KR20190135782A - Method of manufacturing large area stamp for nano imprinting - Google Patents

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KR20190135782A
KR20190135782A KR1020180061213A KR20180061213A KR20190135782A KR 20190135782 A KR20190135782 A KR 20190135782A KR 1020180061213 A KR1020180061213 A KR 1020180061213A KR 20180061213 A KR20180061213 A KR 20180061213A KR 20190135782 A KR20190135782 A KR 20190135782A
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Abstract

One embodiment of the present invention provides a method for manufacturing a large area stamp for nanoimprinting having a continuous nanopattern wherein the method for manufacturing a large area stamp for nanoimprinting includes an imprinting step, a removing step, and a generating step. The imprinting step presses a stamp having a nanopattern formed on a surface onto a polymer layer by having a smaller area than an overall area of the polymer layer, and continuously forms a plurality of imprinting areas imprinted with a transfer pattern corresponding to a nanopattern on the polymer layer. The removing step removes remaining polymers from the polymer layer by irradiating a first laser beam to the remaining polymers remaining in a boundary area set between neighboring imprinting areas. The generating step generates an additional nanopattern of a polymer material in the boundary area so as to be continuous with the transfer pattern imprinted on both sides of the boundary area. The present invention can implement a pattern with a precise shape continuous with a neighboring transfer pattern.

Description

나노 임프린팅용 대면적 스탬프 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING LARGE AREA STAMP FOR NANO IMPRINTING}Manufacturing method of large area stamp for nano imprinting {METHOD OF MANUFACTURING LARGE AREA STAMP FOR NANO IMPRINTING}

본 발명은 나노 임프린팅용 대면적 스탬프 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연속되는 나노패턴을 가지는 나노 임프린팅용 대면적 스탬프 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a large area stamp for nanoimprinting, and more particularly, to a method for manufacturing a large area stamp for nanoimprinting having a continuous nanopattern.

최근, 선격자 편광자(wire grid polarizer), 초발수성 표면 등 나노패턴을 이용한 대면적 제품이 주요한 산업 아이템으로 주목을 받고 있다. 나노 제품이 상용화되기 위해서는 대면적 대량 생산이 가능해야 하며, 이를 위한 가장 효과적인 방법은 롤투롤(roll-to-roll) 공정을 이용한 프린팅 공정을 적용하는 것이다.Recently, large-area products using nanopatterns such as wire grid polarizers and superhydrophobic surfaces have attracted attention as major industrial items. In order to commercialize nano products, large-scale mass production must be possible, and the most effective method is to apply a printing process using a roll-to-roll process.

롤투롤 공정은 원통형의 금형에 제작된 패턴을 필름 표면에 복제하는 기술로서, 열 또는 UV를 이용하여 필름 기판 자체, 또는 필름 기판에 도포되는 폴리머 레진에 패턴을 전사한다. 따라서 롤투롤 공정에서는 원통 금형이 핵심적인 부품이며, 원통 금형의 생산, 관리가 중요한 이슈이다.The roll-to-roll process is a technique of duplicating a pattern produced in a cylindrical mold on a film surface, and transferring the pattern to the film substrate itself or a polymer resin applied to the film substrate by using heat or UV. Therefore, in the roll-to-roll process, the cylindrical mold is a key component, and the production and management of the cylindrical mold is an important issue.

투명 전극 패턴, 재귀반사 패턴과 같이 마이크론 크기의 패턴을 가진 원통 금형은 주로 기계 가공 방법으로 제작하였다. 이 방법은 원통 금형의 크기에 상관없이 연속적인 패턴을 가진 금형을 생산할 수 있으며, 금속 표면 자체에 패턴을 제작할 수 있어 매우 경제적인 장점을 가진다. 그러나 이 방법은 나노미터 크기의 패턴을 제작하기가 어려운 문제점이 있다.Cylindrical molds having micron-sized patterns such as transparent electrode patterns and retroreflective patterns were mainly manufactured by machining methods. This method can produce a mold having a continuous pattern, regardless of the size of the cylindrical mold, and can produce a pattern on the metal surface itself has a very economic advantage. However, this method has a problem that it is difficult to produce a nanometer size pattern.

다른 방법으로 E-beam을 이용하여 원통 금형을 제작하고도 있다. 이 방법에서는 금속형 원통 금형 표면에 e-beam 용 레지스트를 도포한 후 전용 시스템에서 e-beam을 이용하여 패턴을 제작한다. 이 방법은 수십 나노미터(nm)까지 제작할 수 있는 높은 정밀도를 가지지만, 제작 시간이 매우 길고, e-beam 리소그래피 공정을 수행하는 진공 챔버 크기의 한계로 원통 금형의 크기가 제한되는 문제점이 있다.Another method is to make cylindrical molds using E-beams. In this method, an e-beam resist is applied to the surface of a metal cylindrical mold, and then a pattern is produced using an e-beam in a dedicated system. This method has a high precision of fabricating up to several tens of nanometers (nm), but the manufacturing time is very long, and the size of the cylindrical mold is limited due to the limitation of the vacuum chamber size for performing the e-beam lithography process.

대한민국 공개특허공보 제2012-0067170호(2012.06.25. 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 2012-0067170 (published June 25, 2012)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 연속되는 나노패턴을 가지는 나노 임프린팅용 대면적 스탬프 제조방법을 제공하는 것이다.In order to solve the above problems, the present invention is to provide a method for producing a large area stamp for nanoimprinting having a continuous nanopattern.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems that are not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. There will be.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 폴리머층의 전체 면적보다 작은 면적을 가지고 표면에 나노패턴이 형성된 스탬프를 상기 폴리머층에 가압하여, 상기 폴리머층에 상기 나노패턴에 대응되는 전사패턴이 임프린팅된 복수의 임프린팅 영역을 연속적으로 형성하는 임프린팅단계; 상기 폴리머층에서, 이웃하는 임프린팅 영역의 사이에 설정된 경계 영역에 잔존하는 잔존 폴리머에 제1레이저빔을 조사하여 상기 잔존 폴리머를 제거하는 제거단계; 그리고 상기 경계 영역의 양측에 임프린팅된 상기 전사패턴과 연속되도록 상기 경계 영역에 폴리머 소재의 추가 나노패턴을 생성하는 생성단계를 포함하는 나노 임프린팅용 대면적 스탬프 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention by pressing a stamp having a surface smaller than the total area of the polymer layer and the nanopattern is formed on the surface of the polymer layer, corresponding to the nanopattern on the polymer layer An imprinting step of continuously forming a plurality of imprinting regions imprinted with the transfer pattern; Removing the remaining polymer from the polymer layer by irradiating a first laser beam to the remaining polymer remaining in a boundary region set between neighboring imprinting regions; And it provides a method for producing a large area stamp for nano imprinting comprising the step of generating an additional nano-pattern of the polymer material in the boundary region to be continuous with the transfer pattern imprinted on both sides of the boundary region.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 생성단계는 상기 경계 영역에 광경화성 폴리머를 보충하여 채우는 채움단계와, 상기 광경화성 폴리머에 제2레이저빔을 조사하고, 상기 제2레이저빔이 조사된 부분이 경화되어 상기 추가 나노패턴으로 생성되어 상기 경계 영역에 이웃하여 임프린팅된 상기 전사패턴과 서로 이어지도록 하는 패턴연결단계를 가질 수 있다.In an embodiment of the present invention, the generating step may include filling and filling a photocurable polymer in the boundary region, irradiating a second laser beam to the photocurable polymer, and irradiating a portion of the second laser beam. It may have a pattern connection step of being cured to be formed into the additional nanopattern and connected to the transfer pattern imprinted adjacent to the boundary region.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 나노패턴 및 상기 추가 나노패턴은 패턴의 크기가 200 나노미터 이하이고, 상기 제2레이저빔은 펨토초 펄스 레이저빔일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the nanopattern and the additional nanopattern may have a pattern size of 200 nanometers or less, and the second laser beam may be a femtosecond pulsed laser beam.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제거단계에서, 상기 제1레이저빔은 나노초 펄스 레이저빔일 수 있다.In an embodiment of the present invention, in the removing step, the first laser beam may be a nanosecond pulsed laser beam.

본 발명의 실시예에 따르면, 폴리머층에 임프린팅된 전사패턴의 사이의 잔존 폴리머를 제거하고, 광경화성 폴리머를 채운 후 펨토초 펄스 레이저빔을 조사하여 광경화성 폴리머에서 원하는 부분의 광경화성 폴리머만을 경화시킬 수 있다. 이를 통해, 광경화성 폴리머에는 200 나노미터 이하의 추가 나노패턴이 정밀하게 생성될 수 있고, 이웃하는 전사패턴과 연속되는 정밀한 형태의 패턴이 구현될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the remaining polymer between the transfer pattern imprinted on the polymer layer is removed, the photocurable polymer is filled and irradiated with a femtosecond pulse laser beam to cure only the photocurable polymer of the desired portion of the photocurable polymer. You can. Through this, additional nanopatterns of 200 nanometers or less may be precisely generated in the photocurable polymer, and precisely shaped patterns that are continuous with neighboring transfer patterns may be realized.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 나노 임프린팅용 대면적 스탬프 제조방법으로 제조되는 대면적 스탬프에 전기도금 공정을 통하여 금속의 복제 몰드를 제작하고, 제작된 복제 몰드를 롤러의 원주면에 감아서 롤투롤 공정 용 롤러 금형을 제작할 수 있다. 이러한 방법을 사용하면, 롤러 금형을 용이하게 제작할 수 있고, 나노패턴이 롤러 금형의 원주면에 연속적으로 마련될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a large-sized stamp manufactured by a method for manufacturing a large-sized stamp for nanoimprinting is manufactured through an electroplating process, and a duplicate mold of the metal is wound around the circumferential surface of the roller. It is possible to produce a roller die for a roll-to-roll process. Using this method, the roller mold can be easily manufactured, and the nanopattern can be continuously provided on the circumferential surface of the roller mold.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects, and include all effects deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 임프린팅용 대면적 스탬프 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 임프린팅용 대면적 스탬프 제조방법에 따른 공정을 나타낸 공정예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 임프린팅용 대면적 스탬프 제조공정을 나타낸 단면예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 임프린팅용 대면적 스탬프 제조방법에서 펨토초 펄스 레이저빔과 나노초 펄스 레이저빔에 의한 나노패턴의 생성예를 나타낸 예시도이다.1 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a large area stamp for nanoimprinting according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a process example showing a process according to a method for manufacturing a large area stamp for nanoimprinting according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an exemplary cross-sectional view showing a large area stamp manufacturing process for nanoimprinting according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary view showing an example of generating a nano-pattern by femtosecond pulsed laser beam and nanosecond pulsed laser beam in the method for manufacturing a large area stamp for nanoimprinting according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결(접속, 접촉, 결합)”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, coupled)" with another part, it is not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. Also includes the case where In addition, when a part is said to "include" a certain component, this means that unless otherwise stated, it may further include other components rather than excluding the other components.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms “comprise” or “have” are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 임프린팅용 대면적 스탬프 제조방법을 나타낸 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 임프린팅용 대면적 스탬프 제조방법에 따른 공정을 나타낸 공정예시도이다.1 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a large area stamp for nanoimprinting according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 illustrates a process according to a method for manufacturing a large area stamp for nanoimprinting according to an embodiment of the present invention. Process illustration.

도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 나노 임프린팅용 대면적 스탬프 제조방법은 임프린팅단계(S110), 제거단계(S120) 그리고 생성단계(S130)를 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, the method for manufacturing a large area stamp for nanoimprinting may include an imprinting step S110, a removing step S120, and a generating step S130.

임프린팅단계(S110)는 폴리머층(220)의 전체 면적보다 작은 면적을 가지고 표면에 나노패턴(231)이 형성된 스탬프(230)를 폴리머층(220)에 가압하여, 폴리머층(220)에 나노패턴(231)에 대응되는 전사패턴(222)이 임프린팅된 복수의 임프린팅 영역(A2)을 연속적으로 형성하는 단계일 수 있다.In the imprinting step S110, the stamp 230 having an area smaller than the total area of the polymer layer 220 and having the nanopattern 231 formed thereon is pressed onto the polymer layer 220, and the nanolayer is applied to the polymer layer 220. It may be a step of continuously forming a plurality of imprinted regions A2 imprinted with the transfer pattern 222 corresponding to the pattern 231.

도 2의 (a)를 참조하면, 폴리머층(220)은 기판(210)의 상부에 전체적으로 마련될 수 있다. Referring to FIG. 2A, the polymer layer 220 may be entirely provided on the substrate 210.

폴리머층(220)은 복수의 가상의 구획 영역(A1)을 가질 수 있으며, 구획 영역(A1)은 스탬프(230)의 하부에 형성되는 나노패턴(231)이 형성되는 면적에 대응되는 면적을 가지도록 미리 정해질 수 있다.The polymer layer 220 may have a plurality of virtual partition regions A1, and the partition regions A1 have an area corresponding to the area where the nanopattern 231 formed under the stamp 230 is formed. Can be predetermined.

이에 따라, 구획 영역(A1)에 스탬프(230)의 나노패턴(231)이 가압되면, 나노패턴(231)은 구획 영역(A1)에 꼭 맞게 임프린팅될 수 있다.Accordingly, when the nanopattern 231 of the stamp 230 is pressed against the partition area A1, the nanopattern 231 may be imprinted to fit the partition area A1.

스탬프(230)의 하부에 형성되는 나노패턴(231)은 나노패턴 금형에 형성하고자 하는 최종적인 패턴에 대응되는 패턴일 수 있다. 그리고, 상기 나노패턴 금형은 롤러 금형일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 프레스 금형일 수도 있다.The nanopattern 231 formed under the stamp 230 may be a pattern corresponding to the final pattern to be formed in the nanopattern mold. The nanopattern mold may be a roller mold, but is not limited thereto. For example, the nanopattern mold may be a press mold.

도 2의 (b)에서 보는 바와 같이, 스탬프(230)는 폴리머층(220)의 구획 영역(A1)을 각각 순차적으로 가압하여 각각의 구획 영역(A1)에 나노패턴(231)에 대응되는 전사패턴(222)이 임프린팅되도록 할 수 있다. As shown in FIG. 2B, the stamp 230 sequentially presses the partition regions A1 of the polymer layer 220 to transfer the nanopatterns 231 to the respective partition regions A1. Pattern 222 may be imprinted.

이를 통해, 폴리머층(220)에는 전사패턴(222)이 임프린팅된 복수의 임프린팅 영역(A2)이 연속적으로 형성될 수 있으며, 임프린팅되는 전사패턴(222)은 서로 연속성을 가지도록 형성될 수 있다.As a result, a plurality of imprinting regions A2 on which the transfer pattern 222 is imprinted may be continuously formed in the polymer layer 220, and the transfer patterns 222 imprinted may be formed to have continuity with each other. Can be.

임프린팅단계(S110)에서 수행되는 임프린팅 방법에는 열경화 나노임프린팅(Thermal nanoimprinting) 또는 자외선 나노임프린팅(UV nanoimprinting)의 적용이 가능하다.The imprinting method performed in the imprinting step (S110) may be applied by thermosetting nanoimprinting or ultraviolet nanoimprinting.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 임프린팅용 대면적 스탬프 제조공정을 나타낸 단면예시도인데, 이하에서는 도 3을 더 포함하여 설명한다.3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a large area stamp for nanoimprinting according to an embodiment of the present invention, which will be further described below with reference to FIG. 3.

도 3의 (a)에서 보는 바와 같이, 스탬프(230)로 폴리머층(220)에 마련되는 각각의 구획 영역(A1)을 가압하여 전사패턴(222)이 임프린팅되도록 할 때, 이웃하는 임프린팅 영역(A2)의 사이에 설정된 경계 영역(A3)에는 잔존 폴리머(224)가 잔존할 수 있다. 즉, 해당 구획 영역에 임프린팅된 각각의 전사패턴(222a,222b)의 사이에는 잔존 폴리머(224)가 생성될 수 있다. As shown in (a) of FIG. 3, neighboring imprinting is performed when the transfer pattern 222 is imprinted by pressing each partition area A1 provided in the polymer layer 220 with the stamp 230. The remaining polymer 224 may remain in the boundary region A3 set between the regions A2. That is, the remaining polymer 224 may be generated between the transfer patterns 222a and 222b imprinted in the partition area.

잔존 폴리머(224)가 발생하는 원인은 폴리머층(220)이 스탬프(230)에 의해 가압되는 압력에 의해 구획 영역(A1)의 폴리머가 가장자리 부분으로 밀려나게 되면서 발생할 수 있다. The remaining polymer 224 may be caused by the polymer layer 220 being pushed by the stamp 230 to push the polymer of the partition area A1 to the edge portion.

잔존 폴리머(224)는 전사패턴(222)이 형성된 영역보다 높은 둔덕처럼 형성될 수 있다. 잔존 폴리머(224)에서는 전사패턴(222)이 형성되지 않을 수 있으며, 이에 따라 서로 이웃하는 전사패턴(222a,222b)이 서로 연결되지 않게 되는 문제점이 발생할 수 있다.The remaining polymer 224 may be formed like a mound higher than a region where the transfer pattern 222 is formed. In the remaining polymer 224, the transfer pattern 222 may not be formed, thereby causing a problem in that adjacent transfer patterns 222a and 222b are not connected to each other.

본 발명은 잔존 폴리머(224)에 의해 서로 이웃하는 전사패턴(222a,222b)이 서로 연결되지 않게 되는 문제점을 해결하기 위해서, 다음과 같은 단계의 공정을 진행할 수 있다.In order to solve the problem that the transfer patterns 222a and 222b adjacent to each other are not connected to each other by the remaining polymer 224, the following steps may be performed.

제거단계(S120)는 폴리머층(220)에서, 이웃하는 임프린팅 영역(A2) 사이에 설정된 경계 영역(A3)에 잔존하는 잔존 폴리머(224)에 제1레이저빔(310)을 조사하여 잔존 폴리머(224)를 제거하는 단계일 수 있다.In the removing step S120, the polymer remaining in the polymer layer 220 is irradiated with the first laser beam 310 to the remaining polymer 224 remaining in the boundary area A3 set between the adjacent imprinting areas A2. 224 may be removed.

여기서, 경계 영역(A3)은 가상의 구획 영역(A1)의 경계 영역에 해당될 수 있다. Here, the boundary area A3 may correspond to the boundary area of the virtual partition area A1.

그리고, 경계 영역(A3)은 패턴정보, 폴리머층정보 및 가압정보를 포함하는 임프린팅 정보를 기초로, 잔존할 것으로 예상되는 잔존 폴리머(224)의 폭을 예측하고, 이를 기초로 미리 정해질 수 있다.The boundary area A3 may estimate the width of the remaining polymer 224 that is expected to remain based on imprinting information including pattern information, polymer layer information, and pressurization information, and may be predetermined based on this. have.

상기 패턴정보는 전사패턴(222)의 형상, 폭, 깊이 등을 포함할 수 있다. The pattern information may include the shape, width, depth, and the like of the transfer pattern 222.

그리고, 상기 폴리머층정보는 폴리머층(220)의 두께, 폴리머의 종류 및 특성 등을 포함할 수 있다. The polymer layer information may include the thickness of the polymer layer 220, the type and characteristics of the polymer, and the like.

또한, 상기 가압정보는 스탬프(230)로 폴리머층(220)을 가압하는 가압력, 가압 깊이, 가압 시간 등을 포함하는 정보일 수 있다.In addition, the pressurization information may be information including a pressing force, a pressing depth, a pressing time, etc. for pressing the polymer layer 220 with the stamp 230.

이를 통해, 경계 영역(A3)은 이웃하는 임프린팅 영역(A2)의 사이에 잔존할 것으로 예측되는 잔존 폴리머(224)의 폭을 포함하도록 설정될 수 있다. 그리고 경계 영역(A3)의 중심은 가상의 구획 영역(A1)의 경계와 일치하도록 설정될 수 있다.In this way, the boundary region A3 may be set to include the width of the remaining polymer 224 that is expected to remain between the neighboring imprinting regions A2. The center of the boundary area A3 may be set to coincide with the boundary of the virtual partition area A1.

제거단계(S120)에서, 잔존 폴리머(224)는 제1레이저빔(310)을 이용하여 제거될 수 있다. In the removal step S120, the remaining polymer 224 may be removed using the first laser beam 310.

이를 위해, 경계 영역(A3)의 상측에는 조사부(300)가 구비될 수 있으며, 조사부(300)는 경계 영역(A3)으로 제1레이저빔(310)을 조사할 수 있다.To this end, the irradiation unit 300 may be provided above the boundary area A3, and the irradiation unit 300 may irradiate the first laser beam 310 to the boundary area A3.

여기서, 제1레이저빔(310)은 나노초(nano second) 펄스 레이저빔일 수 있다. 나노초 펄스 레이저빔은 충격파를 생성하여 용융층이 비교적 넓게 형성되도록 할 수 있어 잔존 폴리머(224)를 신속하게 제거할 수 있다.Here, the first laser beam 310 may be a nanosecond pulsed laser beam. The nanosecond pulsed laser beam can generate a shock wave so that the molten layer can be formed relatively wide, thereby quickly removing the remaining polymer 224.

더하여, 제1레이저빔(310)으로 UV 펄스 레이저빔이 사용될 수도 있다.In addition, a UV pulse laser beam may be used as the first laser beam 310.

제거단계(S120)에서는 제1레이저빔(310)을 이용하여 잔존 폴리머(224)를 용융하여 제거하는 과정에서 잔존하는 용융물을 제거하기 위해 추가적으로 세척공정이 더 이루어질 수 있다.In the removing step S120, a washing process may be further performed to remove the remaining melt in the process of melting and removing the remaining polymer 224 using the first laser beam 310.

생성단계(S130)는 경계 영역(A3)의 양측에 임프린팅된 전사패턴(222a,222b)과 연속되도록 경계 영역(A3)에 폴리머 소재의 추가 나노패턴(226)을 생성하는 단계일 수 있다.The generating step S130 may be a step of generating an additional nanopattern 226 of a polymer material in the boundary region A3 so as to be continuous with the transfer patterns 222a and 222b imprinted on both sides of the boundary region A3.

이를 위해, 생성단계(S130)는 채움단계(S131) 및 패턴연결단계(S132)를 가질 수 있다.To this end, the generating step (S130) may have a filling step (S131) and a pattern connection step (S132).

채움단계(S131)는 경계 영역(A3)에 광경화성 폴리머(240)를 보충하여 채우는 단계일 수 있다. The filling step S131 may be a step of replenishing the photocurable polymer 240 in the boundary area A3.

도 3의 (c)에서 보는 바와 같이, 광경화성 폴리머(240)는 이웃하는 전사패턴(222a,222b)의 높이에 대응되는 높이로 채워질 수 있다. As shown in FIG. 3C, the photocurable polymer 240 may be filled with a height corresponding to the height of the neighboring transfer patterns 222a and 222b.

경계 영역(A3)에 채워지는 광경화성 폴리머(240)는 아직 경화되지 않은 액체상태일 수 있다.The photocurable polymer 240 filled in the boundary region A3 may be in a liquid state that has not yet been cured.

패턴연결단계(S132)는 광경화성 폴리머(240)에 제2레이저빔(320)을 조사하고, 제2레이저빔(320)이 조사된 부분이 경화되어 추가 나노패턴(226)으로 생성되어 경계 영역(A3)에 이웃하여 임프린팅된 전사패턴(222a,222b)과 서로 이어지도록 하는 단계일 수 있다.In the pattern connecting step (S132), the photocurable polymer 240 is irradiated with the second laser beam 320, and the portion irradiated with the second laser beam 320 is cured to form an additional nanopattern 226, thereby forming a boundary region. It may be a step of connecting to the imprinted transfer pattern (222a, 222b) adjacent to (A3).

도 3의 (d)를 참조하면, 조사부(300)는 제2레이저빔(320)을 광경화성 폴리머(240)에 조사하여 경계 영역(A3)에 이웃하여 임프린팅된 전사패턴(222a,222b)과 서로 이어지도록 추가 나노패턴(226)을 생성할 수 있다.Referring to FIG. 3D, the irradiation part 300 irradiates the second laser beam 320 to the photocurable polymer 240 and imprints adjacent to the boundary area A3 to transfer patterns 222a and 222b. Additional nanopatterns 226 may be created to connect with each other.

패턴연결단계(S132)에서 제2레이저빔(320)을 이용하여 추가 나노패턴(226)을 생성하는 방법으로는 레이저 직접 묘화(Direct Laser Writing) 방법이 사용될 수 있다.As a method of generating the additional nanopattern 226 using the second laser beam 320 in the pattern connection step S132, a direct laser writing method may be used.

레이저 직접 묘화는 대물렌즈 초점에 집속된 레이저빔을 이용하여 광경화성 폴리머를 일정한 패턴의 형태로 제작하는 공정일 수 있다. 레이저 직접 묘화 기술은 제작하고자 하는 패턴의 크기에 따라 적절한 종류의 레이저 직접 묘화 기술이 적용될 수 있다.Laser direct drawing may be a process of manufacturing a photocurable polymer in a predetermined pattern using a laser beam focused on an objective lens focus. The laser direct drawing technique may be applied with an appropriate type of laser direct drawing technique according to the size of the pattern to be produced.

본 발명에서 나노패턴(231) 및 추가 나노패턴(226)은 패턴의 크기가 200 나노미터 이하일 수 있다. In the present invention, the nanopattern 231 and the additional nanopattern 226 may have a pattern size of 200 nanometers or less.

그리고, 이와 같이 200 나노미터 이하의 추가 나노패턴(226)을 생성하기 위해서 사용되는 제2레이저빔(320)은 펨토초(Femtosecond) 펄스 레이저빔일 수 있다.In addition, the second laser beam 320 used to generate the additional nanopattern 226 of 200 nanometers or less may be a femtosecond pulsed laser beam.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 임프린팅용 대면적 스탬프 제조방법에서 펨토초 펄스 레이저빔과 나노초 펄스 레이저빔에 의한 나노패턴의 생성예를 나타낸 예시도이다. 여기서, 도 4의 (a)는 펨토초 펄스 레이저빔을 이용하여 추가 나노패턴을 생성하는 경우를 나타낸 것이고, 도 4의 (b)는 나노초 펄스 레이저빔을 이용하여 추가 나노패턴을 생성하는 경우를 나타낸 것이다.4 is an exemplary view showing an example of generating a nano-pattern by femtosecond pulsed laser beam and nanosecond pulsed laser beam in the method for manufacturing a large area stamp for nanoimprinting according to an embodiment of the present invention. Here, FIG. 4A illustrates a case of generating an additional nanopattern using a femtosecond pulsed laser beam, and FIG. 4B illustrates a case of generating an additional nanopattern using a nanosecond pulsed laser beam. will be.

먼저, 펨토초 펄스 레이저빔에 대해 설명하면, 펨토초 펄스 레이저빔은 펨토초의 펄스로 레이저빔이 조사되기 때문에, 타깃소재에 펨토초 펄스 레이저빔이 조사되었을 때, 조사되는 영역 이외의 영역에서 용융층이 생성되지 않고, 주변영역에서 소재의 변질이 발생하지 않는다. 또한, 타깃소재의 표면왜곡도 발생하지 않으며, 소재에 마이크로 크랙도 발생하지 않는다. First, the femtosecond pulsed laser beam will be described. Since the femtosecond pulsed laser beam is irradiated with the femtosecond pulse, the molten layer is generated in a region other than the irradiated region when the femtosecond pulsed laser beam is irradiated onto the target material. And no deterioration of the material occurs in the surrounding area. In addition, no surface distortion of the target material occurs, and no micro cracks occur in the material.

즉, 펨토초 펄스 레이저빔은 펨토초 단위의 펄스로 레이저빔이 조사되기 때문에, 조사되는 부분에만 열에너지가 효과적으로 가해질 수 있다.That is, since the femtosecond pulsed laser beam is irradiated with the laser beam in pulses of femtosecond units, thermal energy can be effectively applied only to the irradiated portion.

따라서, 도 4의 (a)에서 보는 바와 같이, 광경화성 폴리머(240)에 조사되는 제2레이저빔(320)이 펨토초 펄스 레이저빔인 경우, 광경화성 폴리머(240)에서 원하는 부분의 광경화성 폴리머만 경화시킬 수 있다. 그리고 이를 통해, 광경화성 폴리머(240)에는 200 나노미터 이하의 추가 나노패턴(226)이 정밀하게 생성될 수 있고, 이웃하는 전사패턴(222a,222b)과 연속되는 정밀한 형태의 패턴이 구현될 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 4A, when the second laser beam 320 irradiated to the photocurable polymer 240 is a femtosecond pulsed laser beam, the photocurable polymer of the desired portion of the photocurable polymer 240 is formed. Can only be cured. And, through this, additional nanopatterns 226 of 200 nanometers or less may be precisely generated in the photocurable polymer 240, and a precise pattern pattern continuous with neighboring transfer patterns 222a and 222b may be realized. have.

펨토초 펄스 레이저빔을 이용하여 추가 나노패턴(226)을 생성하는 경우, 이광자중합(Two-photon polymerization) 기술이 적용될 수 있다.When generating the additional nanopattern 226 using a femtosecond pulsed laser beam, a two-photon polymerization technique may be applied.

한편, 나노초 펄스 레이저빔은 펨토초 보다 큰 나노초의 펄스로 레이저빔이 조사되기 때문에, 타깃소재에 나노초 펄스 레이저빔이 조사되었을 때, 펨토초 펄스 레이저빔이 타깃소재에 조사된 경우와 비교했을 때, 조사되는 영역 이외의 영역에서 용융층이 더 많이 생성될 수 있고, 주변영역에서 소재의 변질이 더 발생할 수 있다. 또한, 타깃소재의 표면왜곡도 발생할 수 있으며, 소재에 마이크로 크랙도 발생할 수 있다. On the other hand, since the nanosecond pulsed laser beam is irradiated with the laser beam with a nanosecond pulse larger than femtosecond, when the nanosecond pulsed laser beam is irradiated to the target material, the irradiation is compared with when the femtosecond pulsed laser beam is irradiated to the target material More melted layers may be produced in regions other than the regions to be formed, and further deterioration of materials may occur in the peripheral region. In addition, surface distortion of the target material may also occur, and microcracks may also occur in the material.

따라서, 도 4의 (b)에서 보는 바와 같이, 제2레이저빔(30)이 나노초 펄스 레이저빔인 경우, 경화시키고자 하는 부분의 외부의 광경화성 폴리머까지 경화될 수 있다. 따라서, 제2레이저빔(30)이 나노초 펄스 레이저빔인 경우, 생성되는 추가 패턴(20)의 형상이 정밀하지 않게 되어 이웃하는 전사패턴(222a,222b)과 연속되는 정밀한 형태의 패턴을 구현하기가 어렵다.Therefore, as shown in FIG. 4B, when the second laser beam 30 is a nanosecond pulsed laser beam, the photocurable polymer outside the portion to be cured may be cured. Therefore, when the second laser beam 30 is a nanosecond pulsed laser beam, the shape of the additional pattern 20 to be generated is not precise, so as to realize a pattern having a precise shape continuous with neighboring transfer patterns 222a and 222b. Is difficult.

추가 나노패턴(226)의 생성이 완료된 후에는 경화되지 않고 남은 광경화성 폴리머(240)를 제거하는 공정이 진행될 수 있다. 경화되지 않고 남은 광경화성 폴리머(240)는 세척 등의 방법으로 제거될 수 있다.After the generation of the additional nanopattern 226 is completed, a process of removing the photocurable polymer 240 remaining uncured may proceed. The photocurable polymer 240 remaining uncured may be removed by a method such as washing.

본 발명에 따른 나노 임프린팅용 대면적 스탬프 제조방법으로 제조되는 대면적 스탬프는 전기도금(Electroplating) 공정을 이용하여 롤러 금형으로 제작될 수 있다.The large-area stamp prepared by the method for manufacturing a large-area stamp for nanoimprinting according to the present invention may be manufactured in a roller mold using an electroplating process.

즉, 나노 임프린팅용 대면적 스탬프 제조방법으로 제조되는 대면적 스탬프에 전기도금 공정을 통하여 금속의 복제 몰드를 제작하고, 제작된 복제 몰드를 롤러의 원주면에 감아서 롤투롤 공정 용 롤러 금형을 제작할 수 있다.That is, a metal mold is manufactured by electroplating a large area stamp manufactured by a large area stamp manufacturing method for nanoimprinting, and the roll mold is rolled around the circumferential surface of the roller. I can make it.

이러한 방법을 사용하면, 롤러 금형을 용이하게 제작할 수 있고, 나노패턴이 롤러 금형의 원주면에 연속적으로 마련될 수 있다.Using this method, the roller mold can be easily manufactured, and the nanopattern can be continuously provided on the circumferential surface of the roller mold.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the invention is indicated by the following claims, and it should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are included in the scope of the invention.

210: 기판
220: 폴리머층
222, 222a, 222b: 전사패턴
224: 잔존 폴리머
226: 추가 나노패턴
230: 스탬프
231: 나노패턴
240: 광경화성 폴리머
300: 조사부
310: 제1레이저빔
320: 제2레이저빔
A1: 구획 영역
A2: 임프린팅 영역
A3: 경계 영역210: substrate
220: polymer layer
222, 222a, 222b: transfer pattern
224: remaining polymer
226: additional nanopatterns
230: stamp
231: nanopattern
240: photocurable polymer
300: research unit
310: first laser beam
320: second laser beam
A1: compartment area
A2: imprinting area
A3: boundary area

Claims (4)

폴리머층의 전체 면적보다 작은 면적을 가지고 표면에 나노패턴이 형성된 스탬프를 상기 폴리머층에 가압하여, 상기 폴리머층에 상기 나노패턴에 대응되는 전사패턴이 임프린팅된 복수의 임프린팅 영역을 연속적으로 형성하는 임프린팅단계;
상기 폴리머층에서, 이웃하는 임프린팅 영역의 사이에 설정된 경계 영역에 잔존하는 잔존 폴리머에 제1레이저빔을 조사하여 상기 잔존 폴리머를 제거하는 제거단계; 그리고
상기 경계 영역의 양측에 임프린팅된 상기 전사패턴과 연속되도록 상기 경계 영역에 폴리머 소재의 추가 나노패턴을 생성하는 생성단계를 포함하는 나노 임프린팅용 대면적 스탬프 제조방법.A stamp having a surface smaller than the total area of the polymer layer and having a nanopattern formed thereon is pressed on the polymer layer to continuously form a plurality of imprinting regions imprinted with a transfer pattern corresponding to the nanopattern on the polymer layer. Imprinting step;
Removing the remaining polymer from the polymer layer by irradiating a first laser beam to the remaining polymer remaining in a boundary region set between neighboring imprinting regions; And
A method of manufacturing a large area stamp for nanoimprinting comprising a step of generating an additional nanopattern of polymer material in the boundary region so as to be continuous with the transfer pattern imprinted on both sides of the boundary region. 제1항에 있어서,
상기 생성단계는
상기 경계 영역에 광경화성 폴리머를 보충하여 채우는 채움단계와,
상기 광경화성 폴리머에 제2레이저빔을 조사하고, 상기 제2레이저빔이 조사된 부분이 경화되어 상기 추가 나노패턴으로 생성되어 상기 경계 영역에 이웃하여 임프린팅된 상기 전사패턴과 서로 이어지도록 하는 패턴연결단계를 가지는 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅용 대면적 스탬프 제조방법.The method of claim 1,
The generating step
Filling and filling the boundary region with a photocurable polymer;
A pattern irradiating the photocurable polymer with a second laser beam, wherein the portion irradiated with the second laser beam is cured to form the additional nanopattern so as to be connected to the transfer pattern imprinted adjacent to the boundary region Method for producing a large area stamp for nanoimprinting, characterized in that it has a connecting step. 제2항에 있어서,
상기 나노패턴 및 상기 추가 나노패턴은 패턴의 크기가 200 나노미터 이하이고, 상기 제2레이저빔은 펨토초 펄스 레이저빔인 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅용 대면적 스탬프 제조방법.The method of claim 2,
The nanopattern and the additional nanopattern have a pattern size of 200 nanometers or less, and the second laser beam is a femtosecond pulsed laser beam, characterized in that the nanoimprinting large area stamp manufacturing method. 제1항에 있어서,
상기 제거단계에서, 상기 제1레이저빔은 나노초 펄스 레이저빔인 것을 특징으로 하는 나노 임프린팅용 대면적 스탬프 제조방법.The method of claim 1,
In the removing step, the first laser beam is a nanosecond imprinting large area stamp manufacturing method, characterized in that the laser beam.
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