KR100674157B1 - 나노 점착제의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 나노 점착제의 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 제조 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다: (a) 진공 환경 하에서 기판 상에 몰드를 제공하는 단계로서, 상기 기판과 몰드 중 하나 이상이 투명체이고, 상기 몰드는 나노 엠보스(emboss)가 형성되어 있는 압인면을 포함하며, 상기 나노 엠보스 표면에 이형층(release layer)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 몰드 제공 단계; (b) 상기 기판에 자외선 조사에 의해 경화 반응이 일어나게 되는 액상 압인층을 형성하는 단계; (c) 상기 기판을 상기 몰드의 압인면으로 압인함으로써, 상기 나노 엠보스와 상기 기판 사이에 압인층이 충만하도록 하는 단계; (d) 상기 기판 또는 몰드에 자외선을 조사함으로써, 상기 자외선이 상기 기판 및 몰드 중 투명체인 것을 투과하여, 상기 압인층을 경화시키는 단계; 및 (e) 상기 몰드를 기판에서 제거하고, 상기 압인층에 상기 나노 엠보스에 상응하는 패턴을 형성함으로써, 나노 점착제를 형성하는 단계.
나노 점착제, 리소그래피, 해상도, 경화, 압인층

Description

나노 점착제의 제조 방법 {NANOIMPRINT LITHOGRAPH FOR FABRICATING NANOADHESIVE}
도 1은 본 발명에 따른 실시예 1의 제1 단계를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 실시예 1의 제2 단계를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 실시예 1의 제3 단계를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 실시예 1의 제4 단계를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 실시예 1의 제5 단계를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 실시예 2의 제1 단계를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 실시예 2의 제2 단계를 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 실시예 2의 제3 단계를 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 실시예 2의 제4 단계를 도시한 도면.
도 10은 본 발명에 따른 실시예 2의 제5 단계를 도시한 도면.
도 11은 본 발명에 따른 실시예 3의 제1 단계를 도시한 도면.
도 12는 본 발명에 따른 실시예 3의 제2 단계를 도시한 도면.
도 13은 본 발명에 따른 실시예 3의 제3 단계를 도시한 도면.
도 14는 본 발명에 따른 실시예 3의 제4 단계를 도시한 도면.
도 15는 본 발명에 따른 실시예 3의 제5 단계를 도시한 도면.
<도면의 주요 부분을 나타내는 부호에 대한 설명>
11, 21, 31: 기판 13, 23, 33: 몰드
14, 24, 34: 압인면 15, 25, 35: 나노 엠보스
17, 22, 27, 37: 이형층 19, 29, 39: 압인층
본 발명은 나노 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산업적인 대량 생산 및 저비용 생산이 가능한 나노 점착제의 제조 방법에 관한 것이다.
나노 점착제를 저비용으로 대량 생산하기 위하여 그 제조 방법으로서 리소그래피 기술을 이용하고 있다. 이 리소그래피 기술 중에서도 선굵기 해상도가 50 ㎚ 미만인 리소그래피 기술은 차세대 반도체 집적 회로, 전자 상거래, 광전 산업, 및 자성 나노 장치 등을 제조하는 데 이용될 수 있다.
그런데, 현재 알려져 있는 기술, 예를 들면, 전자 빔 리소그래피 기술(K. C. Beard, T. Qi. M. R. Dawson, B. Wang C. Li, Nature 368, 604(1994))에 따른 해상도는 10 ㎚인데, 전술한 기술에 따르면 패턴이 포인트 바이 포인트(point-by-point) 방식으로 직렬 배열되기 때문에, 생산성이 낮아 대량 생산이 어렵다는 문제점이 있다.
그 밖에도, X선 리소그래피 기술(M. Godinot and M. Mahboubi, C. R. Acad. Sci. Ser. II Mec. Phys. Chim. Sci. Terre Universe. 319, 357(1994); M. Godinot, in Anthropoid Origins, J. G. Fleagle and R. F. Kay, Eds.(Plenum, New York, 1994), pp. 235∼295)이 이용되고 있으며, 상기 기술에 따르면 해상도가 20 ㎚이다. 상기 X선 리소그래피 기술은 접촉식 복사 인쇄 형식을 취하는 것으로서 양호한 생산성을 얻을 수 있지만, 상기 기술에 이용되는 포토마스크와 노광 공정에 소요되는 비용이 높고 공정이 복잡하다는 문제점이 있다.
다른 예로서, 주사 탐침 리소그래피(E. L. Simons and D. T. Rasmussen, Proc. Nati. Acad. Sci. U.S.A. 91, 9946(1994); Evol. Anthropol. 3, 128(1994)) 기술을 들 수 있으며, 상기 기술에 따르면 해상도가 10 ㎚이다. 그러나, 전술한 주사 탐침 리소그래피 기술 역시 대량 생산 및 저비용 생산에는 적합하지 않다.
본 발명의 목적은 대량 생산 및 저비용 생산이 가능한 나노 점착제의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명자는 전술한 목적을 달성하기 위하여 지속된 시험과 연구를 거듭한 결과, 본 발명에 이르렀다.
본 발명은, (a) 진공 환경 하에서 기판 상에 몰드를 제공하는 단계로서, 상기 기판과 몰드 중 하나 이상이 투명체이고, 상기 몰드는 나노 엠보스(emboss)가 형성되어 있는 압인면을 포함하며, 상기 나노 엠보스 표면에 이형층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 몰드 제공 단계; (b) 상기 기판에 자외선 조사에 의해 경화 반응이 일어나게 되는 액상 압인층을 형성하는 단계; (c) 상기 기판을 상기 몰 드의 압인면으로 압인함으로써, 상기 나노 엠보스와 상기 기판 사이에 압인층이 충만하도록 하는 단계; (d) 상기 기판 또는 몰드에 자외선을 조사함으로써, 상기 자외선이 상기 기판 및 몰드 중 투명체인 것을 투과하여, 상기 압인층을 경화시키는 단계; 및 (e) 상기 몰드를 기판에서 제거하고, 상기 압인층에 상기 나노 엠보스에 상응하는 패턴을 형성함으로써, 나노 점착제를 형성하는 단계를 포함하는 나노 점착제의 제조 방법을 제공한다.
이하, 참조 도면 및 하기 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
(실시예 1)
도 1 내지 도 5는 실시예 1의 제조 방법에 포함되는 각각의 단계를 도시한 도면이며, 실시예 1의 제조 방법은 다음과 같다:
먼저, 진공 환경 하에서 기판(11) 상에 몰드(13)를 제공한다((a) 단계). 도 1을 참조해 볼 때, 상기 (a) 단계에서 몰드(13)는 투명체로서 기판(11)의 상부에 배치된다. 몰드(13)의 하면에는 압인면(14)이 형성되어 있고, 압인면(14)의 표면에는 나노 엠보스(15)가 형성되어 있으며, 상기 나노 엠보스(15)의 표면에는 이형층(17)이 형성되어 있다.
전술한 바와 같이 (a) 단계를 수행한 다음, 기판(11)에 액상 압인층(19)을 형성한다((b) 단계). 본 실시예에서는 압인층(19)이 폴리머층이며, 자외선 조사에 의해 압인층(19)이 경화된다. 상기 (b) 단계는 도 2에 도시된 바와 같다. 도 2를 참조해 볼 때, 압인층(19)을 스핀 코팅 방식에 의해 액상 물방울 형태로 기판(11) 상에 균일하게 형성한다. 상기 스핀 코팅 기술은 종래 기술로서 본 발명의 기술 요점이 아니므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
그런 다음, 기판(11)을 몰드(13)의 압인면(14)으로 압인한다((c) 단계). 이렇게 함으로써, 도 3에 도시한 바와 같이, 나노 엠보스(15)와 기판(11) 사이에 압인층(19)이 형성된다.
이어서, 상부로부터 자외선을 조사함으로써, 상기 자외선을 몰드(13)에 투과시켜 상기 압인층(19)을 경화시킨다((d) 단계). 상기 (d) 단계는 도 4에 도시한 바와 같다.
(d) 단계를 수행한 다음에는, 몰드(13)를 기판(11)에서 제거하여, 압인층(19)에 나노 엠보스(15)에 상응하는 패턴을 형성한다((e) 단계). 이렇게 하여 얻어진 압인층(19)이 나노 점착제이다. 상기 (e) 단계는 도 5에 도시한 바와 같다.
전술한 각각의 단계를 수행한 다음, 상기 (e) 단계에서 얻어진 압인층(19)은 나노 점착제로서 이용될 수 있다.
(실시예 2)
이하, 도 6 내지 도 10을 참조하여 설명한다. 본 실시예에 따른 나노 점착제의 제조 방법은 기판(21) 상에 이형층(22)을 미리 형성해 두는 것을 제외하고는 실시예 1과 거의 유사하다. 즉, 실시예 2에 따른 나노 점착제의 제조 방법은 다음과 같다:
먼저, 진공 환경 하에서 기판(21) 상에 몰드(23)를 제공한다((a) 단계). 도 6을 참조해 볼 때, 기판(21) 표면에는 이형층(22)이 형성되어 있고, 기판(21)의 상부에 몰드(23)가 배치된다. 그리고, 몰드(23)의 하면에는 압인면(24)이 형성되어 있으며, 이 때, 압인면(24)의 표면에는 나노 엠보스(25)가 형성되어 있다. 기판(21)은 투명체이며, 나노 엠보스(25)의 표면에 이형층(27)이 형성되어 있다.
(a) 단계를 수행한 다음, 자외선의 조사에 의해 경화되는 액상 압인층(29)을 이형층(22) 상에 형성한다((b) 단계). 도 7에 도시된 바와 같이, 압인층(29)은 액상의 물방울 형태를 나타내며, 스핀 코팅 방식에 의해 기판(21) 상에 균일하게 형성된다. 상기 스핀 코팅 기술은 종래 기술로서 본 발명의 기술 요점이 아니므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
액상 압인층(29)를 형성한 다음, 기판(21)을 몰드(23)의 압인면(24)으로 압인한다((c) 단계). 상기 (c) 단계에서, 도 8에 도시한 바와 같이, 나노 엠보스(25)와 이형층(22) 사이에 압인층(29)이 형성된다.
이어서, 하부로부터 상방으로 자외선을 조사함으로써, 상기 자외선을 기판(21)에 투과시켜 상기 압인층(29)을 경화시킨다((d) 단계). 상기 (d) 단계는 도 9에 도시한 바와 같다.
전술한 바와 같이 압인층(29)을 경화시킨 다음, 몰드(23)를 기판(21)에서 제거하여, 나노 엠보스(25)에 상응하는 패턴을 압인층(29)에 형성한다((e) 단계). 몰드(23)는 가용성 폴리머이므로, 용매를 이용하여 기판으로부터 상기 몰드(23)를 제거할 수 있다. 예를 들면, PVA 폴리머로 제조된 몰드를 이용하는 경우, 상기 PVA 폴리머 재료는 수용성 재료이기 때문에, 물로 세척하여 몰드(23)를 용해시킴으로써, 몰드(23)를 기판(21)으로부터 제거할 수 있다. 이렇게 하여 얻어진 압인층(29)이 나노 점착제이다. 상기 (e) 단계는 도 10에 도시한 바와 같으며, 본 실시 예에 따르면, 압인층(29)을 거의 손상시키지 않으면서 막을 이형할 수 있어, 압인층(29)의 품질을 대폭 항상시킬 수 있다.
전술한 각각의 단계를 수행한 다음, 기판(21)으로부터 이형층(22)과 압인층(29)을 함께 분리시키는 경우, 이형층(22)은 압인층(29)의 캐리어로서 이용될 수 있으며, 그 밖의 용도로도 이용될 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 이형층(22)을 특정 시약으로 세척하여, 압인층(29)만 남도록 할 수 있다.
(실시예 3)
이하, 도 11 내지 도 15을 참조하여 설명한다. 본 실시예에 따른 나노 점착제의 제조 방법은, 롤러형의 몰드(33)를 이용하고, 압인면(34)이 몰드(33)의 원주면에 형성되어 있으며, 가압 롤링 방식에 의해 기판(31)을 압인하는 것을 제외하고는 실시예 1과 거의 유사하다. 즉, 실시예 3에 따른 나노 점착제의 제조 방법은 다음과 같다:
먼저, 진공 환경 하에서 기판(31) 상에 몰드(33)를 제공한다((a) 단계). 도 11을 참조해 볼 때, 몰드(33)는 롤러형의 투명체로서 기판(31)의 상부에 배치되고, 몰드(33)의 원주면에 압인면(34)이 형성되어 있으며, 압인면(34)의 표면에는 나노 엠보스(35)가 형성되어 있고, 나노 엠보스(35)의 표면에는 이형층(37)이 형성되어 있다.
(a) 단계를 수행한 다음에는, 기판(31) 상에 자외선의 조사에 의해 경화되는 액상 압인층(39)을 형성한다((b) 단계). 도 12에 도시된 바와 같이, 압인층(39)은 액상의 물방울 형태를 나타내며, 스핀 코팅 방식에 의해 기판(31) 상에 균일하게 형성되었다. 상기 스핀 코팅 기술은 종래 기술로서 본 발명의 기술 요점이 아니므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
액상 압인층(39)를 형성한 다음, 기판(31)을 몰드(33)로 가압 롤링 방식에 의해 압인한다((c) 단계). 상기 (c) 단계에서는 도 13에 도시한 바와 같이, 나노 엠보스(35)와 기판(31) 사이에 압인층(39)이 형성된다.
이어서, 상부로부터 자외선을 조사함으로써, 상기 압인층(39)을 경화시킨다((d) 단계). 여기서, 자외선 광원(36)은 상기 롤러 내부에 설치되어 하향으로 조사할 수 있다. 그리고, 기판을 몰드(33)로 압인함과 동시에, 상기 자외선을 몰드(33)에 투과시킴으로써, 압인되는 부분의 압인층(39)이 경화된다. 상기 (d) 단계는 도 14에 도시한 바와 같다.
압인층(39)을 경화시킨 다음에는, 몰드(33)를 기판(31)에서 제거하여, 압인층(39)에 나노 엠보스(35)에 상응하는 패턴을 형성한다((e) 단계). 이렇게 하여 얻어진 압인층(39)이 나노 점착제이다. 상기 (e) 단계는 도 15에 도시한 바와 같다.
전술한 각각의 단계를 수행한 다음, 상기 (e) 단계에서 얻어진 압인층(39)은 나노 점착제로서 이용될 수 있다.
전술한 각각의 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 나노 점착제의 제조 방법은 진공 환경 하에서, 간단한 압인 기술 또는 롤러 인쇄 기술을 이용하여 액상 압인층을 형성함으로써, 자외선 조사에 의해 경화된 나노급 압인층 을 신속하고도 대량으로 형성하여, 이를 나노 점착제로서 이용할 수 있다. 이로써, 산업적으로 대량 생산 및 저비용 생산에 대한 요구를 충족시킬 수 있으므로, 종래 기술에 비해 우수하다.

Claims (9)

  1. (a) 진공 환경 하에서 기판 상에 몰드를 제공하는 단계로서, 상기 기판과 몰드 중 하나 이상이 투명체이고, 상기 몰드는 나노 엠보스(emboss)가 형성되어 있는 압인면을 포함하며, 상기 기판의 표면 및 나노 엠보스의 표면에 이형층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 몰드 제공 단계;
    (b) 상기 기판에 자외선 조사에 의해 경화 반응이 일어나게 되는 액상 압인층을 형성하는 단계;
    (c) 상기 기판을 상기 몰드의 압인면으로 압인함으로써, 상기 나노 엠보스와 상기 기판 사이에 압인층이 충만하도록 하는 단계;
    (d) 상기 기판 또는 몰드에 자외선을 조사함으로써, 상기 자외선이 상기 기판 및 몰드 중 투명체인 것을 투과하여, 상기 압인층을 경화시키는 단계; 및
    (e) 상기 몰드를 기판에서 제거하고, 상기 압인층에 상기 나노 엠보스에 상응하는 패턴을 형성함으로써, 나노 점착제를 형성하는 단계
    를 포함하는 나노 점착제(nano adhesive)의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 상기 압인층이 폴리머층인 것을 특징으로 하는 나노 점착제의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 상기 기판이 투명체인 것을 특징으로 하는 나노 점착제의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서 상기 몰드가 투명체인 것을 특징으로 하는 나노 점착제의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 몰드가 패널형이고, 상기 압인면이 상기 몰드의 하면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 나노 점착제의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서의 상기 몰드는 가용성 폴리머로서, 용매에 의해 기판으로부터 제거될 수 있는 것임을 특징으로 하는 나노 점착제의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서의 상기 몰드가 수용성 재료로서, 수세(水洗)에 의해 상기 기판으로부터 제거될 수 있는 것임을 특징으로 하는 나노 점착제의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서의 상기 몰드가 롤러형이고, 상기 몰드의 원주면에 압인면이 형성되어 있으며,
    상기 (c) 단계에서 상기 기판을 가압 롤링 방식에 의해 상기 압인면으로 압인하는
    것을 특징으로 하는 나노 점착제의 제조 방법.
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