS 수신기판은 상기의 단계 1B에 서술된 바와 같이 준비되었다.
도 9는 회전 후 주름 잡힌 수신기판상에 형성된 실리카 패턴들을 갖는 제품의 SEM 이미지를 보여준다. 도 9는 307로 표기된 수신기판 주름들을 보여준다. 도 9에서 긁혀져 있는 것으로 나타나는 선들은 기판 내의 균열들이다.
그러므로, 본 발명은 그 안에 내재하는 다른 것들은 물론 언급된 이점들과 결과물을 이루는데 그리고 목표를 수행하는데 잘 적응된다. 비록 본 발명이 본 발명의 특정 바람직한 실시예들을 참조하여 정의되고 설명되었지만, 그러한 실시예들이 본 발명을 한정하는데 영향을 미치지 아니하며, 그러한 한정을 암시하는 것도 아니다. 본 발명은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진자에 의해 어떤 변경, 변조, 및 기능과 형태에 있어서 등가의 것을 구성할 수도 있다. 본 발명의 설명되고 예시된 바람직한 실시예들은 단지 예시일뿐이고 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 결론적으로, 본 발명은 첨부한 청구항들의 범위 및 정신에 의해 단지 한정된다.
10: 스탬프 12: Pd 콜로이드
14: 유기 실란 16: 기판
18: Cu 20, 21: 롤러
22: 도너기판 24: 수신기판
25: 나노입자들 120: 롤러
121: 기판 124: 나노입자들
128: 도너기판 130: 수신기판
133: 라인 132: 격자

Claims (37)

  1. 기판상에 건조 또는 반-건조 나노입자들을 전이하는 방법에 있어서,
    탄성중합체 스탬프를 포함하는 롤러(roller)를 제공하는 단계;
    도너기판으로부터 탄성중합체 스탬프 상으로, 도너기판의 표면과 접촉하고 건조 상태 또는 반-건조 상태의 나노입자들을 전이하는 단계; 및
    탄성중합체 스탬프를 수신기판상에 회전함에 의해 탄성중합체 스탬프로부터 수신기판상으로 건조 또는 반-건조 나노입자들을 증착하는 단계를 포함하는 기판상에 건조 또는 반-건조 나노입자들을 전이하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 도너기판으로부터 나노입자들을 전이하는 단계는 탄성중합체 스탬프를 도너기판상에서 회전하고, 그것에 의해 나노입자들을 접촉하는 공정을 포함하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 나노입자들은 건조 상태에 있는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 수신기판은 비-평면 기판인 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 탄성중합체 스탬프는 제1 패턴을 포함하는 릴리프구조를 가지고, 그것에 의해 나노입자들이 기판상에 제1 패턴으로 증착되는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 방법은 사진석판-프리(free) 마이크로접촉 인쇄 방법인 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 나노입자들은 약 1000 nm 미만의 평균 입자 직경("D50")을 갖는 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 도너기판은 릴리프구조를 갖는 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 롤러는 릴리프구조를 갖는 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 나노입자들은 약 100 nm 미만의 평균 입자 직경("D50")을 갖는 방법.
  11. 제 1항에 있어서, 수신기판은 릴리프구조를 갖는 방법.
  12. 제 1항에 있어서, 나노입자들은 약 15 nm 미만의 평균 입자 직경("D50")을 갖는 방법.
  13. 제 1항에 있어서, 나노입자들은 실리카 나노입자들인 방법.
  14. 제 1항에 있어서, 나노입자들은 귀금속의, 금속으로 된, 자성체의, 광물의 도전성 재료, 반-도전성 재료, 절연 재료 및 그들의 어떤 조합으로 구성되는 군으로부터 선택된 콜로이드 용액인 방법.
  15. 제 1항에 있어서, 나노입자들은 귀금속의, 금속으로 된, 자성체의, 광물의 도전성 재료, 반-도전성 재료, 절연 재료 및 그들의 어떤 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 방법.
  16. 제 1항에 있어서, 나노입자들은 은, 금, 동, 카드뮴, 팔라듐, 금속 착물, 금속 합금, 금속 산화물, 전기 전도성을 가진 투명도전막(indium-tin oxide), 규소, 게르마늄, 갈륨, 비화물, 산화 아연, 셀렌화 아연, 및 그들의 어떤 조합으로 이루어 진 군으로부터 선택되는 방법.
  17. 제 1항에 있어서, 건조 또는 반-건조 형태로 있는 나노입자들은 용액 내에 확산되지 않는 방법.
  18. 제 1항에 있어서, 탄성중합체 스탬프는 에폭시 중합체, 폴리이소프렌 중합체, 폴리우레탄 중합체, 폴리이미드 중합체, 폴리부타디엔 중합체, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리스티렌 중합체, 및 아크릴산 중합체, 실리콘 중합체 및 그들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 방법.
  19. 제 1항에 있어서, 탄성중합체 스탬프는 폴리(디메틸 실록산)(poly(dimethyl siloxane)을 포함하는 방법.
  20. 제 1항에 있어서, 기판상에 건조 또는 반-건조 나노입자들을 전이하는 방법은 10초 미만이 소요되는 방법.
  21. 제 1항에 있어서, 기판상에 건조 또는 반-건조 나노입자들을 전이하는 방법은 1초 미만이 소요되는 방법.
  22. 제 1항에 있어서, 건조 또는 반-건조 나노입자들을 수신기판상에 전이하기 위하여, 롤러 탄성중합체 스탬프는 제1 릴리프구조를 가지고;
    도너기판으로부터 탄성중합체 스탬프 상으로, 나노입자들이 도너기판의 표면과 접촉하는 건조 상태 또는 반-건조 상태의 나노입자들을 전이하며; 및
    탄성중합체 스탬프를 수신기판상에서 사전설정된 방향으로 회전함에 의해 탄성중합체 스탬프로부터 제2 릴리프구조를 갖는 수신기판상으로 건조 또는 반-건조 나노입자들을 증착하는 것을 포함하는 방법.
  23. 제 22항에 있어서, 제1 릴리프구조는 나노입자들의 제1 패턴을 형성할 수가 있고, 제2 릴리프구조는 나노입자들의 제2 패턴을 형성할 수가 있으며, 그러나, 사전설정된 방향으로의 롤러의 회전은 제1 패턴 또는 제2 패턴과는 다른 제3 패턴으로 수신기판상에 나노입자들을 전이하는 방법.
  24. 제 22항에 있어서, 제1 패턴 및 제2 패턴은 실질적으로 동일한 방법.
  25. 제 22항에 있어서, 도너기판으로부터 탄성중합체 스탬프로 나노입자들을 전이하는 단계는 탄성중합체 스탬프를 도너기판상에서 회전시키고 그것에 의해 나노입자들과 접촉하는 공정을 포함하는 방법.
  26. 제 1항에 있어서, 적어도 두 종의 나노입자들로 수신기판을 패턴화하기 위하여, 나노입자들의 제1 패턴을 형성할 수 있는 제1 릴리프구조를 갖는 제1 탄성중합체 스탬프를 포함하는 롤러(roller)를 제공하는 단계;
    제1 도너기판으로부터 제1 탄성중합체 스탬프 상으로, 나노입자들의 제1 종들이 제1 도너기판의 표면과 접촉하는 건조 상태 또는 반-건조 상태의 나노입자들의 제1 종들을 전이하는 단계;
    탄성중합체 스탬프를 수신기판상에서 제1 사전설정된 방향으로 회전함에 의해 제1 탄성중합체 스탬프로부터 수신기판상으로 나노입자들의 제1 종들을 증착하는 단계;
    나노입자들의 제2 패턴을 형성할 수 있는 제2 릴리프구조를 갖는 제2 탄성중합체 스탬프를 포함하는 롤러(roller)를 제공하는 단계;
    제2 도너기판으로부터 제2 탄성중합체 스탬프 상으로, 나노입자들의 제2 종들이 제2 도너기판의 표면과 접촉하는 건조 상태 또는 반-건조 상태의 나노입자들의 제2 종들을 전이하는 단계; 및
    제2 탄성중합체 스탬프를 수신기판상에서 제2 사전설정된 방향으로 회전함에 의해 제2 탄성중합체 스탬프로부터 수신기판상으로 나노입자들의 제2 종들을 증착하는 단계를 포함하는 방법.
  27. 제 26항에 있어서, 제1 릴리프구조를 갖는 제1 탄성중합체 스탬프 및 제2 릴리프구조를 갖는 제2 탄성중합체 스탬프는 실질적으로 나노입자들의 동일한 패턴을 형성할 수 있는 방법.
  28. 제 26항에 있어서, 나노입자들의 제1 패턴 및 나노입자들의 제2 패턴은 실질적으로 동일한 방법.
  29. 제 26항에 있어서, 제1 사전설정된 방향 및 제2 사전설정된 방향은 실질적으로 동일한 방법.
  30. 기판을 패턴화하는 방법에 있어서,
    건조 상태 또는 반-건조 상태에 있는 나노입자들의 막을 기판 표면에 형성하는 단계;
    제1 패턴을 형성할 수 있는 릴리프구조를 갖는 탄성중합체 스탬프를 포함하는 롤러를 제공하는 단계; 및
    탄성중합체 스탬프를 기판 표면 상을 회전시킴에 의해 기판 표면으로부터 나노입자들의 부분을 제거하고, 그것에 의해 기판 표면에 남아 있는 나노입자들이 제1패턴의 부를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  31. 제 30항에 있어서, 나노입자들의 막을 형성하는 단계는:
    적어도 (i)액체성분 또는 용제성분 및 (ii)적어도 한 종의 나노입자들을 포함하는 콜로이드 용액을 기판 표면과 접촉하는 단계; 및
    용제성분 또는 액체성분의 증발을 허용하고, 그것에 의해 기판 표면에 나노입자들의 막을 남겨두는 단계를 포함하는 방법.
  32. 제 30항에 있어서, 콜로이드 용액을 기판 표면과 접촉하는 단계는 진공증착, 붓기, 캐스팅, 분사, 코팅, 담금, 스프레이, 스핀 코팅, 딥 코팅, 및 슬롯 코팅으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나의 응용을 이용하는 방법.
  33. 기판상에 건조 또는 반-건조 나노입자들을 전이하기 위한 시스템에 있어서,
    탄성중합체 스탬프를 포함하는 롤러;
    나노입자들;
    도너기판으로부터 탄성중합체 스탬프 상으로, 도너기판의 표면과 접촉하고 건조 상태 또는 반-건조 상태의 나노입자들을 전이하기 위한 도너기판; 및
    탄성중합체 스탬프를 수신기판상에 회전하는 동안 탄성중합체 스탬프로부터 수신기판상으로 건조 또는 반-건조 나노입자들을 수신하기 위한 수신기판을 포함하는 시스템.
  34. 제 33항에 있어서, 도너기판은 릴리프구조를 갖는 시스템.
  35. 제 33항에 있어서, 롤러는 릴리프구조를 갖는 시스템.
  36. 제 33항에 있어서, 수신기판은 릴리프구조를 갖는 시스템.
  37. 제 33항에 있어서, 나노입자들은 거의 100 nm의 평균 입자 직경("D50")을 갖는 시스템.
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Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011140045A1 (en) * 2010-05-03 2011-11-10 Empire Technology Development Llc A method and apparatus for forming particles and for recovering electrochemically reactive material
SG186584A1 (en) * 2011-06-27 2013-01-30 Agency Science Tech & Res Method for transferring target particles between substrates
KR102129399B1 (ko) * 2011-11-08 2020-07-02 노스이스턴 유니버시티 나노엘리먼트들의 직접 어셈블리 및 전사를 위한 다마신 템플레이트
TWI565532B (zh) * 2012-08-07 2017-01-11 國立交通大學 奈米球溶液塗佈方法與其應用
US9205638B2 (en) 2013-02-05 2015-12-08 Eastman Kodak Company Method of forming printed patterns
KR101303194B1 (ko) * 2013-04-24 2013-09-03 한국기계연구원 롤스탬프를 이용한 용액전사방식의 임프린트 리소그래피 장치 및 방법
CN103466540A (zh) * 2013-07-05 2013-12-25 天津大学 Pdms弹性体为基底的多层复合银膜皱纹化的制备方法
CN103367247B (zh) * 2013-07-05 2015-07-15 天津大学 一种在pdms弹性体表面选区沉积银纳米颗粒的方法
WO2015149002A1 (en) * 2014-03-28 2015-10-01 The Regents Of The University Of California Device and method for force phenotyping of cells for high-throughput screening and analysis
CN104192793A (zh) * 2014-09-05 2014-12-10 苏州中科纳福材料科技有限公司 一种大面积快速制备纳米材料有序组装功能薄膜的方法
CN104176702A (zh) * 2014-09-05 2014-12-03 苏州中科纳福材料科技有限公司 一种大面积快速制备纳米材料有序组装功能薄膜的装置
CN104690991A (zh) * 2014-11-12 2015-06-10 天津大学 一种制备大轴径比皱纹模板的方法
CN104401144A (zh) * 2014-11-12 2015-03-11 天津大学 一种基于皱纹模板转移的方法
US10945339B2 (en) * 2015-02-09 2021-03-09 Carnegie Mellon University High-density soft-matter electronics
TWI548643B (zh) * 2015-05-08 2016-09-11 國立清華大學 聚二甲基矽氧烷複合結構之製造方法
US10974959B1 (en) 2015-09-01 2021-04-13 Hrl Laboratories, Llc Methods for charge-titrating assembly of partially metallized nanoparticles, and metamaterials produced therefrom
CN108496245A (zh) * 2016-02-03 2018-09-04 富士胶片株式会社 有机半导体膜的制造装置
US11219919B1 (en) 2016-08-19 2022-01-11 Hrl Laboratories, Llc Electrostatically driven assembly of nanoparticle materials into dense films
US11156914B2 (en) 2017-02-10 2021-10-26 Northeastern University Damascene template for nanoelement printing fabricated without chemomechanical planarization
US11446918B2 (en) * 2017-12-29 2022-09-20 3M Innovative Properties Company Nonplanar patterned nanostructured surface and printing methods for making thereof
CN108831828B (zh) * 2018-06-05 2021-01-08 中山大学 可应用于多种表面的柔性电子器件及其制备方法
CN109219342A (zh) * 2018-10-25 2019-01-15 浙江大学 连续滚动式磁控转印印章、转印系统及方法
CN109637699B (zh) * 2018-12-12 2020-05-12 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 异方性导电膜制造方法及其设备
CN113271720B (zh) * 2020-02-17 2022-08-26 北京梦之墨科技有限公司 一种印刷机及印刷方法
CN112509989B (zh) * 2020-11-25 2022-11-01 青岛理工大学 一种可拉伸柔性电路的制备方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4557886A (en) * 1984-06-12 1985-12-10 Rca Corporation Method of producing capacitive electronic discs
US6180239B1 (en) 1993-10-04 2001-01-30 President And Fellows Of Harvard College Microcontact printing on surfaces and derivative articles
US6686184B1 (en) 2000-05-25 2004-02-03 President And Fellows Of Harvard College Patterning of surfaces utilizing microfluidic stamps including three-dimensionally arrayed channel networks
WO2002003142A2 (en) 2000-06-30 2002-01-10 President And Fellows Of Harvard College Electric microcontact printing method and apparatus
DE10034933A1 (de) * 2000-07-11 2002-01-24 Paul Sauer Gmbh & Co Walzenfab Walze für technische oder graphische Anwendungen
US7338613B2 (en) 2001-09-10 2008-03-04 Surface Logix, Inc. System and process for automated microcontact printing
US20050003961A1 (en) * 2001-09-20 2005-01-06 Van Den Brink Peter John Method of preparing catalyst bodies
US7117790B2 (en) 2002-01-11 2006-10-10 Massachusetts Institute Of Technology Microcontact printing
GB2387268A (en) * 2002-01-22 2003-10-08 Darren Edward Robertson Silicon stamped circuits
JP4364534B2 (ja) * 2003-02-19 2009-11-18 ヒラノ技研工業株式会社 画像形成法
US7943491B2 (en) 2004-06-04 2011-05-17 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Pattern transfer printing by kinetic control of adhesion to an elastomeric stamp
KR101368748B1 (ko) * 2004-06-04 2014-03-05 더 보오드 오브 트러스티스 오브 더 유니버시티 오브 일리노이즈 인쇄가능한 반도체소자들의 제조 및 조립방법과 장치
US7339184B2 (en) * 2004-07-07 2008-03-04 Nanosys, Inc Systems and methods for harvesting and integrating nanowires
US10225906B2 (en) 2004-10-22 2019-03-05 Massachusetts Institute Of Technology Light emitting device including semiconductor nanocrystals
KR100634327B1 (ko) * 2005-04-13 2006-10-13 한국기계연구원 롤-투-롤 윤전인쇄방식을 이용한 전자소자의 제조방법 및그 제조장치
JP2008132743A (ja) * 2006-11-27 2008-06-12 Hidejiro Ono 印刷機及び印刷法
US20080233489A1 (en) * 2007-03-22 2008-09-25 Graciela Beatriz Blanchet Method to form a pattern of functional material on a substrate using a stamp having a surface modifying material
US20090294958A1 (en) * 2008-05-30 2009-12-03 Broadcom Corporation Wafer level redistribution using circuit printing technology
KR101024376B1 (ko) 2008-06-09 2011-03-23 한국기계연구원 미세 패턴 형성 방법
JP2010076189A (ja) * 2008-09-25 2010-04-08 Sharp Corp 印刷版およびそれを用いた印刷方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016055288A (ja) 2016-04-21
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CN102870193A (zh) 2013-01-09
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WO2011123786A2 (en) 2011-10-06
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JP2013530512A (ja) 2013-07-25

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