KR20230131104A - 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 및 그 제조방법 - Google Patents

고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20230131104A
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최수현
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창원대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 일측면에 따르면, 액상의 제1수지층을 형성하는 단계(S10); 제1수지층에 광원을 통해서 저강도 광에너지를 조사하는 단계(S20); 광에너지가 빛-유도 자가 집속되어 제1수지층에 고종횡비를 갖는 제1 고분해능 기둥을 형성하는 단계(S30); 제1 고분해능 기둥을 일정높이 상부로 이송하는 단계(S40); 제1 고분해능 기둥의 하부에 액상의 제2수지층을 형성하는 단계(S50); 상기 제1 고분해능 기둥에 광원을 통해서 저강도 광에너지를 조사하는 단계(S60); 제1 고분해능 기둥을 광도파관으로 활용하여 광에너지가 제2수지층에 조사되는 단계(S70); 광에너지가 빛-유도 자가 집속되어 제2수지층에 고종횡비를 갖는 제2 고분해능 기둥을 형성하는 단계(S80); 및 상기 S40단계 내지 S80단계를 수회 반복하여 다단계 고분해능 나노패턴을 형성하는 단계(S90);를 포함하는 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 제조방법이 제공될 수 있다.

Description

고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 및 그 제조방법{The multi-stage manufacturing method of High-aspect-ratio, high-resolution nanopattern}
본 발명은 SPPW방식을 통한 나노패턴 제조공정을 수직방향으로 반복 수행함으로써, 저비용/대면적의 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 고종횡비를 가지는 3차원 나노 패터닝 기술은 높은 비표면적과 전자거동제어 등의 구조적인 효과로 인하여 우수한 물리적/화학적 특성의 구현이 가능하다.
이러한 특성은 미래 모빌리티, 에너지/환경, 나노바이오 등 다양한 분야의 핵심 조자의 성능한계를 극복할 수 있는 핵심기술이다. 그러나 현재 기술은 고종횡비/고해상도의 3차원 나노 패터닝 공정 기술에 집중되고 있고, 이를 응용하여 제작된 실제 소자의 제작 및 성능한계 극복에 관한 기술은 부족한 실정이다.
고종횡비/고해상도를 가지는 기존의 기술에서 탑-다운 기반의 나노 패터닝 기술(Photolithography, E-beam lithography, ..etc.) 기술은 고해상도 패턴 구현은 가능하나 저비용 고종횡비 구현이 어렵고 다양한 소재 적용 및 공정 호환성에 한계를 가지며, 바텀-업 기반의 제조 방법(Vaper-luquid-solid 법)은 고종횡비 구현이 가능하나 대면적 균일성, 결함제어가 용이하지 않기 때문에 소자에 직접 적용하기에는 한계를 가지고 있다.
이러한 기존 기술의 문제점을 해결하기 위해서 고종횡비 3차원 나노패턴을 가질 수 있는 패터닝 공정 기술 개발이 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-0758699호
본 발명의 목적은 SPPW방식을 통한 나노패턴 제조공정을 수직방향으로 반복 수행함으로써, 저비용/대면적의 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 액상의 제1수지층을 형성하는 단계(S10);
제1수지층에 광원을 통해서 저강도 광에너지를 조사하는 단계(S20);
광에너지가 빛-유도 자가 집속되어 제1수지층에 고종횡비를 갖는 제1 고분해능 기둥을 형성하는 단계(S30);
제1 고분해능 기둥을 일정높이 상부로 이송하는 단계(S40);
제1 고분해능 기둥의 하부에 액상의 제2수지층을 형성하는 단계(S50);
상기 제1 고분해능 기둥에 광원을 통해서 저강도 광에너지를 조사하는 단계(S60);
제1 고분해능 기둥을 광도파관으로 활용하여 광에너지가 제2수지층에 조사되는 단계(S70);
광에너지가 빛-유도 자가 집속되어 제2수지층에 고종횡비를 갖는 제2 고분해능 기둥을 형성하는 단계(S80); 및
상기 S40단계 내지 S80단계를 수회 반복하여 다단계 고분해능 나노패턴을 형성하는 단계(S90);를 포함하는 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 제조방법이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 S20단계는 광에너지를 패턴 형성부를 통해 조사하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 S20단계는 광에너지를 렌즈를 통해 조사하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광에너지를 1분 이상 조사하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1수지층 및 제2수지층은 광경화 폴리머인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제1수지층 및 제2수지층은 동종재질 또는 이종재질의 광경화 폴리머인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제1수지층 및 제2수지층은 광경화 폴리머; 광중합을 개시하는 광개시제; 및 적층 두께를 조절하기 위해서 빛의 전파를 막는 광 흡수제;를 포함하는 혼합 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 액상의 수지층이 제공되는 SPPW공정부;
상기 SPPW공정부 상부에 설치되는 유리기판;
상기 유리기판 상부에 설치되어 나노패턴의 노광영역과 비노광영역을 제공하는 패턴형성부;
상기 패턴형성부 상부에 설치되어 패턴형성부를 통과한 특정패턴을 갖는 광에너지가 SPPW공정부에 조사되도록 하는 광원; 및
상기 광원에 의해 SPPW공정부 내의 수지층이 광에너지가 빛-유도 자가 집속되어 고종횡비를 갖는 고분해능 기둥을 형성하면, 이를 유리기판과 함께 일정높이 상부로 승강시키는 제1구동부;를 포함하는 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 제조장치가 제공될 수 있다.
이때, 상기 패턴형성부는 포토마스크 또는 렌즈어레이 중 어느 하나를 이용해 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 패턴형성부를 렌즈어레이로 형성하여 초점조절이 이루어지도록 하되, 광원과 패턴형성부의 상대위치를 조절하는 제3구동부를 더 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 패턴형성부를 광원과 함께 수평방향의 X축과 Y축 방향으로 구동할 수 있는 제2구동부를 더 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 SPPW방식을 통한 나노패턴 제조공정을 수직방향으로 반복 수행함으로써, 저비용/대면적의 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 및 그 제조방법을 제공하는 효과를 갖는다.
도 1 내지 도 6은 본 발명에 따른 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 제조방법을 도시한 공정도.
도 7은 본 발명에 따른 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 제조방법을 설명하는 플로차트.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴을 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴을 도시한 단면도.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴을 도시한 단면도.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴을 도시한 단면도.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1 내지 도 6은 본 발명에 따른 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 제조방법을 도시한 공정도이고, 도 7은 본 발명에 따른 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 제조방법을 설명하는 플로차트이다.
이하, 도 1내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 제조장치에 대해 설명한다.
본 발명에 따른 다단계 고분해능 나노패턴 제조장치는 크게 SPPW공정부(110), 유리기판(133), 패턴형성부(132), 광원(131), 제1구동부(134)로 구성된다.
상기 SPPW공정부(110)에 대해 설명하면, 액상의 수지층이 제공되는 공간을 형성하는 것으로서, 일종의 수조형태의 구조가 제공될 수 있다.
이와 같은 SPPW공정부(110)는 수조형태의 본체와, 상기 본체에 일정 두께로 액상의 수지층이 채워지도록 하는 충진수단과, 노광공정 이후에 제거되는 수지층을 처리하기 위한 배출수단으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 액상의 수지층은 광경화 폴리머가 사용될 수 있는데, 광경화 폴리머라 함은, 자외선(UV)을 쐬었을 때 단단하게 굳어지는 성질을 가진 광경화(Photocure)성 액체 레진(Liquid resin)을 의미한다.
한편, 상기 SPPW공정부(110) 상부에는 유리기판(133)이 설치된다.
이때 설치되는 유리기판(133)은 본 발명에서 사용되는 Self-Propagating Photopolymer Waveguides(SPPW)방식과 관련하여, 광중합 폴리머의 액체(액상의 수지층)와 고체 상태의 굴절률(Refractive Index) 차이로 인해, 액체 상태의 폴리머 수지(액상의 수지층)가 광경화 과정을 겪는 도중 비선형 광학 현상의 일종인 자가집속 현상을 일으키도록 하는데 기여하게 된다.
즉, 광원을 통한 광에너지가, 고체 상태의 유리기판(133)을 통과하게 되고, 이때 유리기판(133)은 액체 상태의 폴리머(굴절률:~1.48)보다 굴절률이 약간 높기 때문에 빛은 고체 상태 유리기판(133) 내부로 전반사가 유도되어 분산되지 않고 자가집속 현상이 발생하고, 자가집속된 빛의 분포는 빛의 진행 방향을 따라 앞으로 나아가게 된다.
그리고, 상기 유리기판(133) 상부에는 패턴형성부(132)가 설치된다.
상기 패턴형성부(132) 상부에는 광원(131)이 설치되어 패턴형성부(132)를 통과한 특정패턴을 갖는 광에너지가 SPPW공정부(110)에 조사되도록 한다.
이때, 상기 광원(131)으로는 자외선(UV) 램프가 이용될 수 있고, 상기 광에너지를 패턴형성부(132)를 통해 조사하는데, 상기 패턴형성부(132)는 포토마스크 또는 렌즈어레이 중 어느 하나를 이용해 형성될 수 있다.
이때, 포토마스크는 반도체나 IC회로 제작 과정에서 포토레지스트에 회로배열이나 패턴을 주기 위해 노광시, 빛을 차폐하는 패턴을 형성하는 마스크이다.
또한, 렌즈어레이는 나노패턴의 단일 렌즈들의 집합으로 이루어질 수 있고, 각각의 단일 렌즈들을 광원이 통과하면서 초점이 모아져 고정밀 패턴을 형성할 수 있게 된다.
이와 같은 렌즈어레이를 채택하는 패턴형성부(132)는 광원(131)과의 상대 거리를 조절함으로써, 초점 조절이 이루어지도록 할 수 있다.
이와 같은 초점조절을 위해서 광원(131)과 패턴형성부(132)의 상대위치를 조절하는 제3구동부(136)를 더 형성 형성되도록 할 수 있다.
이때, 상기 제3구동부(136)는 수동 및 자동 초점조절이 가능하도록 형성할 수 있다.
상기한 제3구동부(136)는 패턴형성부(132) 즉 렌즈어레이의 상대위치를 광원(131) 측으로부터 멀어지거나 가까워지도록 조절하여 유리기판(133)에 맺히는 나노패턴의 초점을 정밀하게 조절할 수 있다.
그리고, 상기 광원(131)에 의해 SPPW공정부(110) 내의 수지층이 광에너지가 빛-유도 자가 집속되어 고종횡비를 갖는 고분해능 기둥을 형성하면, 이를 유리기판(133)과 함께 일정높이 상부로 승강시키는 제1구동부(134)를 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1구동부(134)는 다단계 승강 작동되도록 할 수 있다.
그리고, 상기 패턴형성부(132)를 광원과 함께 수평방향의 X축과 Y축 방향으로 구동할 수 있는 제2구동부(135)를 더 형성할 수 있다.
이때, 상기 제2구동부(135)는 고분해능 나노패턴을 수평방향으로의 확장하는 구성을 제공하기 위한 정밀스테이지로서, SPPW공정부(110)를 대면적으로 형성하고, 광원(131) 및 패턴형성부(132)는 한정된 단위면적을 정밀하게 패터닝할 수 있도록 구성함에 있어서, 상기 광원(131) 및 패턴형성부(132)를 수평방향의 X축과 Y축 방향으로 정밀하게 구동시켜 고분해능 나노패턴을 X축과 Y축의 수평방향으로 확장 형성할 수 있도록 한다.
이하, 도 1내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 제조방법에 대해 자세히 설명한다.
먼저, 도 1, 도 7에서 보는 바와 같이 액상의 제1수지층(110a)을 형성하는 단계(S10)가 수행된다.
이때, 상기 제1수지층(110a)은 광경화 폴리머가 사용될 수 있는데, 광경화 폴리머라 함은, 자외선(UV)을 쐬었을 때 단단하게 굳어지는 성질을 가진 광경화(Photocure)성 액체 레진(Liquid resin)을 의미한다.
이때, 본 발명에서 사용되는 광경화 폴리머는 액체상태에서 고체상태로 상변화됨에 따라 직선형태의 광로를 따라 빛을 안내하는 광 도파로의 성질을 갖는다.
이후, 도 2, 도 7에서 보는 바와 같이 상기 제1수지층(110a)에 광원(131)을 통해서 저강도 광에너지를 조사하는 단계(S20) 및 광에너지가 빛-유도 자가 집속되어 제1수지층(110a)에 고종횡비를 갖는 제1 고분해능 기둥(120a)을 형성하는 단계(S30)가 수행된다.
이때, 광에너지가 빛-유도 자가 집속되어 제1수지층(110a)에 고종횡비를 갖는 제1 고분해능 기둥(120a)을 형성하는 영역을 SPPW공정부(110)라 한다.
이때, 상기 광원(131)으로는 자외선(UV) 램프가 이용될 수 있고, 상기 광에너지를 패턴 형성부(132)를 통해 조사하는데, 상기 패턴 형성부(132)는 포토마스크 또는 렌즈어레이 중 어느 하나일 수 있다.
이때, 포토마스크는 반도체나 IC회로 제작 과정에서 포토레지스트에 회로배열이나 패턴을 주기 위해 노광시, 빛을 차폐하는 패턴을 형성하는 마스크이다.
또한, 렌즈어레이는 나노패턴의 단일 렌즈들의 집합으로 이루어질 수 있고, 각각의 단일 렌즈들을 광원이 통과하면서 초점이 모아져 고정밀 패턴을 형성할 수 있게 된다.
이와 같은 렌즈어레이를 채택하는 패턴 형성부(132)는 광원(131)과의 상대 거리를 조절함으로써, 초점 조절이 이루어지도록 할 수 있다.
이와 같은 초점조절을 위해서 광원(131)과 유리기판(133) 사이에 패턴 형성부(132)의 상대위치를 조절하는 제3구동부(136)가 형성될 수 있다.
상기 제3구동부(136)는 패턴 형성부(132) 즉 렌즈어레이의 상대위치를 광원(131) 측으로부터 멀어지거나 가까워지도록 조절하여 유리기판(133)에 맺히는 패턴의 초점을 조절할 수 있다.
또한, 상기 패턴 형성부(132) 또는 렌즈와 제1수지층(110a) 사이에는 유리기판(133)이 개재되도록 할 수 있다.
이때, 상기 광원(131)으로부터 조사되는 광에너지는 1분 이상 조사하도록 한다.
상기 S10단계 내지 S30단계의 방식은 일반적으로 사용되고 있는 Self-Propagating Photopolymer Waveguides(SPPW)방식에 관한 것으로서, 광중합 폴리머의 액체와 고체 상태의 굴절률(Refractive Index) 차이는 액체 상태의 폴리머 수지가 광경화 과정을 겪는 도중 비선형 광학 현상의 일종인 자가집속 현상을 일으키게 된다.
즉, 최초 액상의 광경화 폴리머는 빛의 노출에 의해 고체화되는데, 고체 상태 폴리머(굴절률: ~1.52)는 액체 상태의 폴리머(굴절률:~1.48)보다 굴절률이 약간 높기 때문에 빛은 고체 상태 폴리머 내부로 전반사가 유도되어 분산되지 않고 자가집속 현상이 발생하고, 자가집속된 빛의 분포는 빛의 진행 방향을 따라 앞으로 나아가게 됨에 따라 고종횡비를 갖는 제1 고분해능 기둥(120a)을 형성할 수 있게 된다.
다시 말해서, 광중합 반응에서 발생하는 소재의 굴절률 변화에 의한 광도파로(Optical Waveguide) 효과가 발생하게 되고, 소재의 액체상태와 광중합반응에 의해 생성된 고체상태의 소재의 굴절률 차이가 발생하게 되며, 고체상태의 소재가 빛을 전달하는 도파관 효과를 가지게 되고, 이러한 효과는 빛의 진행방향으로 빛이 정렬하게 되면서 비선형 광학 현상의 일종인 빛-유도 자가집속(Self-focusing) 현상을 일으키게 된다.
이때, 빛의 자가집속 및 전파가 일어나기 위해서는 광중합 폴리머가 매우 중요한 역할을 하게 된다.
일반적으로 3D 프린팅에서는 광중합을 개시하는 광개시제(Photoinitiator)와 적층 두께를 조절하기 위해서 빛의 전파를 막는 광 흡수제(Light Absorber)를 일정 비율로 혼합하여 광중합 폴리머를 제조한다.
본 발명에서는 빛의 자가집속 및 전파를 극대화하기 위해서 광중합이 발생하는 범위내에서 빛의 흡수를 줄이는 방향으로 광 개시제 및 광 흡수제의 배합비를 조절할 수 있다.
이후, 도 3, 도 7에서 보는 바와 같이 제1 고분해능 기둥(120a)을 일정높이 상부로 이송하는 단계(S40) 및 제1 고분해능 기둥(120a)의 하부에 액상의 제2수지층(110b)을 형성하는 단계(S50)가 수행된다.
이때, 상기 제1 고분해능 기둥(120a)은 유리기판(133)과 함께 승강될 수 있는데, 상기 제1 고분해능 기둥(120a) 및 유리기판(133)을 승강시키기 위한 제1구동부(134)가 제공될 수 있다.
이때, 상기 유리기판(133) 및 광원(131), 패턴 형성부(132)가 1개의 어셈블리 형태로 설치되어 제1구동부(134)에 동시 승강되도록 할 수 있다.
그리고, 제1 고분해능 기둥(120a)의 하부에 액상의 제2수지층(110b)을 형성하는 단계(S50)에서, 제2수지층(110b)에 제1 고분해능 기둥(120a)의 끝단이 침지된 상태가 되도록 할 수 있다.
이는 제2수지층(110b)의 경화 과정에서 제1 고분해능 기둥(120a)과 제2수지층(110b)이 상호 끊김없이 경화 연결되어 일체성을 갖는 나노패턴의 기둥을 형성할 수 있도록 한다.
이후, 도 4, 도 7에서 보는 바와 같이 상기 제1 고분해능 기둥(120a)에 광원(131)을 통해서 저강도 광에너지를 조사하는 단계(S60); 제1 고분해능 기둥(120a)을 광도파관으로 활용하여 광에너지가 제2수지층(110b)에 조사되는 단계(S70) 및 광에너지가 빛-유도 자가 집속되어 제2수지층(110b)에 고종횡비를 갖는 제2 고분해능 기둥(120b)을 형성하는 단계(S80)가 수행된다.
이때, 광에너지가 빛-유도 자가 집속되어 제2수지층(110b)에 고종횡비를 갖는 제2 고분해능 기둥(120b)을 형성하는 영역을 SPPW공정부(110)라 한다.
여기서, 상기 제1 고분해능 기둥(120a)은 제2 고분해능 기둥(120b)에 광에너지를 전달하기 위한 광 도파관의 역할을 하게 된다.
예컨대, 상기 제2수지층(110b)은 광경화 폴리머가 사용될 수 있고, 이때 사용되는 광경화 폴리머는 광 도파로용으로의 사용이 가능한 성질을 제공하는 것이다.
이후, 도 5, 도 6, 도 7에서 보는 바와 같이 상기 S40단계 내지 S80단계를 수회 반복하여 다단계 고분해능 나노패턴을 형성하는 단계(S90)가 수행된다.
이때, 상기 S90단계를 통해서 제3수지층(110c)이 제공되어 제3 고분해능 기둥(120c)을 형성하게 된다. 물론 상기한 S90단계를 반복함으로써, 보다 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴의 제조가 가능하게 된다.
이때, 광에너지가 빛-유도 자가 집속되어 제3수지층(110c)에 고종횡비를 갖는 제3 고분해능 기둥(120c)을 형성하는 영역을 SPPW공정부(110)라 한다.
또한, 다단계의 고분해능 나노패턴을 형성하는 상기 제1수지층(110a), 제2수지층(110b) 및 제3수지층(110c)은 동종재질이거나 또는 이종재질들로 이루어진 광경화 폴리머를 사용하여 제조될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명은 수직방향으로 다단계 고분해능 나노패턴을 형성함과 아울러 수평방향으로의 나노패턴 형성영역을 확장할 수 있다.
예컨대, 도 1내지 도 6에 도시된 바와 같이 광원(131) 및 패턴 형성부(132)를 수평방향의 X축과 Y축 방향으로 구동할 수 있는 제2구동부(135)를 더 형성함으로써, 다단계 고분해능 나노패턴을 X축과 Y축의 수평방향으로 확장 형성할 수 있다.
예컨대, 액상의 수지층을 제공하는 SPPW공정부(110)를 대면적으로 형성하고, 그 상부에 한정된 면적의 광원(131) 및 패턴 형성부(132)를 설치하는 경우, 제2구동부(135)를 이용해 광원(131) 및 패턴 형성부(132)를 X축과 Y축 방향으로 이동하면서 다단계 고분해능 나노패턴을 X축과 Y축의 수평방향으로 확장 형성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴을 도시한 단면도로서, 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 다단계 고분해능 나노패턴은 각 단계의 고분해능 나노패턴의 직경을 동일 유사하게 형성할 수 있다.
도 9는 발명의 다른 실시예에 따른 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴을 도시한 단면도로서, 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 다단계 고분해능 나노패턴은 각 단계의 고분해능 나노패턴의 직경이 점차 작아지도록 형성할 수도 있다.
도 10 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴을 도시한 단면도이고, 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴을 도시한 단면도이다.
동 도면에서 보는 바와 같은 본 발명은 광원(131)을 복수 개로 형성하여 고분해능 나노패턴을 다발형태로 형성할 수 있다.
또한, 상기 광원(131)을 일정각도 비틀리도록 조사하여 고분해능 경사 기둥이 형성되도록 하되, 고분해능 경사기둥이 연속성을 갖도록 다단계 반복 형성되어 헬리컬 구조를 갖도록 할 수도 있다.
이때, 도 10을 참조하면, 다단계 고분해능 나노패턴은 각 단계의 고분해능 나노패턴의 직경을 동일 유사하게 형성할 수 있다.
또한, 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 다단계 고분해능 나노패턴은 다단계 고분해능 나노패턴은 각 단계의 고분해능 나노패턴의 직경이 점차 작아지도록 형성할 수도 있다.
앞서 살펴본 바와 같은 본 발명은 SPPW방식을 통한 나노패턴 제조공정을 수직방향으로 반복 수행함으로써, 저비용/대면적의 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 및 그 제조방법을 제공하게 된다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
110: SPPW공정부 110a: 제1수지층
110b: 제2수지층 110n: 제3수지층
120a: 제1 고분해능 기둥 120b: 제2 고분해능 기둥
120n: 제3 고분해능 기둥 131: 광원
132: 패턴 형성부 133: 유리기판
134: 제1구동부 135: 제2구동부
136: 제3구동부

Claims (17)

  1. 액상의 제1수지층을 형성하는 단계(S10);
    제1수지층에 광원을 통해서 저강도 광에너지를 조사하는 단계(S20);
    광에너지가 빛-유도 자가 집속되어 제1수지층에 고종횡비를 갖는 제1 고분해능 기둥을 형성하는 단계(S30);
    제1 고분해능 기둥을 일정높이 상부로 이송하는 단계(S40);
    제1 고분해능 기둥의 하부에 액상의 제2수지층을 형성하는 단계(S50);
    상기 제1 고분해능 기둥에 광원을 통해서 저강도 광에너지를 조사하는 단계(S60);
    제1 고분해능 기둥을 광도파관으로 활용하여 광에너지가 제2수지층에 조사되는 단계(S70);
    광에너지가 빛-유도 자가 집속되어 제2수지층에 고종횡비를 갖는 제2 고분해능 기둥을 형성하는 단계(S80); 및
    상기 S40단계 내지 S80단계를 수회 반복하여 다단계 고분해능 나노패턴을 형성하는 단계(S90);를 포함하는 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 S20단계는 광에너지를 패턴 형성부를 통해 조사하는 것을 특징으로 하는 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 패턴 형성부는 포토마스크 또는 렌즈어레이 중 어느 하나를 이용해 형성하는 것을 특징으로 하는 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광에너지를 1분 이상 조사하는 것을 특징으로 하는 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1수지층 및 제2수지층은 광경화 폴리머인 것을 특징으로 하는 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1수지층 및 제2수지층은 동종재질 또는 이종재질의 광경화 폴리머인 것을 특징으로 하는 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1수지층 및 제2수지층은 광경화 폴리머; 광중합을 개시하는 광개시제; 및 적층 두께를 조절하기 위해서 빛의 전파를 막는 광 흡수제;를 포함하는 혼합 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 제조방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 패턴 형성부를 렌즈어레이로 형성하여 초점조절이 이루어지도록 하되, 광원과 패턴 형성부의 상대위치를 조절하는 제3구동부가 형성되는 것을 특징으로 하는 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 S40단계는 제1 고분해능 기둥을 승강시키기 위한 제1구동부가 제공되는 것을 특징으로 하는 다단계 고분해능 나노패턴 제조방법.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 패턴 형성부를 광원과 함께 수평방향의 X축과 Y축 방향으로 구동할 수 있는 제2구동부를 제공하는 것을 특징으로 하는 다단계 고분해능 나노패턴 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광원을 복수 개로 형성하여 고분해능 나노패턴을 다발형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광원을 일정각도 비틀리도록 조사하여 고분해능 경사 기둥이 형성되도록 하되, 고분해능 경사기둥이 연속성을 갖도록 다단계 반복 형성되어 헬리컬 구조를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 제조방법.
  13. 제1항 내지 12항의 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴.
  14. 액상의 수지층이 제공되는 SPPW공정부(110);
    상기 SPPW공정부(110) 상부에 설치되는 유리기판(133);
    상기 유리기판(133) 상부에 설치되어 나노패턴의 노광영역과 비노광영역을 제공하는 패턴형성부(132);
    상기 패턴형성부(132) 상부에 설치되어 패턴형성부(132)를 통과한 특정패턴을 갖는 광에너지가 SPPW공정부(110)에 조사되도록 하는 광원(131); 및
    상기 광원(131)에 의해 SPPW공정부(110) 내의 수지층이 광에너지가 빛-유도 자가 집속되어 고종횡비를 갖는 고분해능 기둥을 형성하면, 이를 유리기판(133)과 함께 일정높이 상부로 승강시키는 제1구동부(134);를 포함하는 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 제조장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 패턴형성부(132)는 포토마스크 또는 렌즈어레이 중 어느 하나를 이용해 형성하는 것을 특징으로 하는 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 제조장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 패턴형성부(132)를 렌즈어레이로 형성하여 초점조절이 이루어지도록 하되, 광원과 패턴형성부(132)의 상대위치를 조절하는 제3구동부(136)를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 제조장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 패턴형성부(132)를 광원과 함께 수평방향의 X축과 Y축 방향으로 구동할 수 있는 제2구동부(135)를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 고종횡비를 갖는 다단계 고분해능 나노패턴 제조장치.
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