KR20140023629A - A fabrication method of nano patterned film using photolithography and plating - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 포토리소그래피와 도금을 이용한 나노패턴이 형성된 필름 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 포토리소그래피를 이용하여 포토레지스트 패터닝을 진행할 때 소정 두께의 잔여층이 남아있는 감광 패턴을 형성하고, 잔여층이 남아있는 포토레지스트 위에 금속을 증착하고 도금을 진행하며, 마지막으로 포토레지스트 제거를 통해 나노 패턴이 형성된 필름 또는 시트를 얻을 수 있는 포토리소그래피와 도금을 이용한 나노패턴이 형성된 필름 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a film in which a nanopattern is formed using photolithography and plating. More particularly, when a photoresist patterning is performed using photolithography, a photosensitive pattern in which a residual layer of a predetermined thickness remains is formed and is left. The present invention relates to a method of manufacturing a film on which a nanopattern is formed using photolithography and plating, in which a metal is deposited on a photoresist in which a layer remains, and plating is performed, and finally a film or a sheet is formed by removing a photoresist. .
일반적으로 센서, 베터리, 캐패시터 등 다양한 분야에서는 마이크로/나노 크기의 패턴을 전극 등에 형성하여 성능을 높이고 있다. 이때, 가장 손쉽게 이용할 수 있는 방법은 나노/마이크로 입자를 기판에 코팅하고, 소결과정을 거쳐 사용하는 것이다. 이는 낮은 생산 비용으로 대량 양산이 가능하기 때문에 많이 사용하고 있는 방법이다. In general, in various fields such as sensors, batteries, and capacitors, micro / nano size patterns are formed on electrodes to increase performance. At this time, the easiest method to use is to coat nano / microparticles on the substrate and use it after sintering. This is a method that is widely used because mass production is possible with low production cost.
하지만, 상술한 방법으로는 원하는 형태의 패턴을 형성하기 어렵고, 소결 공정의 온도와 압력을 견뎌야 하는 제약이 존재하기 때문에 제품 설계 과정에서 이러한 변수를 고려해야 한다. 또한, 입자의 분산도를 조절하지 못하면 표면적을 늘리는 효과가 반감되기 때문에 이러한 변수를 조절하는 것이 나노 입자를 이용한 표면적 증가에 매우 중요한 요소가 된다.However, it is difficult to form a desired pattern by the above-described method, and there are restrictions on the temperature and pressure of the sintering process. Therefore, these parameters must be considered in the product design process. In addition, if the dispersion of particles is not controlled, the effect of increasing the surface area is halved, so controlling these parameters is very important for increasing the surface area using nanoparticles.
광학소자의 경우 패턴의 주기, 크기 밀도에 따라 다양한 특성을 나타내는데, 이러한 특성을 이용하기 위해서는 패턴을 원하는 위치에 형성해야 한다. 하지만 나노 입자를 원하는 곳에 패터닝 하는 것은 비용 및 시간의 비효율성으로 인해 이용하기 어려운 문제점이 있다. 이에 따라 다양한 수단의 패터닝 방법을 개발하여 산업적으로 이용하고 있는데, 대중적으로 사용하는 포토리소그래피 뿐만 아니라 나노 임프린트 리소그래피, 롤투롤 임프린트 리소그래피 등 다양한 방법이 개발되고 있다. In the case of an optical element, various characteristics are shown according to the pattern period and size density. In order to utilize such characteristics, a pattern must be formed at a desired position. However, patterning of nanoparticles at desired locations is difficult to use due to inefficiency of cost and time. Accordingly, various methods of patterning have been developed and used industrially. Various methods such as nano-imprint lithography and roll-to-roll imprint lithography have been developed as well as popular photolithography.
하지만, 포토리소그래피는 필름/시트 형태의 기판을 사용하기 어려운 문제점이 있으며, 임프린트 리소그래피의 경우 스탬프 제작 문제 등 해결해야 할 과제가 남아있다.However, photolithography has a problem in that it is difficult to use a film / sheet type substrate, and in the case of imprint lithography, a problem to be solved remains, such as a stamp production problem.
이와 관련된 종래의 기술로, 한국특허공개 제2011-0048395호에는 복제된 원판 클리체를 기반으로 복제 클리체의 반복적인 제작을 하는 액정표시장치용 클리체 및 그 제조방법, 이를 이용한 복제용 마스터몰드 및 복제 클리체의 제조방법이 개시되어 있다. According to the related art, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0048395 discloses a cleaning body for a liquid crystal display device which repetitively makes a replica cleaner based on a replicated disk cleaner, a manufacturing method thereof, And a method for producing a replica cleaner.
그러나, 이와 같은 종래의 기술은 패턴이 형성된 기판을 복제할 때, Seed-layer 제거 공정이 반드시 포함되어야 하므로, 공정이 복잡한 단점이 있다. However, such a conventional technique has a disadvantage in that the seeded-layer removal process must be included when the substrate on which the pattern is formed is copied, which complicates the process.
또한, 한국특허공개 제2009-0059641호에는 포토리소그래피 및 니켈 도금을 통해 임프린트용 스탬프를 제조하는 방법이 개시되어 있는데, 니켈 스탬프를 제작하기 위해, 여러 번의 seed-layer 증착 및 제거 공정이 필요한 단점이 있다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2009-0059641 discloses a method of manufacturing a stamp for imprint through photolithography and nickel plating. However, a disadvantage in that several seed-layer deposition and removal processes are required to manufacture a nickel stamp have.
이와 같이, 나노 패턴이 형성된 필름/시트는 기존 산업의 틀을 유지한 상태로 다양하게 응용될 수 있다. 하지만 이러한 필름/시트를 제작하기 위해서는 복잡한 공정을 거쳐야 하거나, 생산성이 낮아 아직은 활용하기 어려운 방법이 대부분이다.As such, the nano-patterned film / sheet may be variously applied while maintaining the existing industrial framework. However, in order to produce such films / sheets, a complicated process or low productivity is still difficult to utilize.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 포토리소그래피 및 도금 공정을 사용하여, 나노 패턴이 형성된 얇은 시트 형태의 기판을 만들 수 있는 나노패턴이 형성된 필름 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above problems, by using a photolithography and plating process, to provide a method for producing a film with a nano-pattern formed film that can form a thin sheet form substrate with a nano-pattern formed have.
또한, 포토리소그래피 및 도금 공정을 이용하여 포토레지스트의 잔여층을 이용하여 공정을 매우 단순화함으로써, 나노 패턴이 형성된 필름/시트를 간단한 공정으로 얻을 수 있는 나노패턴이 형성된 필름 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, by using a photolithography and plating process to simplify the process using the remaining layer of the photoresist, to provide a nano-patterned film manufacturing method that can obtain a nano-patterned film / sheet in a simple process There is this.
또한, 나노 패턴이 형성되어 있는 필름/시트 제작 공정에서, Seed-layer 제거 공정을 없애고 간단하게 분리할 수 있도록 하여, 공정비용 및 공정 시간을 대폭적으로 단축할 수 있는 나노패턴이 형성된 필름 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, in the film / sheet manufacturing process in which the nano-pattern is formed, the method of manufacturing a film in which the nano-pattern is formed can eliminate the seed-layer removal process and can be easily separated, thereby greatly reducing the process cost and process time. The purpose is to provide.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 나노 패턴이 형성된 필름 또는 시트를 제조하는 방법에 있어서, 기판 상단에 포토레지스트를 도포하는 1단계와, 상기 포토레지스트에 노광 및 현상을 진행하여 소정 두께의 잔여층이 남아있는 감광 패턴을 형성하는 2단계와, 상기 감광 패턴 상에 시드층 증착 및 도금을 진행하는 3단계와, 용매로 상기 감광 패턴을 제거하여 나노 패턴이 형성된 필름 또는 시트를 제조하는 4단계를 포함하는 나노패턴이 형성된 필름 제조방법이 제공된다.In order to achieve the above objects, in the method of manufacturing a film or sheet formed with a nano-pattern, the first step of applying a photoresist on the upper substrate, and the exposure layer and the development of the photoresist to the remaining layer of a predetermined thickness Two steps of forming the remaining photosensitive pattern, three steps of depositing and plating a seed layer on the photosensitive pattern, and four steps of manufacturing a film or sheet having a nanopattern formed by removing the photosensitive pattern with a solvent. Provided is a method of manufacturing a film including a nanopattern formed therein.
본 발명에 있어서, 상기 1단계는, 수용성 포토레지스트와 전도성 포토레지스트 중 어느 한 가지 이상의 포토레지스트를 스핀코팅, 분사 또는 증착의 방법을 이용하여 도포하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. In the present invention, the step 1 may include applying a photoresist of any one or more of a water-soluble photoresist and a conductive photoresist using a method of spin coating, spraying, or deposition.
또한, 상기 1단계는, 나노 패턴이 형성된 필름 또는 시트를 상기 기판과 쉽게 분리하기 위하여, 상기 포토레지스트를 도포하기 전 희생층으로 사용하는 고분자 물질을 스핀코팅, 분사 또는 증착의 방법을 이용하여 도포하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. In addition, in the first step, in order to easily separate the film or sheet on which the nano-pattern is formed from the substrate, a polymer material used as a sacrificial layer before applying the photoresist is applied by spin coating, spraying, or deposition. It can be made, including the step.
본 발명에 있어서, 상기 2단계는, 상기 포토레지스트의 두께, 노광의 에너지 또는 현상 시간을 조절하여 상기 감광 패턴의 크기와 높이를 조절하고, 상기 잔여층을 소정의 두께로 남길 수 있다. In the present invention, in the second step, the size and height of the photosensitive pattern may be adjusted by adjusting the thickness of the photoresist, the energy of exposure or the development time, and the remaining layer may remain at a predetermined thickness.
상기 포토레지스트는 10㎚ ~ 200㎛ 범위로 도포하여 노광하는 것을 특징으로 한다. The photoresist is characterized in that the coating by applying in the range of 10nm ~ 200㎛.
또한, 상기 포토레지스트에 1mJ ~ 1000mJ 에너지량을 조사하여 노광하는 것을 특징으로 한다. The photoresist may be exposed by irradiating an energy amount of 1mJ to 1000mJ.
또한, 상기 포토레지스트를 현상하는 시간은 5초 ~ 1시간 범위인 것을 특징으로 한다. In addition, the time for developing the photoresist is characterized in that the range of 5 seconds to 1 hour.
본 발명에 있어서, 상기 3단계는, 상기 시드층을 단층 또는 다층으로 증착할 수 있다. In the present invention, the third step, the seed layer may be deposited in a single layer or multiple layers.
상기 시드층은 절연체, 금속 또는 고분자를 포함하여 이루어질 수 있다. The seed layer may include an insulator, a metal, or a polymer.
본 발명에 있어서, 상기 3단계는, 전해도금을 진행하여 금속의 필름 또는 시트를 형성하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. In the present invention, the three steps may be performed, including forming a film or sheet of metal by performing electroplating.
여기서, 전해도금을 진행할 때, 전압의 방향, 전류의 On/Off 주기, 시간, 전류량의 조건을 변경하여 금속의 필름 또는 시트를 형성하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. Here, when the electroplating is carried out, it may include the step of forming a film or sheet of metal by changing the direction of the voltage, the on / off period, time, current amount of the current.
또한, 상기 금속은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Ag, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Li 및 Zr으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소를 단층, 또는 다층 도금할 수 있다. In addition, the metal is Ni, Co, Fe, Pt, Au, Ag, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Li and Zr One or more selected elements may be monolayer or multilayer plated.
본 발명에 있어서, 상기 3단계는, 무전해도금을 진행하여 필름 또는 시트를 형성하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. In the present invention, the three steps may be performed, including the step of electroless plating to form a film or sheet.
본 발명에 있어서, 상기 4단계는, 나노 패턴이 형성된 필름 또는 시트가 형성된 기판을 용매를 이용하여 디핑(Dipping) 또는 초음파 sonication으로 분리하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다. In the present invention, the step 4 may include separating the substrate on which the nano-patterned film or sheet is formed by dipping or ultrasonic sonication using a solvent.
상기에서 본 바와 같은 본 발명에 의하면, 기존의 포토리소그래피 및 도금 공정을 이용하여 포토레지스트의 잔여층을 이용하여 공정을 매우 단순화함으로써, 나노 패턴이 형성된 필름/시트를 간단한 공정으로 얻을 수 있는 효과가 있다. According to the present invention as described above, by using a conventional photolithography and plating process to simplify the process using the remaining layer of the photoresist, it is possible to obtain a nano patterned film / sheet in a simple process have.
또한, 나노 패턴이 형성되어 있는 필름/시트 제작 공정에서, Seed-layer 제거 공정을 없애고 간단하게 분리할 수 있도록 하여, 공정비용 및 공정 시간을 대폭적으로 단축할 수 있는 효과가 있다. In addition, in the film / sheet fabrication process in which the nano-pattern is formed, it is possible to remove the Seed-layer removal process and to easily separate, thereby significantly reducing the process cost and process time.
본 발명에서 소개된 공정은, 센서, 베터리, 수퍼캐패시터 등 나노 패턴이 형성됨에 따라 성능이 증가하는 다양한 소자에 적용될 수 있다. 기존 산업에서 일반적으로 이용되는 포토리소그래피 및 도금 공정을 바로 사용 가능하며, 도금 공정에서 사용하는 Seed-Layer 제거 공정이 생략되기 때문에 공정이 단순화된다. 이로 인해, 공정비용 및 공정 시간의 절감이 가능하며, 국내외 파급효과는 클 것으로 사료된다.The process introduced in the present invention can be applied to various devices whose performance increases as nano patterns, such as sensors, batteries, and supercapacitors, are formed. The photolithography and plating process commonly used in existing industries can be used immediately, and the process is simplified because the Seed-Layer removal process used in the plating process is omitted. As a result, it is possible to reduce the process cost and the process time, and the domestic and international ripple effect is expected to be large.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 공정을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 공정을 나타내는 단면도이다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명에서 에너지별 노광 조건에 따른 데이터를 나타내는 TEM 사진이다.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명에서 패턴 형태에 따른 데이터를 나타내는 TEM 사진이다.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명에 따른 최종 공정 완료 후 나노 패턴이 형성된 금속 시트를 나타낸 TEM 사진이다. 1 is a cross-sectional view showing a process according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a process according to a second embodiment of the present invention.
3A to 3B are TEM photographs showing data according to exposure conditions for each energy in the present invention.
4A to 4B are TEM photographs showing data according to a pattern form in the present invention.
5a to 5b is a TEM photograph showing a metal sheet formed with a nano-pattern after the final process according to the present invention.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you.
본 발명의 나노패턴이 형성된 필름 제조방법은 포토리소그래피를 이용하여 일반적인 실리콘 혹은 글래스 기판에 패터닝을 진행하는 것으로, 보통의 노광 조건보다 약한 에너지를 조사하여, 포토레지스트 현상 과정을 거쳤을 때 잔여층이 형성될 수 있도록 하는 것이다. 상기 잔여층은 도금 공정 후 나노 패터닝된 금속 시트와 기판이 쉽게 분리될 수 있도록 도와주는 역할을 한다. 이후, 금속 등의 물질을 증착하고, 도금을 진행하여 필름/시트 형태의 금속 막을 형성하고, 용매에 담가 포토레지스트를 잔여층과 함께 제거하면 나노패턴이 형성된 필름/시트를 얻을 수 있다.In the method of manufacturing a film having a nanopattern formed thereon, patterning is performed on a general silicon or glass substrate using photolithography, and after the photoresist development process is performed, the remaining layer is irradiated with energy weaker than normal exposure conditions. It can be formed. The remaining layer serves to help the nanopatterned metal sheet and the substrate to be easily separated after the plating process. Subsequently, a material such as a metal is deposited, and plating is performed to form a metal film in the form of a film / sheet, and the film / sheet in which the nanopattern is formed can be obtained by dipping in a solvent and removing the photoresist with the remaining layer.
<제1 실시예>≪ Embodiment 1 >
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 공정을 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a process according to a first embodiment of the present invention.
본 발명의 나노 패턴이 형성된 필름을 제조하기 위해서, 먼저 기판(10) 상단에 포토레지스트(12)를 도포한다(도 1의 (a)). In order to manufacture the film on which the nanopattern of the present invention is formed, first, the
상기 기판(10)은 일반적인 실리콘 혹은 글래스 기판을 사용할 수 있으며, 최종적으로 얻어지는 필름과 기판(10)의 분리를 쉽게 하기 위해서는 상기 포토레지스트(12)의 두께를 두껍게 하는 것이 유리하다. As the
바람직하게는 상기 포토레지스트(12)는 10㎚ ~ 200㎛ 범위의 두께로 도포되어, 이후의 공정을 진행할 때 나노 패턴의 형성 및 기판(10)과의 분리를 쉽게 하도록 할 수 있다. Preferably, the
본 출원인의 실험에 의하면, 상기 포토레지스트(12)의 두께가 10㎚ 미만으로 도포된 경우, 증가시킬 수 있는 패턴 면적이 너무 작을 뿐 아니라, 이후 공정에서 잔여층이 너무 얇은 두께로 이루어져 감광 패턴의 형성이 용이하지 않고, 이로 인해 기판과 분리가 어려운 경우가 있다. 또한, 상기 포토레지스트(12)의 두께가 200㎛를 초과하는 경우에는 포토레지스트(12)의 균일한 코팅이 어렵고, 과다한 포토레지스트(12)의 소모 및 패턴의 균일성이 떨어지는 단점이 있다.According to the experiments of the applicant, when the thickness of the
또한, 본 발명에서 사용되는 포토레지스트(12)는 목적에 따라 수용성 포토레지스트와 전도성 포토레지스트 중 어느 한 가지 이상의 포토레지스트를 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 이를 한정하지 않는다. In addition, the
또한, 상기 포토레지스트(12)를 도포하는 방법으로는 스핀코팅, 분사 또는 증착의 방법을 이용할 수 있다. In addition, the method of applying the
이후, 상기 포토레지스트(12)에 마스크(20)를 이용하여 노광공정을 진행한다(도 1의 (b)). Thereafter, an exposure process is performed on the
이때, 본 발명에서는 일반적인 보통의 노광 조건보다 약한 에너지를 조사하여 상기 노광공정을 진행할 수 있다. In this case, in the present invention, the exposure process may be performed by irradiating weaker energy than general normal exposure conditions.
이와 같이, 노광 에너지를 일반적인 조건보다 낮게 설정하여 진행하면, 현상 후 상기 포토레지스트(12)에 잔여층이 남아있는 감광 패턴(12a)을 형성할 수 있다. As described above, when the exposure energy is set lower than the general conditions, the
이 경우, 상기 포토레지스트(12)에 조사되는 노광 조건은 1mJ ~ 1000mJ 범위의 에너지량을 조사하여 노광하는 것이 바람직하다. In this case, it is preferable that the exposure conditions irradiated to the
도 3a 내지 도 3b는 본 발명에서 에너지별 노광 조건에 따른 데이터를 나타내는 TEM 사진으로서, 도 3a는 노광 에너지를 30mJ로 했을 경우, 도 3b는 노광 에너지를 50mJ로 했을 경우, 도 3c는 노광 에너지를 100mJ로 했을 경우, 도 3d는 노광 에너지를 200mJ로 했을 경우를 나타낸다. 3A to 3B are TEM photographs showing data according to energy exposure conditions according to the present invention. FIG. 3A is an exposure energy of 30 mJ, and FIG. 3B is an exposure energy of 50 mJ. When setting it to 100 mJ, FIG. 3D shows the case where exposure energy is set to 200 mJ.
본 출원인의 실험에 의하면, 노광 에너지 조건이 200mJ일 경우, 감광 패턴이 매우 가늘게 나타나므로, 바람직하게는 노광 에너지는 200mJ 이하로 설정하여 진행하는 것이 좋다. According to the experiment of the applicant, since the photosensitive pattern appears very thin when the exposure energy condition is 200 mJ, the exposure energy is preferably set to 200 mJ or less.
그러나, 이는 본 출원인이 실험한 포토레지스트에 따른 결과이며, 포토레지스트의 종류 및 후술할 현상 시간을 조절함으로써, 노광 에너지량을 조절할 수 있다. However, this is a result of the photoresist experimented by the applicant, and by adjusting the type of photoresist and the development time to be described later, the amount of exposure energy can be adjusted.
본 발명에서는 포토레지스트의 감광 에너지를 정상적인 조건보다 낮게 설정하여 진행함과 아울러, 현상 과정도 정상적인 조건보다 짧은 시간 동안 진행한다. In the present invention, the photoresist energy of the photoresist is set to be lower than the normal condition, and the development process is also performed for a shorter time than the normal condition.
포토리소그래피 공정에서 노광 에너지량과 현상 시간은 상호 보완적이며, 필요에 따라 한쪽 공정의 조건만 바꾸어 진행할 수 있다. In the photolithography process, the exposure energy amount and the development time are complementary to each other, and if necessary, only one of the process conditions may be changed.
상기와 같은 노광공정 후, 현상을 수행하게 되면, 도 1의 (c)에 도시된 것과 같이 기판(10)상에 소정 두께의 잔여층이 남아있는 감광 패턴(12a)이 형성된다.When the development is performed after the exposure process as described above, as illustrated in FIG. 1C, a
여기서, 현상 시간을 보통 조건보다 짧게 하여 포토레지스트(12)의 잔여층이 형성될 수 있도록 한다. Here, the developing time is shorter than the normal conditions so that the remaining layer of the
이 경우, 상기 포토레지스트(12)는 5초 ~ 1시간의 범위로 현상하는 것이 바람직하다. In this case, the
본 출원인의 실험에 의하면, 상기 포토레지스트(12)를 5초 미만으로 현상하는 경우, 현상시간이 너무 적어 감광 패턴의 형성이 용이하지 않고, 포토레지스트(12)를 1시간 이상 초과하여 현상하는 경우에는 포토레지스트(12)의 잔여층이 형성되기가 어렵다. According to the applicant's experiment, when the
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 상기 노광 에너지량과 현상 시간은 상호 보완적으로 이루어지며, 필요에 따라 하나의 공정의 조건만 바꾸어 진행할 수 있다. As described above, in the present invention, the exposure energy amount and the development time are complementary to each other, and if necessary, only the conditions of one process may be changed.
즉, 본 발명에서는 상기 포토레지스트(12)의 두께, 노광 조건 또는 현상 조건의 조절을 통해 상기 감광 패턴(12a)의 크기와 높이를 다양하게 제작할 수 있다. That is, in the present invention, the size and height of the
본 발명에서, 상기 잔여층은 도금 공정 후 나노 패터닝된 금속 시트(30)와 기판(10)이 쉽게 분리될 수 있도록 도와주는 역할을 한다. In the present invention, the remaining layer serves to facilitate the separation of the nano-patterned
이후, 상기 감광 패턴(12a)이 형성된 잔여층에 금속 등의 물질을 증착하여 시드층(14)을 증착한다(도 1의 (d)).Thereafter, a
이 경우, 가장 먼저 증착하는 물질이 최종적으로 얻어지는 필름 또는 시트의 표면이 되므로, 상기 시드층(14)은 절연체, 금속, 고분자 등 원하는 물질을 단층, 혹은 다층 증착하여 공정을 진행할 수 있다.In this case, since the material to be deposited first becomes the surface of the finally obtained film or sheet, the
이후, 도금을 진행하여 필름 또는 시트 형태의 금속막(16)을 형성한다. Thereafter, plating is performed to form a
상기 도금은 전해도금으로 진행될 수 있으며, 전해도금을 진행할 때, 전압의 방향, 전류의 On/Off 주기, 전류 밀도, 전류 인가 형태, 시간, 전류량의 조건을 변경하여 빠른 속도로 원하는 두께의 필름 또는 시트를 얻을 수 있다. The plating may be performed by electroplating. When the electroplating is performed, a film having a desired thickness at a high speed may be changed by changing the direction of voltage, on / off period of current, current density, current application form, time, and current amount. A sheet can be obtained.
여기서, 상기 금속은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Ag, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Li 및 Zr으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소를 단층, 또는 다층 도금할 수 있다. Wherein the metal is selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, Pt, Au, Ag, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Li and Zr One or more selected elements may be monolayer or multilayer plated.
또는, 상기 금속막(16)을 형성함에 있어서, 필요에 따라 무전해도금을 사용할 수 있다.Alternatively, in forming the
이후, 원하는 두께의 금속 필름 또는 시트가 형성되면 상기 금속막(16)이 형성된 기판(10)을 용매에 담가 포토레지스트(12)를 녹여서 기판(10)과 필름/시트(30)를 분리한다. Subsequently, when a metal film or sheet having a desired thickness is formed, the
이 경우, 공정에서 사용하는 용매는 기판(10) 및 증착 물질에 영향을 주지 않는 것을 선택하는 것이 유리하다. 앞 공정에서 형성된 포토레지스트(12)와 잔여층(12a)이 용매에 녹게 되면 시드층(Seed-layer)(14)의 제거 공정이 필요없이 분리가 가능하며, 손쉽게 나노 패턴이 형성된 필름/시트(30)를 얻을 수 있다.In this case, it is advantageous to select a solvent used in the process that does not affect the
이때, 상기 금속막(16)이 형성된 기판(10)을 용매를 이용하여 디핑(Dipping) 또는 초음파 sonication으로 분리할 수 있다. In this case, the
도 4a 내지 도 4b는 본 발명에서 패턴 형태에 따른 데이터를 나타내는 TEM 사진이다.4A to 4B are TEM photographs showing data according to a pattern form in the present invention.
이에서 보는 바와 같이, 도 4a에 나타낸 패턴 타입의 경우, 포토레지스트의 두께가 1.23㎛ 이며, 도 4b에 나타내는 패턴 타입의 경우, 감광 패턴의 높이가 3.16㎛이고, 잔여층의 높이가 1.19㎛임을 알 수 있다. As seen from this, in the case of the pattern type shown in Fig. 4A, the thickness of the photoresist is 1.23 mu m. In the case of the pattern type shown in Fig. 4B, the height of the photosensitive pattern is 3.16 mu m and the height of the remaining layer is 1.19 mu m. Able to know.
이와 같은 공정을 거쳐 최종적으로 완성된 금속 시트는 도 5a 및 도 5b에 나타내었다. The metal sheet finally completed through such a process is shown in FIGS. 5A and 5B.
도 5a는 본 발명에 따른 최종 공정 완료 후 나노 패턴이 형성된 금속 시트를 나타낸 사진이고, 도 5b는 단면도이다. Figure 5a is a photograph showing a metal sheet formed with a nano pattern after the final process according to the present invention, Figure 5b is a cross-sectional view.
이와 같이 본 발명의 제조방법에 의하면 나노패턴이 형성된 금속 시트를 얻을 수 있다.
As described above, according to the manufacturing method of the present invention, a metal sheet on which a nanopattern is formed can be obtained.
<제2 실시예>Second Embodiment
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 공정을 나타내는 단면도이다. 2 is a cross-sectional view showing a process according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 나노 패턴이 형성된 필름을 제조하기 위해서, 먼저 기판(10) 상단에 포토레지스트(12)를 도포해야 하는데, 본 발명의 제2 실시예에서는 나노 패턴이 형성된 필름 또는 시트를 상기 기판(10)과 쉽게 분리하기 위하여, 상기 포토레지스트(12)를 도포하기 전 희생층(11)을 도포한다. In order to manufacture the film having the nanopattern of the present invention, first, the
상기 희생층(11)은 고분자 물질을 스핀코팅, 분사 또는 증착의 방법을 이용하여 도포함으로써 형성할 수 있다. The
이때, 상기 희생층(11)을 이루는 고분자는 현상용액과 반응하지 않는 것을 선택하는 것이 유리하다. At this time, the polymer forming the
이와 같은 제2 실시예는 희생층(11) 고분자가 도포되어 있으므로, 잔류층을 신경쓰지 않고 공정을 진행할 수 있다. 이에 따라, 포토리소그래피를 사용하여 패턴을 형성할 때, 노광 에너지 및 현상 시간을 필요에 따라 자유롭게 바꾸어 공정을 진행할 수 있다.In the second embodiment, since the
이후, 상기 포토레지스트(12)에 마스크(20)를 이용하여 노광공정을 진행한다(도 2의 (b)). Thereafter, an exposure process is performed on the
노광공정 후, 현상을 수행하게 되면, 도 2의 (c)에 도시된 것과 같이 상기 희생층(11) 상에 감광 패턴(12a)이 형성된다.When the development is performed after the exposure process, the
본 발명에서, 상기 노광 에너지량과 현상 시간은 상호 보완적으로 이루어지며, 필요에 따라 하나의 공정의 조건만 바꾸어 진행할 수 있다. In the present invention, the exposure energy amount and the development time are complementary to each other, and if necessary, the process may be performed by changing only one process condition.
즉, 본 발명에서는 상기 포토레지스트(12)의 두께, 노광 조건 또는 현상 조건의 조절을 통해 상기 감광 패턴(12a)의 크기와 높이를 다양하게 제작할 수 있다. That is, in the present invention, the size and height of the
상기 희생층(11)은 도금 공정 후 나노 패터닝된 금속 시트(30)와 기판(10)이 쉽게 분리될 수 있도록 도와주는 역할을 한다. The
이후, 상기 감광 패턴(12a)에 금속 등의 물질을 증착하여 시드층(14)을 증착한다(도 2의 (d)).Subsequently, a
이 경우, 가장 먼저 증착하는 물질이 최종적으로 얻어지는 필름 또는 시트의 표면이 되므로, 상기 시드층(14)은 절연체, 금속, 고분자 등 원하는 물질을 단층, 혹은 다층 증착하여 공정을 진행할 수 있다.In this case, since the material to be deposited first becomes the surface of the finally obtained film or sheet, the
이후, 도금을 진행하여 필름 또는 시트 형태의 금속막(16)을 형성한다. Thereafter, plating is performed to form a
상기 도금은 전해도금으로 진행될 수 있으며, 전해도금을 진행할 때, 전압의 방향, 전류의 On/Off 주기, 전류 밀도, 전류 인가 형태, 시간, 전류량의 조건을 변경하여 빠른 속도로 원하는 두께의 필름 또는 시트를 얻을 수 있다. The plating may be performed by electroplating. When the electroplating is performed, a film having a desired thickness at a high speed may be changed by changing the direction of voltage, on / off period of current, current density, current application form, time, and current amount. A sheet can be obtained.
여기서, 상기 금속은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Ag, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Li 및 Zr으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소를 단층, 또는 다층 도금할 수 있다. Wherein the metal is selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, Pt, Au, Ag, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Li and Zr One or more selected elements may be monolayer or multilayer plated.
또는, 상기 금속막(16)을 형성함에 있어서, 필요에 따라 무전해도금을 사용할 수 있다.Alternatively, in forming the
이후, 원하는 두께의 금속 필름 또는 시트가 형성되면 상기 금속막(16)이 형성된 기판(10)을 용매에 담가 포토레지스트(12)의 감광패턴(12a)과 희생층(11) 고분자를 녹여서 기판(10)과 필름/시트(30)를 분리한다. Subsequently, when a metal film or sheet having a desired thickness is formed, the
이 경우, 공정에서 사용하는 용매는 기판(10) 및 증착 물질에 영향을 주지 않는 것을 선택하는 것이 유리하다. 앞 공정에서 형성된 감광 패턴(12a)과 희생층(11)이 용매에 녹게 되면 시드층(Seed-layer)(14)의 제거 공정이 필요없이 분리가 가능하며, 손쉽게 나노 패턴이 형성된 필름/시트(30)를 얻을 수 있다.
In this case, it is advantageous to select a solvent used in the process that does not affect the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.
10 : 기판 11 : 희생층
12 : 포토레지스트 12a : 감광 패턴
14 : 시드층 16 : 금속막
20 : 마스크 30 : 나노패턴이 형성된 필름/시트10
12
14
20: mask 30: film / sheet with a nano-pattern formed
Claims (14)
기판 상단에 포토레지스트를 도포하는 1단계;
상기 포토레지스트에 노광 및 현상을 진행하여 소정 두께의 잔여층이 남아있는 감광 패턴을 형성하는 2단계;
상기 감광 패턴 상에 시드층 증착 및 도금을 진행하는 3단계; 및
용매로 상기 감광 패턴을 제거하여 나노 패턴이 형성된 필름 또는 시트를 제조하는 4단계;
를 포함하는 나노패턴이 형성된 필름 제조방법.In the method for producing a film or sheet with a nano-pattern is formed,
Applying a photoresist on top of the substrate;
Exposing and developing the photoresist to form a photosensitive pattern in which a residual layer having a predetermined thickness remains;
Performing a seed layer deposition and plating on the photosensitive pattern; And
Removing the photosensitive pattern with a solvent to prepare a film or sheet having a nanopattern formed thereon;
Nano-pattern formed film manufacturing method comprising a.
상기 1단계는,
수용성 포토레지스트와 전도성 포토레지스트 중 어느 한 가지 이상의 포토레지스트를 스핀코팅, 분사 또는 증착의 방법을 이용하여 도포하는 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노패턴이 형성된 필름 제조방법.The method according to claim 1,
In the first step,
Applying at least one of the water soluble photoresist and the conductive photoresist using a method of spin coating, spraying or vapor deposition;
Nano-pattern formed film production method characterized in that it comprises a.
상기 1단계는,
나노 패턴이 형성된 필름 또는 시트를 상기 기판과 쉽게 분리하기 위하여, 상기 포토레지스트를 도포하기 전 희생층으로 사용하는 고분자 물질을 스핀코팅, 분사 또는 증착의 방법을 이용하여 도포하는 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노패턴이 형성된 필름 제조방법.The method according to claim 1,
In the first step,
Applying a spin coating, spraying, or depositing polymer material to be used as a sacrificial layer before applying the photoresist so as to easily separate the nanopattern-formed film or sheet from the substrate;
Nano-pattern formed film production method characterized in that it comprises a.
상기 2단계는,
상기 포토레지스트의 두께, 노광의 에너지 또는 현상 시간을 조절하여 상기 감광 패턴의 크기와 높이를 조절하고, 상기 잔여층을 소정의 두께로 남기는 것을 특징으로 하는 나노패턴이 형성된 필름 제조방법.The method according to claim 1,
In the second step,
And controlling the thickness and energy of the photoresist, the exposure energy, or the development time, thereby controlling the size and height of the photosensitive pattern and leaving the remaining layer at a predetermined thickness.
상기 포토레지스트는 10㎚ ~ 200㎛ 범위의 두께로 도포하여 노광하는 것을 특징으로 하는 나노패턴이 형성된 필름 제조방법.The method of claim 4,
The photoresist is a film manufacturing method with a nano-pattern characterized in that the coating by exposure to a thickness in the range of 10nm ~ 200㎛.
상기 포토레지스트에 1mJ ~ 1000mJ 에너지량을 조사하여 노광하는 것을 특징으로 하는 나노패턴이 형성된 필름 제조방법.The method of claim 4,
1mJ ~ 1000mJ energy amount of the photoresist is exposed to the film manufacturing method characterized in that the exposure.
상기 포토레지스트를 5초 ~ 1시간 현상하는 것을 특징으로 하는 나노패턴이 형성된 필름 제조방법.The method of claim 4,
The method of manufacturing a film with a nano-pattern characterized in that the development of the photoresist for 5 seconds to 1 hour.
상기 3단계는,
상기 시드층을 단층 또는 다층으로 증착하는 것을 특징으로 하는 나노패턴이 형성된 필름 제조방법.The method according to claim 1,
The third step,
Nano patterned film manufacturing method characterized in that the seed layer is deposited in a single layer or multiple layers.
상기 시드층은 절연체, 금속 또는 고분자를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노패턴이 형성된 필름 제조방법.The method according to claim 8,
The seed layer is a nano pattern formed film manufacturing method, characterized in that comprising an insulator, a metal or a polymer.
상기 3단계는,
전해도금을 진행하여 금속의 필름 또는 시트를 형성하는 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노패턴이 형성된 필름 제조방법.The method according to claim 1,
The third step,
Performing electroplating to form a film or sheet of metal;
Nano-pattern formed film production method characterized in that it comprises a.
전해도금을 진행할 때, 전압의 방향, 전류의 On/Off 주기, 시간, 전류량의 조건을 변경하여 금속의 필름 또는 시트를 형성하는 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노패턴이 형성된 필름 제조방법.The method of claim 10,
Forming a film or sheet of metal by changing the direction of voltage, on / off period, time, and amount of current when electroplating is performed;
Nano-pattern formed film production method characterized in that it comprises a.
상기 금속은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Ag, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Li 및 Zr 으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소를 단층, 또는 다층 도금하는 것을 특징으로 하는 나노패턴이 형성된 필름 제조방법.The method of claim 10,
The metal is one selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, Pt, Au, Ag, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Li and Zr Single layer or multi-layer plating of the above elements, The film manufacturing method with a nanopattern formed.
상기 3단계는,
무전해도금을 진행하여 필름 또는 시트를 형성하는 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노패턴이 형성된 필름 제조방법.The method according to claim 1,
The third step,
Performing electroless plating to form a film or sheet;
Nano-pattern formed film production method characterized in that it comprises a.
상기 4단계는,
나노 패턴이 형성된 필름 또는 시트가 형성된 기판을 용매를 이용하여 디핑(Dipping) 또는 초음파 sonication으로 분리하는 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노패턴이 형성된 필름 제조방법.The method according to claim 1,
In the fourth step,
Separating the substrate on which the nanopatterned film or sheet is formed by dipping or ultrasonic sonication using a solvent;
Nano-pattern formed film production method characterized in that it comprises a.
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---|---|---|---|
KR1020120089727A KR20140023629A (en) | 2012-08-16 | 2012-08-16 | A fabrication method of nano patterned film using photolithography and plating |
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
KR20190009446A (en) | 2017-07-18 | 2019-01-29 | 주식회사 비에스피 | Method for manufacturing security film and security film using thereof |
-
2012
- 2012-08-16 KR KR1020120089727A patent/KR20140023629A/en not_active IP Right Cessation
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